随着塔里木盆地近年来油气勘探逐渐走向立体勘探、整体评价、多层次多领域获得油气突破的战略布局,在新层位和新领域的超前地质研究准备也就显得十分必要,而下奥陶统-寒武系白云岩作为该区油气勘探最现实的接替领域,对其进行前瞻性研究极具意义；因此,本文以塔里木盆地中央隆起区下古生界白云岩为研究对象,采用地质与地球化学相结合的方法,深入研究不同结构类型白云岩的地球化学特征及成因模式,分析各类白云岩储层的形成、演化机制,并对各类储层的分布规律进行预测。白云岩研究的关键在于对白云石化作用的理解,而岩石结构作为白云石化作用分析的基础,不仅对白云岩的成因具有指示意义还深刻地影响着白云岩储层的质量。因此本文建立了一套以微观结构特征为基础的白云岩分类方案：根据白云岩原始结构保存特征,将塔里木盆地寒武-奥陶系白云岩分为保留原始结构的白云岩和原始结构无法识别的晶粒白云岩,其中保留原始结构的白云岩包括(纹层状)泥微晶白云岩和(残余)颗粒白云岩,而晶粒白云岩则根据其晶体结构的差异再细分为细晶、自形白云岩,细晶、半自形白云岩和中-粗晶、它形白云岩。另外研究区还包含两类白云岩充填物：粉-细晶、自形(半自形)白云石充填物和中-粗晶、鞍形白云石充填物。其中,保留原始结构的白云岩属于同生或准同生阶段拟晶白云石化作用的产物；具有平直晶面结构的细晶、自形白云岩和细晶、半自形白云岩与浅埋藏期低温白云石化作用有关,而中-粗晶、它形白云岩是高温／热液白云石化或重结晶作用的结果,较高的形成温度导致晶体发生曲面化。同时,综合研究区的沉积、构造演化以及不同结构类型白云岩的地球化学特征,认为寒武-奥陶系白云岩体具有早期形成(同生／准同生到浅埋藏期大规模交代)、中期加强(中-深埋藏期重结晶)、晚期改造(热液调整)的总体变化趋势。通过对白云岩含量、白云岩结构类型、白云岩储集空间特征以及白云岩形成环境的综合分析,系统总结了白云石化作用与孔隙发育之间的关系,认为浅埋藏早期形成的细晶、自形白云岩中的晶间孔隙与白云石化作用有关,但这些孔隙很主要是对被交代灰岩中孔隙的继承和调整,而非通过摩尔置换的方式而来。其他阶段形成的白云石化作用多不利于孔隙的形成。系统阐述了各类溶蚀作用对研究区白云岩储层的改造,包括(高频)层序界面控制的大气水溶蚀作用、表生岩溶作用以及热液溶蚀作用的识别标志、储层特征、流体地球化学属性及作用机制。其中,与(高频)层序界面有关的大气水溶蚀作用在全区均有发育,特别是上寒武统和下奥陶统地层中最为常见,储集空间以晶间溶孔及针状溶孔层为主,纵向上具有薄层状频繁发育的特点,横向上具有一定可对比性；加里东中期Ⅰ幕岩溶作用对塔中中西部地区下奥陶统白云岩影响明显,多形成中小型溶蚀孔洞型储层和裂缝型储层,具有层状分布的特征;加里东中晚期-海西早期的岩溶作用主要集中在塔中东南部和麦盖提斜坡东部的多个冲断带上,可发育大型洞穴型储集体；热液溶蚀作用不具层位选择性,形成的储集空间以中小溶蚀孔洞和裂缝为主,孔洞内常见鞍形白云石、萤石、重晶石、自生石英等热液矿物组合,并与裂缝关系密切。另外,研究区白云岩储层通常具有复合成因的特质,特别是岩溶作用、白云石化作用和热液溶蚀作用的共同作用所形成的储层往往具有较高的储集能力,而单一成因的储层规模往往较小。通过对塔里木盆地中央隆起区寒武-奥陶系白云石化作用及白云岩储层成因机理的深入研究,结合该区的石油地质条件,指出了寒武-奥陶系白云岩储层的有利勘探方向。