沙特阿拉伯西北部Tayma地区寒武系-中奥陶统露头沉积相、层序地层与成岩作用：储层表征的集成研究新视角

为解决硅质碎屑岩储层质量预测中沉积相、层序地层与成岩作用割裂研究的现状，研究人员以沙特阿拉伯Tayma地区寒武系-中奥陶统露头为案例，首次整合沉积相（FA1-FA6）、层序架构（LST/TST/HST）与成岩过程（压实/胶结/溶解），揭示河流相砂岩（LSTs）因高石英含量（>90%）、溶蚀孔隙（平均孔隙度18.13%）成为优质储层，而海相砂岩（TSTs/HSTs）受钙铁胶结和伊利石-蒙脱石（I-S）影响质量较差。该研究为缺乏岩心数据的类似地下储层提供了关键类比模型。

　　

在油气勘探领域，硅质碎屑岩作为全球最重要的储层类型之一，其质量受沉积环境、层序架构和成岩演化的共同控制。然而，传统研究往往孤立分析这些因素，导致储层预测存在偏差。尤其在中东地区，寒武系-奥陶统地层兼具陆相河流与海相沉积，是研究三者协同效应的理想对象，但针对沙特阿拉伯Tayma区域的系统性研究尚未开展。

沙特阿拉伯Tayma地区的寒武系-中奥陶统露头记录了从河流到浅海的多相沉积历史。研究人员通过12条实测剖面、48件薄片和19组物性测试，首次在该区域实现沉积相-层序-成岩的三维整合。研究发现，河流相砂岩（低水位体系域LST）因粗粒结构（粒径0.5-2mm）和溶蚀增强孔隙（渗透率5919.53mD）成为优质储层，而海相砂岩（海侵体系域TST/高水位体系域HST）受风暴作用形成的丘状交错层理（HCS）和伊利石-蒙脱石（I-S）胶结影响，孔隙度仅5.96%。这项发表于《Sedimentary Geology》的研究，为古生界碎屑岩储层评价提供了新范式。

关键技术包括：(1)野外实测12条剖面并划分16种岩相（LF1-LF16）；(2)偏光显微镜与SEM分析成岩序列；(3)X射线衍射（XRD）鉴定黏土矿物；(4)氮气渗透率测试。

4.1 岩相类型与沉积环境
识别出6类沉积相组合：辫状河（FA1）以块状砾岩（GSm）和板状交错层理（Sp）为特征；潮汐影响河流（FA2）发育透镜状层理；临滨-上滨面（FA3）含Skolithos遗迹化石；风暴主导的远滨过渡带（FA5）具丘状层理（HCS）。

4.3 成岩作用与储层质量
河流相砂岩经历长石溶蚀（图18E-F）和自生高岭石（图15A-E）建设性改造，而海相砂岩因钙质胶结（图18B）和I-S转化（图16B）孔隙骤减。

5.3 层序地层控储规律
三套层序中，低水位体系域（LST）砂岩孔隙度达18.13%，远高于海侵体系域（TST）的5.96%。Hanadir页岩的远滨相（FA6）可能成为烃源岩。

这项研究创新性地揭示：沉积相决定储层原始架构，层序背景控制成岩流体运移路径，而二者共同塑造最终孔隙网络。对于阿拉伯板块古生界油气勘探，该成果为井位部署提供了理论依据；在全球层面，其方法论对缺乏岩心的古老克拉通盆地具有普适价值。尤其值得注意的是，风暴沉积（HCS）与潮汐作用（LF11）的识别，修正了该区域古地理重建模型，为理解冈瓦纳大陆北缘早古生代演化提供了新证据。