下古生界海相泥质烃源岩在中国南方广泛发育，为深灰至黑色细粒沉积岩，主要发育在下寒武统和下志留统，富含有机质，不仅是常规油气的烃源岩，也是南方页岩气勘探的主要目的层。由于其热演化程度高、时代老、构造复杂，常规有机地球化学参数难以准确评价。本文以中上扬子地区下古生界海相泥质烃源岩为研究对象，通过有机岩石学对下古生界显微组分进行了系统划分，在此基础上，开展了微体古生物、干酪根碳同位素、拉曼光谱研究，综合探讨了显微组分的成因、有机质类型及生烃母质差异，并根据三岔4202钻孔牛蹄塘组剖面生物有机质的发育特征，同时结合元素地球化学详细分析了牛蹄塘组黑色岩系的沉积环境和沉积模式。　　下寒武统烃源岩TOC含量平均达5.85％，有机质丰度多数处于好至极好烃源岩之列。下志留统龙马溪组烃源岩TOC含量平均值为2.40％，以中等和很好烃源岩为主。寒武系样品等效镜质体反射率Ro值平均2.27％，大多数都已达到过成熟状态，少数样品为高成熟阶段。志留系龙马溪组烃源岩等效镜质体反射率Ro平均值1.88％，以高成熟为主，少量处于过成熟阶段，总体上热演化程度略低于寒武系。　　根据有机岩石学鉴定结果，下古生界泥质烃源岩显微组分可分为有形态组分和无形态组分，有形态组分保留了生物的一些结构或者形态痕迹，包括植物型藻类体、动物型动物有机组、细菌型菌类体和混合型海相镜质体，无形态组分主要为次生组分，包括无定形体、微粒体、沥青质体、矿物沥青基质及固体沥青等。其中藻类体丰富多样，含有层状藻类体、结构藻类体1、结构藻类体2，前两者主要来源于浮游藻类，后者则来源于底栖藻类。动物型有机组分种类较多，包括海绵，有孔虫、软舌螺、笔石体、介形类几丁质壳、浮游动物体等，其中笔石体和有孔虫为下志留统所特有。　　研究区下古生界烃源岩中生烃母质的生物来源具有多重属性，除了大量的浮游型疑源类、微体古植物藻类，还有较多的大型底栖类生物，如红藻，海绵等，甚至志留系龙马溪组还发育低等孢粉和其他动物体。根据干酪根碳同位素对有机质类型的划分，下寒武统黑色岩系烃源岩有机质类型主要为Ⅰ型，含少量Ⅱ1型，志留系龙马溪组有机质类型以Ⅱ型为主，含少量Ⅰ型。生物母质类型的差异是下古生界海相泥质烃源岩的显微组分及有机质类型存在差异的根本原因。　　来源于浮游和底栖藻类的两类不同生烃母质的拉曼光谱在1000cm-1～2000cm-1间均有明显的无序结构D峰和石墨结构G峰显示，较好地反映了不同生烃母质的分子结构信息的差异，其中浮游类生烃母质的G峰与D峰位移差小于底栖类，而D峰与G峰的强度比则大于底栖类，表明浮游类母质芳环稠和程度要低于底栖类，芳香结构有序度也低于底栖类。因此，拉曼光谱方法不仅可以提供有机质的分子组成和结构信息，相反，对于保存较差的有机质也可以提供强有力的生源证据。从而可以成为下古生界高过成熟烃源岩的有机岩石学类型的精细划分的重要方法。　　湘西三岔4202钻孔牛蹄塘组剖面微体古生物化石及有机质发育特点及元素地球化学特征表明，其沉积环境的氧化还原条件变化明显，剖面底部为缺氧还原环境，但期间发生过短暂充氧事件，到剖面的中上部海平面逐渐下降，含氧量逐渐增大，水体深度逐渐变浅，底栖生物大量发育，岩性变化较大。另外，地球化学特征还显示剖面底部的镍钼多金属矿为热液成因。根据地质背景，三岔地区牛蹄塘组为陆棚沉积相，综合推断湘西牛蹄塘组黑色岩系沉积环境为浅海陆棚或浅海大陆架，中下部水体较深，为热水影响的浅海深水陆棚，处于缺氧还原环境，往上逐渐变浅为浅海浅水陆棚，含氧量逐渐增大至贫氧甚至富氧环境。其沉积模式为海相富有机质生产率-热水活动-上升流-陆棚变浅模式。