یافته‌های نوین زمین‌شناسی کاربردی

یافته‌های نوین زمین‌شناسی کاربردی

ارزیابی عوارض ناشی از فرآیندهای دیاژنتیکی تدفینی در سازندهای کربناته (مطالعه موردی، سازندهای حوضه­ ی رسوبی لرستان)

نویسندگان
1 دانشجوی دکترا، گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه بوعلی‌سینا، همدان، ایران
2 استاد گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه لرستان، خرم‌آباد، ایران
3 دانش‌آموخته کارشناسی‌ارشد زمین‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه لرستان، خرم‌آباد، ایران
چکیده
در این پژوهش، تأثیر فرآیندهای دیاژنتیکی (دیاژنز تدفینی) بر روی سازندهای کربناته دوران دوم و سوم حوضه­ی رسوبی لرستان مورد بررسی قرار گرفته است. در راستای این هدف، بیش از 800 مقطع نازک رسوبی مورد مطالعه سنگ­شناسی قرار گرفته است. عوارض ناشی از دیاژنز تدفینی در دو گروه فشردگی فیزیکی و شیمیایی قرار می­گیرند. از عوارض ناشی از تراکم فیزیکی در سنگ­های کربناته مورد مطالعه می­توان به انواع تماس بین دانه­ها (نقطه­ای، طولی، محدب-مقعر)، ایجاد فابریک دانه­ به دانه، چرخش تلسکوپی دانه­ها، کاهش تخلخل در دانه­های درشت­تر به دلیل تغییر بسته­بندی از حالت کوبیک به حالت رومبوئدری دانه­ها، قرارگیری دانه­های طویل به موازات سطوح لایه­بندی، نازک­شدگی پوسته آلوکم­ها ، شکستگی درجای دانه­ها، شکستگی پوسته­ی آلوکم­ها و نفوذ سیمان به درون دانه­ها، شکستگی پوشش میکرایتی - دانه و سیمان، شکستگی پوشش­های ااییدی، اسپاستولیتی شدن دانه­های ااییدی، له­شدگی پلوئیدها، ریزش پوشش­های میکرایتی، شکستگی­ دانه­ها ناشی از تبلور مجدد بلورهای سیمان، شکستگی زمینه سنگ و ایجاد تخلخل و دگرشکلی پلاستیک دانه­ها اشاره کرد. عوارض انحلال فشاری در چندین دسته درزه­های انحلالی، رگچه­های انحلالی، استیلولیت­ها و استیلوموتل­ها قرار می­گیرند. از عوارض انحلال فشاری ناشی از تأثیر استیلولیت­ها می­توان به انحلال دانه و حذف بخشی از آن، انحلال زمینه سنگ، انحلال سیمان، انحلال بلورهای دولومیت در طی دیاژنز تدفینی، انحلال دانه­های ناپایدار و ایجاد فابریک درهم در اثر تراکم شیمایی شدید و تشکیل سیمان تدفینی در بین دانه­ها، ایجاد سدهای دیاژنتیکی از طریق ته­نشست شیمیایی مواد نامحلول در امتداد آن، تشکیل ندول­هایی از مواد نامحلول در قله استیلولیت­ها، استیلولیتی شدن چند مرحله­ای، جابه‌جایی دانه­ها نسبت به هم، تشکیل گرهک­های دیاژنزی از طریق تشکیل استیلوموتل­ها، جابه‌جایی شکستگی­ها، دولومیتی شدن از طریق مجاری استیلولیتی، ایجاد تخلخل استیلولیتی و درهم فرو رفتن بیش از حد دانه­ها به دلیل عمل فشارانحلال شدید اشاره کرد. عوارض ناشی از انحلال فشاری (استیلولیت­ها) بیشتر در سازندهای دوران دوم با سنگ­شناسی غالب مادستونی دیده می­شود، درحالی که عوارض فشردگی فیزیکی بیشتر در سازندهای دوران سوم با سنگ­شناسی غالب پکستونی و گرینستونی دیده می­شود.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Evaluation of complications caused by burial diagenetic processes in carbonate formations (Case study, Lorestan sedimentary basin formations)

نویسندگان English

Mostafa Sedaqhat Nia 1
Iraj Maghfouri Moghaddam 2
Khirolah Mohammadi 3
Mohammad Mallah 1
1 Ph.D. Student, Dept. of Geology, Faculty of Science, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran
2 Prof., Dept. of Geology, Faculty of Science, Lorestan University, Khorramabad, Iran
3 M.Sc. Student. Dept. of Geology, Faculty of Science, Lorestan University, Khorramabad, Iran
چکیده English

In this research, the carbonate formations of the 2nd and 3rd periods of Lorestan sedimentary basin have been studied. In this research, more than 800 sedimentary thin sections have been lithological studied. Complications caused by burial diagenesis fall into two groups: physical and chemical compression. Among the complications caused by physical compaction in carbonate rocks are types of contact between grains (point, longitudinal, convex-concave), creation of grain-to-grain fabric (fitted fabric), telescopic rotation of grains, reduction of porosity in larger grains due to the change of packing from cubic to rhombohedra grains, placing of long grains parallel to the layering surfaces, thinning of allochem shells, in-situ breakage of grains. Cracking of the shell of allochem and penetration of cement into the grains, breaking of micrite coating - grain and cement, breaking of iodic coatings, spastolization of ooids grains, crushing of peloids, falling of micrite coatings, grain fracture. Caused by the recrystallization of cement crystals, the fracture of the rock base, and the creation of porosity and plastic deformation of the grains. Complications of pressure dissolution are placed in several categories of dissolution joints, dissolution veins, stylolites and stylomottle. Among the effects of compressive dissolution caused by the effect of stylolites are grain dissolution and removal of a part of it, rock bed dissolution, cement dissolution, dissolution of dolomite crystals during burial diagenesis, dissolution of unstable grains and creation of tangled fabric due to chemical compaction. Severe and the formation of burial cement between the grains, creation of diagenetic barriers through chemical deposition of insoluble materials along it, formation of nodules of insoluble materials at the top of stylolites, multi-stage stylolitization, movement of grains relative to each other, formation of diagenetic nodules through the pointed out the formation of stylolites, displacement of fractures, dolomitization through stylolites ducts, creation of stylolites porosity and excessive entanglement of grains due to intense pressure-dissolution action.

کلیدواژه‌ها English

Physical density
Chemical density
Carbonate rocks
Textural changes
Alshahran, A., Sadd, J. L. (2000) Stylolites in Lower Cretaceous carbonate reservoirs, U.A.E: Society for Sedimentary Geology Special Publication, 69: 185-207
Andrews, L. M., Railsback, L. B. (1997) Controls on stylolitic development: Morphologic, Lithologic, and temporal evidence from bedding-parallel and transverse stylolites from the US Apalachians. Journal of Geology, 105(1): 59-73
Bathurst, R. (1975) Carbonate sediments and their diagenesis, Developments in Sedimentology, Elsevier Science, Amsterdam, 658 p.
Bathurst, R. (1987) Diagenetically enhanced bedding in argillaceous platform limestones: stratified cementation and selective compaction, Sedimentology, 34(5): 749-778.
Braithwaite, C. J. R. (1989) Stylolites as open fluid conduits. Marine and Petroleum Geology, 6(1): 93-96
Budd, D. A., Hammes, U., and Ward, W. B. (2000) Cathodoluminescence in calcite: New insights on Mn-activation, Fe-quenching, and sensitizing by Pb and Zn using synchrotron X-ray fluorescence. Journal of Sedimentary Petrology, 70: 217-226.
Buxton, T. M., and Sibley, D. F. (1981) Pressure solution features in a shallow buried limestone, Journal of Sedimentary Petrology, 51: 19–26.
Carozzi, A. V., Vonbergen, D. (1987) Stylolitic prosity in carbonates a Critical Factor for Deep Hydrocarbon Production. Journal of Petroleum Geology, 10(3): 267-282.
Cooke, M. L., Simo, J. A., underwood, C. A., and Rijken, P. (2006) Mechanical Stratigraphic controls on fracture
Croize, D., Renard, F., Gratier, J. P. (2013) Chapter 3- Compaction and prosity reduction in carbonates: A review of observations: theory and experiments: Advances in Geophysics, 54: 181-238.
Dunham, R. J. (1962) Classification of carbonate rocks according to depositional texture. American Association of Petroleum Geologists, 108-121.
Dunnington, H. V. (1967) Aspects of diagenesis and shape change in stylolitic limestone reservoirs, Proc. World pet. Congr. 7th, Mexico, 2: 339-352.
Ebner, M., Piazolo, S., Renard, F., Kohen, D. (2010) Stylolites interfaces and surrounding Matrix material: Nature and role of heterogeneities in roughness and microstructural development .Journal of Structural Geology, 32(8): 1070-1084.
 Flügel, E. (2010) Microfacies of Carbonate Rocks: Analysis Interpretation and Application. Springer-Verlag, Berlin, 976p.
Gabellone, T., Whitaker, F. (2016) Secular variations in seawater chemistry controlling dolomitization in shallow reflux systems: Insights from reactive transport modelling. Sedimentology, 63(5): 1233–1259.
Giorgioni, M., Iannace, A. D., Amore, M., Dati, F., Galluccio, L., Guerriero, V. (2016) Impact of early dolomitization on multi-scale petrophysical heterogeneities and fracture intensity of low-porosity platform carbonates (Albian-Cenomanian, southern Apennines, Italy). Marine and Petroleum Geology, 73: 462–478.
Gregg, J. M., Bish, D. L., Kaczmarek, S. E., Machels, H. G. (2015) Mineralogy, nucleation and growth of dolomite in the laboratory and sedimentary environment: A review, Sedimentology, 62(6): 1749-1796.
Guo, C., Chen, D., Qing, H., Dong, S., Li, G., Wang, D. (2016) Multiple dolomitization and later hydrothermal alteration on the Upper Cambrian–Lower Ordovician carbonates in the northern Tarim Basin, China. Marine and Petroleum Geology, 72: 295–316.
Harris, N. B. (2006) Low-porosity haloes at stylolites in the feldspathic Upper Jurassic Ula sandstone, Norwegian North Sea: an integrated petrographic and chemical mass – balance approach. Journal of Sedimentary Research, 76 (3): 444-459.  
Hou, Y., Azmy, k., Berra, F., Jadoul, F., Blamey, N. J. F., Gleeson, S. A., Brand, U. (2016) Origin of the Breno and Esino dolomites in the western southern Alps (Italy): implication for a volcanic influence: Marine and Petroleum Geology, 69: 38-52.
Janjuhah, H. T., Alansari, A. (2020) Offshore carbonate facies characterization and reservoir quality of Miocene rocks in the southern margin of South China Sea. Acta Geol. Sin.-Engl. Ed., 94: 1547–1561.
Janjuhah, H. T., Alansari, A., Vintaned, J. A. G. (2019) Quantification of microporosity and its effect on permeability and acoustic velocity in Miocene carbonates, Central Luconia, offshore Sarawak, Malaysia. J. Pet. Sci. Eng, 175: 108–119.
Koehn, D., Rood, M. P., Beaudoin, N., Chung, P., Bons, P. D., Gomez-Rivas, E. (2016) A new stylolite classification scheme to estimate compavtion and local permeability variations. Sedimentary Geology, 346: 60-71. 
Kreitsmann, T., Külaviir, M., Lepland, A., Paiste, K., Paiste, P., Prave, A. R., Sepp, H., Romashkin, A. E., Rychanchik, D. V., Kirsimäe, K. (2019) Hydrothermal dedolomitisation of carbonate rocks of the Paleoproterozoic Zaonega Formation, NW Russia-Implications for the preservation of primary C isotope signals, Chemical Geology, 512: 43-57.
Lambert, L., Durlet, C., Loreau, J. P., Marnier, G. (2006) Burial dissolution of micrite in Middle East carbonate reservoirs (Jurassic Cretaceous), keys for recognition and timing, Marine and Petroleum Geology, 23: 79–92
Logan, B. W., Semeniuk, V. (1976) Dynamic metamorphism, processes and products in Devonian carbonate rocks Canning Basin. Special Publication Geological Society of Australia, Western Australia, 6:113.
Machel, H. (2005) Investigations of Burial Diagenesis in Carbonate Hydrocarbon Reservoir Rocks. 32 (3), Geoscience Canada, pp, 103-128.
 Madlen, R., Wilson, M. (2013) Diagenesis of a SE Asian Cenozoic carbonate platform margin and its adjacent basinal deposits, Sedimentary Geology, 286–287: 20–38.
Nelson, R. A. (1981) Significance of fracture sets associated with stylolite zones: Am. Assoc. Petroleum Geologists Bull., 65: 2417-2425.
Nenna, F. A., Aydin, A. (2011) The formation and growth of pressure solution seams in clastic rocks: A field and analytical study. Journal of Structural Geology, 33: 633- 643.
Neveux, L., Grgic, D., Carpentier, C., Pironon, J., Truche, L. (2014) Experimental simulation of chemo- mechanical processes during deep burial diagenesis of carbonate rocks. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 119 (2): 984-1007. https://doi:10.1002/2013JB010516.
Nicolaides, S., Wallace, M. W. (1997) Submarine cementation and subaerial exposure in Oligo-Miocene temperate carbonates, Torquay Basin, Australia. Journal of Sedimentary Research, 67 (3): 397–410.
Nygard, R., Gutiereez, M., Gauta, R., Hoeg, K. (2004) Compaction behavior of argillaceous sediments as function of diagenesis., Marine and petroleum Geology, 21: 349-362.
Park, W. C., Schot, E. H. (1968) Stylolites: their nature and origin. Journal of Sedimentary Petrology, 38 (1): 175- 191.
Rahimpur-Bonab, H. (2010) Carbonate Petrology. Reservoir Quality Consideration. Published of University of Tehran. 554 p. (in Persian).
Rahimpur-Bonab, H., Enayati-Bidgoli, A. H., Navidtalab, A., Mehrabi, H. (2014) Appraisal of intra reservoir barriers in the Permo-Triassic successions of the central persian gulf, offshore Iran, Geological Acta, 12 (1): 87-107.
Railsback, L. B. (1993) Lithologic controls on morphology of pressure-dissolution surfaces (stylolites and dissolution seams) in Paleozoic carbonate rocks from the mideastern United States. Journal of Sedimentary Research, 63 (3): 513–522.
Ronchi, P., Jadoul, F., Ceriani, A., Giulio, A. D., Scotti, P., Ortenzi, A., Massara, E. P. (2011) Multistage dolomitization and distribution of dolomitized bodies in Early Jurassic carbonate platforms (Southern Alps, Italy), Sedimentology, 58: 532–565.
Rustichelli, A., Iannace, A., Tondi, E., Di Celma, C., Cilona, A., Giorgioni, M. (2017) Fault-controlled dolomite bodies as palaeotectonic indicators and geofluid reservoirs: New insights from Gargano Promontory outcrops. Sedimentology, 64(7): 1871–1900. https://doi.org/10.1111/sed.12378.
Sadd, J., Alsharhan, A. (2000) Stylolites in lower cretaceous carbonate reservoir, U.A.E. SEPM Special publication, 69: 185-207.
Safaricz, M., Davison, I. (2005) Pressure solution in chalk. AAPG Bulletin, 89(3): 383-401.
Strasser, A., Pittet, B., Hug, W (2015) Palaeogeography of a shallow carbonate platform: The case of the Middle to Late Oxfordian in the Swiss Jura Mountains. Journal of Palaeogeography, 4(3): 251–268. https://doi.org/10.1016/j.jop.2015.08.005.
Tucker, M. E. (2001) Sedimentary Petrology. 3d Edition, Blackwell, Oxford, 260 p.
Tucker, M. E., Wright, V. P (1990) Carbonate sedimentology. Blackwell Scientific Publications, 482 p.
Tucker, M. E. (1993) Carbonate diagenesis and sequence stratigraphy, In, V.P. Wright (editor), Sedimentology Review, Blackwells, Oxford, 51-72.
Van Geet, M., Swennen, R., Wevers, M. (2000) Quantitative analysis of reservoir rocks by microfocus X- ray computersied tomography: Sedimentary Geology, 132: 25-36.
Zhu, D., Meng, Q., Jin, Z., Liu, Q., Hu, W. (2015) Formation mechanism of deep Cambrian dolomite reservoirs in the Tarim basin, northwestern China, Marine and Petroleum Geology, 59: 232-244.