نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 استادیار گروه جغرافیا، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران
2 دانشجوی کارشناسی ارشد ژئومورفولوژی، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران
3 کارشناسی ارشد سنجش از دور و GIS، مربی گروه جغرافیا، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران
چکیده
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
1- Introduction
Nowadays, oil is considered as one of important energy resources because its storage for consumers is simple compared to many other energy resources. Furthermore, oil resources are of exhaustible and non-renewable energy sources and hence for compensation of used oils, we should only proceed with the prospecting of new resources. One may say, apart from geologist, geomorphologist also can be effective in determining oil fields by identifying anticlines morphology. Therefore, the study of relations between geomorphology and hydrocarbon resources is important. In this research, we have tried to evaluate the effect of structural geomorphology on the exploration of hydrocarbon resources in Khesht (hydrocarbon rich) and Nora (hydrocarbon-less) anticlines.
2- Methods
The purpose of this research is to evaluate the morphometric characteristics of Khesht and Nora anticlines and the applications as well as the applications of these studies in exploration of hydrocarbon resources. To achieve the purpose of this study, at first the geologic maps from National Iranian Oil Company, at the scale of 1:250000, were prepared and the geological cross-sections of anticlines were obtained. The topographic maps of study area at a scale of 1:50000 were digitized in Arc-GIS software and then the hypsometry and drainage system maps were prepared. After stream ordering based on Strahlerâs ordering system, the length and numbers of streams with different orders were obtained and thereby the Bifurcation Ratio (Rb), Drainage Frequency (Fs), Drainage Density (Dd) indexes and and drainage patterns of studied anticlines were calculated. The calculation of Fold Front Sinuosity (FFS), the Length of Anticline Divide (AD), anticline height, Fold Symmetry Index (FSI) and Aspect Ratio (AR) indexes as well as shape and trend of anticlines were made by means of LANDSAT satellite images and geological maps. Finally the relations of geomorphic-tectonic parameters with the formation of hydrocarbon resources in hydrocarbon rich and hydrocarbon-less anticlines, as well as the effects of mentioned parameters in the escapement of hydrocarbon resources were analyzed.
3- Discussion and Conclusion
Results of this study show that here are close relationships between the geomorphology of studied anticline and the dimension of hydrocarbon resources as well as the escapement of hydrocarbon resources so that petroleum resources have been preserved in young, lower amplitude, less-eroded and less-faulted anticlines whereas petroleum resources have been depleted in older more eroded and faulted anticlines. Data analysis shows that the morphometry of petroleum- rich and petroleum-less anticlines is different. The value of Fold Symmetry Index (FSI) is closer to 1 in Nora anticline implying that symmetry and lower tectonic activity in mentioned anticline. The rate of Fold Front Sinuosity (FFS) is same in both anticlines showing the lower performance of FFS index in determining tectonic activities. The lower performance of mentioned index can be attributed to the presence of geologic Fars formations and its high mobility against tectonic activities. The value of Length of Anticline Divide (AD) is 1.12 for Nora anticline showing its older age and application of higher erosion in its hinge. The higher value of Aspect Ratio (AR) in Nora anticline is indicative of its high tectonic activity. Also, the higher rate of bifurcation ratio (Rb) in Nora shows the structural disturbance as well as low development of drainage system and hence high tectonic activity of mentioned anticline. The lower rate of drainage density (Dd) and drainage frequency (Df) in Nora anticline compared with Khesht one is indicative of older age and higher erosion of Nora, and this is a main cause of petroleum resource escapement in this anticline. The drainage patterns in Khesht anticline are parallel, sub-parallel and dendretic that are indicatives of tectonic youthful of mentioned anticline. The young age of mentioned anticline results in petroleum resource in the hinge, on the one hand, and the tectonic activities are not so intense to form profound faults and petroleum escapement, on the other hand. The drainage patterns in Nora anticline are subdendritic and and rectangular (in center) demonstrating the effect of tectonic parameters, such as faults and fractures, on mentioned anticline, and these parameters have resulted in escapement and depletion of its petroleum resources during time. Evaluation of shape and trend of anticlines reveals that Khesht anticline has straight and long trend while Nora anticline has sinuous trend. The more sinuous and deformed anticline hinge, the more probability of petroleum escapement and leakage.
Based on quantitative indexes calculated in this research, it can be expressed that although Nora anticline contains all necessary tectonic conditions to have hydrocarbon resources, the development of erosion in the central part of anticline has resulted in the escapement of hydrocarbon materials from its reserves. If the exploitation of anticline having hydrocarbon resources will not take place in future, the continuation of tectonic activity will result in the development of joints and fractures and hence in the intensification of erosion in the anticline hinge in future , resulting in escapement of resource before exploitation. Therefore, it is necessary to study all countryâs anticlines having the potential of hydrocarbon resources formation based on geological history, in order to have an economic and on time exploitation of resources.
کلیدواژه‌ها [English]
امروزه نفت به‌عنوان یکی از منابعمهم انرژی حایز اهمیت است، زیرا ذخیره‌سازی آن برای مصرف‌کننده نسبت به بسیاری از انرژی‌ها ساده‌تر است و نیز کاربرد آسان‌تری دارد (شریف‌پور، 1387: 1). همچنین نفت از منابع انرژی تمام‌شدنی و تجدیدناپذیر است، به این معنی که به ازای برداشت و استفاده از ذخایر زیرزمینی، به‌تدریج از میزان ذخیرۀ مخازن کاسته میشود و دیگر ترمیم نخواهد شد؛ بنابراین برای جبران نفت‌های مصرف‌شده فقط باید به اکتشاف منابع و ذخایر جدید اقدام کرد (سحابی،1:1382).
از دیدگاه دیگر، بیشتر میدان‌های نفتی بزرگ جهان در نفت‌گیرهای طاقدیسی تمرکز یافته‌اند (مطیعی،680:1374). در ایران نیز اولین چاه نفت، در سال 1908 در طاقدیس مسجد سلیمان و در عمق 1200فوتی حفر شد (ریاضی، 1380). مناسب‌ترین شکل ساختمانی برای به تله‌افتادن نفت، چینهای طاقدیسی است (سحابی،4:1382). بیدون (Beydoun et al, 1986) نیز اشاره به این دارد که طاقدیسهای بزرگ مکان مناسبی برای شکل‌گیری تلههای نفتی هستند. نفت سبک‌تر از آب است و در بالاترین قسمت یک چین ساختاری زیرزمینی جای می‌گیرد؛ بنابراین حفاری یک طاقدیس برای نفت مطلوب‌تر از یک ناودیس است ( هانت[1]،2:1388).
سنگ‌های کارستی، مخازن مهم نفتی را تشکیل می‌دهند. تخلخل و وجود فضاهای خالی نقش اصلی را در حرکت نفت ایفا میکند. اغلب حوضههای نفتی در سنگ‌های آهکی به‌دلیل انحلال‌پذیری و کارست‌شدگی بالای این سنگ‌ها‌ست (Thornbury, 1969: 584). بیشتر منابع نفتی زاگرس در طاقدیسها واقع شده‌اند. با وجود این، بسیاری از ساختارهای طاقدیسی زاگرس هنوز از نظر پتانسیل نفت مطالعه نشده‌اند (Versfelt, 2001: 424). به‌طور‌کلی کمربند کوهزایی زاگرس یکی از غنی‌ترین مناطق هیدروکربنی جهان است (Farzipour et al , 2009: 5). واحد ساختمانی زاگرس چینخورده از نظرتکتونیکی، فعال است و بر اثر فشارهای ساختمانی از اوائل پلیوسن در حال بالا‌آمدن و کوتاه‌شدگی است (Falcon, 1974 ; Vita-finzi,1979 ; Tatar et al, 2002 ; Ramsey et al, 2008).
ژئومورفولوژی چینهای زاگرس با ابعاد مخزن هیدروکربنی و همچنین با امکان فرار مخازن هیدروکربنی رابطۀ زیادی دارد که در زمینۀ رابطه بین عوامل ژئومورفولوژیکی با تشکیل و اکتشاف مخازن هیدروکربونی مطالعاتی انجام شده است؛ به‌طوری‌که نخستین بار لاتمن (Latmen, 1959: 231) نقش پارامترها و تکنیک‌های ژئومورفولوژی در اکتشاف نفت و گاز را بررسی کرد. به نظر او الگوهای زهکشی ساختمانهای زیرزمینی را مشخص میکنند که براساس آن تله‌هاینفتی زیرزمینی قابل شناسایی است. مطالعات کلمن- سد (Colman- Sadd, 1978: 987) نشان داد تلههای نفت طاقدیسی ایران و شمال شرق عراق در کمربند ساده چینخورده هستند. بررسی او نشان داد شکستگیها و درزهها در مدل چینخوردگی سطح خنثی نقش مهمی را در مهاجرت نفت در این کمربند ایفا کرده‌اند. دونی و همکارانش (Downey et al , 2001) بیان میکنند هنوز پتانسیل زیادی از هیدروکربن در ایران وجود دارد و برتولید نفت از کمربند چین‌خوردۀ زاگرس تأکید دارند. بوردناو و هرج (Bordenave &Herje, 2005) ذکر میکنند نفت در مهاجرت عمودی خود تمایل دارد به‌سمت رأس طاقدیس حرکت کند. همچنین چینخوردگی زاگرس شامل شکستگیهای برجسته‌ای است. این شکستگیها با تأثیر از آهک و مارن باعث مهاجرت هیدروکربن به سمت بالا میشود. بوردناو و هرج (Bordenave&Herje, 2010) در پژوهش دیگری به بررسی مهاجرت نفت در فواصل زیاد پرداخته‌اند. نامبردگان بیان میکنند در جریان کمربند چین‌خوردۀ زاگرس، نفت و گاز به سمت طاقدیسهای بستۀ زاگرس مهاجرت کرده‌اند. علاوه بر این، آنها ذکر میکنند که مهاجرت عمودی نفت به سمت طاقدیسهای بسته از طریق یک سیستم گسیختگی صورت می‌گیرد. زو و همکارانش (zou et al, 2010) به بررسی میدان‌های نفت و گاز بزرگ و خیلی بزرگ پرداخته‌اند. آنها بیان میکنند که بیشتر میدان‌های نفت و گاز در حاشیۀ غیر‌فعال، کمربند‌های روراندۀ پیشکوهی و حوضۀ کراتون در دنیا توزیع شده‌اند. بهروجه در سال 1390 منابع نفتی زاگرس شمال غرب را با استفاده از شاخصهای ژئومورفیک بررسی کرد و به این نتیجه رسید که با استفاده از پارامترهای ژئومورفولوژی می‌توان با ضریب اطمینان بالاتری به ارزیابی پتانسیل منابع نفت و گاز در منطقه مورد مطالعه مبادرت کرد. با توجه به اینکه مطالعات مربوط به نقش ژئومورفولوژی در اکتشاف مخازن هیدروکربنی در ایران بسیار محدود است، علاوه بر زمینشناسی، ژئومورفولوژی هم با شناخت مورفولوژی طاقدیسها در تعیین میدان‌های نفتی مفید و مؤثر است. به همین دلیل بررسی روابط بین ژئومورفولوژی و مخازن هیدروکربنی قابل توجه و حایز اهمیت است؛ زیرا هزینه‌های زیاد اکتشاف را کاهش میدهد. در این پژوهش سعی شده است نقش ژئومورفولوژی ساختمانی در اکتشاف مخازن هیدروکربنی دو طاقدیس خشت (دارای مخزن هیدروکربنی) و نورا (بدون مخزن هیدروکربنی) بررسی شود.
2- منطقۀ مورد مطالعه
طاقدیس خشت در جنوب غرب استان فارس در محدودۀ جغرافیایی "42 '37 °27تا "12 '48 °27عرض شمالی و"20 '02 °53 تا "32 '22 °53 طول شرقی و طاقدیس نورا از "25 '32 °28 تا "46 '57 °28عرض شمالی و "50 '28 °52 تا "08 '09 °53 طول شرقی گسترده شده است (شکل1). طاقدیس خشت دارای روند شمال‌غرب- جنوب‌شرقی با طول تقریبی 31 کیلومتر و مساحت 213 کیلومتر مربع است، مرتفع‌ترین نقطۀ آن با 1450 متر در قسمت مرکزی و پست‌ترین نقطۀ آن در بخش جنوب‌شرقی طاقدیس است. میانگین شیب طاقدیس 23.59 درصد است. سازندهای برونزد یافتۀ طاقدیس بیشتر از گروه فارس است که حدود 92.19 درصد از سطح طاقدیس را می‌پوشاند. طاقدیس نورا دارای روند شمال‌غرب جنوب‌شرقی و به طول تقریبی 67 کیلومتر و مساحت693 کیلومتر مربع است. حداکثر ارتفاع آن 2880 متر در قسمت شمال‌غربی و پست‌ترین نقطۀ آن 900 متر در بخش جنوب‌شرقی طاقدیس قرار دارد. میانگین شیب آن 29.62 درصد است. سازندهای برونزد یافتۀ طاقدیس بیشتر سازندهای آسماری و گچساران هستند.
شکل (1)- موقعیت جغرافیایی طاقدیسهای مورد مطالعه به‌همراه طبقات ارتفاعی (منبع: نگارندگان)
3- روش کار
هدف این پژوهش بررسی خصوصیات مورفومتری طاقدیسهای خشت (دارای مخزن هیدروکربنی) و نورا (بدون مخزن هیدروکربنی) و کاربرد این مطالعات در اکتشاف مخازن هیدروکربنی است. به‌منظور دستیابی به این هدف، ابتدا نقشه‌های زمینشناسی 1:250000 شرکت ملی نفت ایران تهیه و مقاطع زمینشناسی طاقدیسها استخراج شد. نقشه‌های توپوگرافی 1:50000 طاقدیسهای مورد مطالعه در محیط نرم‌افزار ArcGIS رقومی شد و نقشۀ سطوح ارتفاعی طاقدیسها و شبکۀ زهکشی تهیه و تکمیل گردیدند. پس از درجه‌بندی آبراههها به روش استراهلر، در GIS، طول و تعداد آبراههها با درجات مختلف به‌دست آمد و بر اساس آن شاخصهای نسبت انشعابات (Rb)، فرکانس زهکشی (Fs) و تراکم زهکشی (Dd) و الگوی زهکشی طاقدیسها محاسبه شد. محاسبۀ شاخصهای سینوسیته جبهه چین (FFS)، طول خط‌الرأس طاقدیس (AD)، ارتفاع طاقدیس، شاخص تقارن چین (FSI) و نسبت جهت (Ar) و شکل و محور طاقدیسها بر اساس تصویر ماهواره‌ای لندست و نقشۀ زمینشناسی انجام شد. در نهایت ارتباط تمامی پارامترهای ژئومورفیک و تکتونیکی با تشکیل مخازن هیدروکربنی در طاقدیسهای دارای مخزن و بدون مخزن هیدروکربنی، و همچنین نقش پارامترهای فوق در فرار یا تخلیۀ مخازن هیدروکربنی تجزیه و تحلیل شد.
4- نتایج
شاخص سینوسیته جبهه چین
از پارامترهایی که بر اساس آن درجۀ فعالیتهای تکتونیکی یا سن سیستم چینخوردگی تعیین میشود، شاخص سینوسیته جبهه چین (FFS) است. شاخص مذکور از نسبت طول جبهه طاقدیس (FS) به طول طاقدیس (L) به‌دست میآید (شکل2). مقدار کم این شاخص، نشان‌دهندۀ چین‌خوردگی‌های جوان است، در حالی که مقدار بالای شاخص مذکور نشان‌دهندۀ جبهه‌های فرسایش‌یافته یا چین‌خورگی‌های قدیمی است (Burbery et al, 2010: 144).مقدار محاسبه‌شدۀ شاخص (FFS) برای طاقدیسهای مورد مطالعه در جدول 1 ارائه شده است که مقادیر به‌دست آمده برای هر دو طاقدیس برابر است.
شکل (2)- روش محاسبۀ FSIوFFS به‌طور شماتیک (Burbery et al, 2010: 143)
جدول (1)- مقدار شاخص سینوسیته جبهه چین (FFS) در طاقدیسهای مطالعاتی
|
نام طاقدیس |
L(km) |
FS(km) |
FFS |
|
خشت |
70.47 |
74.77 |
1.06 |
|
نورا |
146.85 |
156.40 |
1.06 |
شاخص تقارن چین
شاخص تقارن چین از مهمترین شاخص‌هایی است که میزان نابرابری دو یال طاقدیس و در نتیجه میزان فعالیت تکتونیکی را نشان میدهد.شاخص تقارن چین (FSI) از تقسیم S(عرض پهلوی کوتاه‌تر طاقدیس) بر نصف عرض طاقدیس (W/2) به‌دست میآید (شکل2). در یک طاقدیس کاملاً متقارن، مقدار این شاخص یک است، در حالیکه در یک طاقدیس نامتقارن، مقدار شاخص مذکور کمتر از یک است (Burbery et al, 2010: 143). هر چه مقدار این شاخص کمتر از یک باشد، نشان‌دهندۀ فعال‌بودن نیروهای زمینساخت در ناحیه است که منجر به ایجاد طاقدیس نامتقارن، با طرفین پرشیب و با شکستها و گسلها میشود. مقدار زیاد این شاخص بیان‌کنندۀ عدم تأثیرگذاری فعالیتهای تکتونیکی و شکل‌گیری طاقدیسها به شکل متقارن است. مقدار شاخص مذکور برای طاقدیس خشت 0.6 و برای طاقدیس نورا 0.97 به‌دست آمده است که بیانگر تأثیر بیشتر تکتونیک بر طاقدیس خشت است.
شاخص نسبت جهت
از شاخصهای مورفومتری برای تعیین میزان فعالیتهای زمینساختی یک منطقه، شاخص نسبت جهت است. از آنجا‌که میزان فعالیتهای تکتونیکیدر طاقدیسهای مورد مطالعه یکسان نیست، مطالعۀ این شاخص نقش مهمی را در درک ارتباط بین ژئومورفولوژی سطح زمین و تشکیل منابع نفتی طاقدیسها ایفا میکند. شاخص نسبت جهت (AR) عبارت است از نسبت طول به عرض مشخص در یک طاقدیس (شکل 3) و از رابطۀ 1 به‌دست میآید (Burbery et al, 2008: 423):
(1)
که در آن L، طول طاقدیس و W، حداکثر عرض طاقدیس است.
شکل (3)- روش محاسبۀ شاخص نسبت جهت به‌طور شماتیک (Burbery et al, 2008: 423).
میزان بالای این شاخص نشان‌دهندۀ فعالیت تکتونیک بالا و میزان کم آن نیز کاهش فعالیت زمینساختی را نشان میدهد. مقدار محاسبه‌شدۀ شاخص AR برای طاقدیسهای مورد مطالعه در جدول 2 ارائه شده است. مقادیر محاسبه‌شده نشان‌دهندۀ فعالیت تکتونیکی بالای طاقدیس نورا است.
جدول (2)- مقادیر شاخصهای مربوط به شاخص نسبت جهت (AR) در طاقدیسهای مطالعاتی
|
نام طاقدیس |
L(km) |
W(km) |
AR |
|
خشت |
32.38 |
8.15 |
3.97 |
|
نورا |
80.09 |
14.58 |
5.49 |
شاخص خط‌الرأس طاقدیس
طول خط‌الرأس طاقدیس نسبت به خط مستقیم (بین ابتدا و انتهای خط‌الرأس) تا حدودی نشان‌دهندۀ میزان فرسایش و سن چین‌خورگی است. در طاقدیسهای جدید، خط‌الرأس تقریباً مستقیم است، در حالیکه در طاقدیسهای قدیمی و فرسایش‌یافته، خط‌الرأس طول بیشتری دارد. در این پژوهش شاخصی به‌نام AD (شاخص خط‌الرأس طاقدیس) تعریف شده است که از تقسیم ADI (طول خط‌الرأس واقعی طاقدیس) بر ASL (طول خط مستقیم بین ابتدا و انتهای خط‌الرأس) به‌دست میآید (شکل 4). مقدار شاخص AD برای طاقدیس خشت 1.04 و برای طاقدیس نورا 1.12 به‌دست آمده است که نشان‌دهندۀ قدیمی‌تر‌بودن و تأثیر بیشتر فرسایش بر طاقدیس نورا است.
شکل (4)- روش محاسبۀ AD به‌طور شماتیک (منبع: نگارندگان)
نسبت انشعاب
نسبت انشعابات(Rb)، تخمینی کمّی از تکامل شبکۀ آبراههها با درجات مختلف است (Singh & Jain,2008: 231 ). نسبت انشعاباتبرای هر رده از آبراهه از رابطۀ 2 به‌دست میآید (Guarnieri& Pirrotta, 2008: 267):
(2)
که در آنتعداد آبراهه با رتبه u و تعداد آبراهه در یک رتبه بالاتر است. نسبت انشعابات برای هر طاقدیس از میانگین Rb تمام رده‌ها به‌دست آمد. نسبت انشعابات بجز در مناطق تکتونیکی فعال، دارای مقادیر بین 3 تا 5 است (Ozdemir & Bird,2009: 141). تکتونیک نقش مهمی در تعداد آبراهههای با درجات مختلف دارد و بنابراین نسبت انشعابات در طاقدیسهای جوان بسیار بالاتر از طاقدیسهای فرسایش‌یافته و قدیمی است. به‌عبارتی در طاقدیسهای جوان‌تر، تعداد آبراهههای درجه پایین (1و2) بالا بوده است و شبکۀ آبراههها با درجات بالاتر، هنوز تکامل نیافتهاند که این امر باعث میشود، نسبت انشعاب در این‌گونه طاقدیسها بالا باشد. در این مطالعه ابتدا تعداد آبراهههای با درجات مختلف به‌دست آمد (جدول 3) و سپس بر اساس آن، نسبت انشعابات در طاقدیسها محاسبه شد (جدول 4). مقدار Rb در طاقدیس خشت، 4.79 و در طاقدیس نورا، 6.16 به‌دست آمده است؛ بنابراین این امر نشان میدهد که طاقدیس نورا دارای تکتونیک فعال‌تر از طاقدیس خشت است.
جدول (3)- تعداد و طول آبراهههای با درجات مختلف برحسب کیلومتر در طاقدیسهای مطالعاتی
|
آبراهه درجه 5 |
آبراهه درجه 4 |
آبراهه درجه 3 |
آبراهه درجه 2 |
آبراهه درجه 1 |
نام طاقدیس |
|||||
|
طول |
تعداد |
طول |
تعداد |
طول |
تعداد |
طول |
تعداد |
طول |
تعداد |
|
|
0 |
0 |
13.27 |
11 |
75.26 |
60 |
228.54 |
294 |
1039.03 |
1230 |
خشت |
|
2.43 |
5 |
82.58 |
33 |
228.40 |
158 |
524 |
715 |
2313.87 |
3100 |
نورا |
جدول (4)- مقادیر شاخصهای کمّی محاسبه‌شده در طاقدیسهای مطالعاتی
|
Fs |
Rb |
Dd |
A |
شاخص
نام طاقدیس |
||
|
در آبراهههای درجه 1 |
در تمام آبراههها |
در آبراهههای درجه 1 |
در تمام آبراههها |
|||
|
5.77 |
7.48 |
4.79 |
4.84 |
6.36 |
213.15 |
خشت |
|
4.47 |
5.78 |
6.16 |
3.33 |
4.25 |
693.14 |
نورا |
تراکم زهکشی
تراکم زهکشی (Dd)، نسبت طول آبراههها به مساحت در یک منطقۀ مشخص است و از رابطۀ 3 به‌دست میآید (Tucker et al, 2001: 187):
(3)
که در آن Li، طول هر یک از آبراهههای حوضه اعم از آبراهههای دایمی و غیر دایمی به کیلومتر و A، مساحت منطقه بر حسب کیلومتر مربعاست. تراکم زهکشی بالا به‌ویژه آبراهههای درجه 1، نشان‌دهندۀ فعال‌تر‌بودن مناطق از نظر تکتونیکی است (Zuchiewicz, 1998: 127). به طوری‌که در مناطق دارای بالاآمدگی سریع‌تر، فقط شبکههای درجه 1 توسعه مییابند. در طاقدیسهای با بالاآمدگی آهسته‌تر و عرض بیشتر، شبکههای زهکشی با درجات بالاتر نیز توسعه مییابند. در این پژوهش طول آبراهههای با درجات مختلف تعیین شد و همچنین تراکم زهکشی برای آبراهههای درجه 1 نیز به‌دست آمد (جدول 4). همان‌گونه که در جدول 4 مشاهده میشود، تراکم زهکشی در طاقدیس خشت بیشتر از طاقدیس نورا است.
فرکانس رودخانه
فرکانس رودخانه (Fs) از جمله شاخصهای کمّی مربوط به مورفومتری شبکۀ زهکشی است که از رابطۀ 4 به‌دست میآید (Sreedevi et al, 2005: 41;Devi et al, 2011: 19):
(4)
که در آن تعداد آبراههها در تمامی درجات و A مساحت حوضه به کیلومتر مربع است. مقدار شاخص Fs به عواملی مانند زمینشناسی، اقلیم، پوشش گیاهی، جنس سنگ و خاک و توپوگرافی بستگی دارد. در مناطق تکتونیکی فعال به‌ویژه در طاقدیسهای جوان، تعداد آبراهههای درجه 1 بیشتر است؛ بنابراین در این پژوهش، علاوه بر فرکانس رودخانه تمام درجات، فرکانس رودخانه آبراهههای درجه 1 نیز برای طاقدیسهای مورد مطالعه محاسبه شد. فرکانس زهکشی برای کل آبراههها و همچنین برای آبراهههای درجه 1 طاقدیس خشت بیشتر از طاقدیس نورا به‌دست آمده است (جدول 4) که این موضوع نشان‌دهندۀ تکتونیک فعال‌تر طاقدیس خشت است.
شاخص ارتفاع طاقدیس
ارتفاع طاقدیس، به‌صورت اختلاف ارتفاع بین کمترین ارتفاع (در حاشیۀ دشت یا ارتفاع بین طاقدیس و ناودیس) و بیشترین ارتفاع طاقدیس محاسبه شده و نتایج آن در جدول (5) بیان شده است.
جدول (5)- ارقام مربوط به اختلاف ارتفاع طاقدیسها
|
نام طاقدیس |
(m) کمترین ارتفاع |
(m) بیشترین ارتفاع |
(m) اختلاف ارتفاع |
|
خشت |
500 |
1450 |
950 |
|
نورا |
900 |
2880 |
1980 |
هرچه میزان اختلاف ارتفاع بیشتر باشد، بالاآمدگی بیشتر و فشار تکتونیکی فعال‌تر است. بر اساس مقادیر محاسبه‌شده که در جدول 5 مشاهده میشود، طاقدیس نورا بیشترین اختلاف ارتفاع را دارد که نشان‌دهندۀ تکتونیک فعال‌تر و بالاآمدگی بیشتر است.
شکل و محور طاقدیسها
بیشتر مخازن نفتی زاگرس در طاقدیسهای دراز هستند که اغلب در طی میوپلیوسن به وجود آمده‌اند (مطیعی،1374). وجود نفت و گاز طبیعی که بیشتر در ساختهای خاص زمینشناسی (طاقدیس) جمع می‌شوند، ارتباط تنگاتنگی با مشخصات تکتونیکی و ساختمانی منطبق بر آنان دارند.
لازم به ذکر است که فرم و محور طاقدیسها بر اثر وجود شکستگیها، تغییر شکل یافته، کج و دارای انحنا می‌شوند. بنابراین و با توجه به این موارد شکل طاقدیسها و محور آنها یکی از عوامل مهم در شناسایی فعالیتهای تکتونیکی و شکستگیهای ایجاد‌شده بر اثر آنهاست.
در این پژوهش یک تفاوت عمده میان طاقدیسهای گازی و غیرگازی مورد مطالعه دیده میشود. به‌طوری‌که طاقدیس گازی خشت، محور خطی و طویل دارد و کمتر به‌‌وسیلۀ گسلهای عرضی بریده شده است که نبود انحنا، قوس و وقفه در روند این واقعیت را تأیید میکند. طاقدیس غیرگازی نورا محور سینوسی دارد، گسلهای عرضی و شکستگیهای فراوان در بخش‌های مختلف آن اثر گذاشته و به انحنا و خمیدگی در وسط آن منجر شده یا به عبارت دیگر دارای محور سینوسی گردیده است (شکل 5 و 6).
الگوی زهکشی حوضه
الگوی زهکشی، ویژگی کیفی است که چگونگی به‌هم پیوستن شاخهها و انشعابات شبکۀ زهکشی را نشان میدهد و ارتباط نزدیکی با جنس سنگها و ساختمان زمینشناسی دارد. با توجه به این شاخص، الگوهای زهکشی مختلفی مانند درختی، موازی، داربستی و... را ایجاد میکند؛ به‌طوری‌که گسترش الگوی زهکشیمتفاوت از مشخصۀ اصلی در زون‌های لیتوتکتونیکی کمربند ساختاری زاگرس است.
در یک حوضۀ زهکشی که از نظر فعالیتهای تکتونیکی متعادل است، الگوی زهکشی در زیر حوضههای آن بسته به ساختمان زمینشناسی و شیب زمین مشابه است. در حوضههای با فعالیت تکتونیکی به‌صورت نامتعادل، شبکههای زهکشی در زیر حوضه‌ها از الگوهای متفاوتی پیروی میکنند (غلامی، 1389، 84). الگوی زهکشی در طاقدیس خشت به‌صورت موازی، شبه‌موازی و شبه‌درختی است، در طاقدیس نورا الگوی زهکشی شبه‌موازی، درختی و در مرکز راست گوشه است (شکل 5 و 6).
شکل (5)- نقشۀ الگوی زهکشی و محور طاقدیس خشت (منبع: نگارندگان)
شکل (6)- نقشۀ الگوی زهکشی و محور طاقدیس نورا (منبع: نگارندگان)
5- بحث
طاقدیسهای خشت و نورا بخشی از واحد ساختمانی زاگرس چینخورده محسوب می‌شوند که تحت تأثیر درجه فشارهای تکتونیکی دارای مورفولوژی و مورفومتری متفاوتی هستند. شانل از میدان‌های گازی فعال زاگرس به حساب میآید. این مخزن در طاقدیس خشت در سال 1372 کشف شد (مطیعی، 1389: 731).
تفاوت در عملکرد تکتونیک و عوامل فرسایشی باعث شده است امکان تشکیل و فرار مخازن هیدروکربنی در هر طاقدیس با طاقدیسهای دیگر متفاوت باشد. در طاقدیسهای قدیمی و فرسایش‌یافته، بیشتر مخازن هیدروکربنی از طریق درز و شکافها و شکستگیهای رأس طاقدیس خارج شده‌اند، در حالیکه در طاقدیس‌هایی که در مراحل اولیۀ تکامل هستند، مخازن هیدروکربنی حفظ شده‌اند. چینخوردگی واحد ساختمانی زاگرس تحت تأثیر دو سازوکار (مکانیسم) چینخوردگی لغزش- خمش[2]و سطح- خنثی[3] قرار دارد. در سازوکار سطح– خنثی حداکثر تغییر شکل در محور چین و حداقل تغییر شکل در پهلوی چین اتفاق می‌افتد. سطح خنثی، سطحی است که هیچ نوع تغییر شکلی در آن ایجاد نمی‌شود. در محور طاقدیسها، بالاتر از سطح خنثی، کشیدگی وجود دارد، در حالیکه پایینتر از آن سازوکار فشاری حاکم است. در سازوکار لغزش– خمش، حداکثر تغییر شکل و حرکات لایهها در پهلوهای چین اتفاق می‌افتد و در محور چین حرکت نسبی و تغییر شکلی اتفاق نمی‌افتد. مطالعات نشان میدهد که چینخوردگی زاگرس عموماً از ترکیب دو سازوکار ذکر‌شده ایجاد شده‌اند. چینخوردگی سطح– خنثی بیشتر در چینهایی ایجاد میشود که نسبت طول موج چین بیشتر از ضخامت لایه‌ها‌ست (Colman- Sadd, 1978: 989). بررسی طاقدیسهای مورد مطالعه نشان میدهد هر دو طاقدیس تحت تأثیر سازوکار سطح خنثی قرار دارد، به‌طوری‌که در پهلوهای آن گسل معکوسی ایجاد نشده است.
بررسیها نشان میدهد که با تکامل و فشردگی بیشتر طاقدیس، سطح خنثی به سمت پایین حرکت کرده است و بنابراین گسلها یا درزهای کششی نیز به سمت پایین جابه‌جا می‌شوند (Price &Cosgrove, 1990: 382)؛ بنابراین تحلیل چینخوردگی زاگرس با سازوکار سطح- خنثی نقش مهمی در درک رابطه بین مخازن نفتی و تکامل و ژئومورفولوژی طاقدیسها ایفا میکند.
در طاقدیسهای جوان‌تر مانند خشت که در مراحل اولیۀ چینخوردگی قرار دارند، شکستگیها توسعۀ چندانی ندارند و همچنین شکستگیها و درزهای رأس طاقدیس هنوز به سطح خنثی نرسیده‌اند و امکان فرار نفت ایجاد نشده است (حالت A و B در شکل 7)؛ بنابراین نفت موجود در این طاقدیسها هنوز باقی مانده است. با تکامل و فشردگی طاقدیسها، بر اثر کشش در رأس طاقدیس، محور طاقدیس به‌تدریج فرسایش می‌یابد. با توسعه و تکامل بیشتر چینخوردگی، سطح خنثی به سمت پایین حرکت میکند و گسلهای کششی نیز به سمت پایین توسعه مییابند. با فشردگی بیشتر طاقدیس، حرکت بیشتر سطح خنثی به سمت پایین باعث میشود گسلهای کششی به گسلهای معکوس پایین طاقدیس متصل شوند و امکان فرار نفت از طریق درز و شکافها ایجاد شود (حالت CوD در شکل 7). شکل 7 به طور شماتیک تأثیر تکامل چینخوردگی و جابه‌جایی سطح خنثی، توسعه و اتصال درز و شکافها به هم و به تبع آن فرار نفت از طاقدیسهای فرسایش‌یافتۀ قدیمی را نشان میدهد. به‌طوری‌که با بررسی این شکل مشخص میشود در قسمت مرکزی طاقدیس نورا، کمب ناقصی ایجاد شده است (شکل 9).
شکل(7)- طرحی شماتیک از نقش تکامل چینخوردگی در فرار نفت، (A و B): چینخوردگی اولیه و تشکیل طاقدیسی با شیب ملایم با لایه نفتی در بخش پایین طاقدیس و (C و D): فشردگی طاقدیس، جابه‌جایی سطح خنثی و گسلهای کششی به سمت پایین، توسعۀ گسلهای فشاری به سمت بالا و در نهایت اتصال گسلهای فشاری و کششی و خروج نفت از رأس طاقدیس (منبع: نگارندگان)
شکل (8)- طرحی شماتیک از تکامل چینخوردگی،برش مرتفع‌ترین قسمت طاقدیس با رودخانه و نقش منفی آن در فرار مخازن هیدروکربنی (منبع: نگارندگان)
فرود محوری دو طرفه در طاقدیسها باعث میشود، مواد هیدروکربنی موجود در این طاقدیسها در طول زمان از قسمت فرود محوری به سمت مرکز طاقدیس حرکت کنند، به‌طوری‌که اگر در طی تکامل این طاقدیس، رودخانه‌ای به صورت عرضی مرتفع‌ترین قسمت طاقدیس (مرکز) را قطع کند یا فرسایش دهد، این موضوع باعث فرار مواد هیدروکربنی در قسمت مرکز طاقدیس میشود. شکل 8 به‌صورت شماتیک این روند را نشان میدهد. همچنین در طاقدیس نورا فرود محوری دو‌طرفه وجود دارد و در قسمت مرکزی، فرسایش به صورت فعال عمل کرده و یک کمب ناقص شکل گرفته است. از آنجا‌که شکستگیها و فرسایش عامل اصلی ضعف و تخریب پوششسنگ به حساب می‌آیند و از طرفی دیگر برای حفظ مخازن هیدروکربنی احتیاج به پوشش سنگ سالم است، بنابراین هیدروکربن زایش‌شده در تلههای هیدروکربنی این طاقدیسها از لابهلای آنها فرار کرده‌اند و از بین میروند، به این ترتیب به نابودی کامل آن در این‌گونه طاقدیسها منجر میشود.
شکل (9)- نمایی از کمب ناقص (طاقدیس فرسایش‌یافته) طاقدیس نورا (منبع: نگارندگان)
در این پژوهش همچنین مورفومتری طاقدیسها بررسی شد. بررسی داده‌ها نشان میدهد، مورفومتری طاقدیس با مخزن و بدونِ مخزن هیدروکربنی با تفاوت‌هایی روبه‌روست. مقدار شاخص تقارن چین (FSI) در طاقدیس نورا به عدد یک نزدیک‌تر است که این موضوع بیانگر تقارن و فعالیت کمتر تکتونیک در این طاقدیس است. مقدار شاخص سینوسیته جبهه طاقدیس (FFS) در هر دو طاقدیس برابر است که بیانگر ناکارآمد بودن این شاخص در محدودۀ مطالعاتی است و می‌توان دلیل آن را وجود سازندهای فارس در اطراف طاقدیسها و شکل‌پذیری زیاد این سازند در برابر فعالیتهای تکتونیکی دانست. شاخص سینوسیته برای مشخص‌کردن فعالیتهای تکتونیکی در این طاقدیسها به صورت مناسب عمل نکرده و روند خاصی را نشان نداده است، پس این شاخص در مناطق مورد مطالعه توانایی مشخص‌کردن تفاوت طاقدیسهای با مخزن و بدونِ مخزن را ندارد. مقدار شاخص خط‌الرأس طاقدیس (AD) برای طاقدیس نورا 1.12 به‌دست آمده است که نشان‌دهندۀ قدیمی‌تر‌بودن و دخالت بیشتر فرسایش در رأس آن است. هرچه طاقدیس قدیمیتر و فرسایش‌یافته‌تر باشد، امکان فرار مخازن هیدروکربونی در آن بیشتر است و این ممکن است یکی از عوامل اصلی فرار مخازن هیدروکربونی در طاقدیس نورا باشد. میزان بالاتر شاخص نسبت جهت (AR) در طاقدیس نورا نیز نشان‌دهندۀ فعالیت تکتونیک بالا در آن است. فعالیت تکتونیکی بالا در طول زمان یکی از عوامل اصلی فرار مخازن هیدروکربنی از طریق درز و شکاف‌ها‌ست. همچنین نسبت انشعاب (Rb) بالا در طاقدیس نورا نشان‌دهندۀ آشفتگی ساختاری طاقدیس و عدم تکامل شبکه آبراههها و به تبع آن فعالیت بیشتر تکتونیکی در طاقدیس است. مقدار پایین تراکم زهکشی (Dd) و فرکانس زهکشی (FS) در طاقدیس نورا نسبت به طاقدیس خشت، بیانگر قدیمی‌تر‌بودن و فرسایش بیشتر طاقدیس نورا است که این موضوع از عوامل فرار مخازن هیدروکربن است.
الگوی زهکشی در طاقدیس خشت به‌صورت موازی، شبه‌موازی و شبه‌درختی است که این الگو بازگوکنندۀ تکتونیک تقریباً فعال در این طاقدیس است، البته تا حدی وجود فعالیتهای تکتونیکی برای تجمع مخازن هیدروکربونی لازم است. در این طاقدیس این فعالیت‌ها باعث تجمع گاز در مخزن طاقدیس شده‌اند و فعالیت‌ها آنقدر شدید نبوده است که باعث فرار مخازن هیدروکربونی شود. در طاقدیس نورا الگوی زهکشی به‌صورت موازی شبه‌درختی و در مرکز راست گوشه است که نشان‌دهندۀ تأثیرگذاری فعالیتهای تکتونیکی به صورت گسل و شکستگی در این طاقدیس است و همین عامل سبب خروج و فرار مخازن هیدروکربونی آن در طول زمان شده است. بررسی شاخص کیفی شکل و محور طاقدیسها نشان میدهد که طاقدیس خشت دارای محور خطی و طویل است و طاقدیس نورا دارای محور سینوسی است و همان‌طور که در شکل (5 و 6) مشخص است گسلها و فرسایش باعث انحنا در قسمت مرکزی آن شده است. هر چقدر که محور طاقدیس سینوسی‌تر و تغییر یافته‌تر باشد، احتمال فرار و نشت مخازن هیدروکربنی بیشتر است.
6- نتیجه‌گیری
بررسی عوارض و شواهد ژئومورفولوژی ساختمانی از بهترین روش‌های ارزیابی حرکات تکتونیکی فعال است.هر یک از شاخصهای ژئومورفولوژی مورد استفاده در این پژوهش، طبقه‌بندی نسبی از فعالیتهای تکتونیکی ارائه می‌دهند که برای مطالعات شناسایی و بررسی مقدماتی برقراری ارتباط با موضوعات دیگر مفید هستند. وقتی چندین شاخص در یک ناحیه برای طبقه‌بندی و تجزیه و تحلیل فعالیتهای تکتونیکی به کار برده می‌شوند، نتایج با معناتر و مستدل‌تری را در بر خواهند داشت. ژئومورفولوژی چینهای زاگرس ارتباط زیادی با ابعاد مخزن هیدروکربنی و امکان فرار مخازن هیدروکربنی دارند، به‌طوری‌که در طاقدیسهای جوان‌تر و با طول موج کمتر و فرسایش و شکستگی کمتر، مخازن هیدروکربنی باقی ماندهاند، در حالیکه در طاقدیسهای قدیمیتر و شکسته‌تر و فرسایش یافته‌تر، مخازن هیدروکربنی از بین رفتهاند. با توجه به رابطۀ مناسب بین عناصر تکتونیکی و تطابق آنها با فرار هیدروکربن‌ها از مخازن، در این پژوهش به بررسی فعالیتهای تکتونیکی در طاقدیس دارای مخزن هیدروکربنی و فاقد مخازن هیدروکربنی و تفاوت تکتونیکی میان این دو نوع طاقدیس از طریق شاخصهای ژئومورفولوژیکی متعدد پرداخته شد و ویژگی هرکدام از دو نوع طاقدیس بررسی شد. بررسیها نشان‌دهندۀ روند صعودی فرار هیدروکربن‌ها از طریق عناصر تکتونیکی گسله‌ها و درز و شکافها و فرسایش است.
با توجه به شاخصهای کمّی محاسبه‌شده در این پژوهش شاید بتوان گفت که طاقدیس نورا تمام شرایط مناسب تکتونیکی را برای داشتن ذخایر هیدروکربونی داشته است و فرسایشی که در مرکز طاقدیس مشاهده شده، عامل بسیار مهمی است که باعث فرار مواد هیدروکربونی از مخزن آن شده است. بنابراین در پژوهش‌هایی از این دست که هدف مقایسۀ ویژگی‌های مورفومتریک و ژئومورفولوژی طاقدیسهای دارای مخازن و بدون مخازن هیدروکربنی است، باید شاخص و عامل فرسایش در رأس مطالعات قرار داده شوند. بنابراین فشارهای تکتونیکی، گسلهای کششی در رأس طاقدیس، قدمت و به تبع آن عوامل ایجاد‌کنندۀ فرسایش از عواملی هستند که باید به آنها توجه خاصی کرد. همچنین اگر بهره‌برداری از طاقدیس‌هایی که دارای مخازن هیدروکربونی هستند، صورت نگیرد، این احتمال وجود دارد که در دراز‌مدت و گذشت زمان و تأثیرگذاری تکتونیک فعال و گسترش طاقدیسها و ایجاد درز و شکاف و فعالیت آب‌های جاری و فرسایش، خود باعث فرار مخازن قبل از بهره‌برداری شود. پس نیاز است که کلیۀ طاقدیسهای کشور را که بر اساس پیشینۀ زمینشناسی، احتمال تجمع مخازن هیدروکربنی دارند، مورد مطالعه و بررسی‌های کمّی قرار داد تا بتوان از مخازن آنها بهره‌برداری به‌صرفه و به‌موقع داشت.
)
