泥岩是分布最为广泛的一种沉积岩，在油气系统中它们既可以充当烃原岩，又可以充当盖层，还可以充当页岩气的储层。泥岩很多重要的物化性质都强烈地受多种因素的影响，例如矿物学组成和沉积物颗粒的大小以及成岩变化（压实前和压实后的变化），而这些因素往往都是可以预测的。泥岩矿物成分的多样性反映了注入盆地的碎屑物质及其水动力学分离作用、盆地内原始有机物产量以及沉积物的成岩作用（沉积和溶蚀）。利用高放大倍数显微镜对现代和古代沉积地层的观测结果表明，泥岩的结构和矿物学特征都具有非均质性；而这种变化性并不总是显而易见的。虽然部分泥层的确是通过低能羽烟（buoyantplumes）的悬浮沉淀作用而沉积的，但泥岩结构分析发现，这些泥层通常会在多种因素的共同作用下而分散，包括波浪、重力驱动的作用以及风暴或潮流驱动的单向流。这些分散机理表明，泥质沉积序列一般可以在层序地层学的框架下进行解释。早期的生物活动会使泥层均质化，而早期的化学成岩作用会导致高度胶结地层的发育，尤其是在地层表面。埋藏较深的成岩作用涉及压实作用、矿物溶解、重结晶、矿物重新排列定向和岩化以及油气生成等，这要取决于泥层的沉积特征和早期成岩特征。
