深层、超深层海相碳酸盐岩是当前含油气盆地油气勘探的重要领域之一,已取得诸多油气重大发现与突破。深层、超深层条件下碳酸盐岩储层的形成与保持受多种因素的控制,如白云岩化作用、构造-热液流体活动等。不同地区的地质背景的特殊性决定了深层、超深层碳酸盐岩储层的复杂性。为此,作者选择了塔里木盆地顺托果勒地区中下奥陶统碳酸盐岩(现今埋深约6000～8000 m),以钻井岩心资料为基础开展了包括岩心描述、岩相学分析、流体包裹体、同位素分析与微量元素等研究工作,探讨不同类型碳酸盐岩储层的形成机理。研究区分别发育白云岩储层、硅化碳酸盐岩储层和灰岩储层。研究区白云岩储层位于鹰山组下段,而白云岩储层成因问题制约了进一步的勘探部署。已有岩心资料仅发现顺南501井具有白云岩储层。通过岩心观察与描述、显微岩石学、成岩作用与序列研究、基于铸体薄片的孔隙图像分析、计算机断层扫描、电子探针背散射成像与微量元素Fe、Mn定量、流体包裹体等技术手段,研究了白云岩储层特征与成因。结果表明,白云岩储层类型为裂缝-孔隙型,主要储集空间为裂缝-扩溶缝、晶间孔-晶间溶孔,孔隙发育与裂缝具有明显相关关系。热液矿物萤石与方解石呈共生关系充填于裂缝与孔隙空间。裂缝与孔隙附近的白云石、白云石环边以及与萤石共生的方解石均具有较高的FeO、MnO含量。萤石发育较多的无色透明盐水包裹体,均一温度为165～175℃、盐度为15.5～17.5 wt.%NaCl equiv.。热液流体活动对围岩的改造导致局部方解石、白云石富Fe、Mn元素,同时提供了萤石结晶所需要的F。一方面热液流体改造白云岩形成储集空间,另一方面以萤石与方解石为代表的热液矿物则充填裂缝与孔隙。因此,构造-热液流体活动在一定程度上影响了白云岩储集空间的形成。顺南501井白云岩储层的认识对该地区白云岩储层成因模式的建立以及进一步勘探部署具有重要指导意义。研究区鹰山组上段发育特殊类型的硅化灰岩储层。以顺南4井为代表,依据硅化程度不同,划分为下硅化碳酸盐岩段、中部灰岩段和上硅化碳酸盐岩段。硅化碳酸盐岩主要由石英和方解石组成,储集空间主要为晶洞、晶间孔及部分裂缝。孔隙度变化大,3～20.5%,非均质性强。石英和方解石中流体包裹体测温显示,硅化作用温度为150～190℃,并呈现出高温低盐度与低温高盐度的特点。次生方解石87Sr/86Sr比值为0.709336～0.709732,明显高于同期海水,表明热液流体来源于盆地深部碎屑岩地层或基底硅铝质岩石。次生方解石与周围灰岩具有相似的δ13C组成,表明碳来源于灰岩地层,是热液流体与围岩的相互作用发生溶解-再沉淀的结果。热液硅化作用明显受走滑断裂控制,流体沿断裂带及分支断层自下而上进入鹰山组,与灰岩层相互作用,交代方解石形成二氧化硅矿物,形成各种类型的次生孔隙,成为较好的储层。研究区灰岩储层位于中奥陶统一间房组,岩心资料揭示其储集空间以孔隙、微孔隙为主。通过岩芯观察、计算机断层扫描、薄片与阴极发光分析、扫描电镜等手段从矿物-岩石学特征描述孔隙、微孔隙特征并探讨其成因。一间房组下段(以顺南7井为代表)藻灰岩孔隙以沉积-成岩早期胶结残余的窗格孔、遮蔽孔为主要类型,而微孔隙主要为分布于藻屑内部的方解石晶间微孔,其形成可能受重结晶作用与原始有机质及其演化的控制。一间房组上段(以顺托1井为代表)生物粘结岩孔隙以生物壳铸模孔、硅球与自形方解石集合体内部晶间孔隙为主要类型,微孔隙主要为生物体腔微孔、方解石重结晶形成的晶间微孔、灰岩基质中自形石英晶面微孔。成岩早期的热液流体改造可能是顺托1井生物粘结岩孔隙、微孔隙的主要成因,早期液态烃类充注对孔隙、微孔隙保存具有重要意义。走滑断裂、岩相与盖层条件共同控制了研究区不同类型碳酸盐岩储层的发育。加里东晚至海西早期是北东-北北东向走滑断裂活动的主要时期,导致了断裂相关热液流体自下而上的侵入并改造围岩。由于围岩岩性与岩石结构的差异可能导致了不同层段储层类型与储集空间的差异性。此外,局限台地的潮间-潮下沉积相带有利于微生物、藻类的发育,相关矿物稳定化过程、原始有机质热演化等是一间房组灰岩孔隙-微孔隙形成并保持的重要原因。上奥陶统却尔却克组泥质岩盖层的良好封闭性一方面限定热流体活动与水-岩相互作用在特定的范围内,另一方面为油气藏的保存提供了条件。