我国地质构造具有多块体、多旋回、多层次特征，受复杂地质背景和多阶段演化过程的影响，我国富有机质泥页岩发育3种沉积类型，平面上可划分为5个大区，垂向上发育10套泥页岩气潜力层系，目前已在主要层系中获得了页岩气发现，初步证实了我国的泥页岩气资源潜力。
(1)3种沉积类型
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、海陆过渡相到湖相等多种沉积环境下的多套页岩层系(李景明，2006；金之钧，2007)。
海相富有机质页岩主要发育在南方和西部古生界的寒武系、奥陶系、志留系和泥盆系，具有分布面积大、沉积厚度稳定、热演化程度高等特点，以扬子克拉通地区最为典型。另外，青藏地区古生界和中生界海相页岩发育，热演化程度适中。
海陆过渡相富有机质页岩分布广泛，有机质类型复杂、热演化程度适中。北方地区石炭-二叠系富有机质页岩的单层厚度较薄，且含多套煤层，其中沼泽相碳质页岩有机碳含量普遍较高，有机质类型主要为混合型、腐殖型。南方地区海陆过渡相富有机质页岩夹煤层，上二叠统页岩在滇黔桂地区、四川盆地及其外围均有分布(表4.7)。
从晚古生代开始，我国陆续开始发育陆相页岩。尤其在中新生代时期，我国北方地区普遍发育了陆相富有机质页岩，如鄂尔多斯、松辽盆地等中生界，准噶尔盆地二叠系，渤海湾盆地古近系等。四川盆地及周缘的上三叠统—下侏罗统，分布广、厚度大、有机质类型复杂、热演化程度适中。总体上，陆相富有机质页岩的地层时代较新、热演化程度普遍不高，局部地区以泥页岩油为主。
表4.7 我国富有机质泥页岩类型和特点
(2)五大分区
我国泥页岩层系、分布、类型及地层组合特征分区特征明显(图4.3)。
图4.3 典型盆地富有机质泥页岩柱状图
下古生界富有机质泥页岩以海相沉积为主，主要发育在南方和西部地区的寒武系、奥陶系及志留系，其中上扬子及滇黔桂区海相泥页岩分布面积大，厚度稳定，有机碳含量高，热演化程度高；上古生界富有机质泥页岩以海陆过渡相沉积为主，石炭-二叠系富有机质页岩分布广泛，在鄂尔多斯盆地、南华北和滇黔桂地区最为发育，页岩单层厚度较小，常与砂岩、煤层等其他岩性频繁互层；中—新生界富有机质泥页岩以陆相沉积为主，主要分布在北方鄂尔多斯、渤海湾、松辽、塔里木、准噶尔等盆地和南方四川盆地部分地区，表现为巨厚的泥页岩层系，泥页岩与砂质薄层韵律发育，单层厚度薄、夹层数量多、累计厚度大、侧向变化快，热演化程度普遍不高等特点。
依据泥页岩发育地质基础、区域构造特点、泥页岩气富集背景以及地表开发条件，可将我国的泥页岩气分布区域划分为上扬子及滇黔桂区、中下扬子及东南区、华北及东北区、西北区、青藏区5个大区(图4.4)，各区泥页岩气地质条件和特点差异明显(表4.8)。
图4.4 中国陆域富有机质泥页岩分布图
(据张金川2011，修改)
表4.8 中国泥页岩分区特征表
(3)10个重要层系
中国泥页岩气资源潜力层系主要包括下古生界寒武系、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，共10个层系(表4.9)。
表4.9 中国10套主要富有机质泥页岩层系基本特点
1)下古生界富有机质泥页岩。主要发育在南方和西部古生界的寒武系、奥陶系、志留系和泥盆系，具有分布面积大、沉积厚度稳定、热演化程度高等特点，以扬子克拉通地区最为典型。另外，青藏地区古生界和中生界海相泥页岩发育，热演化程度适中。下寒武统海相富有机质泥页岩在中上扬子区发育较好，有机质类型为腐泥型-混合型。从区域沉积环境看，川东-鄂西、川南及湘黔3个深水陆棚区页岩最发育，有机碳含量高，一般为2%～8%。在上扬子地区，富有机质泥页岩厚度一般为30～80m，量在1.0%～6.0%之间，有机质为腐泥型，热演化参数镜质组反射率(RO)主体介于2.0%～4.0%之间；在中下扬子地区，有机碳含量相对降低，有机质为腐泥型，RO一般为2.0%～3.5%。
下志留统海相富有机质泥页岩主要分布在上扬子地区，川南至鄂西渝东和渝东北地区分布稳定，厚度30～100m，有机质类型以腐泥型为主，有机碳含量一般在1%～5%之间，热演化参数RO介于2.0%～3.5%之间。中下扬子地区也有分布，相关指标略差。
2)上古生界富有机质泥页岩。上古生界海陆过渡相富有机质页岩分布广泛，有机质类型复杂、热演化程度适中，但南北略有差异。其中，北方地区石炭，二叠系富有机质页岩的单层厚度较薄，且含多套煤层。有机碳含量一般介于0.5%～10%之间，变化较大。其中沼泽相碳质页岩有机碳含量普遍较高。页岩的有机质类型主要为混合型一腐殖型，RO一般介于0.5%～3.0%之间，少部分超过3.0%。
南方地区海陆过渡相富有机质页岩发育间夹煤层，上二叠统页岩在滇黔桂地区、四川盆地及其外围均有分布。页岩厚度变化介于10～25m之间，一般为20～60m，有机质以腐殖型为主，有机碳含量介于0.5%～12.55%之间，平均2.91%，RO一般介于1.0%～3.0%之间。
总体上，中国上古生界海陆过渡相富有机质页岩，除上扬子及滇黔桂区之外，其它地区单层厚度不大，且多与煤、致密砂岩互层。
3)上古及中-新生界富有机质页岩。从晚古生代开始，中国陆续开始发育湖相页岩。尤其在中新生代时期，中国北方地区普遍发育了湖相富有机质页岩，如鄂尔多斯、松辽盆地等中生界，准噶尔盆地二叠系，渤海湾盆地古近系等。
在准噶尔盆地，二叠系页岩累计厚度超过200m，有机碳含量为4.0%～10.0%，有机质类型为偏腐泥混合型，RO介于0.5%～1.0%之间。鄂尔多斯盆地三叠系湖相页岩发育，一般厚度在50m～120m之间，有机碳含量介于0.5%～6.0%之间，RO主要介于0.7%～1.5%之间。松辽盆地白垩系富有机质页岩分布稳定，厚度100～300m，有机质以腐泥型和混合型为主，有机碳含量介于0.7%～2.5%，RO介于0.7%～2.0%。在渤海湾盆地，古近系富有机质页岩分布受坳陷控制，局部累计厚度逾1000m。有机质类型多样，但热演化程度相对较低。四川盆地及周缘的上三叠统—下侏罗统，分布广、厚度大、有机质类型复杂、热演化程度适中。