在从元古宙到第四纪的地质时期内，中国连续形成了从海相、海陆过渡相到陆相等多种沉积环境下的多套富有机质页岩层系，形成了多种类型的有机质，但由于后期构造变动复杂，有机质生气、含气及保存条件差异较大，形成了中国页岩气的多样性，主要表现在以下四个特点。
（1）海相、海陆过渡、陆相页岩均有发育，页岩地层组合各有特点
中国在不同地质时代形成了海相、海陆过渡相及陆相地层，其中包含了十余套富含有机质页岩层系，其地层组合特征各不相同。海相页岩多为厚层状，分布广泛且稳定，可夹海相砂质岩、碳酸盐岩等；海陆过渡相页岩分布范围广，相对稳定的富有机质页岩常与砂岩、煤层等其他岩性频繁互层；陆相页岩主要表现为巨厚的泥岩层系，泥页岩与砂质薄层韵律发育，累计厚度大、平面分布局限，侧向变化快。地层组合特点决定了页岩气地质条件的巨大差别。
（2）古生界、中生界、新生界多层系分布页岩，含气特点各有不同
中国下古生界寒武系、奥陶系、志留系，上古生界泥盆系、石炭系、二叠系，中生界三叠系、侏罗系和白垩系，新生界古近系均发育多套富有机质页岩层系。从全国范围来看，页岩层系平面分布广、剖面层位多。由新到老，虽然有机质成熟度依次增加，但各层系页岩成岩作用逐渐加强，原生游离含气空间递次消亡，导致各层系页岩含气特点各有不同。在含气特点方面，总体表现为吸附气相对含量依次增加。在相同保存条件下，下古生界页岩吸附气含量相对最多，上古生界游离气相对含量增加，中新生界则可能由于成熟度原因形成页岩油气共生现象，溶解气含量相对最大。
（3）沉降区、稳定区、抬隆区构造变动复杂，页岩气保存条件迥异
在中国，页岩气比常规油气分布更为广泛。在华北、东北、西北及南方部分沉降区由于上覆地层较厚，页岩气保存条件良好；在鄂尔多斯盆地及川西凹陷等稳定区，埋藏条件相对适中，保存条件较好，是页岩气发育的最有潜力区域；在上扬子、下扬子等构造运动复杂的后期台隆区，虽然页岩有机地球化学等条件有利，但地层普遍遭受抬升及后期剥蚀，保存条件受到严重影响，导致地层总含气量普遍降低。
（4）生物、热解、裂解成因类型多样，页岩气评价方法和选区标准各异
不同大地构造背景决定了沉积相变化较大，分别形成不同类型的有机质，对应产生不同的页岩气生成条件及含气特点，在统一的工业含气性标准条件下，对生物、热解、裂解等不同成因类型的页岩气需要分别采取有针对性的资源评价方法及有利选区标准。在海相条件下，具有偏生油特点的沉积有机质需要相对较高的热演化程度，评价方法和选区标准可参考美国东部地区页岩气。在陆相条件下，三种类型干酪根均有不同程度的发育，在热演化程度较低时，表现为页岩油气共生，含气量变化同时受控于有机质类型、热演化程度、埋深及保存等多重因素，评价方法和标准需要针对不同沉积盆地进行有侧重的研究。