三塘湖盆地条湖、马朗凹陷芦草沟组二段(芦二段)沉积期物源主要为空落火山灰和内源碳酸盐,这一特殊背景导致芦二段细粒岩优质储层成因机理十分复杂。基于岩石学和地球化学资料,对芦二段细粒岩沉积特征及成岩过程进行了系统研究。结果表明:岩性对芦二段对细粒岩物性、孔隙结构及流体可动性的控制作用十分微弱,不同岩性细粒岩在成岩过程中均可形成优质储层;除白云岩外,其余岩性细粒岩普遍富含有机质,其中凝灰岩和白云质凝灰岩主要发育蓝细菌,而绿藻在凝灰岩、白云质凝灰岩和凝灰质白云岩中均有发育,普遍发育的有机质在中成岩A期大量生烃,不仅改变了成岩环境,也对细粒岩储层中易溶矿物产生了有效且规模的溶蚀;压实作用是芦二段细粒岩致密化的主要因素,胶结作用对细粒岩储层质量影响较小,溶蚀作用是凝灰岩类优质储层形成的关键,白云化作用及期次有效改善了白云岩类储层的储集性能;依据不同岩性细粒岩溶蚀及白云化作用强度,将芦二段细粒岩成岩相划分为5类,其中强溶蚀弱白云化相、中等溶蚀中等白云化相为优势成岩相;通过Matlab随机森林法对成岩相进行了单井预测,进而明确其分布范围;研究结果不仅对于明确芦二段页岩油勘探的优势相带具有重要意义,也对研究这一特殊细粒岩的优质储层成因具有一定的启示作用。