توصیف خصوصیات پتروگرافیکی و ژئوشیمیایی انواع مختلف دولومیت در سازند سورمه ( معادل سازند عرب ) در میدان سلمان : خلیج فارسر

دسته	رسوب شناسی و زمین شناسی دریایی
گروه	سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور
مکان برگزاری	بیست و چهارمین گردهمایی علوم زمین
نویسنده	محمودی، لیلا – آدابی ، محمد حسین
تاريخ برگزاری	۱۴ اسفند ۱۳۸۴

چکیده:

این مطالعه یرروى سازند سورمه ( معادل عرب) درمیدان نفتى سلمان (جنوب جزیره لاوان ) انجام گرفته است. سن این سازند ، ژوراسیک پایانى ( کیمرجین- تایتونین) مى باشد. سازند عرب شامل چندین عضو بوده و هر عضوشامل یک واحد کربناته (که عمدتا دولومیتى شده) و یک واحد انیدریتى است که بعنوان پوش سنگ مستقل عمل میکند. بر اساس مطالعات پتروگرافى ۴ نوع دولومیت شناسایى شده که عبارتند از:

۱- دولومیکرایت ۲- دولومیکرواسپارایت ۳- دولواسپارایت ۴- دولومیت رگه اى .

مطالعات پتروگرافى نشان داده که دولومیت هاى دانه ریز( نوع اول ) تحت شرایط یک محیط سبخاى خیلى شور Hypersaline )) توسط مکانیزم پمپ شدگى تبخیرى انجام گرفته است. دولومیت هاى نوع ۲ و ۳ تحت شرایط تدفینى کم عمق و براثر تبلور مجدد دولومیکرایت ها و دولومیت رگه اى ( نوع ۴ ) تحت شرایط تدفین عمیق و توسط سیالات دولومیتى تشکیل شده اند. مطالعات ژئوشیمیایى حاکى از این است که مقدار Mg بین ۷ تا ۱۲ درصد ( میانگین ۸ درصد ) است . مقدار Mg در دولومیت ریز بلور کمتر از دولومیت هاى درشت بلور است . تغییرات Sr در این دولومیت ها بین ۹۲ تا ۲۱۸۳ پى پى ام ( میانگین ۵۲۸ پى پى ام ) مى باشد. بالا بودن مقدار Sr در دولومیت ها تایید بسیار قاطعى است که این دولومیت ها جانشین سنگ آهکهاى با منشا آراگونیتى شده اند. معمولا میانگین Sr در دولومیت ها در حدود ۵۰ پى پى ام است . در دولومیت هاى اولیه مقدار Sr وNa بیشتر از دولومیت هاى دانه درشت است، زیرا این دولومیت ها کمتر دستخوش فرایندهاى دگرسانى قرار گرفته اند . بالا بودن Sr و Na در این دولومیت ها حاکى از غیر استوى شیومتریک بودن آنهاست. مقادیرMn و Fe در دولومیت هاى دانه ریز به مراتب کمتر از دولومیت هاى دانه درشت تر مى باشد. زیرا دولومیت هاى دانه درشت تر تحت شرایط احیایى و در مراحل مختلف تدفین حاصل شده اند . مدل دولومیتى شدن براى دولومیت هاى نوع اول دریایى ( پمپاژ تبخیرى ) و براى دولومیت هاى نوع ۲، ۳و ۴ تدفینى در نظر گرفته شده است.

This study has been done on Surmeh Formation ( Arab ) in Salman oil field (South of Lavan Island) .The age of Surmeh Formation is <?xml:namespace prefix = st۱ ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />Upper Jurrasic۱:place> ( Kimergian – Titonian).This Formation consists of several members (A-B-C-D) . Each member consists of carbonate unit ( that is mainly dolomitized ) and anhydrite unit that acts as an independent cap rock. Four type of dolomites is found in this area : ۱- Dolomicrite ۲- Dolomicrosparite ۳-Dolosparite ۴- Vein Dolomite

In this study petrographic and geochemical data were used to identify different type of dolomite and origin of dolomitized fluids .

This study showed that dolomicrite occurred under a hypersaline sabkha environment through evaporative pumping mechanism . Dolomite type ۲ and ۳ formed by recrystallization of dolomite under shallow burial .

In contrast ,vein dolomite occurred under deep burial by dolomitized fluids . Mg is low in dolomicrite and high in dolomite types ۲ , ۳ , ۴ . Na and Sr is higher in dolomicrite , but is lower in coarse – grained dolomite.

In contrast , Fe and Mn are higher in coars grain dolomite than finer ones . This is due to higher alteration and reducing condition in coarser than finer dolomite . High Sr content in Surmeh dolomite indicates that limestone with aragonitic mineralogy was replaced by dolomite. Two model of dolomitization are proposed for Surmeh dolomite : ۱- Evaporative Pumping and ۲- Shallow to deep burial.

مقدمه :

میدان سلمان بعنوان منطقه مطالعاتی در 144 کیلومتری جزیره لاوان واقع شده است .این میدان در حد فاصل ′ 14 ْ53 تا ′ 20 ْ53 طول شرقی و ′27 ْ25تا ′38 ْ25 عرض شمالی در مرز مشترک ایران و امارات متحده عربی در خلیج فارس قرار گرفته است. میدان سلمان دارای یکی از بزرگترین تاسیسات نفتی در خلیج فارس است که با میدان ابوالبوخوش ( ابوظبی) مشترک می باشد. چاه مورد مطالعه در میدان سلمان ، چاه 2- s2می باشد. در نقشه 1 موقعیت میدان سلمان نشان داده شده است. سازند سورمه به لحاظ دارا بودن منابع هیدروکربوری حائز اهمیت فراوان می باشد. در این ناحیه این سازند دارای ضخامت زیاد در حدود 2/651متر بوده و معادل بخش های زیر می باشد: بخش ایزهارا – سازند آرائج - سازند دیاب – سازند دارب – و سازند عرب .

در این تحقیق سعی بر این است تا خصوصیات دولومیت های سازند سورمه ، تفکیک انواع آنها و تعیین روند دیاژنز و مدل دولومیتی شدن ارائه گردد. بطور کلی منشا دولومیت ها رامی توان از روی اندازه بلورها و فابریک ، ویژگیهای رسوبشناسی ، تفریق ایزوتوپی ، دما ، شوری ، ترکیب سیال و شرایط اکسیداسیون و احیاء تشخیص داد .(Warren ,1988 ;Rao,1996)

لایه های دولومیتی در میادین بزرگ و کوچک در سراسر جهان و مخصوصا در ایران دارای

هیدروکربن هستند( Wilson , 1975 ) و در حدود نیمی از مخازن کربناتی دنیا ، دولومیتی هستند. در سالهای اخیر برای تفکیک انواع دولومیت ها از اندازه بلورها ، شکل مرز بلورها و ویژگیهای ژئوشیمیایی آنها استفاده شده است.

(Sibley and Gregg , 1987;Lee and Friedman , 1987; Amthor and Friedman , 1992; Mazzullo , 1992 , 2000 ;Ye and Mazzullo , 1993 ).

این مطالعات می تواند در نهایت به تعیین منشا دولومیت ها کمک نماید.

بحث: مطالعات پتروگرافی

دولومیت در اشکال و انواع مختلف آن ، مهمترین اجزای تشکیل دهنده سازند سورمه بحساب

می آید، ، بطوریکه اغلب میان لایه های کربناته این سازند از دولومیت تشکیل یافته است. بطور کلی دولومیت به دو صورت اولیه و ثانویه تشکیل می شود که نوع ثانویه آن یا بلافاصله بعد از ته نشینی و یا مدتی طولانی بعد از رسوبگذاری تشکیل می گردد. دولومیت اولیه بطور مستقیم ازآب دریا و درهمان مراحل اولیه دیاژنز دریایی رسوب می نماید.

برای نامگذاری دولومیت ها از تلفیقی ازطبقه بندی های فریدمن (Friedman , 1965 ) ، سیبلی و گرگ ( Sibley and Gregg , 1987 ) و مازلو ( Mazzullo , 1992 ) استفاده شده است. تنوع مختلف دولومیتها می تواند بازتابی از زمان تشکیل ، منشا و یا ترکیب سنگ آهک اولیه باشد .

دولومیتهای سازند سورمه بر اساس فابریک و با توجه به توزیع اندازه بلورها ( یونی مدال یا پلی مدال ) و شکل مرز بلورها ( مسطح یا غیر مسطح ) ، به چهار گروه تقسیم می شوند .اندازه بلو رها توسط انرژی های رشد و هسته سازی کنترل می شود، در حالیکه شکل مرز بلورها تنها بوسیله رشد بلورها کنترل می گردد ( Sibley and Gregg , 1987 ).

به طور کلی در دمای پایین سطوح بلوری صاف ( planar) و بلورها شکلدار( euhedral) تا نیمه شکلدار ( subhedral ) رشد می کنند، درحالیکه بالاترا زدمای بحرانی

[( بین50 تا 100 درجه،Critical Roughening Temperature )] سطوح بلوری غیرمسطح (nonplanar ) و بلورها به صورت بی شکل ( anhedral ) توسعه می یابند

( Sibley , 1984 ; Gregg and Shelton ,1990 Gregg and ).

در این مطالعه نیز اندازه بلور های دولومیت از روی حداکثر قطر بلورها و با توجه به مقیاس فولک (1974) تعیین شده است.

انواع دولومیت ها:

1- دولومیت خیلی ریز بلور یا دولومیکرایت ( Dolomicrite )

این نوع دولومیت که تحت عنوان دولومیت نوع 1 معرفی شده است ازبلور های بی شکل ( anhedral ) تشکیل یافته است ( شکل 1). اندازه بلورهای دولومیت بین 5 تا 15میکرون ( میانگین10 میکرون ) در تغییر می باشد. دولومیکرایت ها معمولا رنگ خاکستری تیره داشته ، متراکم وبدون تخلخل وحاوی ذرات کوارتز آواری درحد سیلت ، فابریک فنسترال وقالب هایی از تبخیری ها می باشند. این نوع بافت معادل بافت زینوتاپیک ( Xenotopic) فریدمن ( 1965) ، nonplanar-A مازولو (1992) و زینوتاپیک ( Xenotopic-A ) گرگ و سیبلی ( 1984)

می باشد.اساسا اندازه بلورهای دولومیت می تواند برای تشخیص دولومیت های اولیه از ثانویه مورد استفاده قراربگیرد (Amthor and Friedman , 1992 ;Ye and Mazzullo,1993). اصولا دولومیت های دانه ریز بعنوان دولومیت همزمان با رسوبگذاری و یا دولومیت تشکیل شده درمراحل اولیه دیاژنز (Very early Diagenesis) در یک محیط سوپرا تایدال یا اینتر تایدال بالایی در نظر گرفته می شوند ( آدابی ، 1383). در این نوع دولومیت ها آب دریا

(Land , 1985 ) یا محلول های بین دانه ای غنی ازMg ممکن است عامل دولومیتیزاسیون باشند.

2- دولومیت های ریز بلوریا دولومیکرواسپاریت : (Dolomicrosparite ) دولومیت نوع 2عمدتا از بلورهای متراکم و هم اندازه (unimodal ) نیمه شکلدار تا بی شکل و دارای مرزهای بین بلوری مسطح (planar-s ) تشکیل شده است ( شکل 2) . رنگ بلورها خاکستری روشن بوده و اندازه آنها بین 16 تا 62 میکرون ( میانگین 45 میکرون ) تغییر می کند . این نوع دولومیت معادل بافت هیپیدیوتوپیک (hypidiotopic ) فریدمن ( 1965) ، ایدیوتوپیک گرگ و سیبلی (1984 ) وplanar – s مازولو (1992) می باشد . دولومیکرواسپارها معمولا از تبلور مجدد ( recrystallization) دولومیکرایت ها ( دولومیت نوع 1) بوجود می آیند. وجود لخته هایی از دولومیکرایت ها در بین دولومیکرواسپارایت ها تاییدی بر این نظریه است ( Adabi , 1996 ).

این فرایند ممکن است بصورت ناقص (4D) و یا کامل (4C ) صورت بگیرد. سیبلی و گرگ ( 1987) عقیده دارند که فابریک مسطح در نتیجه رشد آهسته بلور در اثر تداوم انتشار سیال دولومیت ساز در دمای پایین می باشد. دولومیکرواسپار ها فراوانترین نوع دولومیت در سازند سورمه می باشند.

3- دولومیت متوسط بلور یا دولواسپارایت ( Dolosparite )

اندازه بلورهای این نوع دولومیت بین62 تا 250 میکرون ( میانگین 150 میکرون ) تغییر

میکند. دولواسپارایت ها از موزاییک های درشت بلور ، متراکم ، شکل دارتا نیمه شکل دار و در اندازه های مختلف ( polymodal ) تشکیل شده اند ( شکل 3) .

مرزهای بین بلوری از نوع غیر مسطح ( nonplanar ) بوده و معادل زینوتاپیک فریدمن ( 1965) ،nonplanar-A مازولو (1992) می باشد .دولواسپارایت ها معمولا دولومیکرایت ها ( دولومیت های اولیه ) و دولومیکرواسپارایت ها ( دولومیت های دیاژنتیکی اولیه) راقطع می کنند و بعنوان دولومیت های دیاژنتیکی تاخیری ( late diagenetic dolomite) در نظر گرفته

می شوند. به طور کلی تغییر در فابریک دولومیت از دولومیکرایت به دولومیکرواسپارایت در دولومیت های سازند سورمه نشاندهنده افزایش درجه دگرسانی ( Alteration ) در دولومیت

می باشد . به نظر می رسد که دولومیت نوع 3 در اثر تبلور دولومیکرواسپارایت ها یا جانشینی سنگ آهک اولیه در طی تدفین متوسط تشکیل شده است. وجود استیلولیت ها ، درشتی اندازه بلور ها و حالت خاموشی موجی در بعضی از بلورها می تواند بیانگر تشکیل آنها در طی مراحل تدفین باشد.

4- دولومیت رگه ای ( Vein Dolomite )

دولومیت رگه ای از بلورهای بی شکل (anhedral ) با مرزهای بلوری غیر مسطح (nonplanar ) که اندازه آنها بیش از250 میکرون در تغییر بوده ، تشکیل یافته است ( شکل 4). در بعضی موارد دولومیت های رگه ای خاموشی موجی نشان می دهند و از این نظر شبیه به دولومیت های زین اسبی ( Saddle dolomite ) می باشند که این امر نشان دهنده تشکیل آنها در دمایی بین 60 تا 150 درجه ( Radke and Mathis , 1980 ) می باشد. این نوع دولومیت در مراحل آخر دیاژنز ( Very late stage of diagenesis ) و توسط سیالات دولومیت ساز تشکیل شده است.

مطالعات ژئوشیمیایی

امروزه استفاده از مطالعات ژئوشیمیایی شامل عناصر اصلی و فرعی وتلفیق آن با اطلاعات پتروگرافی در شناسایی بهتر ویژگیهای کربنات ها ، رواج یافته است. یکی از مراحل اساسی در مطالعه دولومیت ها تعیین مقادر عناصر اصلی و فرعی می باشد. بابررسی این مطالعات می توان درک بهتری از منشا دولومیت ( اولیه یا ثانویه ) ، زمان تشکیل ، ترکیب سیال دولومیت ساز ، مدل دولومیتی شدن و روند دیاژنز بدست آورد.

از آنجائیکه شناسایی فرآیند های دیاژنتیکی دردولومیت ها به ترکیب سیال دولومیت ساز ( Dolomitized fluids ) بستگی دارد ( Veizer , 1983 ;Land , 1985 ;Rao , 1996) ، لذا شناسایی ترکیب عناصر منیزیم، سدیم ، استرانسیوم ، منگنز و آهن در دولومیت ها می تواند ترکیب سیالات دولومیت ساز را مشخص نماید.

میزان Mg دراین دولومیت ها از7 درصد تا 12درصد ( میانگین8 درصد) درتغییرمی باشد.

کاهش مقدارMg دردولومیت های ریز بلور نوع 1 نسبت به سایر دولومیت ها به دلیل بالاتر بودن مقدارCa دراین نوع دولومیت ها می باشد.

از بین عناصر فرعی مختلف موجود در دولومیت ها عنصرSr از بالاترین اهمیت برخوردار بوده و بیشترین توجه را به خود معطوف ساخته است ( Veizer ,1983 ; Land , 1985 ) . می دانیم که عنصرSr معمولا جایگزین Ca می شود و از آنجائیکه مقدار Ca در دولومیت نصف مقدارCa موجود در کلسیت می باشد، لذا مقدار تمرکزSr در دولومیت ها کمتر از سنگ آهک است ( Rao , 1996 ). تمرکزSr با افزایش اندازه بلور ها کاهش می یابد و به همین دلیل دولومیت های دیاژنتیکی که درشت تر از دولومیت های اولیه هستند، حاوی مقدار کمتریSr

می باشند ( Shukla ,1988 ) . از طرف دیگر مقدارSr مینرال اولیه ای که دولومیت جایگزین آن شده است نیز بسیار مهم است . هامفری ( Humphrey , 1988 ) عقیده دارد که وجود مقادیر بالای Sr در دولومیت ها حاکی از دولومیتی شدن آهکهای آراگونیتی در محیط های نسبتا بسته دیاژنتیکی می باشد .

مقدارSr در دولومیت های سازند سورمه بین 92 تا 2183 پی پی ام ( میانگین528 پی پی ام) تغییر می کند. تمرکز Sr در دولومیت های نوع 1 نسبتا بالاتر از سایر دولومیت هاست. مطالعات ژئوشیمیایی که بر روی آهکهای این سازند صورت گرفته حاکی از ترکیب اولیه آراگونیتی آن است . لذا دولومیتی شدن دراین گونه آهکها که مقادیر Sr آنها بسیاربالا است صورت گرفته است. مقادیر Sr دراین دولومیت ها نسبت به میانگین دولومیت ها (50 پی پی ام ) بسیار بالا می باشد .

ترسیم نمودارSr در مقابل Mg در انواع مختلف دولومیت ها حاکی از یک روند افزایشی است، بطوریکه میزان Sr با افزایش Mg افزایش می یابد ، که این احتمالا به دلیل غیر استوی شیومتریک بودن ( نامنظم بودن شبکه کریستالی ) این دولومیت ها می باشد

( Vahrenkamp and Swart , 1990 ). علاوه بر این ، کاهش شدت دگرسانی در این دولومیت ها می تواند عاملی برای افزایش Sr باشد.

سدیم فراوان ترین کاتیون موجود در آب دریا می باشد و بعنوان شاخصی برای پی بردن به درجه شوری سیالات قدیمه ( Paleo salinity ) استفاده می شود ( Sass and Bein , 1988 ) . تمرکز Na در دولومیت های مورد مطالعه بین 118 تا 359 پی پی ام ( میانگین 199 پی پی ام ) در نوسان می باشد . ترسیم نمودار Na در مقابل Mg نشان می دهد که تمرکز Na با افزایش مقادیر Mg افزایش می یابد. مقدار Na همانند Sr در دولومیت های استوی شیومتریک بسیار پایین می باشد و لذا مقدار نسبتا بالای سدیم در دولومیت های سازند سورمه حاکی از حالت غیر استوی شیومتریک) non-stiochiometry ) آنها است (Adabi , 1996 ).

Fe , Mn

آهن و منگنز بر خلاف Sr

کلید واژه ها: سایر موارد