《Journal of African Earth Sciences》：Monsoonal Upwelling and Organic Matter Preservation in the Eocene Rashrashiyah Formation: Implications for Hydrocarbon Potential in the Turayf-Sirhan Basin, Northwestern Arabia
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本研究通過整合有機(jī)/無機(jī)地球化學(xué)、薄片分析和古環(huán)境重建，評(píng)估了西北阿拉伯Turayf-Sirhan盆地Eocene Rashrashiyah Formation的烴潛力及沉積環(huán)境。結(jié)果顯示，下部油頁(yè)巖TOC高達(dá)2.11%，干酪根類型為II/II-S，表明油和氣生烴潛力。元素分析揭示缺氧環(huán)境促進(jìn)有機(jī)質(zhì)保存，而氧化條件導(dǎo)致上覆巖層TOC降低。對(duì)比顯示深層未風(fēng)化巖層更具烴潛力，表面氧化和構(gòu)造抬升造成TOC流失，為類似古上涌系統(tǒng)的不常規(guī)資源勘探提供關(guān)鍵依據(jù)。
謝里夫·阿拉姆（Sherif Allam）| 阿斯瑪·科林（Asmaa Korin）| 阿米爾·卡利菲（Amir Kalifi）| 穆罕默德·莫瓦菲（Mahmoud Mowafi）| 伊斯拉·S·阿布-馬赫福茲（Israa S. Abu-Mahfouz）| 穆罕默德·I·阿爾納賈爾（Mohammed I. AlNajjar）| 艾哈邁德·A·巴哈米姆（Ahmed A. Bahameem）| 阿卜杜拉·M·梅梅什（Abdullah M. Memesh）| 伊亞德·S·扎爾穆特（Iyad S. Zalmout）| 邁克爾·A·卡明斯基（Michael A. Kaminski）
沙特阿拉伯法赫德國(guó)王石油與礦業(yè)大學(xué)石油工程與地球科學(xué)學(xué)院地質(zhì)科學(xué)系，郵政信箱5070，達(dá)蘭，31261
摘要
源巖因其能夠記錄過去的海水條件而受到重視，同時(shí)也具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。本研究通過結(jié)合有機(jī)和無機(jī)地球化學(xué)、巖石學(xué)以及基于野外觀察的古環(huán)境重建方法，評(píng)估了阿拉伯西北部圖萊夫-西爾漢盆地（Turayf-Sirhan Basin）中始新世Rashrashiyah地層的碳?xì)浠衔餄摿统练e環(huán)境。下層含油泥灰?guī)r單元顯示出最高的總有機(jī)碳（TOC）含量（高達(dá)2.11%）和II/IIS型干酪根，這表明其具有石油和天然氣潛力。TOC的垂直變化與季風(fēng)帶來的富營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)特提斯海水的上升流有關(guān)，這種上升流增強(qiáng)了初級(jí)生產(chǎn)力，同時(shí)在風(fēng)暴波基部以下形成了缺氧環(huán)境，有助于有機(jī)物的保存。相比之下，上覆的粉狀泥灰?guī)r和泥灰質(zhì)石灰?guī)r單元在氧化條件下沉積，導(dǎo)致有機(jī)物降解加劇，TOC含量較低（<0.5%）。微量元素是寶貴的古環(huán)境指標(biāo)：鎳（Ni）和鋅（Zn）指示古生產(chǎn)力，而鉬（Mo）和釩（V）則反映缺氧狀態(tài)。此外，鐵（Fe）和硫（S）等氧化還原指標(biāo)證實(shí)了在高TOC沉積期間存在還原環(huán)境。通過底棲有孔蟲氧指數(shù)（BFOI）估算了溶解氧水平，從而推斷了底部水體的氧含量。與阿拉伯地區(qū)同期地層的區(qū)域?qū)Ρ缺砻鳎琑ashrashiyah地層在更深、風(fēng)化程度較低的地層中可能具有更大的碳?xì)浠衔餄摿Α５乇硌趸蜆?gòu)造抬升可能導(dǎo)致了露頭樣品中TOC的減少，這突顯了針對(duì)性地下評(píng)估的重要性。本研究強(qiáng)調(diào)了季風(fēng)上升流、生產(chǎn)力和保存作用在塑造碳酸鹽源巖過程中的相互作用，并為類似古上升流系統(tǒng)的非常規(guī)資源勘探提供了關(guān)鍵見解。
引言
源巖是通過物理、生物化學(xué)和地質(zhì)過程的綜合作用形成的，這些過程產(chǎn)生了富含碳和氫基有機(jī)物質(zhì)的細(xì)粒沉積巖。源巖中的有機(jī)物類型和數(shù)量受環(huán)境和沉積條件的影響。這些巖石在有利于生物活動(dòng)的環(huán)境中形成，產(chǎn)生了大量的有機(jī)物，沉積條件有助于這些物質(zhì)的富集，而沉積后的因素則促進(jìn)了其保存（Merrill, 1991）。有機(jī)質(zhì)含量主要受生物生產(chǎn)力、沉積礦物學(xué)以及水柱和沉積物中的氧含量的影響。有機(jī)質(zhì)的來源可以是貧氫的木質(zhì)碎片，也可以是富含氫的藻類或細(xì)菌成分。這些物質(zhì)可以形成多種多樣的有機(jī)物（McCarthy et al., 2011）。隨著埋藏深度的增加，壓力和溫度的升高，有機(jī)物逐漸發(fā)生轉(zhuǎn)化。在適當(dāng)?shù)臒崃俊毫蜁r(shí)間條件下，含有有機(jī)質(zhì)的沉積物會(huì)巖化，將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為干酪根。根據(jù)其來源，干酪根被分為四種類型（Hutton et al., 1994）：I型來自湖泊環(huán)境中的藻類和浮游生物，具有產(chǎn)油潛力；II型來自深海環(huán)境中的浮游生物，可以生成石油或天然氣，其中富含硫的變種（II-S型）更早產(chǎn)油；III型來自陸源植物殘骸，通常產(chǎn)生干氣，常見于煤炭中；IV型來自較老沉積物中的變質(zhì)殘余有機(jī)物，碳含量高但氫含量低，產(chǎn)油或天然氣潛力較低（Tissot et al., 1974; Klemme and Ulmishek, 1991; Vandenbroucke, 2003）。
隨著全球能源需求的持續(xù)增長(zhǎng)，化石燃料仍然是主要的能源來源。盡管研究人員正在探索可持續(xù)能源替代方案，但提高碳?xì)浠衔锂a(chǎn)量，特別是非常規(guī)資源的產(chǎn)量仍然至關(guān)重要。在這方面，石油源巖起著關(guān)鍵作用。這些巖石通常被視為均勻的、富含有機(jī)物的沉積層，具有較低的滲透性，在達(dá)到較高熱成熟度時(shí)會(huì)產(chǎn)生碳?xì)浠衔铮═olmachev et al., 2020）。實(shí)際上，這些源巖在垂直和橫向上都是異質(zhì)的，表現(xiàn)出有機(jī)和無機(jī)地球化學(xué)性質(zhì)的變化（Song et al., 2017）。這些變化會(huì)顯著影響源巖的熱成熟行為，從而導(dǎo)致碳?xì)浠衔锷伞⑴懦觥⑦w移以及非常規(guī)資源的生產(chǎn)力的差異（Usman et al., 2024）。
Rashrashiyah地層位于沙特阿拉伯西北部的圖萊夫-西爾漢盆地，屬于中始新世至晚始新世時(shí)期（Korin et al., 2025a），形成于南特提斯海邊緣。該地層厚度約為75米，主要由灰白色白堊、鈣質(zhì)含油泥巖和結(jié)晶石灰?guī)r組成（Meissner et al., 1990）。然而，這些沉積物作為潛在源巖的經(jīng)濟(jì)價(jià)值此前尚未被研究。在本研究中，我們對(duì)Rashrashiyah地層的源巖進(jìn)行了表征，以估算TOC百分比并確定干酪根類型。我們分析了主要和次要元素，以了解高TOC區(qū)域的垂直變化，并了解形成這些源巖的古環(huán)境條件。最后，我們提出了一個(gè)模型，解釋了初級(jí)生產(chǎn)力的提高以及有機(jī)質(zhì)積累和保存率的增強(qiáng)。
地質(zhì)背景
本研究位于圖萊夫-西爾漢盆地（也稱為Azraq-Sirhan盆地），這是一個(gè)位于阿拉伯北部的重要地塹系統(tǒng)，延伸至約旦東部和黎凡特地區(qū)的加利利盆地（Segev et al., 2018; Wald et al., 2019）。該盆地由兩條主要的西北-東南走向的拉伸斷層界定，包含從古生代到新近紀(jì)時(shí)期的6公里以上沉積物，其中以白堊紀(jì)和新生代地層為主出露（
材料與方法
所有分析均在法赫德國(guó)王石油與礦業(yè)大學(xué)（KFUPM）內(nèi)部完成，除了有機(jī)地球化學(xué)分析是在阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)（KAUST）進(jìn)行的。
巖石薄片
巖石薄片顯示了三個(gè)地層段在生物群和沉積環(huán)境方面的差異。圖3A和3B展示了含油泥灰?guī)r單元的薄片，其中保存了良好的底棲和浮游有孔蟲。圖3C和3D顯示了排油后的TOC遷移情況，巖相由雜砂巖到包石組成。圖3E和3F展示了含有高度重塑化石碎片的雜砂巖巖相，代表了粉狀石灰?guī)r單元。
掃描電子顯微鏡（SEM）
源巖評(píng)估
根據(jù)Peters等人（2005）對(duì)源巖的一般分類，Rashrashiyah地層的源巖質(zhì)量從非常差到良好不等。TOC含量范圍為0.07%至2.11%，S2值范圍為0.02至10.48 mg HC/g巖石。良好的源巖代表為含油泥灰?guī)r樣本（圖5）。Tmax與HI之間的關(guān)系表明，大多數(shù)樣本屬于未成熟的IV型干酪根，其特征是HI值低于100 mg
結(jié)論
本研究全面評(píng)估了圖萊夫-西爾漢盆地中始新世Rashrashiyah地層的碳?xì)浠衔餄摿Γ瑥?qiáng)調(diào)了古環(huán)境條件與有機(jī)物積累之間的動(dòng)態(tài)相互作用。含油泥灰?guī)r單元是最有前景的地層段，TOC含量高達(dá)2.11%，含有II/IIS型干酪根，表明其具有產(chǎn)油和產(chǎn)氣的潛力。盡管具有這些有利的地球化學(xué)特征
作者貢獻(xiàn)聲明
阿斯瑪·科林（Asmaa Korin）：撰寫——初稿、方法論、正式分析、數(shù)據(jù)管理。
謝里夫·阿拉姆（Sherif Allam）：撰寫——審閱與編輯、撰寫——初稿、可視化、驗(yàn)證、軟件使用、項(xiàng)目管理、方法論、調(diào)查、正式分析、數(shù)據(jù)管理、概念化。
邁克爾·A·卡明斯基（Michael A. Kaminski）：撰寫——審閱與編輯、撰寫——初稿、可視化、驗(yàn)證、監(jiān)督、方法論、調(diào)查、資金獲取、正式分析、數(shù)據(jù)管理
未引用參考文獻(xiàn)
Meissner Jr et al., 1990.
數(shù)據(jù)可用性聲明
本文完整呈現(xiàn)了本研究的主要發(fā)現(xiàn)。如需更多詳細(xì)信息或咨詢，請(qǐng)聯(lián)系相應(yīng)的作者。
利益沖突聲明
? 作者聲明沒有已知的競(jìng)爭(zhēng)性財(cái)務(wù)利益或個(gè)人關(guān)系可能影響本文的研究結(jié)果。? 作者是該期刊的編委會(huì)成員/主編/副主編/客座編輯，未參與本文的編輯審查或發(fā)表決定。
致謝
法赫德國(guó)王石油與礦業(yè)大學(xué)石油工程與地球科學(xué)學(xué)院（CPG）、法赫德國(guó)王石油與礦業(yè)大學(xué)（KFUPM）及其研究監(jiān)督部門提供了無限的支持，我們對(duì)此表示衷心的感謝。同時(shí)，我們也非常感謝沙特地質(zhì)調(diào)查局（吉達(dá)）在野外工作方面的幫助，以及組織野外考察和系統(tǒng)采樣本研究中的地層段的工作。
