以黑色页岩及硅质页岩为主，含丰富的笔石等浮游生物化石，而不含或少见底栖生物化石。一般反映了还原条件下的滞流台槽、较深海和深海环境，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，又无其它生物吞食，故而得以大量保存。该相是奥陶纪和早志留世普遍存在的生物相。因此黑色笔石页岩成为指相标志，这对恢复古地理、古环境具有重要作用。

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，因此，研究黑色笔石页岩具有重要的经济价值。