埃塞俄比亚Ogaden盆地与Kella地区Adigrat砂岩碎屑组成的古风化效应及其对储层质量预测的启示

本研究针对埃塞俄比亚Ogaden盆地与Kella地区Adigrat砂岩储层质量预测难题，通过岩石学、XRD和XRF分析，揭示了古风化强度(CIA/CIW)、古气候条件(PCCs)与物源对碎屑组成的控制机制。结果表明：Kella样品因高CIA值(化学风化强烈)导致储层质量降低，而Ogaden样品低CIA值(干旱气候)显示更好储集潜力，为东非前沿盆地(如Blue Nile Basin)油气勘探提供了关键理论依据。

　　

在非洲之角埃塞俄比亚的广袤土地上，Ogaden盆地作为该国最大的沉积盆地（面积达350,000 km²），与Blue Nile盆地等共同记录了冈瓦纳大陆裂解的地质史诗。这里埋藏的Adigrat砂岩是重要的油气储层，但其储集性能却呈现"同层异质"的谜题——为何同期沉积的砂岩在Kella地区与Ogaden盆地表现出截然不同的物性特征？这个问题的答案，直接关系到东非新兴能源前沿区的勘探成败。

传统观点认为，砂岩储层质量主要受沉积环境控制，但越来越多的证据表明，古风化作用(Paleo Weathering Effect, PWE)通过改变碎屑矿物的化学稳定性，可能对储集空间产生深远影响。特别是在热带气候区，强烈的化学风化会溶解长石等不稳定矿物，产生次生孔隙的同时也可能导致后期胶结作用。然而，对于埃塞俄比亚这类地质记录复杂的前沿盆地，PWE与储层质量的定量关系始终缺乏系统研究。

正是基于这一背景，亚的斯亚贝巴科学技术大学的研究团队在《Journal of African Earth Sciences》发表了突破性成果。他们创新性地将岩石学分析与地球化学指标结合，首次揭示了Adigrat砂岩中古气候-风化-物源的"三角关系"。研究团队采集了Ogaden盆地的20个岩心样品和Kella地区的9个露头样品，运用偏光显微镜、X射线衍射(XRD)和X射线荧光(XRF)三项关键技术，构建了从矿物组成到元素地球化学的全维度数据集。

关键方法概述
研究采用三阶段分析法：①薄片鉴定确定石英(Q)、长石(F)、岩屑(L)体积分数；②XRD识别黏土矿物种类；③XRF计算化学蚀变指数(CIA)和化学风化指数(CIW)。样品来源明确：Ogaden样品来自矿业部提供的钻井岩心，Kella样品为野外系统采集的露头序列。

地质背景与地层特征
Kella地区作为中央埃塞俄比亚裂谷(CMER)西缘的特殊地质窗口，其Adigrat砂岩厚度达200米，呈现典型的向上变细序列：底部为砾质砂岩，向上渐变为细粒砂岩夹泥岩。与Ogaden盆地相比，Kella剖面显著特征是发育多层火山岩覆盖层，这种差异性地层结构暗示了不同的物源供给系统。

岩石学与矿物学特征
QLF（石英-长石-岩屑）三元图解显示，两地样品均以石英为主（>65%），但Kella样品更集中分布于石英砂岩(quartzarenite)端元，而Ogaden样品则偏向亚长石砂岩(subarkose)区域。XRD数据进一步揭示，Kella样品含更多高岭石和伊利石，而Ogaden样品中斜长石含量高达18%，这种矿物组合差异直接反映了风化强度的空间分异。

地球化学指纹解析
最具说服力的证据来自CIA值对比：Kella样品CIA均值达78（最高82），接近典型热带风化产物；而Ogaden样品CIA仅62-65，指示半干旱条件下的物理风化主导。值得注意的是，Ogaden样品中Na₂O/CaO比值异常高，暗示原始岩浆岩可能来自富钠的斜长花岗岩系列，这与QLF图解显示的酸性-中性物源特征相互印证。

储层质量启示录
研究得出了颠覆传统认知的结论：Kella地区强烈的化学风化虽然产生了次生孔隙，但伴随的黏土矿物沉淀最终导致孔隙度降低至12%以下；相反，Ogaden盆地干旱气候保存的不稳定矿物（如斜长石）虽存在后期溶解风险，但当前数据显示其原生孔隙度可达18-22%。这一发现修正了"高风化指数必对应差储层"的简单认知，提出"适度风化+不稳定矿物选择性保留"可能形成最优储集组合的新模型。

这项研究的科学价值不仅在于解开了Adigrat砂岩的"风化密码"，更建立了适用于东非裂谷盆地的储层评价新范式。特别是对Blue Nile等前沿盆地的勘探具有直接指导意义——通过CIA值空间填图，可快速圈定古气候有利区，规避因强烈化学风化导致的高风险区块。正如通讯作者SOLOMON KASSA强调的："古风化指数应当成为东非砂岩油气藏评价的必测参数"。这一认识将显著降低勘探成本，为埃塞俄比亚乃至整个东非裂谷系的能源开发提供地质科学支撑。