بررسی رخساره های سنگی، محیط رسوبی و چینه شناسی توالی ها در سازند بورقان در شمال غرب خلیج فارس

نویسندگان

1 مربی گروه زمین شناسی پژوهشگاه صنعت نفت

2 استادیار گروه زمین شناسی صنعت نفت

3 استادیار گروه زمین شناسی شرکت کپس

چکیده

 
سازند بورقان با سن کرتاسه از مهمترین سنگ مخزن‌های هیدروکربوری خلیج فارس محسوب می‌شود. به منظور شناخت رخساره های سنگی، محیط و توالی های رسوبی این سازند، حدود 5/62 متر نمونه مغزه متعلق به میدان نفتی فروزان در خلیج فارس مورد مطالعه رسوب‌شناسی قرار گرفت. بطورکلی سازند بورقان در این میدان نفتی متشکل از ماسه‌سنگ‌های خیلی دانه ریز تا دانه متوسط، رس سنگ، شیل‌های آهکی و توالی های محدود کربناته می‌باشد.
مطالعات ماکرو و میکروسکپی انجام شده نشان می دهد که  ضخامت مورد مطالعه از سازند بورقان از 8 رخساره تشکیل شده است. این رخساره‌ها عبارتند از: (1) رخساره ماسه‌سنگ های کانالی با لایه‌بندی مورب، (2) رخساره رس سنگی پهنه گلی/خلیج، (3) رخساره ماسه سنگی دانه ریز با میان لایه های شیلی متعلق به پهنه ماسه‌ای، (4) رخساره متشکل از تناوب ماسه سنگ دانه ریز تا سیلتستون با شیل غنی از ماده آلی متعلق به تناوب پهنه ماسه‌ای و پهنه گلی، (5) رخساره رس سنگ سیلتی دارای بقایای گیاهی متعلق به پهنه گلی تحت تاثیر دریا، (6) رخساره متشکل از ماسه سنگ گلاکونیتی همراه با لایه های دولستون ماسه ای متعلق به پهنه ماسه‌ای تحت تاثیر دریا، (7) شیل های تیره رنگ غنی از ماده آلی متعلق به رخساره خلیج محدود شده / باتلاق و (8) رخساره گرینستون اوئیدی متعلق به پشته اوئیدی.
برای سازند بورقان براساس وجود شواهد رسوب شناسی همچون تناوب لایه های ماسه سنگی-شیلی، تناوب‌های نازک و ضخیم سیلت و رس، لایه بندی فلاسر و عدسی شکل، ایکنوفسیل‌ها و توالی‌های به سمت بالا عمیق شونده، محیط رسوبی از نوع خلیج دهانه ای تحت تاثیر جزر و مد درنظر گرفته شد. این سازند در محدوده عمقی مورد مطالعه از  4 سکانس رسوبی تشکیل شده که هر سکانس با ماسه‌سنگهای کانالی تشکیل شده در زمان افت سطح آب دریا شروع شده و با رخساره‌های شیلی و یا رس سنگی مرحله پیشروی آب خاتمه می‌یابد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Lithofacies analysis, sedimentary environment and sequence stratigraphy of the Burgan Formation in the North West of Persian Gulf, Iran

نویسندگان [English]

  • Javad Honarmand 1
  • Seyd Ali Moalemi 2
  • Masoud Lotfpoor 3
1 Instructor of Department of Pertoleum Geolog y , Research Institute of Petroleum
2 Assistant Professor, Department of Pertoleum Geology, R.I.P.I
3 Assistant Professor, Department of Geology KEPS
چکیده [English]

The Cretaceous Burgan Formation is one of the most important hydrocarbon producers in Persian Gulf, offshore Iran. To understand the lithofacies, depositional setting and depositional sequnces of the reservoir from Foroozan oil field in this area, detailed sedimentological study has been carried out on about 62.5 m of conventional core. The Burgan Formation in the studied oil field mainly consists of very fine to medium-grained sandstone, claystone, carbonaceous shale and some limited carbonate intervals.
The combined results of both macro and microscopic investigations indicate eight different depositional facies in the studied interval of Burgan reservoir. These facies are consecutively numbered from 1 to 8. These are: (1) Cross-bedded channel sandstones, (2) Silty/sandy claystone; mud flat/bay facies, (3) Fine-grained sandstone with interlayers of shale; sand flat facies, (4) Alternation of fine-grained sandstone/siltstone and organic-rich shale; sand flat/mud flat alternation, (5) Silty claystone with plant remains; marine-influenced mud flat/shore face facies, (6) Fine-grained glauconitic sandstone along with sandy dolostone layers; marine influenced sand flat/shore face facies, (7) Organic-rich dark shale; restricted bay/marsh facies and (8) Ooid grainstone; oolitic shoal facies.
Based on sedimentary features such as rhythmic alternation of sandstone-shale couplets, thick-thin alternations of silt and clay layers, flaser bedding, lenticular bedding, marine trace fossils and deepening up-ward successions in the cored interval, it seems that the Burgan Formation has been deposited on a tide-dominated estuary system. The studied interval of the Burgan Formation consists of several fining up-ward successions. These successions comprise four depositional sequences. Each sequence is started with lowstand channel sandstones and terminated with highstand shales and claystones.

کلیدواژه‌ها [English]

  • facies
  • Sequence stratigraphy
  • Estuary system
  • Burgan
  • Cretaceous and Persian Gulf


اهمیت مخزنی سازند بورقان در بخش فلات قاره ایران و به خصوص میادین هیدروکربوری کشورهای عربی باعث شده که این سازند مورد توجه کارشناسان نفتی واقع شده و مطالعات زمین شناسی و بویژه مخزنی زیادی روی آن انجام شود
(Denby et al. 2001; Al-Eidan et al. 2001 and Strohmenger et al. 2002).
توالی ماسه‌سنگی- شیلی سازند بورقان در زمان کرتاسه و پس از رسوبگذاری سازند کربناته شعیبا (Shuaiba) نهشته شده است. این سازند که عمدتا" متشکل از تناوب ماسه سنگ، شیل و رس سنگ است، به عنوان مهمترین افق مخزنی دارای نفت در کشورهای عربی حاشیه خلیج فارس و بویژه کویت محسوب می شود. سازند بورقان در بخش فلات قاره (offshore) ایران یا میادین دریایی خلیج فارس گسترش داشته و به عنوان مخزن نفتی در میادینی همچون سروش، نوروز، فروزان و غیره محسوب می شود (شکل 1). با گذر از حاشیه حوضه رسوبی زاگرس به بخش داخلی آن یا بخش خشکی (onshore) جنوب غرب ایران نهشته های آواری سازند بورقان به نهشته های کربناته و نهایتا" شیلی سازند کژدمی، با پتانسیل بالای سنگ منشاء، تغییر رخساره می دهد (Honarmand et al. 2003).
سازند بورقان با توجه به تلفیق ویژگیهای رسوب شناسی و مخزنی، به دو بخش پائینی (B) و بالایی (A) تقسیم‌شده است (Al-Eidan et al. 2001). ماسه‌های ضخیم مخزنی سازند بورقان در فاز رسوبی افت سطح آب دریا (Lowstand Systems Tracts) نهشته شده‌اند. رسوبگذاری آواری‌های سازند بورقان با شروع رسوبگذاری نهشته‌های کربناته سازندهای دیر (Dair) و مدود (Maddud) ، طی فاز رسوبی پیشرونده پایان می‌یابد (Al-Eidan et al. 2001 and Strohmenger et al. 2002).
تمایز محیط‌های آواری همچون محیط های خلیج دهانه ای، رودخانه‌ای و دلتایی در بحث شکل هندسی و نحوه گسترش توده‌های ماسه‌سنگی و یا ماسه ای، به عنوان سنگ مخزن، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. به عنوان مثال برآمدگی‌های ماسه‌ای جزر و مدی متعلق به محیط خلیج دهانه ای غالبا به موازات شیب رسوبگذاری نهشته می‌شوند درحالیکه ماسه‌های بخش جلویی دلتا روندی به موازات خط ساحلی (عمود بر جهت شیب) دارند. بنابراین شناخت وضعیت گسترش برآمدگی‌های ماسه‌ای ، در مراحل اکتشاف و توسعه میادین هیدروکربوری حائز اهمیت زیادی می‌باشد (Dalrymple et al. 1992).
مطالعه رخساره ها و محیط رسوبی سازند بورقان در میادین خلیج فارس با هدف بررسی توزیع عمودی و گسترش جانبی رخساره ها و در نتیجه توزیع پارامترهای مخزنی در این سازند انجام شده است. بطوریکه بررسی گسترش افق های ماسه ای (به عنوان افق های مخزنی تراوا) و شیلی- رس سنگی (به عنوان افق های ناتراوا) می تواند توزیع پارامترهای مخزنی در محدوده مورد مطالعه را نشان دهد (Honarmand et al. 2003). همانطور که اشاره گردید این موضوع می تواند در مراحل اکتشاف و توسعه میدان از اهمیت زیادی برخوردار باشد.

روش مطالعه
به منظور شناخت ویژگیهای رسوبی سازند بورقان در میدان مورد مطالعه روشهای ذیل بکار گرفته شد:
(1) توصیف حدود 5/62 متر نمونه مغزه با توجه به ویژگیهایی همچون مرز لایه‌ها، ضخامت لایه‌بندی، تغییرات اندازه دانه‌ها، تغییرات لیتولوژی، ساختمانهای رسوبی فیزیکی اولیه، ساختمانهای رسوبی زیستی و مقدار آغشتگی به نفت.
(2) مطالعه 85 مقطع نازک میکروسکوپی انتخاب شده از رخساره‌ها ی مختلف
(3) تلفیق نتایج مطالعات زمین شناسی با نمودارهای چاه‌پیمایی بویژه نمودار گاما طبیعی به منظور شناسایی سکانس‌های رسوبی.

 

 

 

 

 

شکل 1: موقعیت جغرافیایی میدان فروزان و میدان های همجوار. میدان مورد مطالعه در شمالی ترین بخش مرز آبی ایران و عربستان قرار دارد.


رخساره‌های رسوبی
به منظور شناخت محیط رسوبی سازند بورقان، مغزه‌ها و مقاطع نازک تهیه شده از آنها مورد مطالعات ماکروسکوپی و میکروسکوپی قرار گرفته و ویژگی های رسوب‌شناسی آنها بررسی گردید. به این ترتیب 8 رخساره رسوبی شناسایی و به عنوان رخساره‌های 1 تا 8 نامگذاری شدند. در ادامه توصیف رخساره های مذکور ارائه می شود.
1- رخساره 1: ماسه‌سنگ‌های کانالی با لایه‌بندی مورب
این رخساره از ماسه‌سنگ‌های دانه‌ریز/خیلی ریز تا دانه متوسط با لایه بندی مورب تشکیل شده است. به دلیل آغشتگی نفتی نمونه‌های متعلق به این رخساره، نمونه‌ها برحسب مقدار آغشتگی، به رنگ قهوه‌ای روشن تا تیره دیده می‌شوند (شکل های 2 و A 3). این ماسه‌ها عمدتا سست (unconsolidated) یا با سخت شدگی کم (poorly consolidate) می‌باشند. بررسی نتایج میکروسکوپی و همچنین نمودار گامای طبیعی نمونه‌های متعلق به این رخساره نشان دهنده سیکل‌های ریزشونده به سمت بالا (fining upward) است (هنرمند و لطف پور، 1381). این رخساره، در برخی افق ها، چندین سیکل رسوبی ریزشونده به سمت بالا همراه با قاعده فرسایشی (شکل 2) نشان می‌دهد که این موضوع حاکی از چندین فاز پرشدگی کانالی است.

 

 

 

 

شکل 2: مرز مشخص و فرسایشی بین ماسه‌ های سست کانالی متعلق به رخساره 1 با رس سنگ های متعلق به رخساره 2 را نشان می دهد (خط چین زرد رنگ). بخش ماسه ای که کاملا" آغشته به نفت می باشد به رنگ قهوه ای تیره و رس سنگ های دارای مواد آلی (علامت قرمز رنگ) و عدسی های ماسه ای (علامت سبز رنگ) ، به رنگ خاکستری، در زیر افق ماسه ای مشاهده می شود. پهنای مغزه 10 سانتیمتر است.

در نمودار مقدار گامای طبیعی (نمودار سمت راست)، کاهش شدید مقدار گاما در مرز دو رخساره مذکور و همچنین روند تدریجی افزایش آن در لایه ماسه ای که نشان دهنده کاهش اندازه ذرات به سمت بالا می باشد مشاهده می شود.
در این رخساره دانه‌های ماسه دارای جورشدگی خوب بوده و نیمه گردشده تا گردشده می‌باشند. ماتریکس رسی غالبا" در این رخساره بسیار کم بوده بطوری که نزدیک به 100 درصد دانه‌ها را کوارتز تشکیل می‌دهد (شکلA 4). بنابراین ماسه های کانالی عمدتا" از نوع کوارتزآرنایت می باشند (Folk 1974). ضخامت افق‌های متعلق به این رخساره، که روی نمودار گاما به صورت افق های ضخیم با مقادیر گامای بسیار کم مشاهده می‌شوند، به بیش از 10 متر نیز می‌رسد.
لامینه‌های موجدار (crinkled laminae) در این رخساره قابل روئیت می‌باشد. این لامینه‌ها ظاهری شبیه به استیلولیت در نمونه مغزه ایجاد می‌نماید.
بر اساس شواهدی همچون لایه‌بندی مورب و سیکل‌های ریزشونده به سمت بالا به نظر می‌رسد که این رخساره در کانال نسبتا" پر انرژی نهشته شده است (Boer et al. 1988 and Shanmugam et al.. 2000).

2- رخساره 2: پهنه گلی/خلیج
این رخساره عموما" متشکل از رس‌سنگ و رس سنگ ‌ ماسه‌ای یا سیلتی به رنگ خاکستری تا خاکستری تیره می‌باشد (شکل B3). وجود بقایای گیاهی فراوان و همچنین نبود فسیل در این رخساره از ویژگیهای آن می‌باشد (شکل B4). لامینه‌های متناوب جزر و مدی، لایه بندی فلاسر و عدسی های ماسه ای از ساختمان‌های رسوبی در این رخساره محسوب می شوند (علامت های زرد در شکل B3). عدسی‌های ماسه‌ای موجود در این رخساره غالبا با نفت اشباع شده‌اند (علامت های سفید در شکل B3). گسترش لایه‌های نازک زغالی با ضخامت کمتر از 1 سانتیمتر در برخی افق‌های متعلق به این رخساره نشان دهنده حاکم بودن شرایط باتلاقی (swamp) در نتیجه محدود شدگی در شرایط رسوبگذاری می‌باشد.
وجود لایه بندی فلاسر و عدسی های ماسه ای در رس سنگهای دارای مواد آلی شواهدی جهت انتساب این رخساره به پهنه گلی تحت تاثیر جزر و مد (tidal mud flat) می‌باشد (Boer et al. 1988). افق‌هایی که دارای قطعات مواد آلی و رزین یا کهربا (amber) می‌باشند به شرایط خلیج محدود شده (restricted bay) نسبت داده شدند (Shanmugam et al. 2000)، (شکل های B3 و B4).

3- رخساره 3: پهنه ماسه‌ای
این رخساره متشکل از ماسه سنگ‌های دانه‌ریز همراه با بین لایه های شیلی می‌باشد (شکل های C3 و C4). بقایای گیاهی و رزین از اجزایی هستند که در ماسه سنگها و لایه های نازک شیلی این رخساره، همچون نهشته های رس سنگی رخساره 2 (متعلق به پهنه گلی)، به فراوانی مشاهده می شوند. ذرات پراکنده رزین به رنگ زرد طلایی تا قهوه ای و در اندازه2/0 میلیمتر تا 2 سانتیمتر قابل مشاهده هستند (شکل C4). ماسه‌سنگ‌های متعلق به این رخساره که عمدتا اشباع شده با نفت هستند دارای لامیناسیون موجدار (crinkled laminae) می‌باشند. این لامیناسیون به شکل تناوب ماسه های آغشته به نفت و لامینه های شیلی تیره رنگ مشاهده می شود (شکل C3). ماتریکس رسوبی در ماسه سنگهای این رخساره نسبت به ماسه های کانالی رخساره 1 بیشتر بوده و به این ماسه سنگها عمدتا" حالت به هم پیوسته (consolidated) دارند. سیکل‌های رسوبی ریزشونده به سمت بالا از ویژگیهای دیگر این رخساره می‌باشد. ماسه سنگهای متعلق به این رخساره که ضخامت آن به بیش از 5 متر می رسد عمدتا در مجاورت نهشته های شیلی پهنه گلی (رخساره 2) و ماسه های کانالی رخساره 1 قرار دارد. عدم وجود ساختمانهای حاصل از حفاری موجودات در این رخساره نشان دهنده نرخ بالای رسوبگذاری و یا شوری خیلی پائین آب می‌باشد (Dalrymple et al. 1992 and Shanmugam et al. 2000). افق های ماسه سنگی با ویژگیهای مذکور به نهشته های پهنه ماسه ای (sand flat) نسبت داده شدند.

 

 

 

 

 

 


شکل 3: تصاویر نمونه های مغزه متعلق به(A) رخساره 1- ماسه‌سنگ دانه‌ریز تا دانه متوسط گردشده تا نیمه گردشده با جورشدگی خوب و آغشته به نفت، (B) رخساره 2- رس سنگ سیلتی خاکستری روشن تا خاکستری با لایه‌بندی فلاسر (علامتهای زرد) و عدسی (علامتهای سفید). عدسی‌های ماسه‌ای با نفت اشباع شده اند (علامتهای سفید)، (C) رخساره 3- ماسه‌سنگ دانه‌ریز آغشته به نفت دارای لایه‌های گلی (فلش سفید) و لامینه‌های موجدار (علامت قرمز)، (D) رخساره 4- تناوب ماسه‌سنگ دانه ریز آغشته به نفت با شیل‌های خاکستری، (E) رخساره 5- رس سنگ سیلتی دارای اثرات حفاری توسط موجودات. از فراوانترین این اثرات حفاری می‌توان ریزوکورالیوم را نام برد، (F) رخساره 6- دولوستون ماسه‌ای با اثرات فراوان حفاری موجودات، (G) رخساره 7- شیل متورق دارای لامیناسیون و (H) رخساره 8- نمونه گرینستون اوئیدی دولومیتی. ایکنوفسیل‌های دریایی همچون ریزوکورالیوم قابل مشاهده می‌باشد. پهنای نمونه های مغزه 10 سانتیمتر بوده و دوایر موجود در مغزه ها موقعیت نمونه های پلاگ،جهت اندازه گیری تخلخل و تراوایی است.


4- رخساره 4: تناوب پهنه ماسه‌ای و پهنه گلی
این رخساره متشکل از تناوب لامینه‌های ماسه‌سنگی خیلی دانه‌ریز تا دانه‌ریز/سیلتستون و شیل‌های تیره رنگ حاوی بقایای گیاهی و رزین می‌باشد (شکل های D3 و D4). این رخساره با لامینه های متناوب ماسه‌سنگی- شیلی در بخش بالایی سازند بورقان قابل مشاهده می‌باشد

 


.

 

 

 

 

 

 

شکل 4: تصاویر میکروسکوپی برشهای نازک مربوط به رخساره های رسوبی سازند بورقان. (A) ماسه دانه متوسط گرد شده با جورشدگی متوسط خوب متعلق به رخساره 1، (B) رس سنگ حاوی بقایای گیاهی فراوان (1) و کهربا (2) متعلق به رخساره 2، (C) ماسه سنگ دانه‌ریز دارای بقایای گیاهی (1) و کهربا (2) متعلق به رخساره 3، تخلخل بین دانه ای به رنگ آبی دیده می شود، (D) تناوب لامینه های ماسه سنگی دانه ریز (1) پهنه ماسه ای با شیل های دارای مواد آلی (2) پهنه گلی- متعلق به رخساره 4، (E) رس سنگ ‌ سیلتی دارای زیست آشفتگی و بقایای گیاهی پراکنده (1) متعلق به رخساره 5، (F) ماسه‌سنگ دانه‌ریز دارای زیست آشفتگی و اثرات حفاری موجودات (1) و ذرات پراکنده کهربا (2) متعلق به رخساره 6، تخلخل بین دانه ای به رنگ آبی دیده می شود، (G) ماسه‌سنگ دانه‌ریز دارای گلاکونیت (علامت آبی) و مواد آلی پراکنده (ذرات تیره رنگ) متعلق به رخساره 6، (H) دولستون ماسه ای دارای زیست آشفتگی (علامت آبی) متعلق به رخساره 6، (I) شیل‌ تیره رنگ حاوی مواد آلی، بقایای گیاهی فراوان و کهربا متعلق به رخساره 7 و (J) اوئید گرینستون‌ ماسه ای متعلق به رخساره 8. دانه های اوئید (1) و کوارتز (2) به فراوانی دیده می شوند.


ضخامت لایه‌های ماسه‌ای معمولا بین 1 میلیمتر تا 2 سانتیمتر در تغییر است. دانه‌های ماسه‌ای گردشده تا نیمه گردشده بوده و از جورشدگی متوسطی برخوردارند. مقدار ماتریکس رسی در ماسه‌های این رخساره نیز خیلی پائین می‌باشد. مجموعه ویژگیهای فوق بویژه تناوب ماسه‌سنگ و شیل نشان دهنده نهشته شده آن در شرایط تناوب پهنه ماسه‌ای و گلی می‌باشد (Boer et al. 1988 and Shanmugam et al. 2000).

5- رخساره 5: پهنه گلی تحت تاثیر دریا
این رخساره نیز همچون رخساره 2 متشکل از رس سنگ ‌های سیلتی خاکستری رنگ دارای بقایای گیاهی پراکنده و رزین می باشد (شکل های E3 و E4). از ویژگیهای متمایز کننده این رخساره از رس سنگهای تشکیل دهنده رخساره 2 (پهنه گلی)، می توان گسترش فراوان اثرات حفاری موجودات (Burrowing) در این رخساره را نام برد. ایکنوفسیل‌هایی نظیر ریزوکورالیوم (Rhyzocorallium) و پلانولیتس (Planolites)، (شکل E3) لایه‌های سیلتی عدسی شکل، بقایای پراکنده مواد آلی و رزین در این رخساره مشاهده می‌شود. وجود ایکنوفسیل هایی نظیر ریزوکورالیوم و پلانولیتس (Pemberton et al. 1992 and Miller 2006)، لایه‌بندی موجی و فلاسر در نمونه‌های رس سنگی حاوی مواد آلی، نشان دهنده حاکم بودن شرایط دریایی بر پهنه گلی(marine-influenced mud flat) می‌باشد (Boer et al. 1988 and Shanmugam et al. 2000).
6- رخساره 6: پهنه ماسه‌ای تحت تاثیر دریا/حاشیه ساحل
این رخساره متشکل از ماسه‌سنگ‌های گلاکونیتی دانه‌ریز و میان لایه های نازکی از دولستون‌های ماسه‌ای سبز خاکستری همراه با زیست آشفتگی شدید می‌باشد (شکل های F3 ، F4 ، G4 و H4). ماتریکس رسوبی در بیشتر افق های ماسه سنگی متعلق به این رخساره بیشتر از ماسه های رخساره 1 می باشد. وجود گلاکونیت (شکل G4) و ایکنوفسیل‌هایی نظیر ریزوکورالیوم و پلانولیتس، این رخساره را از افق های ماسه سنگی متعلق به رخساره های 1 و 3 متمایز می نماید. لایه های نازک دولومیت به شکل بین لایه ای با افق های ماسه سنگی هستند. اندازه کوچک (کوچکتر از 4 میکرون) و حالت بی شکل(Non-planar) بلورهای دولومیت در افق های دولومیتی نشان دهنده گسترش دولومیت نوع اولیه در پهنه ماسه ای می باشد (Sibley and Gregg 1987). وجود اثرات حفاری موجودات، گلاکونیت و گسترش دولومیت نشان دهنده حاکم بودن شرایط دریایی بر این رخساره می‌باشد (شکل های G4 و H4). در مجموع با توجه به فراوانی اثرات حفاری موجودات، ذرات گلوکونیت و وجود رخساره دولومیتی همراه با ماسه سنگهای گلوکونیتی، این رخساره به بخش عمیق تر پهنه ماسه ای(marine-influenced sand flat) و یا حاشیه ساحل (shoreface) نسبت داده شد (Shanmugam et al. 2000).

7- رخساره 7: خلیج محدود شده / باتلاق
این رخساره که در مجموع حدود 11 متر از ضخامت مورد مطالعه از سازند بورقان را به خود اختصاص داده، متشکل از شیل‌های تیره رنگ حاوی مواد آلی، بقایای گیاهی فراوان و رزین می باشد (شکل های G3 و I4). برخلاف رس سنگهای متعلق به پهنه گلی (رخساره های 2 و 5) در نهشته های شیلی این رخساره، اثرات حفاری موجودات و لایه بندی عدسی شکل وجود ندارند. قطعات پراکنده مواد آلی و نودول‌های پیریت (تا 500 میکرون) از فراوان ترین تشکیل‌دهنده‌های این رخساره می‌باشند. شواهد فوق نشان دهنده حاکم بودن شرایط کم عمق و احیایی در زمان ته نشست این رخساره می‌باشد. به این ترتیب محیط خلیج محدود شده یا باتلاق(restricted bay / swamp) برای این رخساره متصور است(Bann et al. 2004).

8- رخساره 8: پشته اوئیدی
این رخساره متشکل از گرینستون‌های اوئیدی دولومیتی و آهکی با اثرات حفاری زیستی فراوان (شکل های H3 و J4) می باشد. لیتولوژی کربناته، وجود اوئیدها و ایکنوفسیل‌های دریایی همچون ریزوکورالیوم مهمترین مشخصه‌های این رخساره می‌باشند. با این اساس این رخساره به بخش کم عمق و پرانرژی محیط دریایی یا پشته اوئیدی (Oolitic shoal) نسبت داده شد (Flugel 2004).

محیط رسوبی سازند بورقان
مطالعات میکروسکوپی و ماکروسکوپی نمونه‌های مغزه متعلق به سازند بورقان، شواهد متعددی از تاثیر جزر و مد در محیط رسوبگذاری را نشان می‌دهد که از آن جمله می‌توان به موارد ذیل اشاره نمود:
1- تناوب لایه‌های نازک شیلی- ماسه‌سنگی، 2- تناوب لایه‌های ضخیم و نازک سیلت و رس، 3- لامینه‌های گلی و 4- لامینه‌های فلاسر و عدسی
چنین ساختارهای رسوبی جزر و مدی توسط زمین شناسان متعددی (Visser 1980; Boer et al. 1988; Shanmugam et al. 2000; Shelley and Lawton 2005) مورد مطالعه قرار گرفته است.
لازم به ذکر است که ساختمان های جزر و مدی مشابه آنچه در سازند بورقان مشاهده می شود می‌توانند در محیط‌های رسوبی دیگری از جمله دلتاهای تحت نفوذ جزر و مد نیز دیده شوند. اما از آنجا که توزیع عمودی رخساره‌ها در سازند بورقان؛ الف)یک الگوی عمیق شونده به سمت بالا (پسرونده) را نشان می‌دهد، ب) رسوبات آن از هر دو منشاء رودخانه‌ای و دریایی تامین شده است و ج) در آن رخساره‌های جزر و مدی و رودخانه‌ای دیده می شود به نظر می رسد که مدل رسوبگذاری خلیج دهانه ای تحت نفوذ جزر و مد (شکل 5) در مورد آن صادق ‌باشد (Dalrymple et al. 1992, Shanmugam et al. 2000 and Al-Eidan et al. 2001).

 

 

 

 

 


شکل 5: مدل رسوبی پیشنهادی برای سازند بورقان در منطقه مورد مطالعه (اقتباس از Dalrymple et al., 1992 and Al-Eidan et al. 2001)

تناوب لایه‌های ضخیم و نازک ماسه‌ای که نشان دهنده تناوب دوره‌های جزر و مدی است (Shanmugam et al. 2000)، با تناوب پیک مقادیرکم و زیاد نمودار چاه‌پیمایی-به ویژه نمودار گاما- قابل تشخیص می‌باشد. این ویژگی دربخش بالایی مخزن بورقان بوضوح قابل مشاهده می‌باشد (شکل 6).
چینه شناسی سکانسی در سازند بورقان
مطالعات ماکروسکوپی و میکروسکوپی نمونه های سازند بورقان و مقایسه نتایج حاصل با توالی های مشابه نشان می‌دهد که این سازند در یک سیستم خلیج دهانه ای تحت تاثیر جزر و مد نهشته شده‌است (Dalrymple et al. 1992).
این توالی متشکل از 4 سکانس رسوبی می‌باشد که هر سکانس با ماسه‌سنگهای مرحله افت سطح آب دریا شروع شده و با رخساره‌های شیلی و یا رس سنگی مرحله پیشروی آب خاتمه می‌یابد (شکل 6). علاوه برنتایج مطالعات ماکروسکوپی و میکروسکوپی زمین شناسی، نمودارهای پتروفیزیکی بویژه نمودار گامای طبیعی کمک زیادی در شناخت توالی های رسوبی می نماید(Catuneanu 2006). شکل 6 نشان می دهد که نمودار تغییرات مقدار گاما تا حدودی نشان دهنده تغییرات لیتولوژی، اندازه دانه ها و در نتیجه رخساره می باشد. معمولا با کاهش اندازه دانه ها و افزایش درصد رس سازندی مقدار قرائت نمودار گاما افزایش می یابد. کمترین و بیشترین مقادیر گامای طبیعی، به ترتیب، در ماسه های دانه متوسط کانالی و شیلها/ رس سنگ ها مشاهده می شود. مرز بین شیلها/ رس سنگ ها و ماسه سنگهای دانه متوسط روی آنها با کاهش مشخص مقدار گاما در مرز بین افق های F و G مشاهده می شود (شکل 6). این مرز یک سطح فرسایشی به عنوان مرز سکانسی نوع 1 (SB1) محسوب می شود.
توصیف هر یک از سکانس‌های رسوبی 4 گانه مذکور، از قدیم به جدید به شرح ذیل می‌باشد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل 6: نمودار تغییرات لیتولوژی، اندازه دانه ها، رخساره رسوبی، توالی های رسوبی و مقدار گامای طبیعی در سازند بورقان


سکانس 1: افقهای A، B و C
1-1- افق A : این افق که عمدتا متشکل از ماسه‌های دانه متوسط تا ریز کانالی است دربرگیرنده چندین سیکل ریزشونده به سمت بالا است. این بخش از سکانس رسوبی 1 با الگوی پیشرونده (progradational stacking pattern)، فاز رسوبی حداکثر افت سطح آب دریا (lowstand systems tract or LST) را نشان می‌دهد. ماسه‌های سیکلهای پائینی دانه درشت‌تر از سیکلهای بالایی می‌باشند. این الگو نشان دهنده مراحل پیشروی به سمت بالا در این افق می‌باشد (Van Wagoner et al. 1990 and Catuneanu, 2006).
به دلیل عدم وجود هرگونه ماتریکس رسی و سیمان در این ماسه‌ها، تخلخل و تراوایی بالا بوده و این افق‌ها بهترین زون‌های مخزنی محسوب می‌شوند.

1-2- افق B : این افق دربرگیرنده 4 سیکل به سمت بالا ریز‌شونده می‌باشد. هر سیکل شامل ماسه‌های دانه‌ریز تا خیلی دانه‌ریز و رس سنگ ‌های خاکستری روشن تا خاکستری قهوه‌ای می‌باشد. این ماسه‌های سست دانه‌ریز تا خیلی دانه‌ریز در کانال‌های جزر و مدی خلیج دهانه ای و یا پهنه‌های ماسه‌ای نهشته شده‌اند. بخش‌های رس سنگی نیز که دارای بقایای گیاهی، عدسی های ماسه‌ای و لامینه‌های جزر و مدی می‌باشند در بخش پهنه گلی تا خلیج محدود شده نهشته شده‌اند. وجود ساختمانهای رسوبی نظیر اثرات حفاری موجودات نشان دهنده حاکم بودن شرایط دریایی بر این پهنه گلی می‌باشد.
این افق با یک الگوی رسوبی پسرونده (Retrogradational)، رسوبات فاز پیشروی آب دریا (transgressive systems tract or TST) را نشان می‌دهد. مرز بالایی آن به سطح حداکثر پیشروی آب (maximum flooding surface or mfs) که با پیک مقدار نمودار گامای طبیعی مشخص می‌شود، خاتمه می‌یابد (Van Wagoner et al. 1990 and Catuneanu 2006).

1-3- افق C : این افق که معادل فاز رسوبی حداکثر پیشروی سطح آب درنظرگرفته شده، در بخش پائینی و بالایی، به ترتیب، الگوی رسوبی فزاینده و پیشرونده نشان می‌دهد و بر همین اساس به دو بخش تقسیم می‌شود. بخش پائینی با الگوی رسوبی فزاینده عمدتا متشکل از رس سنگ سیلتی خاکستری رنگ همراه با بقایای گیاهی، لنزهای ماسه‌ای عدسی شکل می‌باشد. این بخش در یک پهنه گلی جزر و مدی نهشته شده است. الگوی رسوبی بخش بالایی پیشرونده می‌باشد. این افق عمدتا از ماسه‌سنگ‌های خیلی دانه‌ریز تا دانه‌ریز اشباع از نفت و لامینه‌های شیل تیره واجد مواد آلی تشکیل شده است. این ماسه‌های سست اشباع از نفت که در کانال‌های جزر و مدی محیط خلیج دهانه ای نهشته شده‌اند، معادل بخش بالایی رسوبات حداکثر پیشروی آب (Late Highstand Systems Tract) می‌باشند.

سکانس 2: اافق های D، E و F
2-1- افق D : این افق متشکل از 2/1 متر ماسه های سست کانالی دانه متوسط با ساختار لایه بندی مورب می باشد. این افق با الگوی پیشرونده که نشان دهنده بیشترین افت سطح آب دریا می باشد به عنوان توالی رسوبی افت سطح آب یا LST درنظر گرفته شد.

2-2- افق E : این افق ضخیم که شامل 3 سیکل با سمت بالا ریزشونده می باشد با ماسه های سست دانه ریز شروع شده و سپس با ماسه های دانه ریز تا خیلی دانه ریز ادامه پیدا می کند. در این افق 3 بخش رس سنگ سیلتی با آثار حفاری موجودات قابل مشاهده می باشد. ماسه های دانه ریز تا خیلی دانه ریز احتمالا در کانال های تحت تاثیر جزر و مد و یا پهنه های ماسه ای نهشته شده اند. افق های رس سنگی که حاوی بقایای گیاهی پراکنده و عدسی های ماسه ای می باشد در پهنه گلی تحت نفوذ دریا در بخش خارجی سیستم خلیج دهانه ای نهشته شده اند.
این افق که از یک الگوی رسوبی پسرونده برخوردار است به شیل های خاکستری تیره که در بیشترین بالاآمدگی سطح دریا نهشته شده اند محدود می شود. با این شواهد این توالی به عنوان توالی رسوبی پسرونده یا TST درنظرگرفته شد.

2-3- افق F : گسترش لایه شیلی در قاعده افق F که منطبق بر حداکثر افزایش مقدار گامای طبیعی می باشد به عنوان سطح بیشترین بالاآمدگی آب در نظر گرفته شد. ضخامت 3 متری که از قاعده و راس، به ترتیب، به (mfs) و مرز سکانسی نوع 1 (SB1) محدود می شود (افق F ) معادل با توالی رسوبی سطح بالای آب دریا یا HST می باشد (Van Wagoner et al. 1990, Al-Eidan et al. 2001 and Catuneanu 2006). با توجه به الگوی رسوبی فزاینده و پیشرونده در بخش پائینی و بالایی افق، این بخش به 2 قسمت پائینی و بالایی تقسیم گردید.
الگوی رسوبگذاری در بخش پائینی فزاینده می باشد. این بخش که شامل رس سنگ ماسه ای خاکستری همراه با بقایای گیاهی و همچنین لایه های ماسه سنگی خیلی دانه ریز اشباع از نفت می باشد، به ترتیب، در پهنه گلی تحت نفوذ جزر و مد و پهنه ماسه ای تحت تاثیر دریا نهشته شده است. این افق معادل با بخش پائینی HST یا early HST درنظرگرفته شد.
الگوی رسوبگذاری در بخش بالایی پیشرونده می باشد. این بخش با 4/1 متر شیل های دارای موادآلی شروع شده و سپس با ماسه های سست دانه ریز ادامه پیدا می کند. نهشته های شیلی و ماسه ای مذکور، به ترتیب، در خلیج محدود شده و پهنه ماسه ای نهشته شده اند. این افق معادل با بخش بالایی HST (late HST) درنظرگرفته شد. مرز بالایی این افق، مرز سکانسی نوع 1 در قاعده سکانس 3 می باشد.

6-3- سکانس 3: افق های G، H و I
6-3-1- افق G : این افق که عمدتا شامل ماسه های کانالی سست دانه ریز تا متوسط با ساختار لایه بندی مورب می باشد، در قاعده مرز سکانسی نوع 1 را نشان می دهد.. روند تغییر اندازه ذرات ماسه از نوع ریزشونده به سمت بالا است بطوریکه ماسه هایی که در بخش پائینی دانه درشت تر هستند به سمت بالاکاهش اندازه دانه ها را نشان می دهند. این موضوع نشان دهنده پیشروی دریا و پرشدگی کانال خلیج دهانه ای (estuary channel) می باشد. بنابراین الگوی رسوبگذاری در این افق پیشرونده بوده و درنتیجه رسوبات پائین ترین حالت سطح آب دریا (LST) را تشکیل می دهد (Van Wagoner et al. 1990, Shanmugam et al. 2000 and Catuneanu 2006).

6-3-2- افق H : این افق با 65/1 متر شیلهای خاکستری تیره دارای اثرات آشفتگی زیستی و لایه بندی فلاسر شروع شده و سپس با تناوب شیلهای تیره رنگ و ماسه سنگهای دانه ریز تا خیلی دانه ریز اشباع از نفت ادامه پیدا می کند. این ماسه سنگهای دانه ریز با آشفتگی زیستی در پهنه ماسه ای تحت تاثیر جزر و مد نهشته شده اند.
محیط رسوبی درنظر گرفته شده برای افق شیلی، خلیج محدود شده یا مرداب می باشد. قاعده افق شیلی به عنوان سطح پیشروی سریع آب دریا (Transgressive Surface or TS) در نظر گرفته شد.
وجود ساختمانهای رسوبی همچون اثرات ریزوکورالیوم در ماسه سنگها نشان دهنده نهشته شدن آنها در پهنه ماسه ای تحت نفوذ دریا و یا شرایط حاشیه ساحلی می باشد. این افق که دارای یک الگوی رسوبگذاری پسرونده می باشد به توالی اووئید گرینستون دولومیتی که در یک سد اووئیدی نهشته شده است، محدود می گردد. شروع نهشته شدن اووئید گرینستون ها سطح بیشینه آب دریا (mfs) را نشان می دهد.
6-3-3- افق I : الگوی رسوبگذاری بخش پائینی این افق که متشکل از 2/4 متر شیل خاکستری تا قهوه ای روشن همراه با بقایای گیاهی می باشد، از نوع فزاینده می باشد. این افق شیلی غنی از مواد آلی، در خلیج محدود شده تا مرداب نهشته شده است. افق مذکور معادل با early HST می باشد. مرز پائینی آن سطح بیشترین پیشروی آب دریا یا mfs است.
الگوی رسوبگذاری بخش بالایی این افق که متشکل از 3/1 متر ماسه سنگهای دانه ریز اشباع از نفت با روند درشت شونده به سمت بالا می باشد از نوع پیشرونده می باشد. این ماسه سنگها که در کانال های خلیج دهانه ای نهشته شده اند شروع افت سطح آب براس سکانس بعدی محسوب می شوند.. این افق معادل با late HST بوده و در راس به مرز سکانس بعدی محدود می شود.

6-4- سکانس 4: افق های J و K
6-4-1- افق J : این افق با تناوب ماسه سنگهای خیلی دانه ریز و شیلهای خاکستری روشن شروع شده و سپس با ماسه های خیلی دانه ریز تا دانه ریز اشباع از نفت که درکانال اصلی خلیج دهانه ای نهشته شده اند، ادامه پیدا می کند. این افق به سطح بالای آب دریا mfs که توسط لایه گرینستون اووئیدی مشخص می شود، محدود می گردد. الگوی رسوبگذاری از نوع پسرونده بوده و به بخش TST تعلق دارد. مرز مشخص بین ماسه های کانالی موجود در قاعده این افق و رس سنگ های زیرین آن به عنوان مرز سکانسی نوع 1 در نظر گرفته شد (شکل های 2 و 6)
6-4-2- افق K : این افق شامل رس سنگ سیلتی خاکستری رنگ بوده که با الگوی رسوبی فزاینده معادل با توالی رسوبی early HST درنظرگرفته می شود. محیط رسوبی درنظرگرفته شده برای این افق پهنه گلی / خلیج است.

نتیجه‌گیری
بررسی های رسوب شناسی نمونه های مغزه این سازند 8 رخساره رسوبی را مشخص می نماید که عبارتند از: (1) کانال دهانه ای، (2) پهنه گلی/خلیج، (3) پهنه ماسه ای، (4) تناوب پهنه ماسه ای و پهنه گلی، (5) پهنه گلی تحت نفوذ دریا/حاشیه ساحل، (6) پهنه ماسه ای تحت نفوذ دریا/حاشیه ساحل، (7) خلیج محدود شده / مرداب و (8) پشته اووئیدی.
براساس وجود لامینه های گلی، تناوبهای ماسه ای و گلی جزر و مدی، لایه بندی فلاسر و عدسی و توالی های عمیق شونده به سمت بالا، محیط خلیج دهانه ای تحت تاثیر جزر و مد برای سازند بورقان، در چاه مورد مطالعه، درنظر گرفته شد. در ضخامت مطالعه شده 4 سکانس رسوبی پیشرونده شناسایی و معرفی گردید که هر سکانس با ماسه‌سنگهای مرحله افت سطح آب دریا شروع شده و با رخساره‌های شیلی و یا رس سنگی مرحله پیشروی آب خاتمه می‌یابد.

 

 

-هنرمند، ج. و لطف پور، م.، 1381، بررسی محیط رسوبی و چینه شناسی توالیها در سازند بورقان در میدان سروش، ششمین همایش انجمن زمین شناسی ایران، کرمان، ایران، ص 601-597.

-Al-Eidan, A. J., W. B. Wethington, and R. B. Davies, 2001, Upper Burgan Reservoir Description, Northern Kuwait: Impact on Reservoir Development, GeoArabia, v. 6, no. 2, p. 179-208.

-Boer, P. L., A. Van Gender, and S. D. Nio, 1988, Tide-influenced sedimentary environments and facies. Reidel, Dordrecht, 530 p.

-Bann, K. L., C. R. Fielding, J. A. MacEachern, and S. C. Tye, 2004, Differentiation of estuarine and offshore marine deposits using integrated ichnology and sedimentology: Permian Pebbley Beach Formation, Sydney Basin, Australia. Geological Society, London, Special Publications 228, p. 179-211.

-Catuneanu, O., 2006, Principles of Sequence Stratigraphy, Elsevier, 375 p.

-Dalrymple, R. W., B. A. Zaitlin, and R. Boyd, 1992, Estuarine facies models-Conceptual basis and stratigraphic implications, Journal of Sedimentary Petrology, v. 62: p. 1130–1146.

-Denby, P., F. Guit, and A. Willet, 2001, Integrated Development and Early Production Scheme for the Burgan Reservoir in the Soroosh and Nowrooz Fields Offshore Iran, Society of Petroleum Engineers, SPE 68200.

-Flugel, E., 2004, Microfacies of Carbonate Rocks: Analysis, Interpretation and Application, Springer, 976 p.

-Folk, R. L., 1974, Petrology of Sedimentary Rocks, Hemphill, Austin, Texas, 159 p.

-Honarmand, J., S. A. Moallemi, and J. Douraghi Nejad, 2003, Well Foroozan 8-2H Burgan Conventional Core Analysis, Sequence Stratigraphy and Reservoir Characterization, NIOC-Research Institute of Petroleum Industry, 152 p., Unpublished Report.

-Miller, W., 2006, TRACE FOSSILS: Concepts, Problems, Prospects, Elsevier, 632 p.

-Pemberton, S. G., J. A. Maceachern, and R. W. Frey, 1992, Trace fossil facies models: environmental and allostratigraphic significance. In R. G., Walker and N. P. James (Eds.), Facies Models: Response to Sea Level Change: Geological Association of Canada, p. 47-72.

-Shanmugam, G., M. Poffenberger, and J. Toro Alava, 2000, Tide-Dominated Estuarine Facies in the Hollin and Napo ("T" and "U") Formations (Cretaceous), Sacha Field, Oriente Basin, Ecuador, AAPG Bulletin, v. 84, no. 5, p. 652-682.

-Shelley, D. C. and T. F. Lawton, 2005, Sequence stratigraphy of tidally influenced deposits in a salt-withdrawal minibasin: Upper sandstone member of the Potrerillos Formation (Paleocene), La Popa basin, Mexico, AAPG Bulletin, v. 89, no. 9, p. 1157–1179.

-Strohmenger, C. J., T. M. Demko, J. C. Mitchell, P. E. Patterson, P. J. Lehmann, 2002, Al-Sahlan, G. and Al-Enezi, H., Sequence Stratigraphy of the Burgan and Mauddud Formations (Lower Cretaceous, Kuwait): Reservoir Distribution and Quality in a Carbonate-Clastic Transition, AAPG Annual Meeting, Houston, Texas.

-Sibley, D. F. and G. M. Gregg, 1987, Classification of Dolomite Rock Textures. J. Sed. Petrol., v. 57, p. 967-975.

-Van Wagoner, J. C., R. M. Mitchum, K. M. Campion, and V. D. Rahmanian, 1990, Siliciclastic Sequence Stratigraphy in Well Logs, Cores, and Outcrops: Concepts for High-Resolution Correlation of Time and Facies, AAPG methods in exploration series, no. 7, 55 p.

-Visser, M. J., 1980, Neap-spring cycles reflected in Holocene subtidal large-scale bedform deposits: a preliminary note, Geology, v. 8, p. 543-546.