شواهد پتروگرافی و ژئوشیمیایی از فرآیندهای دیاژنزی اثرگذار بر کربنات‌های سازند سروک در یکی از میادین نفتی دشت آبادان، غرب ایران

مقدمه

منطقۀ جنوب غرب آسیا (شامل خاور میانه و حوضۀ زاگرس) میزبان تمرکزهای عظیم نفت و گاز در جهان است که بخش اصلی آ‌نها بر‌ پلیت عربی واقع شده‌اند. سازند آهکی سروک از گروه بنگستان، یکی از سازندهای مهم صفحۀ عربی از‌نظر میزان ذخایر هیدروکربن‌ است که در ایران پس از سازند آسماری، مهم‌ترین سنگ مخزن حوضۀ زاگرس شناخته می‌شود (Motiei 1993). دشت آبادان بخشی از فروافتادگی دزفول در حاشیۀ شمال شرقی صفحۀ عربی واقع شده است و از ویژگی‌های زمین‌شناسی آن تبعیت می‌کند (Fard et al. 2006). تکامل رسوب‌گذاری و دیاژنز سنگ‌های کربناتۀ رسوبی، تحت تأثیر دو عامل اصلی یعنی فعالیت‌های تکتونیکی و نوسانات سطح آب دریاهاست (Ahr 2008). علاوه بر این، آب و هوای دیرینه نیز بر خصوصیات رخساره‌های رسوبی (از‌جمله نوع و ویژگی دانه‌ها، کانی‌شناسی، بافت و ساختارهای رسوبی) و تغییرات پس از رسوب‌گذاری، تأثیرات درخور توجهی داشته است. علاوه بر آب و هوای دیرینه، فعالیت‎‍های تکتونیکی هم‌زمان یا پس از رسوب‌گذاری نیز نقش کلیدی در شکل‌گیری تغییرات رسوب‌گذاری-دیاژنز این رسوبات از‌طریق تنظیم فضای انباشت، قرارگیری پلتفرم‌های کربناته در معرض رخنمون جوی داشته است (Mehrabi and Rahimpour-Bonab 2014). سنگ‎‍های کربناتۀ دورۀ کرتاسۀ بالایی (سنومانین-تورونین) در یک حوضۀ تکتونیکی فعال، تحت تأثیر آب و هوای گرمسیری ته نشست کرده‌اند (Mehrabi 2023). این شرایط بر رسوبات کربناتۀ صفحۀ عربی تأثیر بزرگی داشته‌ و‌ به ایجاد ناپیوستگی‌هایی شاخص در این واحد منجر شده است (Mehrabi et al. 2023). در این مطالعه با استفاده از داده‌های پتروگرافی و ژئوشیمیایی در یکی از میدان‌های نفتی دشت آبادان، به درک بهتری از تحولات زمین‌شناسی و عوامل مؤثر بر این توالی‌ها خواهیم رسید. محققان به‌دلیل اهمیت توالی‌های رسوبی سازند سروک، در سالیان گذشته توجه زیادی به آنها کرده‌اند. این محققان، سازند سروک را از جنبه‌های مختلف رسوب‌شناسی، چینه‌شناسی، دیرینه‌شناسی، ژئوشیمیایی و مخزنی ‌ مطالعه کرده‌اند (نظیر (Bagherpour 2023; Esrafili-Dizaji et al. 2015; Kiani et al. 2022; Mehrabi et al. 2015, 2020, 2022a; Mehrabi and Rahimpour-Bonab 2014; Mohseni and Zeybaram Javanmard 2020; Rahimpour-Bonab et al. 2013, 2012a, 2012b)). با این حال، مطالعات پیشین عمدتاً در فروافتادگی دزفول، فارس، ایذه و خلیج‌فارس انجام شده و منطقۀ دشت آبادان کمتر مدنظر قرار گرفته است. مطالعۀ حاضر به‌دنبال آن است تا با تلفیق نتایج مطالعات پتروگرافی و ژئوشیمیایی، انواع فرآیندهای دیاژنزی اثرگذار بر سازند سروک را شناسایی و از این طریق، توالی وقوع این فرآیندها (پاراژنز) و قلمروهای دیاژنزی آن را آشکار کند.

تاریخچۀ زمین‌شناسی و چینه‌شناسی

منطقۀ مطالعه‌شده، میزبان مخازن هیدروکربنی عظیم و فوق عظیم در حوضۀ بین‌النهرین است (Abdollahie Fard et al. 2006). میدان نفتی‌ مطالعه‌شده واقع در دشت آبادان (جنوب غربی کمربند چین‌خوردۀ زاگرس)، بخشی از حاشیۀ غیرفعال صفحۀ عربی به‌وسیلۀ فرو‌افتادگی دزفول، مرز ایران و عراق و خلیج‌فارس محدود می‌شود (شکل ۱). توالی کرتاسه نقشی تعیین‌کننده در تمامی پهنۀ این منطقه بازی می‌کند. سازند سروک در حاشیۀ نئوتتیس، واقع در جنوب غربی ایران نهشته شده است. در مقطع تیپ (تنگ سروک، کوه بنگستان)، این سازند با سنگ‌های آهکی سازند ایلام در امتداد مرزی ناپیوسته پوشیده شده و بر‌ سازند کژدمی قرار گرفته است (James and Wynd 1965). سازند سروک عضوی از گروه بنگستان، عمدتاً سنگ‌شناسی کربناته را نشان می‌دهد و سن آن به آلبین- تورونین می‌رسد (James and Wynd 1965).

با توجه به نتایج به دست آمده از این مطالعه و دیگر مطالعات انجام‌شده در این منطقه، مدل رسوبی پیشنهادی برای سازند سروک در فروافتادگی دزفول، یک رمپ کربناتۀ هم‌شیب است (Mehrabi et al. 2015). تکتونیک فعال در دورۀ کرتاسه شامل فعال‌شدن مجدد عمودی بلوک‌های سنگی و حرکات تکتونیکی گنبدهای نمکی، باعث بالا‌آمدن بخش‌هایی از منطقه، از‌جمله ارتفاعات بورگان-آزادگان، هندیجان، دشت آبادان و فروافتادگی دزفول شد. علاوه بر این، ایجاد این بلندی‌های دیرینه‌ به تغییرات گسترده در رخساره‌ها، دیاژنز و ریخت‌شناسی سکوی کربناته منجر شد (Piryaei et al. 2011). این رویدادها، دورۀ کرتاسۀ میانی را یکی از فعال‌ترین دوره‌های زمین‌ساختی در تاریخ منطقۀ‌ مطالعه‌شده، شاخص می‌کند (Alavi 2007). از دیدگاه زمین‌ساختی، کرتاسۀ میانی زمان آغاز فرورانش پوستۀ اقیانوسی در زیر ایران مرکزی و عمان در حوضۀ نئوتتیس است (Sepehr and Cosgrove 2004). در همان زمان، حاشیۀ شمالی صفحۀ عربی، از یک حاشیۀ غیرفعال قاره‌ای به یک حاشیۀ زمین‌ساختی فعال تغییر شکل داد. با توجه به حضور افیولیت‌های فرارانده‌شده بر‌ پوستۀ قاره‌ای در کوه‌های عمان و منطقۀ روراندۀ زاگرس، پوستۀ اقیانوسی (در نئوتتیس) شروع به فرورانش در زیر ایران مرکزی کرده است (Farahpour and Hessami 2012). در زمان سنومانین-تورونین، منطقۀ صفحۀ عربی (شامل دشت آبادان) در عرض‌های جغرافیایی ۰ تا ۵ درجۀ شمال خط استوا قرار داشته است (Sharland et al. 2001). به همین سبب، شرایط آب و هوایی گرم و مرطوب استوایی حاکم، موجب گسترش سکوی کربناته از نوع گرمسیری در نواحی جنوب و جنوب غرب ایران شده است (Rahimpour-Bonab et al. 2012a, 2012b). اثر ترکیبی تغییر میانگین سطح آب دریا و فعالیت‌های تکتونیکی، به ایجاد چندین سطح ناپیوستگی در سازند سروک و معادل‌های آن در حوضۀ بین‌النهرین (توالی سنومانین-تورونین) منجر شده است که سه مورد از شاخص‌ترین آنها عبارت‌اند از: ناپیوستگی سنومانین میانی، ناپیوستگی سنومانین پسین- تورونین پیشین و ناپیوستگی تورونین میانی (Mehrabi et al. 2023; Navidtalab et al. 2016). همین ناپیوستگی‌ها در موقعیت‌های مشابه چینه‌شناسی، از توالی‌های رسوبی معادل (سازندهای میشریف و ناتیح) در کشورهای همسایه، نظیر عراق، امارات، قطر و عمان شناسایی و گزارش شده‌اند (Bromhead et al. 2022; Razin et al. 2010) (شکل ۱).

داده‌ها و روش‌های مطالعه

در مطالعۀ حاضر، نتایج آنالیزهای ژئوشیمیایی عنصری (۲۷ نمونه) از سازند سروک در یکی از میدان‌های واقع در دشت آبادان ارائه و تفسیر شده‌اند. در مرحلۀ پتروگرافی، مقاطع نازک (831 عدد) برای بررسی شدت دیاژنز و وجود فازهای مناسب (قطعات اسکلتی خوب حفظ‌شده) برای نمونه‌گیری ژئوشیمیایی بررسی شدند. مطالعات نشان داد‌ فسیل ماکروسکوپی و میکروسکوپی مناسب (غیر دیاژنزی) برای نمونه‌برداری ژئوشیمیایی وجود ندارد؛ بنابراین باید نمونه‌برداری به روش نمونه‌برداری کلی[1] و نمونه‌برداری از میکرایت (گل کربناته) انجام شود. به‌طور کلی نمونه‌های پلاگ[2] با بازۀ میانگین یک متر، از مغزه‌های چاه‌‌ مطالعه‌شده برداشته شدند. در هنگام نمونه‌برداری از مغزه‌ها کوشیده شد تا از بازه‌هایی نمونه‌گیری نشود که دچار دیاژنز شدیدی بودند. با این حال برای مقایسۀ چند نمونه نیز از بازه‌هایی برداشته شد که به نظر دیاژنز شدیدی داشتند‌. آنالیزهای پراش پرتو ایکس و تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی در آزمایشگاه شرکت رازی انجام شده‌اند.

به‌منظور انتخاب نمونه‌های ژئوشیمیایی، ابتدا مقاطع نازک هر بخش برای شناسایی اجزای سازنده با دقت‌ مطالعه شدند؛ سپس نمونه‌ها با آب شسته‌ و با استفاده از میکروسکوپ دوچشمی^[3]، محل نمونه‌برداری‌ها با دقت بر‌ نمونه‌های پلاگ‌ها علامت زده شد. در حین نمونه‌برداری با متۀ دندانپزشکی از شکستگی‌ها و عوارضی همچون استیلولیت‌ها پرهیز شد؛ زیرا در این نواحی عموماً شدت دیاژنز زیاد است. در مرحلۀ بعدی با استفاده از متۀ دندانپزشکی (متۀ تنگستن کارباید)، از محل‌های مشخص‌شده بر‌ پلاگ‌ها به میزان 5/1 تا 2 گرم پودر تهیه شد؛ سپس نمونه‌های پودری به دست آمده با استفاده از حلال استون مرک و کاغذ صافی شست و شو داده شدند تا مواد آلی و نفت موجود در آنها شسته شود. در پی آن، نمونه‌ها با آب یونیزه و دوباره‌شویی شدند تا استون باقی‌مانده شسته شود. آنگاه پودرهای مدنظر در آون در دمای 50 درجۀ سانتی‌گراد و به مدت 2٤ ساعت قرار داده شدند تا آب آن خشک شود. در پایان، نمونه‌ها به میکروتیوب‌های پلاستیکی منتقل شدند.

شکل 1 - موقعیت جغرافیایی میدان‌ مطالعه‌شده در دشت آبادان واقع در غرب حوضۀ زاگرس (A)؛ ستون‌های چینه‌شناسی از توالی‌های رسوبی کرتاسه در دشت آبادان (B) و صفحۀ عربی (C). (نقل‌شده با تغییراتی از Kiani et al. 2022).

Fig 1- Location map of the studied field in the Abadan Plain, west of the Zagros Basin (A). Cretaceous stratigraphic chart of the Abadan Plain (B), and the Arabian Plate (C) (adopted with some modifications from Kiani et al. 2022).

برای انجام این آنالیز، ابتدا پودر نمونه‌ها با اسید فسفریک خالص واکنش داده می‌شود تا گاز دی اکسید کربن از نمونه‌ها حاصل شود. این عمل در دستگاه تهیۀ گاز از نوع کیل3 (Kiel III)، متصل به طیف‌سنج جرمی ایزوتوپی و از نوع (Thermo Finnigan 252) انجام می‌شود. آنالیزهای عنصری و ایزوتوپی در دانشگاه صنعتی اراک انجام گرفته‌اند.

نتایج

فرآیندهای دیاژنزی

مطالعۀ پتروگرافی نمونه‌های مقطع نازک تهیه‌شده از مغزه‌های سازند سروک،‌ به شناسایی برخی تغییرات مهم دیاژنتیکی منجر شده است. این فرآیندها عبارت‌اند از: میکرایتی‌شدن، زیست‌آشفتگی، نوشکلی، سیمانی‌شدن - که خود شامل چهار حالت مختلف حاشیه‌ای هم‌‌‌ضخامت، هم‌بُعد، اسپاری درشت (بلوکی) و کلسیت هم‌محور (رشد اضافی کلسیت)، فشردگی - که شامل فشردگی مکانیکی و شیمیایی است- شکستگی و دولومیتی‌شدن‌ از‌نظر چینه‌شناسی در زیر دو سطح رخنمون دیرینه در سنومانین-تورونین (مرز CT-ES) و تورونین میانی (مرز mT-ES) متمرکز شده‌اند. در مطالعۀ حاضر، فرآیندهای دیاژنزی تأثیرگذار بر سازند سروک را در دو گروه فرآیندهای دیاژنزی تحت تأثیر اقلیم دیرینه و فرآیندهای دیاژنزی با تأثیر ناچیز از اقلیم دیرینه دسته‌بندی کرده‌ایم. شرح کامل فرآیندهای دیاژنزی در زیر آمده است.

فرآیندهای دیاژنزی متأثر از اقلیم دیرینه

انحلال و کارستی‌شدن

انحلال متئوریک (جوی) در قسمت بالایی سازند سروک به شکل انحلال‌های حفره‌ای و قالبی در هر دو مقیاس میکروسکوپی و ماکروسکوپی بسیار رایج است. شبکه‌های کارستی حالت‌های متفاوتی از حفرات غاری انتخاب‌کنندۀ فابریک، حفرات غاری غیر‌ انتخاب‌کنندۀ فابریک و مرتبط به هم را شامل می‌شود که ممکن است با سیمان‌های جوی یا دفنی به‌صورت کامل یا جزئی پر شده ‌ و یا‌ خالی باقی‌مانده باشند. انحلال جوی عمدتاً در رخساره‌های شول با انرژی بالا و رخساره‌های ریف - واریزه‌های ریفی سازند سروک در زیر سطح رخنمون‌ دیرینه رخ داده است. (شکل 2 A,D). انحلال گستردۀ انجام‌شده در سازند سروک به‌علت وجود آب‌های جوی فراوان در آن زمان، ناشی از بارندگی‌های فراوان و تأثیرات آن بر‌ سازند سروک است. وقوع بارندگی‌های فراوان نشان‌دهندۀ غلبۀ آب و هوای گرم و مرطوب در بازۀ زمانی کرتاسۀ بالایی در حاشیۀ شمال شرقی صفحۀ عربی است.

سیلیسی‌شدن و برشی‌شدن

سیلیسی‌شدن معمولاً به‌صورت جانشینی سیلیس در خرده‌های اسکلتی (رودیست‌ها)، یا به‌صورت سیمان پرکنندۀ منافذ در حفره‌های سخت‌نشده و حفرات درون اسکلتی ثبت شده است. منشأ سیلیس ممکن است از آب‌های شیرین جاری‌شده در خشکی‌ها، در طول زمان رخنمون‌یافتن سازند سروک حاصل شده باشد. همراهی نزدیک افق‌های سیلیسی‌شده با انحلال‌های گسترده و سیمان‌های جوی و نیز دیگر عوارض دیاژنزی، نشانگر دیاژنز جوی حاکی از وقوع آن در این قلمرو دیاژنزی‌اند. برشی‌شدن نیز معمولاً در زیر مرز ناپیوستگی سنومانین - تورونین، در عمق 2733 متری در مقیاس ماکروسکوپی و میکروسکوپی ثبت شده است. همچنین زمینۀ غنی از کانی‌های رسی در بین برش‌ها مشاهده شده است‌ (شکل 2 B).

تشکیل افق‌های خاک‌ قدیمه

تحت شرایط اقلیمی گرم و مرطوب، خاک‌های دیرینه‌ای که تشکیل می‌شوند، بیشتر غنی از اکسیدهای آهن و آلومینیوم‌اند‌ که به آ‌نها بوکسیت و لاتریت گفته می‌شود. در بخش‌های بالایی سازند سروک در میدان‌ مطالعه‌شده نیز، شواهدی وجود دارند که نشان‌دهندۀ آغشتگی به اکسیدهای آهن در افق‌های هوازده و کارستی‌شده در زیر مرزهای ناپیوستگی‌اند که مؤید وجود اقلیم گرم و مرطوب در این منطقه بوده است. همچنین کانی‌های رسی مانند کائولینیت نیز، در این بازه مشاهده شده است. این شواهد در چاه‌ مطالعه‌شده نیز به ثبت رسیده‌اند‌ (شکل 2 C,E).

خاک‌های موجود در محدودۀ‌ مطالعه‌شده، بیشتر شامل کوئولینیت و قسمتی مونت‌موریلونیت است که از نوع بوکسیت و لاتریت‌اند. این نوع خاک‌های قدیمه (بوکسیت و لاتریت) نشان‌دهندۀ غلبۀ شرایط آب و هوای گرم و مرطوب در زمان رخنمون‌یافتگی و هوازدگی رسوبات کربناته است.

فرآیندهای دیاژنزی با تأثیر ناچیز از اقلیم دیرینه

برخی از فرآیندهای دیاژنزی ثبت‌شده از سازند سروک در چاه‌ مطالعه‌شده، تأثیر ناچیزی از اقلیم دیرینه می‌گیرند که در ادامه به آ‌نها اشاره شده است.

میکرایتی‌شدن

در سازند سروک پس از رسوب‌گذاری، دانه‌های اسکلتی به‌طور جزئی یا به‌‌صورت کامل با اجزای درون‌سنگ‌زی و یا دیگر موجودات حفار میکروسکوپی در کف دریا میکرایتی شده‌اند. خرده‌های اسکلتی میکرایتی‌شده (کورتوئیدها)، نه‌تنها در رخساره‌های تالاب، در رخساره‌های شول نیز بسیار رایج‌اند. به نظر می‌رسد‌ برخی از دانه‌های نامشخص، در طول میکرایتی‌شدن کامل بیوکلست‌ها تشکیل می‌شوند. این فرآیند معمولاً در محیط‌های دریایی کم‌عمق، با انرژی نسبتاً کم اتفاق می‌افتد (مانند محیط فریاتیک دریایی راکد) و این گواه فعالیت شدید میکروبی است (Bathurst 1975; Flügel 2013; Longman 1980). میکرایتی‌شدن عمدتاً در رخساره‌های کربناتۀ سازند سروک، به‌عنوان یک فرآیند دیاژنزی اولیه وجود دارد (شکل 3 A).

زیست‌آشفتگی

زیست‌آشفتگی یک ویژگی رایج در رخساره‌های تالابی و دریای باز سازند سروک در چاه‌ مطالعه‌شده است (شکل 3 B). این ویژگی عمدتاً‌ به‌عنوان یک ویژگی حفاری بستر سخت (حفرات پر‌شده) در دانه‌های بزرگ اسکلتی (رودیست‌ها) ثبت شده است که متعاقباً با پلت‌های مدفوعی، میکرایت و سیمان پر شده‌اند. آثار حفرشدگی (حفرات پر‌نشده) رسوبات نرم، نوع دیگری از زیست‌آشفتگی است که عمدتاً بر نمونه‌های مغزه ‌‌تشخیص‌دادنی است.

شکل2 - تصاویر SEM و مقاطع نازک میکروسکوپی از فرآیندهای دیاژنزی نشانگر اقلیم در سازند سروک در چاه‌‌ مطالعه‌شده [A] ندول‌های آن‌دار در افق خاک قدیمه؛ [B,D] برشی‌شدن ریزشی- انحلالی؛ [C] انحلال و تخلخل حفره‌ای ناشی از آن؛ [E,F] انحلال میکروسکوپی به شکل تخلخل‌های حفره‌ای و قالبی؛ [G,H] کانی‌های رسی رایج در افق‌های خاک قدیمه شامل کائولینیت و مونت موریونیت.

Fig 2- SEM iamges and core phtoos and photomicrographs of climate indicator diagenetic processes in the Sarvak Formation of the studied well. A- Fe-ricch nodules in the paleosols, B,D- dissolution-collapse brecciation, C- dissolution, E,F- modlic and vuggy pores, E- kaolinite and montmorillonite in paleosols.

نوشکلی

تبدیل اجزای ناپایدار و گل (با کانی‌شناسی آراگونیت و کلسیت با منیزیم بالا) به کلسیت کم‌منیزیم، فرآیندی رایج در دیاژنز کربناته است که با عنوان دگرسانی از آن یاد می‌شود (شکل 3 C). کلسیتی‌شدن قطعات اسکلتی آراگونیتی و گل (تشکیل شبه اسپاریت[4])، معمولاً در رخساره‌های رمپ داخلی سازند سروک رخ داده است. ممکن است نوشکلی، میکرایت را به‌طور جزئی یا کامل به میکرو اسپار[5] یا شبه اسپاریت (اندازۀ کریستال بیش از 4 میکرومتر) تغییر دهد. گاهی اوقات، تمایز ارتواسپاریت (سیمان اسپاری) و شبه اسپاریت (اسپاریت نئومورفیک) مشکل است. در بعضی موارد، بافت رخساره در طی دگرسانی کاملاً محو می‌شود. این نشان‌دهندۀ طیف وسیعی از قلمروهای دیاژنتیکی، از دیاژنز جوی تا دیاژنز عمیق است (Longman 1980; Tucker and Wright 1990).

سیمانی‌شدن

این فرآیند یکی از مهم‌ترین فرآیندهای دیاژنتیکی در سازند‌ مطالعه‌شده است که‌ به مسدود‌شدن منافذ اولیه و دیاژنتیکی منجر شده است. منافذ بین ذره‌ای، درون‌اسکلتی، قالبی و شکستگی در بسیاری از موارد به‌طور کامل یا جزئی با سیمان مسدود شده‌اند. در سازند سروک، عمده‌ترین انواع سیمان‌های شناخته‌شده عبارت‌اند از:

سیمانی‌شدن حاشیه‌ای هم‌‌ضخامت[6]

سیمان‌های هم‌ضخامت (شکل 3 D) به‌صورت لایه‌های نازک و یکنواختی از کریستال‌های سیمان (کلسیت و آراگونیت)، اطراف دانه‌ها به وجود می‌آیند (Roehl and Choquette 2012). در سازند سروک، سیمان حاشیه‌ای هم‌ضخامت در رخساره‌های پرانرژی شول و در اطراف دانه‌های اسکلتی و پلوئیدها مشاهده می‌شود.

سیمانی‌شدن هم‌بعد[7]

منظور از هم‌بعد (شکل 3 E)، شکل بلورهای سیمان کلسیت اسپاری است که نسبت طول به عرض در آ‌نها نسبتاً مشابه است (Tucker and Wright 1990). در سازند سروک، این سیمان‌ها عمدتاً قالب‌های اسکلتی انحلال‌یافته یا حجرات درون اسکلتی را پر کرده‌اند.

سیمانی‌‌شدن اسپاری درشت (بلوکی)[8]

سیمان درشت اسپاری که به نام سیمان بلوکی نیز شناخته می‌شود، بلورهای درشت کلسیت‌اند که معمولاً حفرات غاری و قالب‌های بزرگ را در توالی‌های کربناته پر‌ می‌کنند (شکل 3 F). سیمان‌های کلسیتی متشکل از بلورهای متوسط تا درشت‌دانه (از ده‌ها میکرون تا چند میلی‌متر) بدون جهت‌گیری ترجیحی، سیمان بلوکی شناخته می‌شوند (Flügel 2013). در سازند سروک، سیمان‌های کلسیتی بلوکی عمدتاً به‌صورت پرکنندۀ حفرات بزرگ انحلالی و شکستگی‌ها مشاهده می‌شوند.

سیمانی‌‌شدن کلسیت هم‌محور (رشد بیش از حد کلسیت)[9]

رشد اضافی کلسیت در اطراف یک دانۀ میزبان ساخته‌شده با یک بلور منفرد (معمولاً قطعات خارپوست کلسیت با منیزیم بالا)، سیمان هم‌محور (شکل 3 G) شناخته می‌شوند (Roehl and Choquette 2012). این نوع سیمان در رخساره‌های دریای باز سازند سروک در اطراف قطعات خارپوستان مشاهده می‌شود.

فشردگی

این مطالعه نشان می‌دهد‌ توالی‌ مطالعه‌شده در سازند سروک، به‌شدت تحت تأثیر فشردگی، در حین و پس از دفن (عمق دفن فعلی حدود 3 کیلومتر) در چاه ‌مطالعه‌شده قرار گرفته است. ویژگی‌های فشردگی این سازند به دو دستۀ اصلی طبقه‌بندی می‌شود:

فشردگی مکانیکی

فشردگی مکانیکی به جهت‌گیری، تغییر شکل و شکستگی دانه‌ها در‌نتیجۀ افزایش استرس در محیط‌های دفن نسبتاً کم‌عمق اشاره دارد. در اینتروال ‌مطالعه‌شده در سازند سروک، این فرآیند عمدتاً در رخساره‌های دانه‌غالب از ریف - واریزه‌های ریفی و ساختارهای شول، به‌صورت تغییر شکل و شکستگی دانه‌ها ثبت شده است. محدودۀ عمق از فشردگی مکانیکی به عوامل مختلفی از‌جمله بافت رخساره، کانی‌شناسی، محتوای رس، تخلخل و عوامل دیگر بستگی دارد (Revil et al. 2002). با این حال، این فرآیند معمولاً درست پس از ته‌نشست رسوبات (شکل 3 H)، تا عمق دفن 1 تا 2 کیلومتری، رخ می‌دهد.

فشردگی شیمیایی

فرآیند فشردگی شیمیایی (که با عنوان انحلال فشاری نیز شناخته می‌شود)، یکی از اصلی‌ترین فرآیندها، از فرآیندهای دیاژنتیکی در قلمروهای دفن عمیق است. این فرآیند‌ به تشکیل محصولات فشردگی شیمیایی، شامل رگچه‌های انحلالی (شکل 3 J) و استیلولیت‌ها (شکل 3 I) منجر می‌شود. در سازند سروک، هم استیلولیت‌ها و هم رگچه‌های انحلالی،‌ محصولات مهم دیاژنتیکی دیده می‌شوند. با این حال، رگچه‌های انحلالی بیشتر شایع‌اند و در بسیاری از مواقع در رخساره‌های تحت ‌سلطۀ گل (مادستون و وکستون) تشکیل شده‌اند. استیلولیت‌ها عمدتاً در رخساره‌های دانه‌پشتیبان ثبت شده‌اند.

شکستگی

شکستگی‌ها، ویژگی‌های مهم پس از رسوب‌گذاری (دیاژنتیکی) در سازند سروک، در چاه‌ مطالعه‌شده ثبت شده‌اند. موارد زیادی وجود دارد که شکستگی‌ها با سیمان‌های کلسیتی (به‌طور کامل یا جزئی) پر شده‌اند. شکستگی‌های باز نیز وجود دارد. شکستگی‌های ریز در مقاطع نازک، دیده می‌شوند (شکل 3 K).

دولومیتی‌شدن

با در نظر گرفتن مدل‌های مختلف دولومیتی‌شدن، دولومیت‌های سازند سروک همگی دولومیت‌های مرتبط با استیلولیت‌اند که از مدل‌های رایج دولومیتی‌شدن در توالی‌های کربناتۀ کرتاسه در خاورمیانه به شمار می‌روند (Alsharhan and Nairn 1997). غلبۀ رخساره‌های تحت ‌سلطۀ گل و عمق بیشتر دفن، باعث شدت بیشتر استیلولیتی‌شدن و دولومیتی‌شدن مربوط به استیلولیت در بازۀ‌ مطالعه‌شده، شده ‌است (شکل 3 L). این فرآیند دیاژنتیکی در رخساره‌های گل‌پشتیبان‌ به توسعۀ توالی‌های مخزنی با کیفیت بالا منجر شده است (Rahimpour-Bonab et al. 2012b).

منبع اصلی یون منیزیم برای این دولومیتی‌شدن، منیزیم آزاد‌شده از قطعات اسکلتی با کانی‌شناسی اولیۀ کلسیت پر منیزیم (HMC) نظیر خارپوستان است. در بخش‌هایی از زاگرس که دولومیتی‌شدن گسترده در توالی‌های رسوبی کرتاسۀ بالایی (ا‌زجمله سازند سروک) در رخنمون‌ها مشاهده شده است، منشأ تأمین یون منیزیم را به فرارانش افیولیت‌ها در حاشیۀ‌ قاره‌ای صفحۀ عربستان و ایران مرکزی در دورۀ کرتاسۀ پسین نسبت‌ داده‌اند (Alsharhan 1988; Aqrawi 1988; Hood et al. 2004; Lapponi et al. 2011).

شکل 3 - تصاویر مقاطع نازک میکروسکوپی از فرآیندهای دیاژنزی با تأثیر ناچیز از اقلیم در سازند سروک (A)- میکرایتی‌شدن، زیست‌آشفتگی (B)- نوشکلی (C)- سیمانی‌شدن که خود شامل چهار حالت مختلف: حاشیه‌ای هم‌ضخامت (D)، هم‌بُعد (E)، اسپاری درشت (بلوکی) (F) و کلسیت هم‌محور (رشد بیش از حد کلسیت)؛ (G)- فشردگی‌ که شامل فشردگی مکانیکی (H) و شیمیایی (I , J) است؛ شکستگی (K) و دولومیتی‌شدن (L).

Fig 3- Photomicrographs of diageneric features with lesser effects from climate in the Sarvak Formation. A- bioturbation, B- neomorphism, C- cementation including isopachous (D), equant (E), blocky (F), and syntaxial calcite (G) cements. H- mechanical compaction, I-J- chemical compaction, K- fracturing, L- dolomitization.

آنالیزهای پراش پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی

در مطالعۀ حاضر، تعداد 9 نمونه برای آنالیز XRD انتخاب شده‌ است. با توجه به اینکه سنگ‌های‌ مطالعه‌شده به‌طور کلی کربناته‌اند، تنوع کانی‌شناسی در آ‌نها کم‌ و حضور کانی‌های خشکی‌زاد در آنها، نشان‌دهندۀ رخداد دیاژنز تحت‌الجوی و فعالیت سیالات مربوطه است. از طرف دیگر با توجه به مطالعات پتروگرافی انجام‌شده، بیشتر دولومیت‌های موجود در سازند‌ مطالعه‌شده منشأ دفنی دارند. نتایج آنالیز XRD و ترکیب کانی‌شناسی به دست آمده، مبین وقوع دیاژنز شدید تحت‌الجوی در برخی نمونه‌هاست.

در این نمونه‌ها عملکرد دیاژنز شدید تحت‌الجوی تحت اقلیم گرم و مرطوب دورۀ کرتاسه، موجب هوازدگی شدید کربنات‌ها شده و کانی‌های رسی مانند ایلیت، مونت موریونیت و کائولینیت به ‌وجود آمده‌اند. بنابراین‌ حضور این کانی‌ها در برخی افق‌ها، خود نشا‌نگر مناسبی دربارۀ رخنمون‌یافتن و خروج از آب واحدهای مدنظر در میدان‌ مطالعه‌شده است. مقدار اندکی کوارتز نیز در همۀ نمونه‌ها وجود دارد که حضور آن در رخساره‌های مختلف به میزان کم، حاکی از اولیه‌بودن آن است. بنابراین‌ نتایج حاصل از XRD ‌تا حدودی در بازشناسی نمونه‌های مناسب، رهنمون است. به‌طور کلی این نتایج حاکی از غلبۀ کانی‌شناسی کلسیت کم‌منیزیم (مشابه دریاهای کرتاسه)‌ و همچنین مبین پتانسیل دیاژنزی اولیۀ کم این نهشته‌هاست. نتایج آنالیزهای اشعۀ ایکس برخی از نمونه‌ها در جدول زیر ارائه شده است (جدول 1).

جدول ۱- خلاصۀ فازهای کانیایی شناسایی‌شده بر مبنای نتایج آنالیز پراش پرتو ایکس در نمونه‌های سازند سروک‌

Table 1- Summary of mineral phases detected in the Sarvak Formation through XRD analysis‌

عناصر کمیاب

از مهم‌ترین عناصر کمیاب برای مطالعۀ سیستم‌های کربناتة رسوبی، بهMg ،Mn ،Ca ،Na ، Fe، Rb و Sr اشاره می‌شود که از این میان Mn ، Na و Sr کارایی بیشتری برای مطالعات دیاژنزی دارند (شکل 4). در ادامه روندهای تغییرات عناصر در توالی‌های‌ مطالعه‌شده از سازند سروک را توصیف می‌کنیم.

منیزیم (Mg)

دامنۀ تغییرات عنصر منیزیم در چاه‌ مطالعه‌شده، از 303 پی‌پی‌ام در عمق 747.43 متری تا 10301 پی‌پی‌ام در عمق 835.10 متری است‌ که میانگین تغییرات آن 5302 پی‌پی‌ام است. عنصر منیزیم در بخش زیرین سکانس سنومانین، ابتدا یک روند کاهشی و سپس افزایشی را نشان می‌دهد. این تغییرات به همین شکل در بخش بالایی سکانس سنومانین تکرار می‌شود تا در بالاترین بخش این سکانس، یک قلۀ افزایشی در عمق 835.10 متری به میزان 10301 پی‌پی‌ام را به ثبت می‌رساند (شکل ۴)؛ سپس این روند کاهشی است و تا مرز سنومانین - تورونین (CT-ES) در تورونین، ابتدا یک روند کاهشی (با آشفتگی حاصل از ناپیوستگی) و سپس یک روند افزایشی را در طول تورونین نشان می‌دهد.

منگنز (Mn)

دامنۀ تغییرات عنصر منگنز در چاه‌ مطالعه‌شده، از 5 پی‌پی‌ام در عمق 950.04 متری تا 809 پی‌پی‌ام در عمق 747.43 متری است که میانگین تغییرات آن 407 پی‌پی‌ام است. عنصر منگنز در طول سنومانین، یک روند ثابت نزدیک به صفر پی‌پی‌ام را نشان می‌دهد و سپس در شروع تورونین، ابتدا یک مقدار افزایشی بسیار واضح را در عمق 747.43 متری به میزان 809 پی‌پی‌ام‌ به ثبت می‌رساند (این تغییر ناگهانی، مرز ناپیوستگی را نشان می‌دهد). در ادامه نیز این عنصر، یک روند تقریباً ثابت و کمی افزایشی را تا انتهای تورونین نشان می‌دهد (شکل ۴).

سدیم (Na)

دامنۀ تغییرات عنصر سدیم در ‌چاه مطالعه‌شده، از 791 پی‌پی‌ام در عمق 752.56 متری تا 15439 پی‌پی‌ام در عمق 950.04 متری است‌ که میانگین تغییرات آن 15439 پی‌پی‌ام است. عنصر سدیم در بخش پایینی سکانس سنومانین، ابتدا یک قلۀ افزایشی را در عمق 950.04 متری به میزان 8115 پی‌پی‌ام در چاه‌ مطالعه‌شده به ثبت می‌رساند؛ سپس در تمام طول سنومانین، یک روند کاهشی را نشان می‌دهد. این عنصر در ابتدای تورونین و در نزدیک مرز ناپیوستگی، دو قلۀ افزایشی واضح را در ابتدا در عمق 747 متری، به میزان 11469 پی‌پی‌ام و سپس در عمق 631 متری، به میزان 11512 پی‌پی‌ام نشان می‌دهد؛ سپس یک روند نسبتاً کاهشی را تا انتهای تورونین دنبال می‌کند (شکل ۴).

آهن (Fe)

دامنۀ تغییرات عنصر آهن در چاه‌ مطالعه‌شده، از کمتر از 10% کل حجم سنگ در عمق 747.43 متری تا 27217 پی‌پی‌ام در عمق 735.3 متری است‌ که میانگین تغییرات آن حدوداً 23764 پی‌پی‌ام است. عنصر آهن در طول سنومانین، یک روند تقریباً ثابت و نزدیک به 1000 پی‌پی‌ام را به ثبت رسانده است؛ سپس در طول تورونین، قله‌های افزایشی و کاهشی متعددی را نشان می‌دهد. یک مقدار مشخص افزایش عنصر آهن در محل ناپیوستگی‌های فرسایشی مشاهده می‌شود (شکل ۴).

روبیدیم (Rb)

دامنۀ تغییرات عنصر روبیدیم در چاه‌ مطالعه‌شده، از 34 پی‌پی‌ام در عمق 742.60 متری تا 43 پی‌پی‌ام در عمق 842.60 متری است‌ که میانگین تغییرات آن 38.5 پی‌پی‌ام است. عنصر روبیدیم در بخش پایینی سکانس سنومانین، ابتدا یک روند کاهشی تا عمق 950 متری و سپس یک روند افزایشی را تا انتهای این سکانس نشان می‌دهد. این عنصر در طول تورونین، چند قلۀ واضح کاهشی را در اعماق 731، 737 و 743 متری به ثبت رسانده است. مقدار عنصر روبیدیم در محل ناپیوستگی‌های فرسایشی، افزایش درخور توجهی را نشان می‌دهد (شکل ۴).

شکل 4- ستون جامع ژئوشیمیایی سازند سروک در چاه‌ مطالعه‌شده

Fig 4- Comprehensive geochemical log of the Sarvak Formation in the studied field.

استرانسیم (Sr)

دامنۀ تغییرات عنصر استرانسیم در چاه‌ مطالعه‌شده، از 28 پی‌پی‌ام در عمق 818.60 متری تا 707 پی‌پی‌ام در عمق 604.47 متری است‌ که میانگین تغییرات آن 367.5 پی‌پی‌ام است. عنصر استرانسیم یک روند تقریباً کاهشی را در بخش پایینی سکانس سنومانین و سپس یک روند افزایشی را در بخش بالایی سکانس سنومانین نشان می‌دهد. دامنۀ تغییرات عنصر استرانسیم در سکانس سنومانین، به‌طور کلی بسیار کم است؛ سپس در ابتدای تورونین (در محل ناپیوستگی)، آشفتگی‌ها در مقادیر عنصری استرانسیم شروع می‌شود و در بخش انتهایی تورونین در چاه‌ مطالعه‌شده، دوباره این تغییرات در میزان عنصر استرانسیم کاهش می‌یابد و در حدود 500 پی‌پی‌ام، ثابت می‌شود. کاهش مشخص در مقادیر عنصر استرانسیم، در محل ناپیوستگی‌های فرسایشی مشاهده می‌شود (شکل ۴).

بحث و تفسیر

توالی پاراژنزی

با مروری بر مطالعات رسوب‌شناسی قبلی بر‌ این سازندها در فروافتادگی دزفول و ادغام آنها با نتایج مطالعۀ حاضر، بازسازی توالی پاراژنتیک و تاریخچۀ دیاژنز سازند سروک انجام شده‌ است. با توجه به نوسانات سطح دریاها و فعالیت‌های تکتونیکی در مقیاس محلی و منطقه‌ای در طول سنومانین - تورونین، سازند سروک در نواحی فروافتادگی دزفول و دشت آبادان، تاریخچۀ دیاژنتیکی پیچیده‌ای را تجربه کرده است. همچنین وجود برخی سطوح رخنمون ‌دیرینه در داخل و در رأس سازند سروک، تکامل دیاژنتیکی این سازند را پیچیده‌تر کرده‌اند (برای جزئیات بیشتر به Rahimpour-Bonab et al. 2013 مراجعه کنید). بر‌اساس وجود یا‌ وجودنداشتن ارتفاعات ‌دیرینه، تعداد این سطوح رخنمون‌یافتگی و شدت تغییرات دیاژنتیکی مربوط به آنها در مناطق مختلف زاگرس متفاوت است. وجود داده‌های مغزه‌پیوسته و شواهد کافی از قسمت بالایی سازند سروک در چاه‌ مطالعه‌شده، امکان بحث دربارۀ این سطوح رخنمون‌ دیرینه را فراهم می‌کند. بر این ‌اساس، شواهدی از انحلال و سیمانی‌شدن جوی همراه با برشی‌شدن و گسترش افق‌های نازک خاک قدیمه در دو بازۀ چینه‌شناسی، در بالاترین قسمت این سازند ثبت شده است. این توالی‌های چینه‌شناسی حاوی رخساره‌های شول پرانرژی و ریف - واریزه‌های ریفی،‌ انواع رخساره‌های غالب و حجم‌های بالایی (۲۰ تا ۳۰درصد) از حفرات انحلالی (منافذ قالبی و حفرات غاری)،‌ انواع منافذ غالب در سازند سروک‌اند. شدت دیاژنز جوی در زیر ناپیوستگی مرز سنومانین - تورونین بیشتر است. در زیر مرز تورونین میانی، به‌علت گسترش رخساره‌های گل غالب، امکان گردش آزادانۀ سیال جوی فراهم نیست و بنابراین آثار دیاژنزی مرتبط با آن نیز، فراوانی و شدت کمتری دارند. انحلال در این توالی‌ها بیشتر در مقیاس میکروسکوپی رخ داده است (سیستم دیاژنزی نیمه‌بسته). همین عامل نیز سبب شده است تا آثار ژئوشیمایی مرتبط با ناپیوستگی تورونین میانی در مقایسه با ناپیوستگی مرز سنومانین – تورونین خفیف‌تر باشند.

براساس روابط بافتی ویژگی‌های ‌دیاژنتیکی و کمک‌گرفتن از مطالعات قبلی سازند سروک، توالی پاراژنتیکی برای این سازند در (شکل 5) بازسازی و ارائه شده است. بر این اساس، فرآیندهای دیاژنتیکی این سازند‌ به چهار قلمروی دیاژنتیکی دریایی، جوی، دفنی کم‌عمق و دفنی عمیق تقسیم می‌شود. فرآیندهای دیاژنز جوی در سازند سروک ثابت می‌کنند‌ اقلیم در آن زمان گرم و مرطوب بوده است. وقوع انحلال وسیع در سازند سروک، وجود خاک‌های دیرینه از نوع بوکسیت و لاتریت و همچنین فراوانی کائولینیت و مونت‌موریلونیت در سازند سروک و همچنین مشاهدۀ سیلیسی‌شدن که نشان‌دهندۀ وقوع شست‌وشوی شدید در این سازند است و باعث جانشینی سیلیس شده است، همگی نشانگر تأثیر اقلیم گرم و مرطوب بر سازند سروک، در زمان رخنمون یافتگی‌اند. چنین شرایط اقلیمی‌ کاملاً با موقعیت جغرافیایی قدیمۀ حاشیۀ شمال شرقی صفحۀ عربی در بازۀ زمانی سنومانین – تورونین مطابقت دارد (Sharland et al. 2001).

شواهد عنصری

منیزیم (Mg)

عنصر منیزیم در مرز‌های سکانسی افزایش‌های واضحی را نشان می‌دهد که بیانگر پاسخ عنصر منیزیم به ناپیوستگی‌هاست. رفتار منیزیم در مرزهای سکانسی تحت تأثیر نوع رخساره قرار دارد؛ برای مثال، کاهش شدید Mg در مرز توالی سنومانین-تورونین و تورونین میانی (در چاه‌ مطالعه‌شده)، به محتوای بالای HMC (کلسیت با منیزیم بالا) رخساره‌های شول مرکزی (بیشتر HMC) و افزایش میزان منیزیم به رخساره‌های رمپ میانی/ خارجی با محتوای بالاتر LMC (کلسیت کم منیزیم) نسبت داده می‌شود. این شواهد با دگرسانی کربنات‌ها به‌وسیلۀ آب‌های جوی، به افزایش میزان عنصر Mg در LMC یا آراگونیت در مقایسه با کاهش میزان آن در HMC منجر می‌شود (Brand and Veizer 1980). همچنین دولومیتی‌شدن یکی از فرآیندهای مهم دیاژنزی تأثیرگذار بر توالی‌های کربناتۀ سازند سروک در چاه‌ مطالعه‌شده، بر محتوای عنصری منیزیم اثرگذار است. انطباق مثبت بین افزایش عنصر منیزیم در افق‌های دولومیتی‌شدۀ اسن سازند، به‌خوبی نشانگر کنترل این فرآیند است.

شکل 5 - توالی پاراژنزی سازند سروک در میدان‌ مطالعه‌‌شده

Fig 5- Paragenetic sequence of the Sarvak Formation in the studied field‌

منگنز (Mn)

به‌دلیل تغییرات ایجاد‌شده به‌وسیلۀ آب‌های جوی، انتظار می‌رود که میزان عنصر استرانسیوم (در مرز‌های ناپیوستگی) کاهش و در مقابل، میزان عناصر آهن و منگنز افزایش یابد (Brand and Veizer 1980). همان‌طور که در ستون جامع ژئوشیمی نیز مشخص است، این افزایش در عنصر منگنز در زیر مرز‌های ناپیوستگی CT-ES و mT-ES به ثبت رسیده است. تغییرات غلظت عنصر منگنز ‌ جدا از رخساره، سطوح سکانسی و سیستم ترکت‌ها‌ و حاصل تغییرات شرایط احیایی محیط است. علاوه بر این، افزایش محسوس در میزان عنصر منگنز‌‌ مربوط به رخساره‌‌هایی است که در آنها حفرات غاری و قالبی به‌صورت اولیه وجود داشته و فضایی را برای رسوب‌گذاری کلسیت کم‌منیزیم دیاژنزی (dLMC) فراهم کرده است. در شرایط رسوب‌گذاری دفنی، رسوب کلسیت ‌در ساختار پوستۀ متخلخل خارجی دوکفه‌ای رودیست ⁺Mn² را می‌گنجاند و به افزایش شدید عنصر منگنز در توالی‌های مطالعه‌شده منجر می‌شود (Brand and Veizer 1980).

سدیم (Na)

تغییرات عنصر سدیم در سرتاسر توالی‌ مطالعه‌شده،‌ مشاهده‌شدنی است و عمدتاً با تغییرات رخساره‌ای کنترل می‌شود. قله‌های افزایشی واضحی که سدیم در مر‌زهای سکانسی ثبت کرده است، در‌واقع نشان‌دهندۀ واکنش این عنصر به رخنمون سطحی است. عنصر سدیم در بخش پایینی سکانس سنومانین، یک افزایش واضح را نشان می‌دهد که احتمالاً نتیجۀ تغییرات رخساره‌ای است و از آن پس‌، در تمام طول سنومانین به‌طور یکنواخت، یک روند کاهشی را تا مرزهای سکانسی نشان می‌دهد (Brand and Veizer 1980).

آهن (Fe)

همان‌طور که در بخش نتایج اشاره شد، مقادیر عنصر آهن از قائدۀ سازند سروک به‌سمت مرز سنومانین - تورونین از ppm 931 تا ppm 27217 افزایش یافته است. دلیل این افزایش، وقوع فرآیند‌های دیاژنزی جوی مرتبط با خروج از آب مرز سنومانین - تورونین است که باعث شده است آب‌های قاره‌ای‌ غنی از آهن‌، بر سازند کربناتۀ سروک اثر بگذارند و مقادیر عنصر آهن را در توالی‌های دگرسان‌شدۀ تحت تأثیر دیاژنز جوی، افزایش دهند (Brand and Veizer 1980).

روبیدیم (Rb)

میزان عنصر روبیدیم در توالی‌های کربناته، عمدتاً تحت تأثیر رخنمون‌یافتگی است. در سازند سروک، توالی‌های رسوبی واقع در زیر ناپیوستگی تورونین میانی، میزان روبیدیم کمتری را در مقایسه با مرز سنومانین-تورونین نشان می‌دهند. میزان روبیدیم بالاتر در ناپیوستگی سنومانین-تورونین به‌گونه‌ای تفسیر می‌شود که نسبت آب به سنگ بالاتر را در این ناپیوستگی نسبت‌به تورونین میانی منعکس کند (سیستم دیاژنتیکی باز) و همچنین حفظ‌شدگی لایه‌های دگرسان‌شده در زیر سطوح رخنمون را نشان می‌دهد. افزایش غلظت روبیدیم احتمالاً به ورود کانی‌های رسی در مرز‌های سکانسی مرتبط است (Brand and Veizer 1980).

استرانسیم (Sr)

زمانی که کلسیت کم‌منیزیم در محیط دریایی در حال غنی‌شدن از عنصر استرانسیوم است، هم‌زمان کلسیت با منیزیم بالا در حال تخلیۀ میزان عنصر استرانسیوم است. بنابراین در سیستم‌های دیاژنتیکی نیمه‌بسته، عنصر استرانسیوم در HMC افزایش می‌یابد، اما در اجزای LMC نسبت‌به ماتریکس کاهش می‌یابد. با این حال در سیستم‌های باز، Sr تمایل به کاهش در همۀ اجزا دارد. بنابراین به‌طور معمول انتظار می‌رود غلظت عنصر استرانسیوم در سنگ‌های آهکی دریایی در زیر سطوح رخنمون کاهش یابد؛ زیرا غلظت عنصر استرانسیوم در آب‌های جوی (~0.1-0.01 ppm) در مقایسه با سنگ‌آهک‌های دریایی (~1000-9400 ppm) کمتر است (Brand and Veizer 1980). همین کاهش در میزان عنصر استرانسیوم به‌خوبی در زیر سطوح ناپیوستگی سازند سروک (به‌خصوص ناپیوستگی مرز سنومانین - تورونین)‌ مشاهده‌شدنی است.

نمودار Mg در برابر Mn

این نمودار برای نمونه‌های سازند سروک در چاه‌ مطالعه‌شده ترسیم شده است که مبین عملکرد دیاژنز در نمونه‌ها به شدت‌های مختلف است (شکل ۶). در این نمودار NCR مبین تغییرات نسبت این دو عنصر در طی دیاژنز قطعات آراگونیتی است. نظر به غلبۀ کانی‌شناسی کلسیت در سازند‌ مطالعه‌شده، این محدوده‌ها فقط برای مقایسه ارائه شده‌اند تا‌ ارزیابی کلی دربارۀ شدت اثر دیاژنز بر ‌ این نمونه‌ها به دست آید. همان‌گونه که مشخص است، این نمودار نیز مبین عملکرد دیاژنز به درجات مختلف بر نمونه‌های سازند سروک است (Brand and Veizer 1980). تغییر محتوای عنصری کربنات‌های دگرسان‌شدۀ سازند سروک در زیر ناپیوستگی‌های فرسایشی (به‌خصوص ناپیوستگی مرز سنومانین – تورونین)، حاکی از تأثیرپذیری شدید آنها از سیالات جوی در یک سیستم دیاژنزی باز، با نسبت آب به سنگ بالا و نرخ بالای گردش سیالات است. همین مسئله به‌خوبی با محدودۀ قرارگیری نمونه‌های این سازند بر ‌ نمودار متقاطع منگنز در برابر منیزیم مطابقت می‌کند (شکل ۶).

شکل ۶- نمودار تغییرات منگنز در برابر منیزیم در سازند سروک همان‌گونه که مشخص است، ترکیب عنصری نمونه‌ها حاکی از تأثیرپذیری آنها از دیاژنز در یک سیستم دیاژنزی باز، با نسبت آب به سنگ بالاست.

Fig 6- Mn vs. Mg cross plot for the analyzed samples of the Sarvak Formation. As shown, elemental composition of samples indicates an open diagenetic system with high water-to-rock ratios.

تطابق ژئوشیمیایی

نتایج مطالعات عنصری انجام‌شده و یافته‌های این پژوهش با اطلاعات منتشر‌شده از دیگر نواحی زاگرس شامل میدان نفتی آب تیمور در فرو‌افتادگی دزفول (Mehrabi et al. 2022a) تطابق داده شده است (شکل ۷). روند تغییرات عناصر کمیاب در این دو چاه باهم مقایسه و در شکل 7 ارائه شده است. همان‌طور که ملاحظه می‎‍شود، مقادیر Mg یک الگوی نسبتاً پایدار را در سرتاسر چاه AT نشان می‌دهد. اما این عنصر در چاه AZ (مطالعۀ حاضر)، با کاهش شدیدی در زیر مرزهای سکانسی روبه‌رو شده است که ‌پاسخ این عنصر به رخنمون تحت‌الجوی در زیر مرز ناپیوستگی‌هاست. البته ‌آثار‌ دیاژنز جوی با یک فاصله از مرز با بیشترین شدت خود مشاهده می‌شو‌د و میزان شدت وقوع آنها نیز دربارۀ مرز سنومانین – تورونین بسیار بیشتر از مرز تورونین میانی است.

غلظت عنصر آهن در هر دو چاه نسبتاً پایدار است و در زیر مرزهای سکانسی، قله‌های افزایشی را نشان می‌دهد. در چاه‌ مطالعه‌شده در پژوهش حاضر (چاه AZ)، در زیر هر دو مرز CT-ES و mT-ES این قله‌های افزایشی‌ مشاهده‌شدنی‌اند، ولی در چاه AT این قلۀ افزایشی فقط در زیر مرز ناپیوستگی mT-ES مشاهده می‎‍شود. مقادیر عنصر منگنز نوسانات درخور توجهی را در چاه AT در زیر و بالای مرز CT-ES نشان می‌دهد که این نواسانات در نزدیکی مرز mT-ES پایدار می‌شود. در چاه AZ،‌ در طول سنومانین مقادیر عنصر منگنز ثابت و تقریباً نزدیک به صفر است و فقط در زیر مرز CT-ES یک قلۀ کاملاً واضح افزایشی را نشان می‌دهد که احتمال می‎‍رود با رخنمون دیرینه ارتباط داشته باشد.

عنصر استرانسیوم در هر دو چاه، روندهای مشابه باهم را نشان می‌دهند، با این تفاوت که مقادیر این عنصر و میانگین آن در چاه AZ تقریباً نصف مقادیر ثبت‌شده در چاه AT است. روند‌های افزایش و کاهش در هر دو چاه، به‌صورت یکسانی ثبت شده است. کمترین مقادیر استرانسیوم در چاه AT در زیر مرز سنومانین-تورونین ثبت شده است. محتوای عنصر روبیدیم در چاه AZ، روندی تقریباً ثابت را در طول سازند‌های سروک و ایلام نشان می‌دهد و فقط در زیر مرز ناپیوستگی CT-ES، یک روند کاهشی واضح را به ثبت رسانده است. این عنصر در چاه AT، در یک روند کلی از قائده به‌سمت بالای سازند ایلام افزایش می‌یابد و مقادیر عنصر روبیدیم در سازند ایلام (در چاه AT)، محتوای بالاتری نسبت‌به سازند سروک دارد (شکل 7). مقایسۀ نتایج به دست آمده از مطالعات پراش پرتو ایکس و تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی در سازند سروک در چاه‌ مطالعه‌شده از ناحیۀ دشت آبادان با مطالعات مشابه انجام‌شده در نواحی مجاور در حوضۀ زاگرس نیز، نشانگر مشابهت‌هایی است؛ به‌طور مثال، ترکیب کانی‌های رسی موجود در افق‌های خاک قدیمۀ موجود در بخش‌های بالایی سازند سروک در مطالعات مختلفی از فروافتادگی دزفول و ناحیۀ فارس‌ بررسی شده است (Mehrabi et al. 2022a, b). نظیر مطالعۀ حاضر، کائولینیت و مونت موریونیت، فازهای کانیایی اصلی در این افق‌های خاک قدیمه گزارش شده‌اند. همچنین تصاویر SEM نیز مؤید حضور این کانی‌هایند. همچنین مطالعۀ ریزتخلخل‌های سازند سروک در نواحی دشت آبادان و فروافتادگی دزفول به‌وسیلۀ مهرابی و همکاران (Mehrabi et al. 2020)، حاکی از گسترش تخلخل‌های میکروسکوپی در رخساره‌های گل غالب سازند سروک در سکانس تورونین این سازندند. در مطالعۀ حاضر نیز به بسته‌بودن سیستم دیاژنزی و‌ انحلال‌نداشتن ماکروسکوپی در این سکانس اشاره شد. همچنین داده‌های ژئوشیمیایی نیز حاکی از تأثیر‌پذیری کمتر سکانس تورونین از سیالات جوی بودند.

شکل 7 - تطابق ژئوشیمیایی بر‌اساس عناصر کمیاب در چاه‌ مطالعه‌شده (AZ) و عناصر کمیاب در چاه آب تیمور (AT) واقع در فروافتادگی دزفول (Mehrabi et al. 2022a)‌

Fig 7- Geochemical correlation of the Sarvak Formation according to the elemental compositions between the studied field (AZ) and the AT well of the Dezful Embayment (Mehrabi et al. 2022a)‌

جمع‌بندی و نتیجه‌

تلفیق نتایج مطالعات پتروگرافی با داده‌های ژئوشیمیایی به دست آمده از سازند سروک در یک چاه از یکی از میدان‌های واقع در دشت آبادان، به‌منظور ارزیابی فرآیندهای دیاژنزی اثرگذار بر این سازند‌ استفاده شده‌اند. مهم‌ترین نتایج به دست آمده عبارت‌اند از:

مطالعات پتروگرافی بر‌ مغزه‌های حفاری، مقاطع نازک میکروسکوپی، تصاویر میکروسکوپ الکترونی و آنالیز پراش پرتو ایکس، همگی حاکی از تأثیر فرآیندهای مختلف دیاژنزی بر سازند سروک‌اند. از این میان، فرآیندهای دیاژنز جوی در ارتباط با ناپیوستگی‌های فرسایشی موجود در این سازند، از اهمیت بسزایی برخوردارند.

آثار دیاژنزی مرتبط با دو ناپیوستگی فرسایشی مهم در سازند سروک، شناسایی و تفکیک شده‌اند. این ناپیوستگی‌ها در مرز سنومانین – تورونین و تورونین میانی رخ داده‌اند. فرآیندهای دیاژنزی مرتبط با این دو سطح ناپیوسته، شامل انحلال گستردۀ جوی (کارستی‌شدن)، سیمانی‌شدن جوی، تشکیل افق‌های خاک قدیمه، برشی‌شدن، سیلیسی‌شدن جانشینی و آغشتگی به اکسیدهای آهن‌اند. علاوه بر این، فرآیندهای دیاژنزی متعلق به قلمروهای دیاژنزی دریایی و تدفینی نیز در این سازند شناسایی شده‌اند. این فرآیندها عبارت‌اند از: میکرایتی‌شدن، سیمانی‌شدن هم‌ضخامت، فشردگی فیزیکی و شیمیایی، دولومیتی‌شدن، تبلور مجدد، سیمانی‌شدن تدفینی و شکستگی.

فرآیندهای دیاژنزی جوی گسترده در زیر ناپیوستگی‌های فرسایشی و‌ حضورنداشتن یا شدت کمتر آنها در توالی‌های کربناته دور از ناپیوستگی‌ها، سبب ایجاد روندهای ژئوشیمایی معین در این سازند شده است. افزایش چشمگیر عناصری نظیر آهن، روبیدیم، سدیم و منگنز و کاهش استرانسیم و منیزیم، به‌خوبی در زیر ناپیوستگی‌های فرسایشی مشاهده می‌شوند.

نمودارهای متقاطع ژئوشیمیایی نظیر نمودار منگنز در برابر منیزیم، حاکی از آن است که ترکیب عنصری کربنات‌های سازند سروک از سیالات جوی در یک سیستم دیاژنزی باز، با نسبت آب به سنگ بالا هستند. البته آثار دیاژنز جوی با یک فاصله از مرز با بیشترین شدت خود مشاهده می‌شوند و میزان شدت وقوع آنها نیز دربارۀ مرز سنومانین – تورونین بسیار بیشتر از مرز تورونین میانی است. در زیر مرز تورونین میانی، به‌علت گسترش رخساره‌های گل غالب، امکان گردش آزادانۀ سیال جوی فراهم نیست و بنابراین آثار دیاژنزی مرتبط با آن نیز فراوانی و شدت کمتری دارند. انحلال در این توالی‌ها بیشتر در مقیاس میکروسکوپی رخ داده است (سیستم دیاژنزی نیمه‌بسته). همین عامل نیز سبب شده است تا آثار ژئوشیمایی مرتبط با ناپیوستگی تورونین میانی در مقایسه با ناپیوستگی مرز سنومانین – تورونین خفیف‌تر باشند.

توالی پاراژنزی این سازند شامل گذر از محیط‌های دیاژنزی دریایی، جوی و تدفینی کم‌عمق تا عمیق‌اند. تطابق ژئوشیمیایی چاه‌ مطالعه‌شده با نواحی همجوار نیز نشان‌دهندۀ مشابهت روند تغییرات عناصر کمیاب در سازند سروک‌اند. حضور این ناپیوستگی‌ها، آثار دیاژنزی مرتبط با آنها در نواحی مختلف زاگرس، شامل دشت آبادان و فروافتادگی دزفول، سبب ایجاد چنین روندهای ژئوشیمیایی مشابهی شده است.

[1] Bulk Sampling

[2] Plug

[3] Binocular

[4] Pseudo-sparite

[5] Micro-spar

[6] Isopachous

[7] Equant Sparry

[8] Coarse sparry (blocky)

[9] Syntaxial