مقدمه

صنعت نفت، نقش مهمی در عرضۀ جهانی انرژی و بهبود رشد اقتصادی و تکنولوژیکی دارد. کمربند چین‎‍خورده و راندۀ زاگرس ایران، یکی از پربارترین مناطق نفتی جهان با چندین تجمع فوق عظیم نفت و گاز است (Alipour 2024). بیشتر نفت حوضۀ زاگرس در فروافتادگی دزفول انباشته شده است (Bordenave and Huc 1995). این منطقه از‌نظر چینه‌شناسی (James and Wynd 1965)، ساختار (Sherkati and Letouzey 2004; Mouthereau et al. 2012) و سیستم‌های نفتی (Bordenave and Burwood 1990; Alipour 2024)، ‌مطالعه شده است. یکی از مهم‎‍ترین سنگ‎‍های منشأ هیدروکربنی در فروافتادگی دزفول، سازند کژدمیِ به سن آپتین ـ آلبین است که مخازن گروه بنگستان و آسماری را شارژ‌ کرده است (Alipour 2022; Alipour 2024). سازند پابده به سن پالئوسن ـ الیگوسن، سنگ منشأ جوانی است که فقط در مناطق محدودی از حوضة ‌زاگرس به بلوغ حرارتی کافی برای زایش هیدروکربن رسیده است (Alipour 2024).

در سال‌های اخیر، مطالعات متعددی دربارۀ ارزیابی ژئوشیمیایی آلی سنگ‌های منشأ پابده، با استفاده از تکنیک‌های پیرولیز راک ـ‌ ایول[1] (Alizadeh et al. 2012; Safaei-Farouji et al. 2021; Hosseiny et al. 2024)، پتروگرافی آلی (Amiri and Alipour 2023a, b; Khazami and Alipour 2024) و آنالیز‌های نشانگرهای زیستی پیشرفته[2] (Alizadeh et al. 2020) انجام شده است. با‌ وجود این، اطلاعات اندکی دربارۀ ویژگی‌های پتروگرافی آلی[3] سنگ منشأ پابده در فروافتادگی دزفول در دسترس بوده و رخسارة آلی آن هنوز به‎‍درستی شناخته نشده است‌. در همین راستا در مطالعة حاضر، نمونه‌های برداشته‌شده از سازند پابده در 2 چاه حفاری‌شده در تاقدیس‌های خویز و منصورآباد در بخش جنوب‌ غربی ایران، با تلفیق روش‎‍های پیرولیز راک ـ ایول و پتروگرافی آلی‌ بررسی شده‎‍اند (شکل 1). هدف از انجام این مطالعه، بررسی ویژگی‌های مواد آلی موجود در سازند پابده است تا رخسارة آلی و شرایط محیط‌ رسوبی دیرینۀ این سازند، بهتر شناخته شود. نتایج به ‎‍دست آمده از این مطالعه، به درک بهتر تغییرات عمودی ـ جانبی رخسارة آلی سازند پابده در فروافتادگی دزفول و مناطق مجاور، کمک می‌کند.

زمین شناسی و چینه ‎‍شناسی منطقة‌‌ مطالعه‌شده

کمربند چین‌خورده و راندۀ زاگرس، بخشی از سیستم کوهزایی آلپ ـ هیمالیا در امتداد حاشیۀ شمال شرقیِ صفحۀ عربستان است که با توالی ضخیمِ رسوبات از پرکامبرین تا عهد حاضر مشخص می‌شود (Setudehnia 1978). کمربند زاگرس، نتیجۀ برخورد قاره‌ای بین صفحۀ عربستان و ایرانِ مرکزی (به‎‍عنوان بخشی از صفحۀ اوراسیا) است (Takin 1972; Berberian and King 1981; Alipour 2023). کمربند زاگرس از‌نظر ساختاری به دو زونِ منطقۀ مرتفع زاگرس[4] و کمربند چین‌خوردۀ سادۀ زاگرس[5] تقسیم می‌شود (Alavi 2007). در طی زمان زمین‎‍شناسی، تعامل میان چهارچوبِ ساختاری و نرخ رسوب‌گذاری در فروافتادگی دزفول، این منطقه را به یکی از مهم‌ترین مناطق هیدروکربنی جهان تبدیل کرده است (Sepehr and Cosgrove 2004; Alipour 2023). ساختارهای‌ بررسی‌شده در این مطالعه (تاقدیس خویز و میدان منصورآباد) در دو طرف گسل پیشانی کوهستان واقع شده‎‍اند و به‎‍ همین دلیل، به دو زون ساختاری ـ رسوبی متفاوت تعلق دارند (شکل 1). تاقدیس خویز در بخش به‌شدت چین‌خورده ـ گسل‌خوردة زاگرس و در زون ساختاری ایذه قرار دارد (شکل ۱)؛ در حالی که میدان نفتی منصورآباد، که در بلافصل تاقدیس خویز قرار دارد، در زون فروافتادگی دزفول جنوبی واقع شده است. این دو تاقدیس به‎‍واسطة گسل پی‌سنگی پیشانی زاگرس[6]، از یکدیگر جدا شده‎‍اند (شکل ۱). عملکرد این گسل باعث شده است که توالی رسوبی قرار‌گرفته در دو طرف آن، متحمل شرایط تدفین بسیار متفاوتی شوند که با اختلاف عمق، نزدیک به 2500 متر در سازند پابده‌ مشاهده می‎‍شوند.

شکل 1- پراکندگی جغرافیایی میدان‌های اصلی هیدروکربنی در حوضۀ زاگرس (شرکت ملی نفت ایران، NIOC) و موقعیت چاه‌های‌ مطالعه‌شده در تاقدیس نفتی خویز و میدان منصورآباد‌

Fig 1- Geographic distribution of major hydrocarbon fields in the Zagros basin (National Iranian Oil Company, NIOC) and the location of the studied wells in the Khaviz Anticline and Mansourabad Oilfield‌

سازندِ پابده (به سن پالئوسن ـ الیگوسن) متشکل از مارن و شیل خاکستری روشن تا تیره، با منشأ دریایی و غنی از بقایای موجودات پلانکتونی است (James and Wynd 1965) (شکل 2). بخش‎‍های مارنی این سازند، عمدتاً‌ در فروافتادگی دزفول گسترش دارند و به‌سمت لرستان و فارس به سازند جهرم، با ترکیب آهکی تغییر رخساره می‎‍دهند (James and Wynd 1965) (شکل 2). از دیدگاه سنگ‌شناسی، سازند پابده از سنگ‌های آهکی متناوب با لایه‌های نازک تا ضخیم و شیل‌های خاکستری با رنگ روشن تا تیره تشکیل شده است که سرشار از فرامینیفرهای پلانکتونی‌اند (Mohseni and Al‐Aasm 2004). این سازند در فروافتادگی دزفول، به سه بخش غیررسمی تقسیم شده است. بخش‌های پایینی و بالایی،‌ محتوای آلی کم دارند و در شرایط نسبتاً اکسیدان^[7] ته‌نشین شده‌اند. در مقابل، بخش‌های میانی این سازند، محتوای آلی نسبتاً بالاتری دارند و تحت شرایط بدون اکسیژن (احیایی)^[8] رسوب کرده‌اند (Alizadeh et al. 2020)؛ بنابراین مشخص است که تنها بخش‌های میانیِ سازند پابده، پتانسیلِ کافی برای زایش هیدروکربن^[9] را دارد و کل ضخامتِ سازند پابده، سنگ منشأ در نظر گرفته نمی‌شود. از‌نظر بلوغ حرارتی، سازند پابده در ابتدایی‌ترین مراحلِ زایش هیدروکربن قرار دارد؛ اما در نواحی شمال شرقیِ فروافتادگی دزفول، به‎‍دلیل تدفین عمیق، درجات بالاتری از بلوغ حرارتی را تجربه کرده است (Bordenave and Hegre 2010).

مواد و روش‎‍ها

نمونه برداری

در این تحقیق، در‌مجموع 24 نمونه خردۀ حفاری (10 نمونه از چاه ِشمارۀ 11 میدانِ منصورآباد و 14 نمونه از چاهِ شمارۀ 2 تاقدیس خویز) از سازند پابده‌ بررسی و مطالعه شده است. این نمونه‌ها ابتدا با استفاده از روش پیرولیز راک ـ ایول 6،‌ آنالیز و پس از غربالگری اولیه، در‌مجموع 12 نمونه (6 نمونه از میدان منصورآباد و 6 نمونه از تاقدیس خویز)، برای مطالعاتِ دقیق‎‍تر پتروگرافی آلی تحت نور انعکاسی انتخاب شدند.

روش پیرولیز راک ـ ایول

یکی از مهم‌ترین پیش‌نیازهای ارزیابیِ ژئوشیمیاییِ سنگ‌های منشأ، انتخاب تعداد کافی نمونه با فاصلۀ مناسب از سنگ‌های‌ مطالعه‌شده است. در تحقیق حاضر به‌منظور پوشش‌دادن کلِ ضخامتِ سازند پابده، نمونه‌های خردۀ حفاری با فاصلۀ 20 متر جمع‎‍آوری شدند. نمونه‌های خردۀ حفاری، ابتدا با استفاده از یک میکروسکوپِ دوچشمی بررسی شدند تا ذرات نابرجای آنها، مانند قطعاتِ میکا (حاصل از گل حفاری) و براده‌های آهن (حاصل از فرسایش مته)، از خرده‌های حفاری جدا شوند. علاوه بر این، خرده‌های حفاری با استفاده از محلول دِترجِنت[10] و نرمال هگزان[11] (برای حذف هیدروکربن‌های نابرجای ناشی از گل حفاری) ‌شست‌وشو شدند. در قدم بعد، نمونه‌های تمیز‌شده در هاونِ چینی پودر شدند. نمونه‌های پودر‌شده به مدت 24 ساعت در آوِن با دمای حدود 50 درجۀ سانتی‌گراد قرار داده شدند تا رطوبت احتمالی آنها گرفته شود. برای انجام آنالیز، تقریباً 70-50 میلی‌گرم از نمونه‌های پودر‌شده در کروسیبل[12] قرار داده شد و سپس با استفاده از روش پیرولیز راک ـ ایول (طبق روشِ استاندارد) آنالیز شدند (شکل 3).

شکل 2- ستون سنگ ـ چینه‌شناسی کرتاسه ـ سنوزوئیک حوضۀ زاگرس (Motiei 1993)‌

Fig 2- Generalized Cretaceous - Cenozoic lithostratigraphic column of the Zagros basin )Motiei 1993(‌

 شکل 3- روش کار دستگاه پیرولیز راک ـ ایول و پارامترهای ژئوشیمیایی مهم به دست آمده از آن (Behar et al. 2001)‌

Fig 3- Analytical procedure of the Rock-Eval pyrolysis device and the main analytical parameters obtained from it (Behar et al. 2001)‌

دستگاه راک ـ ایولِ 6، یکی از ابزارهای رایج در صنعت نفت است که برای ارزیابی مقدار، نوع و بلوغ حرارتی مواد آلی موجود در سنگ‌های منشأ به کار می‌رود (Behar et al. 2001). علاوه بر این، پارامترهای متعددی که از آنالیز راک ـ ایول حاصل می‎‍شوند، در راستای تفسیر محیط‌های رسوبی دیرینۀ سنگ‌های منشأ به کار می‌روند (Hunt 1996).

مقدار مادة آلی در یک سنگ منشأ، شامل کل کربن آلی[13] نمونه است که به‎‍صورت درصدِ وزنی بیان و هم کروژن و هم بیتومن را شامل می‌شود (Hunt 1996). واژة کروژن نخستین بار، برای اشاره به مادۀ آلی موجود در شیل‎‍های نفتی استفاده ‌‌شد که در طی گرم‌شدن، نفت تولید می‌کردند. بعدها‌ این اصطلاح به تمام مواد آلیِ پراکنده در سنگ‌های رسوبی اطلاق شد که در اسیدهای غیر اکسیدکننده[14]، بازها[15] و حلال‌هایِ آلی[16]، نامحلول بودند (Hunt 1996). کروژن جزء خاصی از مواد آلی است که پس از خرد‌کردنِ نمونه و شستنِ آن با حلال‌های آلی، باقی می‌ماند؛ در حالی که بیتومن بخشی از مادۀ آلی است که‌ در حلال‌های آلی حل می‌شود و عمدتاً با پارامتر S₁ حاصل از آنالیز راک ـ ایول نمونه‌های سنگی پودر‌شده مطابقت دارد (Tissot and Welte 1984; Peters and Cassa 1994). به‌طور کلی، سه نوع اصلی کروژن با استفاده از داده‌های آنالیز راک ـ ایول تعیین می‌شود (با استفاده از نمودارهای شاخص هیدروژن[17] در مقابل شاخص اکسیژن[18])‌ که با طبقه‌بندی منتشر‌شده از سوی دانشمندان علوم زغال‌سنگ، مطابقت دارد (Stach et al. 1982; Taylor et al. 1998). هر‌چه مقدار نسبی هیدروژن در کروژن بیشتر باشد، پتانسیل زایشِ هیدروکربن آن بیشتر است. زایش محصولات نفتی/گازی در طولِ بلوغ، باعث کاهش تدریجیِ هیدروژن از ساختار کروژن می‌شود (Peters and Cassa 1994). در طی تجزیۀ حرارتیِ مواد آلی در کورة پیرولیز (شکل 3)، بخش‌های واکنش‌پذیرِ کروژن به محصولات هیدروکربنی تبدیل می‌شوند. این پتانسیل زایش، به‎‍عنوان پارامتر S₂ اندازه‌گیری می‌شود و پتانسیل زایشِ هیدروکربنِ باقی‌ماندۀ کروژن را نشان می‌دهد (Hunt 1996). پارامتر T_max مربوط به دمایی است که در آن مقدار زایشِ هیدروکربن از کروژنِ قرار داده شده در شرایط پیرولیز، به بالاترین حدِ خود می‌رسد. این پارامتر در ابتدای پنجرۀ زایش نفت، حدود 350 درجۀ سانتی‌گراد است و در آخرین مراحل پنجرۀ نفتی، به مقادیر حدود 460 درجۀ سانتی‌گراد می‌رسد (Hunt 1996).

پتروگرافی آلی

پس از غربالگری اولیة نمونه‌ها با استفاده از داده‌های حاصل از آنالیز راک ـ ایول، نمونه‌هایی با ویژگی‌های ژئوشیمیایی مناسب (برای مثال، محتوای مواد آلی بالاتر) برای مطالعات میکروسکوپیِ دقیق‎‍تر انتخاب شدند. این نمونه‌ها با استفاده از دستورالعمل‌های استاندارد ارائه‌شده، به‌صورت قرص‌های صیقلی[19] آماده‎‍ شدند. در پژوهشِ حاضر، مطالعات پتروگرافی آلی با میکروسکوپ (Zeiss Axioplane II) زیر نور انعکاسی[20]، به حالت مستغرق در روغن ایمِرسیون[21]، با بزرگ‌نمایی چشمی 100 برابر انجام شدند (شکل 4).

شکل 4- میکروسکوپ(Zeiss Axioplane II) (a) و دستگاه عکس‎‍برداری کامپیوتری(b)‌ استفاده‌شده در این مطالعه‌

Fig 4- Zeiss Axioplane II microscope (a) and the associated computerized imaging device (b) used in this study‌

مواد آلی پراکنده‌شده در شیل‌های ریزدانه، ویژگی‎‍های پتروگرافی آلیِ متفاوتی نسبت‌به مواد آلی حفظ‌شده در زغال‌سنگ‎‍ها دارند (Taylor et al. 1998). ممکن است مواد آلیِ موجود در رگه‌های زغال‌سنگ حاویِ 90 درصد ماسرال‌ تشخیص‌دادنی و تنها 10 درصد مادة آلی آمورف باشد؛ اما مواد آلی حفظ‌شده در داخل سنگ‌های شیلیِ ریزدانه، معمولاً در بر دارندة بیش از 50 درصد مواد آلی آمورف است (Gonçalves et al. 2024). بقایای ‌‌تشخیص‌دادنی انواع مختلف مواد آلی، که به‌وسیلۀ مورفولوژی‌شان در زیر میکروسکوپ از یکدیگر متمایز می‌شوند، ماسرال^[22] نامیده می‌شوند (Stach et al. 1982; Taylor et al. 1998)؛ بنابراین، بین سنگ‌های شیلی غنی از مادۀ آلی و زغال‌سنگ از‌نظر محتویات ماسرالی، تفاوت‎‍های چشمگیری انتظار می‌رود. مواد آلی پراکنده در سنگ‌های شیلی، به‎‍طور کلی به پنج گروه ماسرال دسته‌بندی می‌شوند (Mastalerz et al. 2018; Liu et al. 2022) (شکل 5). ماسرال‌های اولیه نمایانگر ویترینایت^[23]، لیپتینایت^[24] (شامل آلژینایت^[25] و مادۀ آلی آمورف یا آمورفینایت/بیتومینایت^[26])، اینرتینایت^[27] و زئوکلاست‌ها^[28] هستند (شکل 5). در مقابل، ماسرال‌های ثانویه، از‌طریق تبدیل حرارتیِ ماسرال‌های اولیه تولید می‌شوند و شامل بیتومنِ جامد^[29] و پیروبیتومن^[30] هستند (Liu et al. 2022) (شکل 5).

شکل 5- طبقه‎‍بندی کلیِ مواد آلیِ پراکنده (مادۀ آلی اولیه و ثانویه) در سنگ‌های منشأ (Mastalerz et al. 2018)‌

Fig 5- Generalized classification of dispersed organic matter (primary and secondary organic matter) in source rocks (Mastalerz et al. 2018)‌

شایان ذکر است که مادۀ آلی آمورف (AOM)، رایج‌ترین نوع مادۀ آلی در سنگ‌های شیلی است (Liu et al. 2022). رنگ مادۀ آلی آمورف زیر نور انعکاسی به حالت مستغرق در روغن، بسته به میزان تکامل حرارتی آن، خاکستری تیره، قهوه‌ای تا سیاه است (Liu et al. 2019). این ماسرال‎‍ها پس از پیک دمای پنجرۀ نفتی، به‎‍دلیل تبدیل به نفت و گاز، ناپدید می‌شوند (Mastalerz et al. 2018; Liu et al. 2020). علاوه بر این، ممکن است سنگ‌های شیلی غنی از مادۀ آلی، حاوی ماسرال‌های آلژینایت فراوانی باشند که از اجسام جلبکی مشتق شده‌اند و معمولاً پتانسیل زایشِ هیدروکربن بالایی دارند (Hackley et al. 2018; Gonçalves et al. 2024). آلژینایت در زیر نور سفیدِ انعکاسی و به حالت مستغرق در روغن، رنگ قهوه‌ایِ کهربایی دارد (Liu et al. 2019). ممکن است مقادیر ناچیزی ویترینایت، در سنگ‌های شیلیِ غنی از مادۀ آلی نیز وجود داشته باشد. این ماسرال‌ها از گیاهان عالی خشکی مشتق می‌شوند و پتانسیلِ زایشِ متان دارند (Taylor et al. 1998).

به‎‍طور کلی، ماسرال‌های اولیه در طیِ بلوغ حرارتی، به نفت، بیتومن جامد و پیروبیتومن تبدیل می‌شوند (Suárez-Ruiz et al. 2012). بیتومنِ جامد، یک مادة آلیِ نیمه‌جامد است که در زیر نور سفید انعکاسی، بی‌شکل و مات به نظر می‌رسد (Sanei 2020). وجود این ماسرال‌ها در فراوانی‌های مختلف در نمونه‌ها، نشان‌دهندۀ زایش یا مهاجرتِ محلی هیدروکربن است. این ماسرال‎‍ها عموماً شکلِ فضا یا حفره‌ای را به خود می‌گیرند که آن را اشغال کرده‌اند (Mastalerz et al. 2018). اگر بیتومن جامد در معرض شکست حرارتی ثانویه در پنجرة گاز خشک[31] قرار بگیرد، به پیروبیتومن تبدیل می‌شود (Liu et al. 2022)‌ که اساساً فاقد پتانسیل هیدروکربن‎‍زایی است (Sanei 2020).

نتایج و بحث

نتایج پیرولیز راک ـ ایول

نتایج حاصل از پیرولیز راک ـ ایولِ نمونه‌های سازند پابده در میدان‌های نفتی‌ مطالعه‌شده (جدول ۱)، نشان‌دهندۀ وجود مواد آلی فراوان (مقادیر TOC بالا) با پتانسیل زایشِ هیدروکربن کافی (قرائت S₂ بالا) است. بر‌اساس دستورالعمل‌های استانداردی که قبلاً منتشر شده است (Peters and Cassa 1994)، سازند پابده، سنگِ منشأ بسیار خوب تا عالی شمرده و در تاقدیس‎‍های‌ مطالعه‌شده، طبقه‌بندی می‌شود.

جدول ۱- نتایج پیرولیز راک ـ ایول نمونه‌های سازند پابده در تاقدیس خویز (چاه شمارۀ 2) و میدان نفتی منصورآباد (چاه شمارۀ 11)‌ نمونه‌هایی که برای مطالعات پتروگرافی آلی انتخاب شده‎‍اند، به‌صورت بولد با رنگ قرمز مشخص شده‌اند.

Table 1- Rock-Eval pyrolysis results for the Pabdeh Formation samples in the Khaviz Anticline (well#2) and Mansourabad Oilfield (well#11). Samples selected for organic petrographic examinations are highlighted in boldface with a red color.

 نمودار شاخص هیدروژن در مقابل شاخص اکسیژن، نشان می‌دهد که نمونه‌های‌ مطالعه‌شده عمدتاً حاوی مادۀ آلی نوع II با مقادیر جزئی مادۀ آلی نوع II/III هستند (شکل 6 a). در صورت رسیدن به بلوغ کافی، این نوع مواد آلی به‎‍ ترتیب قادر به زایش نفت و نفت ـ گاز هستند؛ با این حال، نمودار شاخص هیدروژن در مقابل T_max برای نمونه‌های‌ مطالعه‌شدۀ ما نشان می‌دهد که سازند پابده، بلوغ حرارتی مطابق با مراحل اولیۀ زایش هیدروکربن را دارد (شکل 6 b). پراکندگی جزئی در قرائت‌های T_max، به غنای هیدروژن در نمونه‌های‌ مطالعه‌شده نسبت داده می‌شود (Hunt 1996)؛ زیرا نمونه‌هایی با مقادیر HI بالاتر، بیشتر با قرائت‌های T_max پایین‌تر همراه‌اند (جدول ۱ و شکل 6).

شکل 6- نمودار شاخص هیدروژن در مقابل شاخص اکسیژن، نشان‌‌دهندۀ نوع مادۀ آلی (a) و نمودار شاخص هیدروژن در مقابل T_max، نشان‌دهندة بلوغ حرارتی (b) (Hunt 1996) برای نمونه‌های سازند پابده در تاقدیس‎‍های خویز و منصورآباد‌

Fig 6- HI versus OI diagram indicating the type of organic matter (a), and HI versus T_max diagram indicating the level of thermal maturity (b) (Hunt 1996) for samples from the Pabdeh Formation in Khaviz and Mansourabad anticlines‌

 بررسی نتایج پیرولیز در نیمرخ عمودی نشان می‌دهد که بخش‌های میانی سازند پابده، دارای مقادیر HI و TOC نسبتاً بالاتری نسبت‌به بخش‌های بالایی و پایینی است (شکل 7) که با نتایج منتشر‌شدۀ قبلی مطابقت دارد (Alizadeh et al. 2020).

شکل 7- پروفیل عمودی پارامترهای راک ـ ایول به‌ دست ‌آمده برای نمونه‌های سازند پابده در تاقدیس خویز و میدان منصورآباد، نشان‌دهندۀ وجود یک بخش غنی از مادۀ آلی در قسمت‌های میانی سازند پابده است.

Fig 7- Vertical profiles of Rock-Eval parameters obtained for Pabdeh samples in the Khaviz Anticline and Mansourabad Oilfield indicating the presence of organic-rich intervals in the middle parts of the Pabdeh Formation.

نتایج پتروگرافی آلی

برای تشخیص دقیق‎‍تر ماهیت مواد آلیِ موجود در سازند پابده، نمونه‌های انتخاب‌شده از این سازند (جدول ۱) با استفاده از روش‌های پتروگرافی آلی‌ بررسی شدند. مطابق با نتایج به ‎‍دست آمده از پیرولیز راک ـ ایوال (برای مثال شکل 7)، مشاهدات میکروسکوپی نشان دادند که بخش‌های میانی سازند پابده ازنظر پتروگرافی آلی، حاوی سرشت متفاوتی نسبت‌به بخش‎‍های زیرین و بالایی آن‌اند. به‎‍ عبارت دیگر، قسمت‌های میانی سازند پابده از‌نظر مواد آلی آمورف بسیار غنی‎‍ترند (شکل 8). علاوه بر این، این بخش‌ها معمولاً با حضور غالبِ پیریت فرمبوئیدال و همچنین مقادیر درخور توجهی از بیتومن جامد همراه‌اند (شکل 8).

شکل 8- عکس‎‍های پتروگرافی آلی از بخش‌های غنی از مادۀ آلی موجود در سازند پابده در تاقدیس‎‍های‌ مطالعه‌شده

 فتومیکروگراف‎‍های A، B، C (3010 متر)؛ D، E، F (3050 متر)؛ G، H، I‌ (۳۱۰۰ متر) مربوط به میدان منصورآبادند. فتومیکروگراف‎‍های J، K (427 متر)؛ L، M، N، O (510 متر)؛ P، Q، R (566متر) مربوط به تاقدیس خویز هستند. اختصارات: AOM = ماده آلی آمورف،FP = پیریت فرمبوئیدال، SB = بیتومن جامد،P = پیریت و FO = فسیل.

Fig 8- Example photomicrographs showing the general characteristics of organic-rich intervals within the Pabdeh Formation in the studied oil fields. Photomicrographs A, B, C (3010m); D, E, F (3050m); and G, H, I (3100m) are from Mansourabad Field. Photomicrographs J, K (472m); L, M, N, O (510m); and P, Q, R (566m) are from Khaviz Anticline. Abbreviations: AOM = amorphous organic matter, FP = framboidal pyrite, SB = solid bitumen, P = pyrite and FO = fossil.

وجود بیتومن جامد در نمونه‌های مطالعه‌شده از سازند پابده، نشان‌دهندۀ شروع زایش هیدروکربن از مواد آلیِ مربوطه است. این نتیجه‌گیری همچنین با داده‌های پیرولیز راک ـ ایول تأیید می‌شود که نشان می‌دهند سازند پابده، در مراحل اولیه زایش نفت قرار دارد (شکل 6 b)؛ بنابراین، بر‌اساس مشاهدات پتروگرافی آلی، نتیجه گرفته می‌شود که بخش‌های غنی از مادۀ آلیِ سازند پابده در میدان‌های نفتی‌ مطالعه‌شده، حاوی مواد آلی آمورف بسیار واکنش‎‍پذیرند که فرآیند زایشِ هیدروکربن در آنها آغاز شده است. با ‌وجود این، شواهد محکمی از خروج هیدروکربن‌های زایش‌یافته در دسترس نیست و شناخت این فرآیند مستلزم انجام مطالعات بیشتری است. به‌طور کلی، قسمت‌ غنی از مادۀ آلی واقع در بخش‌های میانی سازند پابده، با هم‎‍نشینیِ نزدیک بین مادۀ آلی آمورف و پیریت فرمبوئیدال، در یک ماتریکس مارلیِ تیره‌رنگ مشخص می‌شود (شکل ۸). این مشاهدات نشان می‎‍دهند که شرایط محیط رسوبی دیرینه، برای حفظ‎‍شدگیِ مواد آلی در طول ته‎‍نشینیِ این بخش‌ها بسیار مطلوب بوده است.

در مقابل، نمونه‌های قسمت‌های بالایی و پایینی سازند پابده، نشان‌دهندۀ ویژگی‌های پتروگرافی آلی متفاوتی‌اند. این بخش‌ها عموماً دارای مواد آلی آمورف کمتری هستند (شکل 9). علاوه بر این، نمونه‌های بخش‌های پایینی و بالایی سازند پابده، با ماتریکس آهکی رنگ روشن‌ حاوی فسیل‌های فراوان و پیریت شکل‎‍دار[32] مشخص می‌شوند (شکل 9). همچنین بیتومنِ جامد در نمونه‌های فقیر از مادۀ آلی، در مقادیر کمتری وجود دارد و عمدتاً حفره‌های حجراتِ فسیلی را پر می‌کند (شکل 9). منشأ بیتومن جامدِ موجود در رخساره‌های فقیر از مادۀ آلیِ سازند پابده، هنوز به‎‍درستی مشخص نیست و شناخت آن‌ به بررسی‎‍های ژئوشیمیایی دقیق‎‍تری نیاز دارد؛ اما‌ این بیتومن جامد ممکن است برخاسته از هیدروکربن‎‍های زایش‌یافته از بخش‌های غنی از مادۀ آلیِ سازند پابده (بخش‌های میانی) باشد. به‎‍طور کلی، مشاهدات پتروگرافی نشان می‎‍دهند که بخش‌های فقیر از مادۀ آلیِ سازند پابده، در محیط رسوبیِ‌ دیرینه با شرایط اکسیدان ته‎‍نشست یافته‎‍اند (شکل 9).

شکل 9- عکس‎‍های پتروگرافی آلی از بخش‌های فقیر از مادۀ آلی مربوط به سازند پابده در تاقدیس‎‍های‌ مطالعه‌شده

 فتومیکروگراف‌های A، B (2962 متر)؛ C، D (3140 متر)؛ ‌ E، F، G (3208 متر) مربوط به میدان نفتی منصورآباد هستند. فتومیکروگراف‌های H، I، J (290 متر)؛ K، L (۳۵۰ متر)؛ و M، N، O، P، Q، R (448 متر) مربوط به تاقدیس خویز هستند. اختصارات: AOM = مادۀ آلی آمورف،P = پیریت،EP = پیریت یوهدرال، FO = فسیل،PW = دیواره پیریتی، SB = بیتومن جامد،OX = زون اکسید شده.

Fig 9- Example photomicrographs from the organic-poor intervals of the Pabdeh Formation in the studied anticlines. Photomicrographs A, B (2962m); C, D (3140m); and E, F, G (3208m) are from the Mansourabad Field. Photomicrographs H, I, J (290m); K, L (350m); and M, N, O, P, Q, R (448m) are from the Khaviz Anticline. Abbreviations: AOM = amorphous organic matter, P = pyrite, EP = euhedral pyrite, FO = fossil, PW = pyritic wall, SB = solid bitumen, OX = oxidized zone.

نتیجه

بر‌اساس نتایج پیرولیز راک ـ ایولِ به دست آمده برای 24 نمونه از سازند پابده در (چاه شمارۀ 2) از تاقدیس خویز و (چاه شمارۀ 11) میدان منصورآباد، مواد آلیِ موجود در این سازند، از نوع II و II/III طبقه‌بندی می‌شود. همچنین نمودار HI در مقابل T_max برای نمونه‌های ‌ مطالعه‌شده نشان می‌دهد که سازند پابده در مراحل ابتداییِ هیدروکربن‎‍زایی در میدان‌های نفتی‌ مطالعه‌شده قرار دارد. برای روشن‎‍‏تر‌شدن بیشتر و بهترِ ماهیت مواد آلیِ رسوبی، نمونه‌های منتخب از سازند پابده، با استفاده از روش پتروگرافی آلی‌ بررسی شدند. کاربرد تلفیقی پیرولیز راک ـ ایول و پتروگرافی آلی، وجود یک بخش غنی از مادۀ آلی را تأیید می‌کند که بین رخساره‌های فقیر از مادۀ آلی قرار گرفته است. بر‌اساس مشاهدات پتروگرافی آلی، بخش‌های میانی سازند پابده حاوی رخساره‌های آلی متمایزی‌اند که با فراوانی مادۀ آلی آمورف، بیتومن جامد و پیریت فرمبوئیدال در یک ماتریکس مارلی تیره رنگ مشخص می‌شوند. در مقابل، بخش‌های فقیر از مادۀ آلی عمدتاً دارای سنگ‌شناسی آهکی، فسیل‌های فراوان و مقادیر ناچیزی مادۀ آلی آمورف‌اند. این مشاهدات نشان‎‍دهندة حفظ‌شدگیِ بهتر مواد آلی در حین ته‎‍نشستِ بخش‌های میانی سازند پابده‌اند که به احتمال زیاد مرتبط با گسترش شرایط بدون ‌اکسیژن (احیایی) در محیط‌ ‌رسوبیِ دیرینه است. در مقابل، بخش‎‍های فقیر از مادۀ آلی تحت رژیم‌های اکسیژن‎‍دار، با حفظ‎‍شدگیِ ضعیف‎‍تر مواد آلی نهشته شده‎‍اند. این نتایج ‌برای بازسازی‌ شرایط محیطی دیرینه در حین رسوب‌گذاری سازند پابده، اهمیت ویژه‎‍ای دارند. علاوه بر این، یافته‌های حاصل از این مطالعه، بینش جدیدی را دربارۀ تغییرات جانبی و عمودی رخسارة آلی در سازند پابده، به‎‍عنوان یک سنگ منشأ بالقوه در رسوبات سنوزوئیکِ حوضۀ زاگرس ارائه می‎‍دهند.

[1] Rock-Eval pyrolysis

[2] Advanced biomarker analyses

[3] Organic petrography

[4] High Zagros Zone (HZZ)

[5] Zagros Simple Folded Belt Zone (ZSFB)

[6] Mountain Frontal Fault (MFF)

[7] Oxic conditions

[8] Anoxic conditions

[9] Hydrocarbon generation

[10] Detergent

[11] n-hexane

[12] Crucible

[13] Total Organic Carbon (TOC)

[14] Non-oxidizing acids

[15] Bases

[16] Organic solvents

[17] Hydrogen Index (HI)

[18] Oxygen Index (OI)

[19] Polished pellets

[20] Reflected light

[21] Immersion Oil

[22] Maceral

[23] Vitrinite

[24] Liptinite

[25] Alginite

[26] Amorphinite/Bituminite

[27] Inertinite

[28] Zooclast

[29] Solid bitumen

[30] Pyrobitumen

[31] Dry Gas window

[32] Euhedral pyrite