بررسی تاثیر محیط رسوبی و دیاژنز در پتانسیل توسعه کارست در سازند تیرگان در باختر کپه‌داغ (شمال‌خاور بجنورد)

شکیبا, فیروز; کرمی, غلامحسین; طاهری, عزیزالله

doi:10.22084/psj.2021.21764.1240

بررسی تاثیر محیط رسوبی و دیاژنز در پتانسیل توسعه کارست در سازند تیرگان در باختر کپه‌داغ (شمال‌خاور بجنورد)

نویسندگان

¹ دانشجوی دکترا هیدروژئولوژی، دانشکده علوم‌زمین، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود

² دانشیار گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم‌زمین، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود

³ استاد گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم‌زمین، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود

10.22084/psj.2021.21764.1240

چکیده

سازند تیرگان در بخش ساختاری کپه‌داغ از مهم‌ترین سازندهای کارستی بوده و حاوی منابع آب مهمی است. چاه‌های آب حفر شده‌ در این سازند آبدهی بسیار متفاوتی دارند. با بررسی‌های لیتولوژی، 90 برشنازک سنگ، لاگ‌های ژئوفیزیکی، تغییرات آبدهی و افت سطح آب چاه‌ها، سیمای مرفولوژیکی، پتانسیل توسعه کارست سازند تیرگان در شمال‌خاور شهر بجنورد مورد بررسی قرار گرفته است. توسعه کارست در هر واحد سنگی وابسته به محیطرسوبی و فرایند‌های دیاژنز بعدی آن می‌باشد. در این منطقه تیرگان به سه واحد سنگی آهکی و دو واحد آهکی- مارنی قابل جدایش است. این سازند در یک رمپ هموکلینال و چهار کمربند رخساره‌ای جزرومدی، لاگون، سد تا دریای باز نهشته شده و در آن 12 ریزرخساره شناسایی شد. فشردگی، استیلولیتی شدن به عنوان عوامل موثر دیاژنیتیکی از پایین به بالای سازند به طور چشمگیری کاهش یافته است. ورود ذرات تخریبی مانند کوارتز به محیطرسوبی از پایین به بالا کاهش یافته است. لاگ‌های گاما کاهش مقدار شیل به سمت بالای سازند و افزایش خلوص آهک در لایه بالایی را نشان می‌دهد. از طرفی آهنگ تولید کربنات و گوناگونی آلوکم‌ها نیز بیشتر شده است. این رخداد‌ها اصولاً پتانسیل توسعه کارست را به نحو چشمگیری افزایش داده است. سیمای مورفولوژیکی کارست توسعه ‌یافته مانند فروچاله، دره‌های خشک از نشانه‌های این توسعه است. نشانه مهم دیگر توسعه کارست از پایین به بالا، در افزایش چشمگیر آبدهی چاه‌ها، از 25 به 60 لیتر در ثانیه، افزایش مقدار قابلیت انتقال از 134 به 1037 متر مربع در روز دیده می‌شود. از سویی کاهش میزان آبدهی چاه‌ها طی بیست سال به سمت بالای سازند بسیار کم (کمتر از 20 درصد) مشاهده می‌شود در حالی که کاهش آبدهی چاه‌های حفر شده در بخش‌های میانی به بیش از 50 درصد می‌رسد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigating the effect of sedimentary environment and diagenesis on karst development potential in Tirgan Formation (west of Kopet-Dagh, NE Bojnurd, Iran)

نویسندگان [English]

F. Shakiba ¹
Gh. Karami ²
A. Taheri ³

چکیده [English]

Tirgan Formation in Kopt-Dagh structural zone is an important karstic formation which contains significant water resources. Numerous water wells have been drilled in this formation. They have very different discharges. Ninety (90) thin sections, geophysical logs, well discharge changes, karst morphology have been studied. The karst development potential of each rock unit of this formation has been studied in this area, which depends on the sedimentary environment, diagenesis and siliciclastic sediment. In this region, Tirgan Formation can be divided into three limestone rock units and two limestone-marl rock units. This formation has been deposited in a homoclinal ramp and four sedimentary belts of tidal, lagoon, shoal to the open sea and twelve micro-facies have been identified. Twelve microfacies were identified. Compaction, stylolitization as an effective diagenetic factor is reducing from the base to the top of the formation and dissolution is increased. Siliciclastic deposits, quartz and shale decreased and rate of carbonate deposition and the diversity of allochems have increased from the base to the top. These events, in principle, significantly increased the potential for karst development. There are varieties of large and Small-scale karst features such as sinkholes, dry valleys, caves, karren and grikes in Upper parts of formation. Higher discharge of water wells (60 l/sec) and their continuous discharge, higher transmissivity (1037 m2/day) in the upper rock unit of Tirgan formation shows that, this rock unit has the greatest potential for karst development and developed later.

کلیدواژه‌ها [English]

Tirgan formation
Microfacies
Karst development
Transmissivity

مراجع

آقانباتی، ع (1385) زمین‌شناسی ایران، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور، 586 ص.

افشارحرب، ع (1373) زمین‌شناسی کپه‌داغ، طرح تدوین کتاب زمین‌شناسی ایران، شماره 11، سازمان زمین‌شناسی ایران 275 ص.

رحیم‌پوربناب، ح (1389) سنگشناسی کربناته (ارتباط دیاژنژ و تکامل تخلخل)، انتشارات دانشگاه تهران، 487ص.

پورسلطانی، م. ر.، کرمانشاهی، ح.، جوانبخت، م (1396) تفسیر محیطرسوبی، دیاژنژ و کیفیت مخزنی سازند تیرگان به عنوان سنگمخزن احتمالی در خاور حوضه رسوبی کپه‌داغ، نشریه رسوبشناسی کاربردی، دوره 5، شماره 10، ص 127-151.

ریوندی، ب. و همکاران (1389) نشریه رخسارههای رسوبی و چینهنگاری سکانسی سازند تیرگان در شرق حوضه کپه‌داغ (دره خور، شمـال‌شـرق مـشهد)، جـلد 3، ص 23-24.

موسوی‌زاده، و همکاران (1387) رخساره‌های رسوبی و چینه‌نگاری سازند تیرگان در برش‌های جوزک و چمنبید در غرب حوضه رسوبی کپه‌داغ و انطباق با نواحی شرق حوضه، مجله پژوهشی دانشگاه اصفهان (علومپایه)، جلد 32، شماره 3، ص 56-33.

آقاداداشی ابهری، هاشمی، م، آقانباتی، ع (1380) بررسی و مطالعه بیوفاسیس و لیتوفاسیس سازند تیرگان در بخش خاوری کپه‌داغ، بیستمین گردهمایی علومزمین، سازمان زمینشناسی و اکتشافات معدنی کشور، ص 376.

شامیر، م (1394) لیتواستراتیگرافی و بیواستراتیگرافی سازند تیرگان در برشهای چینه‌شناسی بیگان و باغچق (کپه‌داغ غربی) دانشگاه شهید بهشتی، پایاننامه کارشناسیارشد.

Flügel, E (2010) Microfacies of carbonate rocks, analysis interpretation and application, Berlin, Heidelberg, New York: Springer Verlag, Berlin, 976 p.

Ford, D. C. & Williams, P. W (2007) Karst hydrogeology and Geomorphology. John Wiley & Sons Ltd., 562 P.

Maire, R (1990) La haute Montagne calcaire. Karstologia Mem, 3: 731p.

Milanović, P. T (2004) Water resources engineering in karst, CRC Press, Florida, USA. 312p.

Tucker, M. E. and Wright, V. P (1990) Carbonate Sedimentology. Blackwell Science, Inc. 482p.

Tucker, M. E. and Bathurst, R. G (1990) Carbonate Diagenesis. Int. Ass. Sediment. Reprint series, 1: 312 p.

Tucker, M. E (2001) Sedimentary Petrology, Third edition, Blackwell’s, Oxford, 260 p.

Wilson, J. L (1975) Carbonate facies in geologic history: New York, Springer-Verlag, 471 p.

Baoqing Wang, Ihsan S (2002) Al-Aasm Karst Controlled Diagenesis and Reservoir Development: Example from the Ordovician Main-Reservoir Carbonate Rocks on the Eastern Margin of the Ordos Basin, China, AAPG Bulletin, 86 (9): 16-39.

Brigaud, B. Durlet, C. Deconinck, J. F. Vincent, B. Thierry, J. and A. Trouiller (2009) The origin and timing of multiphase cementation in carbonate: Impact of regional scale geodynamic events on the Middle Jurassic Limestones diagenesis (Paris Basin, France). Sedimentary geology, 222(3-4): 161-180.

Carvalho, M. V. F., Ros, L. F. D., & Gomes, N. S (2006) Carbonate cementation patterns and diagenetic Reservoir facies in the Campos Basin Cretaceous turbidities, offshore eastern Brazil. Marine and Petrol. Geol., 12 (7): 741-758.

Choquette, P. W. and N. P. James (1987) Diagenesis in Limestones–The Deep Burial Environment. Geoscience Canada, 14: 3-35.

Dunham, R. J (1962) Classification of Carbonate Rocks according to depositional Texture. In: Ham, W. E. (ed), Classification of Carbonate Rocks. American Association of Petroleum Geologists, Memoir, 1: 108-121.

James, N. P. & Choquette, P. W (1984) Diagenesis in limestones-the meteoric diagenetic environment. Geoscience, Canada, 11: 161–194.

Javanbakht, M., Ghazi, S., Moussavi-Harami, R., Mahboubi, A (2013) Depositional history and sequence stratigraphy of Tirgan formation (Barremian-Aptian) in central Kopet Dagh, NE Iran. Journal of Geological Society of India 82, 701-711.

Javanbakht, M., et al (2018) Carbonate diagenesis in the Barremian-Aptian Tirgan Formation (Kopet- Dagh Basin, NE Iran): Petrographic, geochemical and reservoir quality constraints. Journal of African Earth Sciences.

Rauch, H. W., & White, B. W (1970) Lithologic controls on the development of solution porosity in Carbonate aquifers. Water Resources Research, 6: 1175–1192.

Sweeting, M. M., & Sweeting, G. S (1969) Some aspects of the Carboniferous limestone in relation to its landforms with particular reference to N.W. Yorkshire and County Clare. Research Mediterranean, 7: 201–208.