塔里木盆地玉北地区位于和田古隆起的斜坡部位,奥陶系碳酸盐岩古岩溶作用发育。但由于受多期、多类岩溶作用叠加改造的影响,储层的非均质性较强,缝洞层的发育规模及空间分布变化很大。本文运用岩心、薄片、元素测试、钻/测以及地震资料,结合前人认识,综合分析了塔里木盆地玉北地区奥陶系碳酸盐岩古岩溶的发育特征、主控因素及优质储层展布规律。从沉积、构造和层序研究出发,以岩溶学理论作为指导,厘定了碳酸盐岩古岩溶的定义、岩溶类型,明确了塔里木盆地玉北地区奥陶系具有发育碳酸盐岩古岩溶的地质条件,并对同生岩溶、风化壳岩溶和埋藏岩溶作用的期次、亚类等进行细分,将这些非常复杂、相互叠加的岩溶现象区分开来。识别出三类岩溶作用从微观到宏观的发育特征及其叠加改造关系。同生岩溶作用以粒内溶孔、铸模孔等组构选择性溶孔为代表,因后期岩溶作用的叠加改造,主要在良里塔格组的颗粒灰岩段见到,其平面分布范围也相对局限。风化壳岩溶作用发育大型的溶蚀孔洞、扩溶裂缝,钻井放空、漏失现象明显,涉及深度大;垂向渗流带多被方解石胶结物、绿色泥质等充填,水平潜流带以粒状方解石胶结为特征;岩溶作用有加里东中期Ⅰ幕、Ⅱ幕和海西早期等三期,其中海西早期岩溶作用对前期岩溶的改造非常明显。埋藏岩溶作用以硅质、有机质充填的溶蚀孔洞、未充填的扩溶裂缝为特点,多沿着风化壳岩溶带的溶蚀孔洞和裂缝活动,对其中方解石的再溶蚀,通常断裂带及埋深较大地层此类岩溶较为发育。明确了海西早期是风化壳岩溶作用形成的主要时期,鹰山组为溶蚀孔洞发育的主要地层,最终归纳出了海西早期奥陶系风化壳岩溶发育模式。在东部断隆区,鹰山组出露,为表生大气水淋滤模式,且海西早期海平面上升过程中发育三套洞穴层,其中最后一期为岛屿岩溶模式。东部断洼区靠近断裂带部位发育表生大气水覆盖模式。在其他区域,鹰山组被厚度百米且含泥质的良里塔格组覆盖,海西早期岩溶作用难以产生较大影响。总结了奥陶系古岩溶的发育受古气候、沉积相、古地貌、断裂与裂缝等因素影响。探讨了不同类型古岩溶发育的主控因素及其勘探潜力,对奥陶系蓬莱坝组、鹰山组和良里塔格组多期次叠加的岩溶储层进行综合评价,并对各层系分别划分了Ⅰ-Ⅳ类岩溶储层的预测区。