渝东南地区位于四川盆地东南缘，是我国建立的首批页岩气战略调查先导试验区之一，本文基于渝东南地区页岩气勘探的需求，综合运用露头、岩心资料、薄片鉴定、扫描电镜、场发射扫描电镜、X射线衍射、岩石物性分析等多种方法和手段，应用沉积学、层序地层学、非常规油气地质等理论，重点开展了龙马溪组黑色页岩的沉积环境、岩石矿物、元素地球化学及油气地质特征的研究，并以“烃源岩-储集层-含气量”为评价体系对研究区龙马溪组下段页岩气资源潜力进行了评价。渝东南地区下志留统龙马溪组下段可以划分为一个三级层序，包含海侵和高位两个体系域，其中海侵体系域以深水陆棚和半深海沉积环境为主，高位体系域以浅水陆棚和深水陆棚沉积环境为主。岩石矿物和元素含量分析结果表明，龙马溪组下段黑色页岩主要由粘土矿物、石英和长石组成，其次为碳酸盐矿物和黄铁矿等，其中粘土矿物平均含量达到41.7%，其它依次为石英38.7%，长石11.1%，碳酸盐8.2%；龙马溪组下段沉积时期，海水的还原性经历了两个增大-减小的旋回变化过程，古盐度在研究区北部相对较大，其平均值为23.1‰，西部相对较小，平均值为22.1‰，属于半咸水-咸水沉积环境。烃源岩分析结果表明，龙马溪组页岩有机质类型以Ⅰ型为主，TOC平均值达到2.05%，Ro平均值达到2.68%，处于高成熟-过成熟阶段。作为储集层的龙马溪组页岩平均有效孔隙度为2.806%，平均渗透率为0.0199×10^-3μm2，属于特低孔、特低渗型储集层；龙马溪组黑色页岩中发育多种类型的孔隙和裂缝，包括颗粒间微孔隙、粒内溶蚀孔隙、粘土矿物片间孔隙、有机质排烃残余孔隙等；裂缝包括成岩裂缝、构造裂缝和成岩-构造复合裂缝三大类，它们构成了页岩气的主要储集空间。综合“烃源岩-储集层-含气量”评价体系中各项地质参数的评价，认为研究区北部和中部地区龙马溪组黑色页岩是页岩气“甜点”形成的有利地区，初步评价结果表明研究区龙马溪组页岩气地质资源量可达13.6万亿m³。