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本研究通过整合有机/无机地球化学、薄片分析和古环境重建，评估了西北阿拉伯Turayf-Sirhan盆地Eocene Rashrashiyah Formation的烃潜力及沉积环境。结果显示，下部油页岩TOC高达2.11%，干酪根类型为II/II-S，表明油和气生烃潜力。元素分析揭示缺氧环境促进有机质保存，而氧化条件导致上覆岩层TOC降低。对比显示深层未风化岩层更具烃潜力，表面氧化和构造抬升造成TOC流失，为类似古上涌系统的不常规资源勘探提供关键依据。
谢里夫·阿拉姆（Sherif Allam）| 阿斯玛·科林（Asmaa Korin）| 阿米尔·卡利菲（Amir Kalifi）| 穆罕默德·莫瓦菲（Mahmoud Mowafi）| 伊斯拉·S·阿布-马赫福兹（Israa S. Abu-Mahfouz）| 穆罕默德·I·阿尔纳贾尔（Mohammed I. AlNajjar）| 艾哈迈德·A·巴哈米姆（Ahmed A. Bahameem）| 阿卜杜拉·M·梅梅什（Abdullah M. Memesh）| 伊亚德·S·扎尔穆特（Iyad S. Zalmout）| 迈克尔·A·卡明斯基（Michael A. Kaminski）
沙特阿拉伯法赫德国王石油与矿业大学石油工程与地球科学学院地质科学系，邮政信箱5070，达兰，31261
摘要
源岩因其能够记录过去的海水条件而受到重视，同时也具有重要的经济价值。本研究通过结合有机和无机地球化学、岩石学以及基于野外观察的古环境重建方法，评估了阿拉伯西北部图莱夫-西尔汉盆地（Turayf-Sirhan Basin）中始新世Rashrashiyah地层的碳氢化合物潜力和沉积环境。下层含油泥灰岩单元显示出最高的总有机碳（TOC）含量（高达2.11%）和II/IIS型干酪根，这表明其具有石油和天然气潜力。TOC的垂直变化与季风带来的富营养物质特提斯海水的上升流有关，这种上升流增强了初级生产力，同时在风暴波基部以下形成了缺氧环境，有助于有机物的保存。相比之下，上覆的粉状泥灰岩和泥灰质石灰岩单元在氧化条件下沉积，导致有机物降解加剧，TOC含量较低（<0.5%）。微量元素是宝贵的古环境指标：镍（Ni）和锌（Zn）指示古生产力，而钼（Mo）和钒（V）则反映缺氧状态。此外，铁（Fe）和硫（S）等氧化还原指标证实了在高TOC沉积期间存在还原环境。通过底栖有孔虫氧指数（BFOI）估算了溶解氧水平，从而推断了底部水体的氧含量。与阿拉伯地区同期地层的区域对比表明，Rashrashiyah地层在更深、风化程度较低的地层中可能具有更大的碳氢化合物潜力。地表氧化和构造抬升可能导致了露头样品中TOC的减少，这突显了针对性地下评估的重要性。本研究强调了季风上升流、生产力和保存作用在塑造碳酸盐源岩过程中的相互作用，并为类似古上升流系统的非常规资源勘探提供了关键见解。
引言
源岩是通过物理、生物化学和地质过程的综合作用形成的，这些过程产生了富含碳和氢基有机物质的细粒沉积岩。源岩中的有机物类型和数量受环境和沉积条件的影响。这些岩石在有利于生物活动的环境中形成，产生了大量的有机物，沉积条件有助于这些物质的富集，而沉积后的因素则促进了其保存（Merrill, 1991）。有机质含量主要受生物生产力、沉积矿物学以及水柱和沉积物中的氧含量的影响。有机质的来源可以是贫氢的木质碎片，也可以是富含氢的藻类或细菌成分。这些物质可以形成多种多样的有机物（McCarthy et al., 2011）。随着埋藏深度的增加，压力和温度的升高，有机物逐渐发生转化。在适当的热量、压力和时间条件下，含有有机质的沉积物会岩化，将有机物转化为干酪根。根据其来源，干酪根被分为四种类型（Hutton et al., 1994）：I型来自湖泊环境中的藻类和浮游生物，具有产油潜力；II型来自深海环境中的浮游生物，可以生成石油或天然气，其中富含硫的变种（II-S型）更早产油；III型来自陆源植物残骸，通常产生干气，常见于煤炭中；IV型来自较老沉积物中的变质残余有机物，碳含量高但氢含量低，产油或天然气潜力较低（Tissot et al., 1974; Klemme and Ulmishek, 1991; Vandenbroucke, 2003）。
随着全球能源需求的持续增长，化石燃料仍然是主要的能源来源。尽管研究人员正在探索可持续能源替代方案，但提高碳氢化合物产量，特别是非常规资源的产量仍然至关重要。在这方面，石油源岩起着关键作用。这些岩石通常被视为均匀的、富含有机物的沉积层，具有较低的渗透性，在达到较高热成熟度时会产生碳氢化合物（Tolmachev et al., 2020）。实际上，这些源岩在垂直和横向上都是异质的，表现出有机和无机地球化学性质的变化（Song et al., 2017）。这些变化会显著影响源岩的热成熟行为，从而导致碳氢化合物生成、排出、迁移以及非常规资源的生产力的差异（Usman et al., 2024）。
Rashrashiyah地层位于沙特阿拉伯西北部的图莱夫-西尔汉盆地，属于中始新世至晚始新世时期（Korin et al., 2025a），形成于南特提斯海边缘。该地层厚度约为75米，主要由灰白色白垩、钙质含油泥岩和结晶石灰岩组成（Meissner et al., 1990）。然而，这些沉积物作为潜在源岩的经济价值此前尚未被研究。在本研究中，我们对Rashrashiyah地层的源岩进行了表征，以估算TOC百分比并确定干酪根类型。我们分析了主要和次要元素，以了解高TOC区域的垂直变化，并了解形成这些源岩的古环境条件。最后，我们提出了一个模型，解释了初级生产力的提高以及有机质积累和保存率的增强。
地质背景
本研究位于图莱夫-西尔汉盆地（也称为Azraq-Sirhan盆地），这是一个位于阿拉伯北部的重要地堑系统，延伸至约旦东部和黎凡特地区的加利利盆地（Segev et al., 2018; Wald et al., 2019）。该盆地由两条主要的西北-东南走向的拉伸断层界定，包含从古生代到新近纪时期的6公里以上沉积物，其中以白垩纪和新生代地层为主出露（
材料与方法
所有分析均在法赫德国王石油与矿业大学（KFUPM）内部完成，除了有机地球化学分析是在阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）进行的。
岩石薄片
岩石薄片显示了三个地层段在生物群和沉积环境方面的差异。图3A和3B展示了含油泥灰岩单元的薄片，其中保存了良好的底栖和浮游有孔虫。图3C和3D显示了排油后的TOC迁移情况，岩相由杂砂岩到包石组成。图3E和3F展示了含有高度重塑化石碎片的杂砂岩岩相，代表了粉状石灰岩单元。
扫描电子显微镜（SEM）
源岩评估
根据Peters等人（2005）对源岩的一般分类，Rashrashiyah地层的源岩质量从非常差到良好不等。TOC含量范围为0.07%至2.11%，S2值范围为0.02至10.48 mg HC/g岩石。良好的源岩代表为含油泥灰岩样本（图5）。Tmax与HI之间的关系表明，大多数样本属于未成熟的IV型干酪根，其特征是HI值低于100 mg
结论
本研究全面评估了图莱夫-西尔汉盆地中始新世Rashrashiyah地层的碳氢化合物潜力，强调了古环境条件与有机物积累之间的动态相互作用。含油泥灰岩单元是最有前景的地层段，TOC含量高达2.11%，含有II/IIS型干酪根，表明其具有产油和产气的潜力。尽管具有这些有利的地球化学特征
作者贡献声明
阿斯玛·科林（Asmaa Korin）：撰写——初稿、方法论、正式分析、数据管理。
谢里夫·阿拉姆（Sherif Allam）：撰写——审阅与编辑、撰写——初稿、可视化、验证、软件使用、项目管理、方法论、调查、正式分析、数据管理、概念化。
迈克尔·A·卡明斯基（Michael A. Kaminski）：撰写——审阅与编辑、撰写——初稿、可视化、验证、监督、方法论、调查、资金获取、正式分析、数据管理
未引用参考文献
Meissner Jr et al., 1990.
数据可用性声明
本文完整呈现了本研究的主要发现。如需更多详细信息或咨询，请联系相应的作者。
利益冲突声明
? 作者声明没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。? 作者是该期刊的编委会成员/主编/副主编/客座编辑，未参与本文的编辑审查或发表决定。
致谢
法赫德国王石油与矿业大学石油工程与地球科学学院（CPG）、法赫德国王石油与矿业大学（KFUPM）及其研究监督部门提供了无限的支持，我们对此表示衷心的感谢。同时，我们也非常感谢沙特地质调查局（吉达）在野外工作方面的帮助，以及组织野外考察和系统采样本研究中的地层段的工作。
