碳酸盐岩占所有沉积岩的五分之一(20%)(Tucker和Wright,1990;Moore,2001;Moore和Wade,2013)。碳酸盐岩是众所周知的烃类储层和地下水含水层(Lucia等人,2003;Ahr,2011;Moore和Wade,2013;Rahim等人,2024;Shahzeb等人,2024)。由于多样的相类型和成岩过程,碳酸盐岩具有复杂的结构和矿物组成,从而导致储层在空间和时间上的非均质性(El-Yamani等人,2022;Hakimi等人,2024)。沉积非均质性和成岩演化对孔隙网络的分布有深远影响,进而显著影响储层性质(Tavakoli等人,2011;Rahim等人,2020、2024;Hollis和Al Hajri等人,2022;Koeshidayatullah等人,2022;Jiang等人,2024;Shahzeb等人,2024;Mollaali等人,2025)。中东地区的白垩纪碳酸盐岩层含有50%的可采石油和13%的可采天然气储量(Ehrenberg等人,2008;Sharland等人,2001;Tavakoli等人,2011;Farouk等人,2020)。为了研究地下储层性质,通常需要岩芯样本,但这些样本较为稀缺;因此,露头岩性可以作为研究储层非均质性的重要依据,因为它能提供岩性参数的横向和纵向变化信息。本研究有助于建立露头与地下数据之间的地层对比(Sharp等人,2010;Longhitano等人,2015)。
阿尔-哈尔杰(Al-Kharj)地区位于利雅得东南部,在沙特阿拉伯中部具有重要的环境和社会经济意义。从环境角度来看,这里是阿拉伯半岛主要的地下水补给区之一,得益于广泛的喀斯特化碳酸盐岩含水层,长期以来为泉水、湿地和当地生物多样性提供了支持。从社会经济角度来看,阿尔-哈尔杰是重要的农业中心,以大规模农业、乳制品生产和枣类种植闻名,这些活动严重依赖该地区的地下水资源。其肥沃的土地和沿主要交通走廊的战略位置也促进了区域粮食安全和经济发展(Al-Subaiee,2016)。近几十年来,快速的都市扩张和工业发展(包括食品加工和农业产业)进一步凸显了了解该地区地下地质和地下水动态的重要性。因此,像阿鲁玛地层这样的地质研究不仅对于重建区域沉积系统至关重要,也为可持续的地下水管理和长期土地利用规划提供了依据。
晚白垩世的阿鲁玛地层是沙特阿拉伯中部及整个阿拉伯板块中重要的以碳酸盐岩为主的岩层,形成于同斜坡环境(Gameil等人,2015;Al-Hashim等人,2022)。该地层是阿拉伯板块石油系统的重要组成部分,具有良好的孔隙发育特征,同时在一些白垩纪地层中还起到盖层作用(Ehrenberg等人,2008;Al-Hashim等人,2022)。该地层记录了阿拉伯板块从晚白垩世到早古新世的完整构造和沉积历史,但由于其在阿拉伯半岛的广泛分布及丰富的化石组合,其年龄存在争议(El-Nakhal等人,1994)。根据岩性地层特征,阿鲁玛地层被划分为三个段:坎纳西尔段、哈贾贾段和利纳段(El Asa’ad,1983a,b)。
早期关于阿鲁玛地层的研究主要集中在岩性地层学和生物地层学方面(Sharland等人,2001;Gameil和El-Sorogy,2015;Ozer等人,2019),而很少有研究关注其沉积环境和层序地层学(Philip等人,2002;Al-Kahtany等人,2016;El-Sorogy等人,2016;Farouk等人,2020)。目前尚未有研究探讨该地层的成岩变化过程。
本研究主要实现了以下几点:(i)首次系统分析了沉积相与其成岩变化之间的关联,这对储层性质有重要影响;(ii)详细分析了阿尔-哈尔杰地区的阿鲁玛地层相特征和沉积环境,该地区是阿拉伯半岛上发育最好的地层之一(Philip等人,2002);(iii)此外,还探讨了该地层在油气和地下水方面的经济潜力。