为研究淮北煤田宿州矿区山西组泥质岩地球化学特征及地质意义，通过X射线荧光光谱仪和电感耦合等离子质谱仪等分析测试手段，对研究区山西组泥质岩主微量元素进行了测试并进行分析。结果表明，研究区泥质岩中SiO2、Al2O3含量较高，均值分别为62.67%、21.36%。山西组泥质岩中Sc、V、Cr、Ni、Zr、Th等元素相对后太古宙澳大利亚页岩富集，Ba、Ta、Rb、Sr、Nb等元素亏损。泥质岩中稀土元素富集，含量为242.4×10-6 ~302.9 ×10-6，LREE /HREE 值为8.87~10.01，轻重稀土分异程度大，δEu值为0.44~0.72，具有明显的负异常，δCe值为0.96~1.14，显示为无异常；稀土元素配分曲线整体模式呈右倾型，相似于后太古宙澳大利亚页岩元素曲线，反映研究区泥质岩主要来源于上地壳。研究区泥质岩Al2O3/TiO2值为22.77~29.47，Cr/Zr值为0.22~0.40，结合样品在Th/Sc-Zr/Sc、TiO2-Ni、La/Th-Hf、La/Yb-REE等图解中的投影区域，表明研究区泥质岩物质组分主要来源于上地壳中的长英质岩石，具体为阴山古陆前寒武纪花岗岩。Th-Sc-Zr/10和La-Th-Sc构造环境判别图暗示研究区泥质岩源区为大陆岛弧构造环境。研究区泥质岩Sr/Ba值为0.41~0.54，反映微咸水沉积环境；Sr/Cu值为3.96~4.89，表明了温暖潮湿的气候条件，V/（V+Ni）值为0.71~0.82，Ni/Co值为1.94~3.55，Cu/Zn值为0.34~0.71，暗示了沉积水体为厌氧环境、强还原环境，这些地球化学特征表明淮北煤田宿州矿区山西组地层形成于河控三角洲环境，气候条件为温暖湿润，水体为半咸水–咸水。