页岩气和常规天然气一样，主要成分是甲烷，属于化石能源。石油、天然气（含页岩气、煤层气）是千百万年前（甚至几亿年前）生物死亡后尸体堆积在呈还原环境的海底、湖底、沼泽底部，在一定的温度和压力下形成的，所以被称为化石能源。

化石是古生物学的主要研究对象，它为研究地质时期的动、植物生命史提供了证据。中国古籍中早已有关于化石的记载，如春秋时代的计然和三国时代的吴晋都曾提到山西省产“龙骨”，“龙骨”即古代脊椎动物的骨骼和牙齿的化石；《山海经》也有“石鱼”（即鱼化石）的记述；南朝齐梁时期陶弘景有对琥珀中古昆虫的记述；宋朝沈括对螺蚌化石和杜绾对鱼化石的起源已有了正确认识。

进入21世纪以来，美国页岩气革命对全球能源格局和地缘政治产生了深刻影响。尤其是近年来，随着我国页岩气勘查开发的快速发展，作为富含有机质的南志留系龙马溪组黑色页岩受到极大关注，其普遍发育的笔石化石也逐渐被人们熟知。笔石是一类绝灭了的海生群体动物，生存于寒武纪中期至石炭纪早期，因形似描在岩石上的象形文字而得名。笔石纲具有复杂的茎系构造、表皮纺锤层和外皮层等，与翼鳃类的杆壁虫非常相似。笔石虫体所分泌的骨骼被称为笔石体，一般长几厘米或几十厘米，较大的可达70厘米或更长。人们曾认为，笔石体的成分是几丁质，但1966年富卡尔特和热尼奥的分析结果表明，笔石骨骼中不含几丁质，而是含有甘氨酸、丙氨酸等多种氨基酸，这些氨基酸可能来源于硬蛋白，透射电镜下所显示的骨骼超微结构有蛋白骨胶原的外表，很可能其物质成分为骨胶原。因此，笔石体的成分似乎是一种非几丁质的有机物。

笔石页岩是以黑色碳质页岩、硅质页岩为主，含有丰富的笔石等浮游生物化石，其出现一般反映了还原条件下的滞流槽盆、较深海和深海环境。沉积时期，水体宁静、海底缺氧，多H2S气体和黄铁矿，底栖生物无法生存，只有漂浮于水面的笔石死后下沉，又无其他生物吞食，故而得以大量保存。此外，在缺氧条件下的沉积物中，有机碳和某些金属（如金、钒、钼、铀等的化合物）含量高，经过数百万年在地下的埋藏，受到压力和高温的影响，生物中的有机碳（软体部分）便会转化成石油和天然气；由于黑色页岩属于超低孔、超低渗储层，需要通过水力压裂改造提高渗流能力，生物的骨骼（硬体部分）主要为硅质或灰质，是脆性矿物的重要组成部分。而今天，在重庆涪陵焦石坝地区大规模开发的页岩气的主要层位便是志留系龙马溪组一套富含笔石化石的黑色页岩。

目前，我们所享用的石油、天然气和煤都是经过漫长的地质年代才能形成的，其量也是有限的，但这种化石能源的燃烧又会造成环境污染，严重影响地球的生态环境，因此积极开发和利用清洁能源和可再生能源，如水能、核能、太阳能、风能、潮汐能、地热能、氢能源等是当前以至今后很长一段时间的能源变革的重要方向。

（中国地质调查局油气资源调查中心）