從巖心上看，Barnett 頁巖為灰黑色紋層狀泥頁巖，夾灰白色生物碎屑沈積微層和粉砂巖層。
薄片鑒定結果顯示，Barnett 頁巖中存在矽質（無鈣質）泥巖，矽質、鈣質泥巖，微晶 / 灰質泥巖，白雲質泥巖，硬灰巖等多種巖石類型。存在鈣質紋理、生物碎屑、粉砂質－泥質互層、結核以及磷質等多種沈積現象和沈積類型。
掃描電鏡顯示，Barnett 頁巖微孔隙發育，包括礦物間微孔隙和礦物內微孔隙。礦物間微孔隙具有壹定的連通性，礦物內微孔隙連通性不強。
X 射線衍射分析結果表明，Barnett 頁巖中的礦物以矽質、粘土質和鈣質礦物為主，分別占 34.3%，24.2% 和 16.1%；長石、白雲石 / 鐵白雲石、黃鐵礦、磷酸鹽和菱鐵礦等礦物總體含量分別為 6.6%、5.6%、9.7%、3.3% 和 0.3%。但不同巖石類型的礦物成分差別較大，Forestburg 灰巖夾層含有近乎相等的碳酸鹽礦物、粘土礦物、石英、黃鐵礦和磷酸鹽礦物（圖 2-7）。Barnett 層的鈣質含量明顯小於 Forestburg 層，巖石以石英、長石、黃鐵礦和磷酸鹽類礦物為主。Barnett 層最底部的碳質含量最低，粘土質含量最高（表 2-5）。
表 2-5 Barnett 頁巖礦物分析結果表
續表
（據 Robert G. Loucks 等，2007）
圖 2-7 Barnett 地層的礦物學三元圖解（據 Robert G. Loucks and Stephen C. Ruppel, 2007)（A）不同層位；（B）不同巖石類型
不同深度巖心的分析結果反映出 Barnett 頁巖層系的礦物成分縱向變化規律（表2-6），也反映出不同粘土礦物含量的變化規律。總體上，除個別層段外，地層中各類粘土礦物總量為 20% ～ 42%，粘土礦物主要為伊利石 / 蒙脫石間層，其次為伊利石 / 雲母間層，另外還含有少量高嶺石和綠泥石。整個頁巖層系中不含蒙脫石。
礦物學、巖石組構、構造和古生物研究結果顯示，Barnett 頁巖主要巖石類型為層狀和非層狀矽質泥巖、層狀泥灰巖、生物碎屑泥灰巖。
通過巖心觀察描述和薄片分析，Barnett 上、下層的主要巖石類型為矽質泥巖，間有少量泥灰巖和生物碎屑泥灰巖。Barnett 上、下層間的 Forestburg 層則完全為紋層狀粘土質灰巖，粘土礦物平均含量在 24%，但在測井曲線上表現為低伽馬特征，與上、下 Barnett 層有明顯區別（圖 2-8）。
目前，泥頁巖儲層的研究深度較常規儲層和低滲儲層要淺得多，開展泥頁巖沈積微相的深入研究，獲取系統的礦物、巖石、有機質特征及其與沈積條件間的關系，對深入認識富有機質頁巖的特征，總結含氣規律具有很高的價值。