泥页岩粒度小、观察难度大,常规的光学显微镜尺度下薄片鉴定和阴极发光难以识别成岩矿物,导致其成岩—成储作用的研究一直是薄弱领域。为此,以北部湾盆地涠西南凹陷古近系流沙港组页岩为研究对象,在综合运用普通显微镜和荧光薄片观察、有机地球化学特征及全岩、黏土矿物X射线衍射分析的基础上,利用高分辨率场发射扫描电镜、能谱元素面扫、阴极发光联测手段(SEM-EDS-CL),识别页岩中的成岩矿物和成岩作用,进而结合氦气孔隙度测试、氮气吸附实验等多种手段,开展储层孔隙结构和页岩油赋存空间研究,最后基于机器学习手段预测孔隙度,明确了储集甜点段分布规律。研究结果表明:(1)流二下亚段—流三上亚段主要发育含长英黏土质页岩、含黏土混合质页岩、含长英混合质页岩及含黏土长英质页岩共4种岩相,其中含长英混合质页岩具有最高的孔隙度、孔体积以及最大的孔径,储集物性最好;(2)主要成岩作用包括压实作用、溶蚀作用、黏土矿物转化、重结晶作用、硅质胶结以及有机质热成熟作用,其中溶蚀和重结晶作用有利于次生孔隙形成,是该区重要的建设性成岩作用,而压实作用和黏土矿物转化作用是导致该区页岩储层孔隙减少的破坏性成岩作用。结论认为,流二下亚段—流三上亚段页岩储集甜点主要位于湖侵中期纹层型页岩中上部,该认识可为涠西南凹陷页岩油的有效勘探开发提供理论依据。