چینه‌شناسی و رخساره‌های سنگی سازندهای فهلیان/ گرو در خلیج‌فارس با هدف کاربرد در مدل‌سازی سیستم‌های هیدروکربنی

مقدمه

سیستم هیدروکربنی در برگیرنده سنگ‌های منشأ و تمامی هیدروکربنی که از آن‌ها تولید گردیده است و همچنین به تمامی ساختارهای زمین شناسی و فرایندهایی که در تجمع هیدروکربن نقش اساسی دارند اطلاق می‌گردد (Magoon and Dow 1994). مدل‌سازی سیستم نفتی یک مدل عددی از یک حوضه رسوبی است که قابل شبیه سازی به منظور درک و پیش‌بینی فرایندهای زایش، مهاجرت و تجمع هیدروکربن در حوضه است (Hantschel and Kauerauf 2009). مدل‌سازی حوضه های رسوبی یک فرایند عمدتاً پیچیده و به صورت ترکیبی از اطلاعات زمین‌شناسی، ژئوشیمی و ژئوفیزیک است که امروزه با پیشرفته‌ترین روش‌ها و به روزترین نرم‌افزارهای تخصصی انجام می‌شود. تطابق واحدهای چینه‌شناسی، تعیین رخساره‌های سنگی و تعریف نقش واحد چینه شناسی در سیستم هیدروکربنی یکی از اولین مراحل در مدل‌سازی سه بعدی سیستم‌های هیدروکربنی است (Hantschel and Kauerauf 2009). در صورتی که رخساره‌های سنگی به درستی تفکیک شوند ویژگی‌های واقعی حوضه رسوبی نیز با دقت بالاتری در گام‌های بعدی توسط متخصصان اکتشاف قابل مدل‌سازی خواهد بود.

سازند کربناته فهلیان از سازندهای گروه خامی و از مخازن مهم هیدروکربنی در حوضه رسوبی زاگرس و خلیج فارس به شمار می‌رود (مطیعی 1382؛Bordenave and Hegre 2010). سازند گرو که معادل با سازند فهلیان در شمال غرب خلیج فارس است در بخش‌هایی از این حوضه دارای نقش منشأ نیز است (مطیعی 1382؛ Bordenave and Hegre 2010). این مطالعه به منظور تفکیک واحدهای چینه‌شناسی، تطابق آن‌ها و تعیین رخساره های سنگی سازندهای فهلیان و گرو در خلیج فارس انجام شده است. در این تحقیق سعی شده است تا با استفاده از داده‌های مختلف رخساره‌های سنگی تفکیک و توصیف شوند. شناسایی رخساره‌های سنگی علاوه بر بازسازی جغرافیای دیرینه، داده‌های مورد نیاز برای مدل‌سازی حوضه رسوبی را فراهم می‌کند. در ادامه نقشه‌های رخساره‌ای به منظور بررسی گسترش جانبی رخساره‌های سنگی تهیه و توصیف گردیده‌اند. با تعیین رخساره‌های سنگی نقش هر واحد چینه‌شناسی از لحاظ نوع عملکرد آن به عنوان سنگ منشأ، مخزن و پوشش و توزیع مکانی آن‌ها بررسی شده است تا بتوان با دقت بیشتری نقشه‌های رخساره‌ای را در مدل‌سازی سیستم‌های نفتی استفاده کرد. 

موقعیت زمین‌شناسی و چینه‌شناسی منطقه مورد مطالعه

منطقه مورد مطالعه شامل تمامی بخش قرار گرفته از ساحل تا محدوده مرز آبی ایران در خلیج فارس است که از لحاظ تفاوت در خصوصیات چینه‌شناسی، ساختاری و سیستم هیدروکربوری به بلوک A تا E تقسیم گردیده است (برای مثال طاعتی کواریم 1375؛ یوسف‌پور و همکاران 1390) (شکل 1). یکی از افق‌های تولیدی این محدوده سازند فهلیان به سن کرتاسه پیشین است که در سایر بخش‌های خلیج فارس نیز دارای ذخیره نفت قابل توجهی است (Shebl and Alsharhan 1994). به طور کلی کرتاسه پیشین یکی از با اهمیت‌ترین چرخه‌های رسوبی در خاورمیانه از لحاظ حجم ذخیره هیدروکربن است (Alsharhan 2014).

سازند فهلیان حاصل ته‌نشست رسوبات کربناته کم عمق بر روی حاشیه غیر فعال قاره‌ای صفحه عربستان است که در حوضه زاگرس و خلیج فارس گسترش دارد (Murris 1980). برش نمونه این سازند در جنوب شرق زون ایذه در یال جنوبی تاقدیس فهلیان معرفی شده و در مطالعات اخیر مورد بازنگری قرار گرفته است (James and Wynd 1965; Hosseini et al. 2016). سازند فهلیان در منطقه مورد مطالعه به صورت همساز اما ناپیوسته بر روی سازند هیث و زیر سازند گدوان قرار دارد (مطیعی 1382) (شکل 2). در بخش جنوبی خلیج فارس در محدوده کشورهای عربستان، بحرین، قطر و عراق این سازند به ترتیب معادل سازندهای سولای و یاماما است در حالی که در کشور کویت معادل با سازند میناگیش است (شکل 2). علاوه بر این بخش بالایی سازند فهلیان در کشور کویت و عراق معادل با بخش پایینی سازند رتاوی است (Shebl and Alsharhan 1994; Christian 1997) (شکل 2). در جنوب شرق خلیج فارس در بخش دور از ساحل کشور امارات سازند فهلیان معادل سازند حبشان و بخش بالایی این سازند معادل با عضو زکوم است (Aziz and El-Sattar 1997). واحدهای دولومیتی و آهکی سازند فهلیان متخلخل بوده و افق‌های تولیدی نفت و گاز در میدان‌های گورزین، (بلوک E)، سلمان (بلوک A)، درود و فروزان (بلوک D) به وجود آورده‌اند. سازندهای سولای و یاماما (معادل سازند فهلیان) نیز در محدوده آب‌های کشور عربستان در خلیج فارس دارای ذخیره هیدروکربن هستند که می‌توان به میدان‌های مرجان، زولفا و منیفا اشاره کرد (Shebl and Alsharhan 1994; Alsharhan 2014). معادل‌های این سازند همچنین مخازن مهمی را در کشورهای عراق و کویت نیز به وجود آورده‌اند (Alsharhan 2014). بررسی رخساره‌های اکثر سازندهای معادل با سازند فهلیان در کشورهای عربی همجوار حاکی از ته‌نشست رسوبات بر روی یک پلتفرم کربناته کم شیب از نوع رمپ است (Davis et al. 1997; Sadooni 1997). سازند فهلیان در منطقه مورد مطالعه متعلق به بایوزون شماره 14 به سن نئوکومین با مجموعه زون زیستی سدوسیکلامینا لیتوس-تروکولینا (Pseudocyclammina litus – Trocholina assemblage zone) و همچنین در برخی مناطق شامل بایوزون شماره 15 به سن بارمین-آپتین با مجموعه زون زیستی شوفاتلا-سیکلامینا (Choffattella – Cyclammina assemblage zone) است (Wynd 1965). این سازند در منطقه شمال غرب خلیج فارس (در محدوده تغییرات از سازند فهلیان به سازند گرو) نیز گاهی به صورت رخساره شماره 11a با مجموعه زیستی کالپیونلا (Calpionella) و رخساره شماره 12 با مجموعه زیستی رادیولر (Radiolarian) حضور دارد (Wynd 1965). این سازند در خلیج فارس از سنگ آهک آرژیلیتی، سنگ آهک و به مقدار کمتر شیل و دولومیت تشکیل شده است.

شکل 1- موقعیت جغرافیایی چاه‌ها و تعدادی از میادین مورد مطالعه در خلیج فارس (اقتباس با تغییراتی از نقشه میادین نفت و گاز، شرکت ملی نفت ایران 1384). مسیر ترانسکت چینه شناسی A-Bمربوط به شکل 4 نشان داده شده است.

سازند گرو در تاقدیس کبیرکوه لرستان و در تنگ گرو معرفی شده است (James and Wynd 1965). این سازند در برش نمونه با ضخامت بیشتر از 800 متر عمدتاً از سنگ‌های آهک آرژیلیتی رادیولردار و شیل سیاه رنگ بیتومن‌دار تشکیل یافته است (جمالیان و همکاران 1390) (شکل 2). سازند گرو بر روی سازند گوتنیا قرار گرفته است و مرز بالایى آن بسیار متغیر است. این سازند معادل زمانی با سازندهای فهلیان، گدوان، داریان، کژدمی، سروک و ایلام است (مطیعى 1382). پتانسیل هیدروکربن زایی این سازند توسط محققانی نظیر اشکان (1383)؛ علا و همکاران و بوردانف و باروود ارزیابی شده است (Ala et al. 1980; Bordenave and Burwood 1990). رسوب‌گذاری نهشته‌های سازند گرو در حوضه گرو و در زمان حداکثر پیشروی سطح آب دریا در طی نئوکومین صورت گرفته است (James and Wynd 1965) (شکل A3). در رابطه با سن پایانی سازند گرو نیز تفاسیر مختلفی از آپتین پسین تا تورونین پسین وجود دارد (Ghazban 2007; Navidtalab et al. 2014; Sarfi et al. 2015).

شکل 2- تطابق چینه‌شناسی کرتاسه پیشین در خلیج فارس و کشورهای عربی همجوار (اقتباس با تغییراتی ازChristian 1997).

داده‌ها و روش مطالعه

این پژوهش در یک منطقه گسترده از خلیج فارس و در راستای مدل‌سازی سه بعدی سیستم‌های هیدروکربنی انجام گردیده است. از این‌رو داده‌های زمین‌شناسی 60 میدان اکتشافی و توسعه‌ای در سرتاسر محدوده مورد مطالعه مورد بررسی قرار گرفته است (شکل 1). در این تحقیق سعی شده است تا از هر میدان حداقل یک چاه به عنوان نماینده که دارای کامل‌ترین داده‌های زمین‌شناسی و پتروفیزیکی در سازندهای فهلیان و گرو بوده است، مورد استفاده قرار گیرد. در مجموع در این مطالعه 75 چاه بررسی شده است.

به منظور تعیین رخساره سنگی داده‌های نظیر لاگ گرافیگی چاه (Graphic Well Log)، پالئولاگ (Paleo Well Log) و لاگ‌های چاه پیمایی پتروفیزیکی بررسی گردیده‌اند و برای هر واحد چینه‌شناسی تفکیک شده در هر چاه درصد لیتولوژی‌های سازنده تخمین زده شده است. در این مطالعه رخساره در مقیاس بزرگ و با هدف آنالیز سیستم‌های هیدروکربنی در مطالعات اکتشافی صورت گرفته است. از این‌رو با توجه به هدف و مقیاس مطالعه در تعیین رخساره از آنالیز اطلاعات سنگ‌شناسی و پتروفیزیکی چاه‌های مورد مطالعه استفاده شده است. در این مطالعه به منظور تعیین بافت رخساره‌های سنگی و نوع آلوکم‌های آن‌ها (اسکلتی و غیر اسکلتی) از پالئولاگ‌های چاه‌های مورد مطالعه کمک گرفته شده است. با توجه به تعدد و تنوع سنگ‌شناسی سازندهای فهلیان و گرو در چاه‌های مورد مطالعه، بر اساس میزان درصد فراوانی لیتولوژی‌های مختلف رخساره‌های سنگی دسته‌بندی و تفکیک گردیده‌اند. برای نام‌گذاری رخساره‌ها از علامت اختصاری سنگ‌شناسی به همراه درصدهای سازنده آن‌ها استفاده شده است (جدول 1). در نهایت برای هر رخساره شناسایی شده یک کد عددی اختصاص یافته است. به منظور بررسی نحوه گسترش و پراکندگی رخساره‌ها و زیر محیط‌های رسوبی کدهای تعیین شده در نرم‌افزار پترل و با استفاده از الگوریتم اختصاص کد رخساره برای نزدیک‌ترین نقطه (assign to the closest point)، نقشه‌های رخساره‌ای برای هر سه بخش چینه‌شناسی این سازند تهیه گردیده است.

جدول 1- بخشی از داده‌های رخساره سنگی در بخش بالایی سازند فهلیان در بلوک D و B & C.

بحث

چینه‌شناسی

سازند فهلیان در کل گستره خلیج فارس نهشته شده است و ضخامت آن به سمت شمال غرب (بلوک D) افزایش می‌یابد (شکل A3). میانگین ضخامت این سازند در چاه‌های مورد مطالعه در خلیج فارس 350 متر است. بیشترین مقدار ضخامت در بلوک D در میدان بهرگانسر (985 متر) و کمترین میزان در بلوک B & C در میدان ایوان (141 متر) مشاهده می‌شود. این سازند در بخش شمال غربی بلوک D تغییر ضخامت قابل ملاحظه‌ای دارد و در برخی مناطق با شیل‌های سازند گرو به صورت بین انگشتی قرار می‌گیرد (Ghazban 2007) (شکل A3). تغییرات رخساره و ضخامت در یک فاصله کوتاه در توالی‌های کرتاسه پیشین در بخش‌های مختلف حوضه زاگرس نیز گزارش شده است (Sepehr and Cosgrove 2004). بررسی‌های چینه‌شناسی و الگوی تغییرات لاگ‌های چاه‌پیمایی نشان می‌دهد که سازند فهلیان قابل تفکیک به سه بخش پایینی، میانی و بالایی است و معادل با سه سازند سولای، یاماما و رتاوی در کشورهای عربی حاشیه جنوبی و غربی خیلج فارس است (Alsharhan and Nairn 1997; Christian 1997; Ghazban 2007) (شکل‌های B-D3 و 4). بخش پایینی سازند فهلیان عمدتاً مقادیر لاگ گاما (GR) پایین و لاگ صوتی (DT) بالا نشان می‌دهد (شکل 4). در مناطقی از شمال غرب منطقه مورد مطالعه در بلوک D با ظهور سازند گرو این بخش واجد مقادیر لاگ گاما بسیار بالا است. بخش میانی سازند فهلیان دارای مقادیر لاگ گاما (GR) و صوتی (DT) پایین تا متوسط است. بخش بالایی این سازند با ویژگی مقادیر لاگ گاما (GR) بالا و لاگ صوتی (DT) نسبتاً پایین تفکیک می‌گردد.

شکل 3- نقشه هم ضخامت سازند فهلیان/گرو (A) و سه بخش بالایی، میانی و پایینی (B-D) در منطقه مورد مطالعه. مسیر ترانسکت چینه‌شناسی A-Bمربوط به شکل 4 نشان داده شده است.

شکل 4- تطابق سه بخش پایینی، میانی و بالایی سازند فهلیان درچاه‌های 1 تا 5. خط مبنا در تطابق، رأس سازند فهلیان/ قاعده سازند گدوان است. برای مشاهده مسیر ترانسکت به شکل 1 و 3 مراجعه نمایید.

رخساره‌های سنگی

تعریف جامعی که برای رخساره وجود دارد عبارت است از توده‌ای از سنگ‌های رسوبی که توسط مشخصاتی مانند ویژگی‌های سنگ‌شناسی، ساختمان‌های رسوبی، خصوصیات فسیل‌شناسی، جهت جریان دیرینه و شکل هندسی از سایر توده‌های سنگ جدا می‌شوند (Walker and James 1992; Selley 1996). در مطالعات تحت‌الارضی برای شناسایی و تفکیک رخساره، از منابع مختلفی از داده‌ها شامل لاگ‌های چاه پیمایی، مغزه‌ها، خرده‌های حفاری برای تعیین رخساره‌ها استفاده می‌شود (Selley 1996). از طرفی مفهوم رخساره در مدل‌سازی سیستم‌های هیدروکربنی با توجه به ماهیت اکتشافی آن بسیار ساده در نظر گرفته شده است و رخساره به توده‌ای از سنگ یا رسوب اطلاق می‌شود که دارای ویژگی‌های یک‌دست نظیر لیتولوژی است (Hantschel and Kauerauf 2009). بررسی لاگ‌های مختلف چاه پیمایی چاه‌های مورد مطالعه به شناخت 21 رخساره سنگی در سازندهای فهلیان و گرو منجر گردیده است که در ارتباط با سه زیر محیط داخلی، میانی و خارجی پلتفرم کربناته و نیز حوضه‌های عمیق بین پلتفرمی (Intrashelf basin) نهشته شده‌اند که در زیر به شرح آن‌ها پرداخته خواهد شد (جدول 2).

رخساره‌های سنگی پلتفرم داخلی

این زیر محیط رسوبی شامل رخساره‌های سنگی با لیتولوژی دولومیت، سنگ آهک دولومیتی و سنگ آهک (رخساره‌های شماره 12 تا 21) است (جدول 2). بر اساس پالئولاگ‌های بررسی شده مربوط به چاه‌های مختلف، در سه بخش چینه‌شناسی سازند فهلیان بافت دولومیتی، مادستون فاقد فسیل، وکستون تا پکستون با محتوای فسیلی نظیر جلبک سبز (داسی کلاداسه (dasycladacea)، سالپینگوپورلا (Salpingoporella sp.)) فرامینیفرهای بنتیک (نظیر سدوسیکلامینا (Pseudocyclammina)، تروکولینا (Trocholina sp.)، میلیولید (Miliolid)، تکستولاریا (Textularia)، لنتیکولینا (Lenticulina sp.)) و رخساره پکستون تا گرینستون پلتی تا اُاُلیتی مشاهده شده است (برای مثال بخش پایینی سازند فهلیان در میادین بلال، رشادت، پارس جنوبی و ساختمان (Structure) جاودان در بلوک A و در بخش پایینی این سازند در میدان درود در بلوک D) (شکل‌های 5 و 6). وجود رخساره‌های مادستونی فاقد آلوکم و یا آلوکم‌های بسیار پراکنده نظیر فرامینیفرهای بنتیک و پلوئید و همراهی آن‌ها با رخساره‌های کم عمق بیانگر تشکیل در پهنه‌های جزر و مدی تا فوق جزر و مدی هستند (Flügel 2010; Mansouri-Daneshvar et al. 2015). مجموعه فسیلی فرامینیفرهای بنتیک و جلبک سبز نیز در رخساره‌های وکستونی نشان‌دهنده زیر محیط کربناته لاگونی است (Adabi et al. 2010; Flügel 2010). همچنین رخساره‌های گرینستونی حاکی از تشکیل نهشته‌ها در بخش‌های پر انرژی پشته‌های سدی است (برای مثال صالحی و همکاران 1389؛ Adabi et al. 2010). این رخساره‌های سنگی بیانگر ته‌نشست رسوبات کربناته در زون‌های محدوده جزر و مدی، لاگون و پشته‌های اُاُئیدی است که مشخصه بخش‌های داخلی یک پلتفرم محدود شده است (Wilson 1975; Flügel 2010). در بخش شمال غربی منطقه مورد مطالعه در میدان درود عمده سازند فهلیان در زیر محیط‌های لاگون باز و محصور و پشته‌های اُاُئیدی رسوب‌گذاری کرده است (صالحی 1392). با توجه به فراوانی رخساره‌های سنگی قرار گرفته در زیر محیط پلتفرم داخلی، این زیر محیط دارای گسترش قابل توجه‌ای در این سازند است (جدول 2؛ شکل 10).

رخساره‌های سنگی پلتفرم میانی

این زیر محیط رسوبی شامل رخساره‌های سنگی با لیتولوژی سنگ آهک و سنگ آهک آرژیلیتی (رخساره‌های شماره 9 تا 11) است که بر اساس پالئولاگ‌های بررسی شده در این سازند عمدتاً دارای بافت وکستون بایوکلست‌دار با محتوای فسیلی نظیر لیتوکودیوم (Lithocodium aggregatum)، دوکفه‌ای‌ها و خرده‌های اکینودرم هستند (برای مثال بخش میانی تا بالایی سازند فهلیان در میدان میناب، جاودان و لاوان در بلوک A و بخش میانی این سازند در میدان بینالود در بلوک D) (Sadoni 2004) (شکل‌های 6 و 7). مطالعات رخساره‌ای نشان‌دهنده این است که این نهشته‌ها در قسمت‌های جلوی سد پلتفرم کربناته (پشته‌های اُاُئیدی) نهشته شده‌اند به طوری که برخی از اجزا حاصل حمل شدن آلوکم‌های محیط‌های کم عمق لاگونی (نهشته‌های پلتفرم داخلی) در این رخساره هستند. لیتوکودیوم معمولاً در شرایط با اکسیژن بالا و نرمال دریا به صورت ساختارهای کربناته (buildup) در حاشیه پلتفرم تشکیل می‌شود (برای مثال Flügel 2010; Mansouri-Daneshvar et al. 2015). علاوه بر این قرابت این مجموعه رخساره‌ها با رخساره‌های عمیق‌تر حاکی از ته‌نشست رسوبات کربناته در بخش میانی پلتفرم است که نشان‌دهنده یک پلتفرم (دریای) باز است.

رخساره‌های سنگی پلتفرم خارجی

این زیر محیط رسوبی شامل رخساره‌های سنگی با لیتولوژی غالب سنگ آهک آرژیلیتی (رخساره‌های شماره 2 تا 9) است که بر اساس پالئولاگ‌های بررسی شده در سازند فهلیان برای چاه‌های مختلف این رخساره‌های سنگی دارای بافت وکستون بایوکلست‌دار تا مادستون و محتوای فسیلی نظیر فرامینیفرها، سوزن‌های اسفنج، خرده‌های اکینوئید و دوکفه‌ای‌ها هستند (برای مثال بخش بالایی سازند فهلیان در میدان هندیجان در بلوک D) (Fonooni 2007) (شکل 8). فراوانی بافت مادستونی، آلوکم‌هایی نظیر سوزن اسفنج و فراوانی ناچیز فرامینیفرهای بنتیک و جلبک سبز بیانگر ته‌نشست این رخساره‌ها در بخش خارجی پلتفرم است (e.g. Jamalian et al. 2011).

رخساره‌های سنگی حوضه‌های عمیق بین پلتفرمی (Intrashelf basin)

این زیر محیط رسوبی شامل رخساره‌های سنگی با لیتولوژی شیل/مارن و سنگ آهک آرژیلیتی است (رخساره سنگی شماره 1) که بخش آهک آرژیلیتی دارای بافت وکستون تا مادستون و محتوای فسیلی عمدتاً از نوع رادیولر، سوزن‌های اسفنج، کالپیونلا (Calpionella) و تینتینید (Tintinnid) است (برای مثال بخش پایینی سازند فهلیان (سازند گرو) در میدان نوروز، سروش و هندیجان) (Moghaddasi 2006) (شکل‌های، 8 و 9). این مجموعه رخساره‌ها با مقدار بالای لاگ گاما نیز شناخته می‌شوند. شیل و مارن‌ها در این رخساره سنگی غنی از فسیل‌های پلانکتونیک و به علت محتوای بالای مواد آلی سیاه رنگ هستند. تجمعات رادیولرها در جاهایی که دیگر گونه‌های پلانکتونیک نادر هستند، نشان دهنده ژرف و سرد بودن آب دریا است (Flügel 2010). با توجه به فراوانی غالب اجزای اسکلتی دریایی در رخساره شماره یک، این رخساره در بخش‌های عمیق دریای باز (deep open marine) نهشته شده‌اند. رخساره‌های سنگی حوضه‌های عمیق بین پلتفرمی در برخی نقاط دیگر از گسترش پلتفرم کربناته سازند فهلیان در فروافتادگی دزفول و زون ایذه نیز گزارش شده است که دارای بافت و محتوای فسیلی مشابهی هستند (Adabi et al. 2010). حوضه عمیق بین پلتفرمی گرو در طی کرتاسه پیشین در شمال غربی خلیج فارس و دشت آبادان گسترش داشته است (Alsharhan and Nairn 1997; Ghazban 2007). با توجه به فراوانی رخساره‌های سنگی قرار گرفته در زیر محیط حوضه‌های عمیق بین پلتفرمی، این زیر محیط دارای گسترش بسیار ناچیزی نسبت به سایر زیر محیط‌های شناسایی شده در این سازند است (جدول 2؛ شکل 10).

شکل 5- ستون چینه‌شناسی بخش پایینی، میانی و ابتدای بخش بالایی سازند فهلیان در چاه D-X از میدان درود (اقتباس با تغییراتی از (Mohammad Beigi 2007)). علائم ارائه شده در رهنمای بالای تصویر مربوط به شکل‌های 9-6 نیز است.

محیط رسوبی

با توجه به رخساره‌های سنگی شناسایی گردیده (جدول 2)، دسته‌بندی آن‌ها و بررسی جانبی و عمودی رخساره‌ها محیط رسوب‌گذاری سازند فهلیان را در ناحیه مورد مطالعه یک سکوی کربناته از نوع رمپ با شیب ملایم (homoclinal ramp) در نظر گرفته شده است (شکل 11). عدم گزارش رخساره‌های چارچوب‌ساز و تغییر تدریجی رخساره‌های سنگی تأیید کننده ته‌نشست این توالی‌های کربناته بر روی یک پلت‌فرم کربناته از نوع رمپ است. از این رو زیر محیط‌های بخش‌های داخلی، میانی و خارجی پلتفرم قابل انطباق با سه زیر محیط داخلی، میانی و خارجی رمپ هستند. نتایج به دست آمده از این مطالعه منطبق بر نتایج به دست آمده از مطالعات رخساره‌ای گسترده در پلتفرم عربی و همچنین در بخش فارس ساحلی است (Davies et al. 1997; Gaumet et al. 2002; Jamalian et al. 2011). در طی کرتاسه پیشین پلتفرم کربناته بسیار گسترده‌ای از نوع رمپ تمامی محدوده لبه شمالی بلوک عربستان را پوشانده است (Murris 1980). اگر چه مطالعات رخساره‌های رسوبی این سازند در فروافتادگی دزفول و زون ایذه حاکی از ته‌نشست رسوبات بر روی یک پلتفرم شیبدار (شلف) است که حاکی از تأثیر گسل‌های پی سنگی در طی کرتاسه زیرین در این بخش از حوضه رسوبی زاگرس بوده است (لاسمی و همکاران 1382؛ Lasemi and Nourafkan Kondroud 2008; Adabi et al. 2010). با این وجود در شمال غرب منطقه مورد مطالعه نیز تشکیل و تکامل حوضه‌های عمیق بین پلتفرمی و تبدیل تدریجی آن در اطراف به پلتفرم کربناته کم عمق (رمپ) متأثر از گسل‌های پی سنگی نظیر خارگ- میش و هندیجان در نظر گرفته می‌شود (e.g. Mehrabi et al. 2015). اگر چه در این مطالعه پلتفرم رمپ کربناته برای بخش وسیعی از خلیج فارس (بلوک‌هایA ، BC و E) در نظر گرفته شده است اما در محل زون تدریجی و تبدیل آن به حوضه عمیق بین پلتفرمی (در بلوک D) می‌تواند به عنوان یک پلتفرم از نوع شلف بدون حاشیه (Non-rimmed shelf) نیز در نظر گرفته شود.

شکل 6- ستون چینه‌شناسی سازند فهلیان در چاه 3J-X از ساختمان جاودان (اقتباس با تغییراتی از (Kalantari 2010)). برای مشاهده راهنما به شکل 5 مراجعه نمایید.

شکل 7- ستون چینه‌شناسی سازند فهلیان در چاه BB-X از میدان بینالود (اقتباس با تغییراتی از (Tahmasebi Sarvestani 2004)). برای مشاهده راهنما به شکل 5 مراجعه نمایید.

شکل 8- ستون چینه‌شناسی سازند فهلیان در چاه HD-X از میدان هندیجان (اقتباس با تغییراتی از (Fonooni 2007)). برای مشاهده راهنما به شکل 5 مراجعه نمایید.

شکل 9- ستون چینه‌شناسی بخش پایینی تا میانی سازند فهلیان در چاه SR-X از میدان سروش (اقتباس با تغییراتی از (Moghaddasi 2006)). برای مشاهده راهنما به شکل 5 مراجعه نمایید.

شکل 10- فراوانی زیر محیط‌های رسوبی در سازند فهلیان در خلیج فارس.

جدول 2- رخساره‌های سنگی، بافت‌های اصلی، فراوانی آن‌ها و زیر محیط‌های شناسایی شده در سازندهای فهلیان و گرو در خلیج فارس.

شکل 11- مدل شماتیک محیط رسوبی سازند فهلیان و گرو در خلیج فارس. برای مشاهده مسیر ترانسکت A-A ́ به شکل 12 مراجعه نمائید.

گسترش رخساره‌های سنگی

نقشه‌های رخساره سنگی با توجه به هدف مطالعه به روش‌های مختلفی ترسیم می‌گردد که از آن جمله می‌توان به نقشه‌های نسبتی و هم ضخامت اشاره کرد (Miall 2000). نقشه رخساره‌های سنگی همان‌گونه که در روش مطالعه اشاره شده برای سه واحد چینه‌شناسی پایینی، میانی و بالایی تفکیک شده در سازند فهلیان در محدوده مورد مطالعه تهیه و به شرح زیر بررسی شده‌اند (شکل 12).

بخش پایینی سازند فهلیان

بررسی رخساره‌ها نشان می‌دهد که گسترش بخش‌های داخلی پلتفرم (رمپ داخلی) در بخش پایینی این سازند نسبت به سایر بخش‌ها بیشتر است و شامل رخساره‌های سنگی دولومیتی، آهک دولومیتی و سنگ آهک است (شکل 12). رخساره‌های دولومیتی نسبت به سایر رخساره‌ها در بلوک A غالب هستند. برخی از رخساره‌های نهشته شده در محیط رمپ داخلی نظیر زیر محیط پشته‌های سدی به دلیل تشکیل در محیط پر انرژی و حفظ شدن تخلخل اولیه بین دانه‌ای واجد کیفیت مخزنی بهتری هستند و افق‌های تولیدی نیز در سازند فهلیان با گسترش این زیر محیط همخوانی دارد. به طوری که موقعیت میادین سلمان در بلوک A و درود و فروزان در بلوک D در بخش‌های پایینی سازند فهلیان بر روی رمپ داخلی واقع هستند. رخساره‌های سنگی داخلی‌ترین و محصور ترین بخش رمپ کربناته (Restricted inner Ramp) دولومیتی هستند که البته به دلیل حضور انیدریت دارای تخلخل و تراوایی بسیار پایین هستند. بخش محصور شده پلتفرم می‌تواند تحت تأثیر عملکرد بلندای قطر (Qatar Arc) و بالاآمدگی این بخش از حوضه بوده است (Alsharhan and Nairn 1997; Murris 1980). بخش مختصری از رخساره‌های این واحد چینه‌شناسی در بلوک D (با لیتولوژی غالب سنگ آهک آرژیلیتی و مارن) در زیر محیط‌های رمپ میانی و خارجی نهشته شده‌اند. زیر محیط رمپ میانی همچنین در منتهی الیه بلوک E نیز گسترش دارد (شکل 12). حضور رخساره‌های دریای باز نیز در این بخش از خلیج فارس گزارش شده است (Mansouri-Daneshvar et al. 2015; Hosseini et al. 2016). عمیق‌ترین زیر محیط در بخش پایینی سازند فهلیان در بلوک D وجود داشته است که شامل زیر محیط حوضه عمیق بین پلتفرمی (سازند گرو) در منتهی الیه شمال غرب این بلوک با گسترش محدودی است. گسترش این زیر محیط‌ها در این بخش از خلیج فارس با شروع حوضه عمیق سازند گرو/سولای در شمال غرب خلیج فارس همخوانی دارد (مطیعی 1382). در میادینی نظیر نوروز، سروش و هندیجان زبانه‌های از سازند گرو در بخش پایینی سازند فهلیان مشاهده گردیده است (شکل‌های 8 و 9).

بخش میانی سازند فهلیان

بخش عمده این واحد چینه شناسی از رخساره‌های سنگی پلتفرم داخلی تا میانی (رخساره‌های 21-9) تشکیل شده است (شکل 12). رخساره‌های بلوک E با لیتولوژی غالب سنگ آهک دولومیتی احتمالاً تنها در بخش داخلی پلتفرم (رمپ داخلی) نهشته شده‌اند. بررسی رخساره‌ها نشان می‌دهد که گسترش رخساره‌های سنگی پلتفرم میانی در این بخش از سازند نسبت به بخش پایینی بیشتر است و شامل رخساره‌های سنگ آهک و به نسبت کمتر سنگ آهک آرژیلیتی است.

شکل 12- نقشه توزیع رخساره‌های سنگی در بخش پایینی، میانی و بالایی سازند فهلیان در خلیج فارس. زیر محیط‌های پلتفرم کربناته در بخش چینه‌شناسی پایینی مشخص گردیده است. ترانسکتA-A ́در بخش پایینی سازند فهلیان مربوط به شکل شماره 11 است.

رخساره سنگ آهک آرژیلیتی در بلوک B & C وDاز گسترش قابل توجه‌ای برخوردار است. رخساره‌های سنگی مربوط به حوضه عمیق بین پلتفرمی نیز که در بخش پایینی در بلوک D در اثر فعالیت گسل‌های پی سنگی وجود داشته است در این مرحله توسط رسوبات پلتفرم پر گردیده است و شواهدی از زبانه‌های سازند گرو در بخش میانی سازند فهلیان وجود ندارد.

بخش بالایی سازند فهلیان

زیر محیط بخش‌های میانی تا خارجی پلتفرم (رخساره‌‌های 11-2) در این واحد چینه‌شناسی از گسترش قابل توجه‌ای برخوردار است (شکل 12). به طوری که نزدیک به 80 درصد مساحت منطقه مورد مطالعه توسط این رخساره‌های سنگی پوشیده شده بوده است. رخساره‌های سنگی بلوک‌های A، B&C و D عمدتاً شامل رخساره‌های سنگی آهک آرژیلیتی و به مقدار بسیار کمتر شیل است (شکل 12). رخساره‌های سنگی پلتفرم میانی با لیتولوژی غالب سنگ آهک و آهک آرژیلیتی تنها محدود به بخش جنوبی بلوک E گردیده است.

نقش سازندهای فهلیان/گرو در سیستم هیدروکربنی

در مدل‌سازی سیستم‌های هیدروکربنی تعیین نقش هر واحد چینه‌شناسی از لحاظ عملکرد آن به عنوان سنگ منشأ، مخزن و یا پوش سنگ و تعیین گسترش جانبی آن‌ها از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است (Hantschel and Kauerauf 2009). در این مطالعه، با توجه به رخساره‌های سنگی شناسایی شده در سازندهای فهلیان و گرو، نوع ویژگی هر واحد چینه‌شناسی از لحاظ سنگ منشأ، مخزن و یا پوش سنگ در هر بلوک مشخص گردیده است (جدول 3). توالی رسوبی کرتاسه زیرین در منطقه مورد مطالعه دارای هر سه نقش سنگ منشأ، مخزن و پوشش است. در سایر توالی‌های رسوبی خلیج فارس نظیر توالی‌های ژوراسیک و کرتاسه میانی نیز نهشته‌ها به صورت جانبی نقش متفاوتی در سیستم هیدروکربنی ایفا می‌کنند (Alsharhan and Magara 1994; Alsharhan 2014). در محدوده گسترش نهشته‌های کم عمق پلتفرمی سازند فهلیان در خلیج فارس این سازند یکی از اهداف اکتشافی و توسعه‌ای است. واحد چینه‌شناسی پایینی سازند فهلیان با حضور رخساره‌های سنگی رمپ داخلی (رخساره‌های 17-11 و 21-19) در بلوک‌های A، B&C، E (میادین هنگام، گورزین، سلمان) و بخش شمال شرقی D (میدان درود) دارای نقش مخزن است. بر اساس آنالیز مغزه مقادیر %18-14% درصد تخلخل برای این واحد چینه‌شناسی در بخش مرکزی بلوک A و 15%-13% درصد تخلخل در میدان درود در بخش شمال شرقی بلوک D گزارش شده است (صالحی 1392؛ Ghazban 2007). بر خلاف آن در برخی نقاط خلیج فارس این واحد چینه‌شناسی دارای تولید بسیار ناچیز و بنابراین مخزن محسوب نمی‌گردد. به طوری که در محدوده گسترش رخساره سنگی دولومیت انیدریت‌دار و انیدریت (رخساره سنگی شماره 18) در بلوک A ویژگی سنگ پوشش خواهد داشت. واحد چینه‌شناسی پایینی سازند فهلیان در بخش شمال غربی و جنوبی بلوک D به سبب حضور زیر محیط رمپ میانی، خارجی و حوضه عمیق بین پلتفرمی (سازند گرو) (رخساره‌های 10-1) نیز دارای نقش سنگ منشأ ا ست (جدول 3). بر اساس مطالعات ژئوشیمیایی نهشته‌های غنی از ماده آلی کرتاسه زیرین (سازند گرو) در شمال غرب خلیج فارس به عنوان یکی از سنگ منشأهای اصلی هیدروکربن‌های تولیدی از مخازن میادینی نظیر نوروز، درود و فروزان در بلوک D در نظر گرفته شده است (Rabbani and Kamali 2005). با توجه به وجود سازندهای تبخیری هیث و گوتنیا به سن ژوراسیک پسین به عنوان سنگ پوشش مؤثر در جدایش کامل سیستم هیدروکربنی کرتاسه زیرین از ژوراسیک (Bordenave and Hegre 2010) و از طرفی مجاورت سنگ منشأهای غنی از ماده آلی (سازند گرو) و مخازن تولیدی در بلوک D (نظیر میدان درود) وجود نقش‌های متفاوت سنگ منشأ، مخزن و پوشش به صورت جانبی و عمودی در جهت تولید، مهاجرت و تجمع هیدروکربن در این واحد چینه‌شناسی مشخص گردیده است (Kamali 2015).

واحد چینه‌شناسی میانی به جز بخش محدودی از بلوک‌های A، B&C و D که رخساره‌های با ویژگی سنگ منشأ گسترش دارد در تمامی بلوک‌ها نقش مخزن را ایفا می‌کند.

واحد چینه‌شناسی بالایی سازند فهلیان به سبب حضور رخساره‌های سنگی پلتفرم خارجی در تمامی بلوک‌ها دارای خاصیت سنگ منشأ است. علاوه بر این رخساره سنگی گسترش یافته در این بخش به سبب دانه ریز بودن آن‌ها ویژگی سنگ پوشش نیز دارند (جدول 3). بر اساس پارامترهای ژئوشیمیایی مانند میزان مواد آلی (Total Organic Content = TOC) بخش بالایی سازند فهلیان علائمی از پتانسیل سنگ منشأ را در برخی نقاط از خلیج فارس نشان می‌دهد. میزان مواد آلی در قسمت شمال غربی بیشتر از سایر بخش‌ها است که بیشترین میزان ماده آلی در سنگ‌های آهک آرژیلیتی بخش بالایی سازند فهلیان در میدان (ساختمان) ایوان اندازه‌گیری شده است (Kamali 2015). شواهد حاکی از این است که میزان ماده آلی با نتایج حاصل از مطالعات رخساره سنگی همخوانی داشته به طوری که بیشترین مقدار ماده آلی در رخساره‌های متعلق به بخش پلتفرم خارجی وجود دارند.

جدول 3- واحدهای چینه‌شناسی پایینی، میانی و بالایی سازند فهلیان از لحاظ نوع عملکرد در سیستم هیدروکربنی در خلیج فارس.