索伦-林西地区位于内蒙古自治区境内，面积约15万平方公里，区内含有突泉盆地、扎鲁特盆地和乌拉盖等中小型盆地。该区上古生界发育大量高成熟-干气生烃阶段的暗色泥页岩，是页岩气潜在的有利成藏区，开展索伦-林西地区页岩气资源调查，对东北地区上古生界油气勘探新领域的突破及页岩气资源的开发利用具有重要的理论和实际意义。索伦-林西地区晚古生代地层发育，尤其是中上二叠统的哲斯组、林西组地层在研究区内广泛分布。通过野外剖面观察，结合岩石结构构造及该区晚古生代沉积背景等特征得出：中二叠统哲斯组为海相环境，主要发育灰泥质浅海相、泥质浅海相、扇三角洲相沉积，总体构成了灰泥质浅海-泥质浅海-扇三角洲沉积体系。上二叠统林西组为陆相环境，主要发育半深湖相、扇三角洲相沉积。总体构成了扇三角洲-半深湖沉积体系。研究区中上二叠统暗色富有机质泥页岩主要以灰黑色、黑色泥页岩、粉砂质泥岩及深灰色泥岩为主，出露较好，分布广泛，厚度较大。其中，中二叠统哲斯组暗色泥页岩主要呈北东向分布在研究区中部的索伦镇、突泉县、西乌珠穆沁旗及林西县等地区，平均厚度大于500m，索伦镇地区暗色泥页岩累计厚度可达1115m。上二叠统林西组较厚层的暗色泥页岩分布较广，研究区大部分地区的暗色泥页岩厚度大于500m，林西县地区暗色泥页岩累计厚度超过600m。通过对研究区中上二叠统富有机质暗色泥页岩进行系统取样和测试分析，详细评价了该区泥页岩的岩石学、地球化学以及储层空间类型等特征，初步得出控制索伦-林西地区中上二叠统页岩气成藏的主要因素包括暗色泥页岩发育的厚度、岩矿组成、有机碳含量、有机质类型、有机质成熟度以及泥页岩储集空间类型。其中，中二叠统哲斯组暗色泥页岩单层最大有效厚度为92m；石英等脆性矿物含量较高，平均含量为70.2%，易于产生天然裂缝或被压裂，有利于页岩气富集与开发；泥页岩有机碳含量平均为0.978%，有机质类型以Ⅱ型为主，Ro值介于1.34%-4.23%之间，主体处于过成熟早期阶段；储集空间类型多样，主要发育裂缝、有机质孔隙以及矿物质孔隙，尤以矿物质孔隙中的粒间孔隙和溶蚀孔隙为主，储层物性较好。上二叠统林西组暗色泥页岩发育，单层最大有效厚度均大于20m；石英等脆性矿物含量平均为62.9%，具有较高的脆性指数；有机碳含量平均为0.826%；有机质类型以Ⅱ型为主；Ro值介于0.79%-4.33%之间，整体处于成熟-高成熟-过成熟阶段；储层中裂缝和孔隙发育，孔隙主要以矿物质孔隙中的粒间孔隙和溶蚀孔隙为主，储集物性较好，利于页岩气赋存成藏。综合评价研究区中上二叠统页岩气成藏主控因素，并对比国内外页岩气成藏条件，得出研究区中上二叠统页岩气成藏前景广阔，具有一定的资源潜力。初步预测研究区西北部及突泉盆地是中上二叠统页岩气成藏最有利区域，其次为扎鲁特盆地东北部地区。