新疆北部二叠系芦草沟组是一套分布广且厚度大的重要致密油储层。长期以来,该套地层均被认为是一套富含有机质的湖相泥/页岩,其常规储层特征以及有机地球化学得到大量研究,但其微观矿物学、岩石学及形成机理则研究较少。本文通过宏观地震解释,并使用超微观岩石学、矿物学及地球化学,对三塘湖盆地中的黑色富含有机质和富含多晶石英颗粒的泥/页岩,纹层状泥晶-微晶白云岩以及作为夹层的成分与结构成熟度均低,以单一的岩浆-热液矿物为主的特殊岩石类型(即喷积岩)为主要研究对象,探讨地质时期湖相岩浆-热液喷流沉积岩特征及形成机理,以及在这一特殊沉积环境中,岩浆、热液、湖水以及生物相互作用的复杂沉积过程。在以上基础上,提出了对地质时期不同类型喷积岩的划分与鉴定标准。论文主要获得了如下的成果和认识:1.三塘湖盆地马朗凹陷三维地震剖面几何学特征与钻井岩性分布特征显示芦草沟组中存在大量火山与热液活动造成的沉积建造,表明该时期存在火山和热液活动。本次研究的各类岩石与火山活动与热液活动密切相关。2.芦草沟组黑色泥/页岩呈极细纹层状并与纹层状碳酸盐岩呈互层或夹层,局部硅化强烈。其中的颗粒为粘土-细粉砂级、磨圆差、分选差,富含晶屑而缺乏玻璃质与粘土矿物。研究表明该泥/页岩水下火山喷发后形成的粉尘状颗粒以浊流形式被湖水搬运并逐渐沉积,并与湖相碳酸盐岩和正常的湖相远端碎屑沉积混合形成。火山活动相关的酸性流体使火山细粒沉积物较早发生脱玻化作用,减少了火山玻璃这一不稳定组分。加之热液环境相对封闭,阻隔了早期以及后期的蚀变作用,使得泥/页岩中缺乏粘土矿物。3.纹层状白云岩主要由<5 μm的半自形-自形白云石或铁白云石构成,代表原生白云岩特征。此外普遍含有少量棱角状、鸡骨状的石英、碱性长石和方沸石。部分白云石晶间孔隙含有大量疑似的菌丝残留矿物。主微量元素与Sr-Nd同位素特征显示Mg离子来源混杂;而Fe离子则应以火山物质的脱玻化有关。C-O同位素显示了微生物及热液作用同样影响了白云岩的形成。表明该纹层状泥晶白云岩是一种由与岩浆活动相关的热液流体直接沉淀,并可能受到微生物活动共同影响沉淀而成的原生白云岩。4.将芦草沟组中四类特殊的夹层被解释为以热液作用为主导的岩浆-热液喷流沉积岩。该四类岩石具有分布局限、矿物成分单一和含量极低的特征,仅以少量的薄层-纹层状夹于黑色泥/页岩或泥晶白云岩。白云质与辉石质喷积岩单层厚度相对较大,层内无粒序,且颗粒无定向,由具不同白云石-蒙脱石和透辉石-硅灰石构成的似斑晶状的团块形成的骨架颗粒和基质组成,基质分别为蒙脱石与碱性长石,反映高密度碎屑流沉积特征。一些白云石被蚀变为蛇纹石。方沸石质与长英质喷积岩多呈纹层状,底部常具侵蚀面,层内可见粒序及颗粒定向排列,由碎屑颗粒和铁白云石或硅质胶结物组成,反映密度相对较低的浊流沉积特征。作为主要造岩矿物,白云石、透辉石、碱性长石、硅灰石因其具有的溶蚀/熔蚀结构、交生结构及鸡骨状结构反映了火成岩矿物特征。白云质喷积岩的地球化学特征也显示了该岩石物质主要来自深部,并有浅部物质混杂的特征。蒙脱石及蛇纹石则代表了热液对原始火山物质的蚀变改造。自形方沸石、泥晶铁白云石及泥晶石英胶结物则代表了热液化学沉积产物。5.部分黑色页岩中含有丰富的多晶石英颗粒。这些颗粒作为骨架颗粒均为大小类似的长柱型,顺层分布于火山颗粒组成的基质中。该石英颗粒由中部的它形微晶石英和外部的自形粗晶石英晶体组成。并且在粗晶石英晶体的边部由自形的更为细小的石英加大晶体组成,代表了多期次石英重结晶作用。A1与Ti在石英晶体中的富集,以及流体包裹体均一温度特征表明石英的重结晶与次生加大作用与热液活动相关。而其统一的粒度,定向的排列方式以及多晶石英颗粒内部放射状的晶体排列方式可能代表了生物成因。综上,该多晶石英颗粒被解释为起源于微生物的腔体(可能为藻类),并在沉积期被热液流体交代、充填以及发生重结晶。该成因可能指示了火山-热液活动所带来的营养物质造成的微生物的大量繁殖,以及伴生酸性热液活动对其强烈的成岩改造。6.喷积岩主要是指受水下火山活动与热液活动共同作用的沉积岩,包含喷溢岩、喷爆岩、喷流岩和喷混岩。其中除了喷混岩及喷流岩可能分布较广且总体厚度较大以外,喷溢岩、喷爆岩均为极小规模的含量与分布十分有限的以纹层状夹层出现的沉积岩。地质时期的该样品应具有矿物成分单一、成分成熟度和结构成熟度均低的特征,从而明显区别于深水沉积岩的高成分与结构成熟度的围岩。从岩矿特征、搬运方式和沉积方式三方面对本次研究的主要岩石类型可进一步划分为白云质喷流岩、白云质喷溢岩、辉石质喷溢岩、方沸石质喷爆-喷流岩、长英质喷爆岩。而黑色泥/页岩则以火山尘为主构成的沉凝灰岩,但由于其同时混入了其它喷积岩以及正常陆源碎屑沉积,可划分为喷混岩。芦草沟组作为北疆地区一套重要的致密油储层,开展对其精细岩石学、矿物学和地球化学特征的研究,对于探讨油气生成机理,以新的思路来指导勘探与生产,具有重要的意义。然而,本论文尚未开展岩浆-热液喷流活动与油气关系的研究,因此,这将是未来的研究计划。