碳质泥岩是富含碳质成分的细粒沉积岩，其形成需经过富碳质沉积物供给、还原环境沉积、成岩固结成岩三个核心步骤。1. 富碳质沉积物供给：主要由两部分物质组成，一是水生浮游生物、细菌等有机质残体，二是黏土、粉砂级细粒陆源碎屑，两者随水流或风力搬运至沉积区域后混合沉积。2. 还原环境沉积：沉积区域需具备低氧或无氧的还原条件，比如半封闭浅海海湾、潟湖、淡水沼泽、内陆深湖底部，这类环境中好氧微生物难以大量繁殖，沉积的有机质不会被快速氧化分解，得以在沉积物中富集。3. 成岩固结成岩：随着沉积物埋藏深度增加，上覆地层的压力与温度逐渐升高，沉积物中的孔隙水被挤出，黏土矿物发生重结晶，同时埋藏的有机质经压实、脱水、热演化后逐步富集碳质成分，最终松散的泥质沉积物固结成岩，形成碳质泥岩。
