沁水盆地南部是我国煤层气开发的重点区域,同时发育海陆交互相煤系泥页岩,其中太原组暗色泥页岩发育良好,具有较好的页岩气成藏地质条件,是煤系页岩气的重要产气层段。本文以沁水盆地南部太原组煤层和泥页岩作为研究对象,通过资料收集-野外地质调查-岩心观察-实验测试-理论分析,对研究区太原组煤层气和页岩气成藏条件、成藏机理等核心问题展开系统研究,结果表明:沁水盆地南部是沁水主体复向斜的一部分,内部构造简单,断裂稀少。研究目的层太原组为含煤地层,形成于清水与浑水交替的滨岸-三角洲环境,发育有7¹6层煤层,其中15^#煤厚度最大,厚度1.0⁷.0m,在全区发育,总体上呈现出南北厚、中西部薄的特征;太原组暗色泥页岩也很发育,共发育5套沉积厚度较大、分布较稳定的页岩体系,以沁县为中心的向斜轴部地区,埋深>1500m,对页岩气的成藏有利。研究区太原组泥页岩有机质类型以Ⅲ型为主;有机质丰度平均4.51%;有机质成熟度（Ro）平均2.30%,且整体上看变化不大,说明太原组泥页岩的有机质大部分已经进入干气窗内;黏土矿物含量最高,石英次之;脆性系数平均为35.7%,总体偏低;煤层以有机质为主,15^#煤Ro以>3.0为主,个别<2.50;矿物成分含量主要介于3.1¹5.4%,其中绝大多数为粘土矿物,含有少量的碳酸盐矿物,基本不含其他矿物。利用高压压汞实验、低温液氮吸附、CO₂吸附、等温吸附、扫描电镜实验等测试手段并结合文献资料,进而对研究区太原组煤样与泥页岩的孔裂隙进行表征与对比。研究区15^#煤层裂隙均较为发育,且部分裂隙的充填情况非常严重,而泥页岩以天然微裂缝发育为主,有利于页岩气的储存、运移和人工裂隙网络的激活。煤中主要发育原生孔、后生孔、外生孔、矿物质孔四大类,泥页岩主要发育有机质孔、粒内孔、粒内溶蚀孔、晶间孔,粒间孔及微裂隙等6种类型;总体上看,煤样总孔体积约为泥页岩的5.5倍,比表面积约为泥页岩的6倍,主要集中在微孔与小孔所占比例差异较大。研究区煤样孔隙度平均4.87%,泥页岩平均为1.57%,处于稍微偏低的水平;煤样渗透率以低渗透率为主,且在平面上有很强的非均质性;而泥页岩渗透率变化范围较大,平均0.00615mD。研究区太原组的受热-生烃演化主要经历了4个阶段,其中第1阶段的快速埋藏和第3阶段的区域热变质作用对页岩气的生气和聚集产生了重要影响,并且产生两次生气高峰。页岩从晚石炭世至晚三叠世末主要形成生物气,侏罗纪末期以热解气为主。综合分析了太原组煤层气与页岩气的成藏条件,二者在生烃条件、储层条件、保存条件等方面有着诸多的的共性与异性。并且,煤层气与页岩气在成藏机理上有着明显的不同,煤层气属于典型的吸附成藏机理,而页岩气兼具吸附式和活塞式双重成藏机理。页岩气与煤层气共生成藏在纵向上表现出间隔式和紧邻式两种特征,薄煤层的生烃作用提高了整个页岩气藏的含气量。