آشنایی با گنبدهای نمکی – Salt Domes
بطور کلی برجستگی‌هایی که توسط نمک به علت حرکات و بالا آمدن آن ایجاد می‌گردد، گنبد نمکی (Salt Dome) نامیده می‌شود. بدیهی است اشکال خارجی تمامی گنبدهای نمکی یکسان و یک شکل نبوده و بستگی به سنگ‌های پوششی آن ، فشار درونی و میزان آن دارد.
به عبارت دیگر گنبد نمکی عبارت است از ساختمان زمین‌شناسی گنبدی شکلی که هسته آن از نمک تشکیل شده است. از نظر مکانیسم تغییر شکل، نمونه تغییر شکل پلاستیکی است. حرکت اینگونه مواد پلاستیکی سبب ایجاد چینهای دیاپیری می‌شود و به همین جهت از نظر زمین شناسی ساختمانی نیز قابل مطالعه و بررسی است.
موقعیت های مناسب برای رسوب تبخیری ها
رسوبات تبخیری در حوضه‌های مرتبط با دریا یا در حوضه‌هایی که با خشکی ارتباط دارند، بوجود می‌آید. موقعیت و شرایط مناسب برای نهشت تبخیری‌ها کلاً یا در حواشی فلات قاره (مانند سبخا که رسوب گذاری نمک بر روی آن پهنه‌ها، حاصل تبخیر آب‌های نمکداری است که بر اثر خاصیت موئینه به سطح آورده شده و در داخل خلل و فرج نهشته‌ها ته نشین شده‌اند مثل خلیج فارس است) و یا در حوضه‌های داخل کراتونی (مانند حوضه میشیگان که در داخل سپر پایدار کراتونی قرار دارد) ایجاد می‌گردد، در واقع شرایط فوق کلاً در دو محیط زیر حاکم است و میتوان انتظار تولید و رسوب تبخیری‌ها را داشت:
- الف) محیط های سبخا با فرونشینی تدریجی شامل سبخاهای قاره‌ای و سبخاهای ساحلی
- ب) محیط دریایی (لاگون‌ها و خلیج های مرتبط با دریا)
دریاچه‌های نمکی موقت (پلایا) که پایین‌ترین بخش بسیاری از کویرها را تشکیل می‌دهد و سطح سفره آب زیرزمینی به آن نزدیک است در واقع مترادف با سبخای قاره‌ای است. غالب آب‌های خشکی نسبت به آب‌های دریایی محتوی کربنات و سولفات سدیم خیلی بیشتر هستند اما در آب‌های دریایی کربنات و سولفات کلسیم فراوان است لذا چنان که رسوب کربنات و سولفات سدیم در حوضه‌های دریایی رخ دهد غالباً عدسی مانند هستند.
از سوی دیگر آب‌های دریایی بر خلاف آب‌های شور در خشکی‌ها دارای کلرور خیلی زیادتر است و در شورابه‌های خشکی‌ها بندرت کلرور وجود دارد در نتیجه مقدار رسوب نمک در محیط های خشکی ناچیز و معمولاً کوچک مقیاس است. عمده کانی‌هایی که از رسوب آب‌های زیرزمینی بوجود می آید نمک و گچ است. نوع و ترکیب نهشته‌ها در محیط های دریاچه ای با سنگ‌های اطراف این دریاچه‌ها ارتباط تنگاتنگ دارد.
معمولاً در محیط های دریاچه‌ای به دلیل کمیاب بودن یون پتاسیم نهشته‌ها یا نمک‌های پتاسیم دار نادر است اگر در محیط دریاچه ای نسبت کلسیم به سدیم بالا باشد گچ رسوب خواهد کرد و چنان که یون کلر به حد کافی باشد هالیت یا نمک طعام رسوب خواهد شد ولی در حالت کلی چنان که در یک محیط دریاچه ای نمک طعام زیادی وجود داشته باشد میتوان نتیجه گرفت که در اطراف حوضه رسوبی نمک فراوانی وجود داشته که در نتیجه شستشو و حمل به دریاچه منتقل شده است.
-
الف) سبخا (sebkha)
یکی از محیط های تشکیل نمک‌های تبخیری است و شامل سبخاهای قاره‌ای و سبخاهای ساحلی می‌باشد. سبخاهایی که در کنار دریا قرار دارند یا از آب دریا و یا از آب‌های زیرزمینی تغذیه می‌گردند و شامل لاگون‌های بسته ساحلی می‌باشند.
دریاچه‌های ساحلی و لاگون‌های محصور در خشکی که توسط کانال باریکی با دریا مرتبط است از این سبخاها محسوب می‌شود که کاملاً خشک شده‌اند و یا در فصول خشک با جهش آب دریا به درون آن تغذیه می‌شوند. سبخاهای خشکی در واقع پلایاهایی با کف کاملاً خشک شده هستند که توسط سیلاب‌های تند و زودگذر تغذیه شده و بطور معمول دارای رسوب نازک نمکی در کف می‌باشد، چنان که در این محیط ها سطوح آب‌های زیرزمینی بالا باشد و بر اثر خاصیت موئینگی به سطح را یابند و تبخیر گردند نهشته‌هایی را بوجود خواهند آورد.
در خصوص ویژگی‌های پلایاها توضیحات مفصل‌تری خواهیم داشت. در محیط های سبخایی همیشه ذرات تخریبی نسبت به سایر مواد بیشتر است و اصولاً کربنات منیزیم و نیز نمک‌های پتاس دار اگر تشکیل گردد غالباً بسیار ناچیز می‌باشند. برخی از دریاچه‌های نمکی مانند بحرالمیت همیشه آب دارد و ژرفای آن حدود ۴۰۰ متر می‌باشد، اما دریاچه‌هایی هم وجود دارد که تقریباً خشک و بدون آب (دریاچه موقت) هستند مانند ده نمک گرمسار در جنوب خاوری تهران
-
ب) محیط های دریایی
عمده ذخایر تبخیری که از نظر حجم و ضخامت قابل توجهی برخوردار هستند در حوضه‌های دریایی رسوب کرده‌اند. ایجاد این قبیل نمک‌ها و تداوم رسوب گذاری در آنها با عوالم مختلف از جمله وضعیت آب و هوای منطقه، ابعاد حوضه و تغییرات استاتیک، هیدروگرافی و تکتونیک ارتباط پیدا می‌کند.
برای اینکه در یک حوضه دریایی رسوب تبخیری بوجود آید بایستی تعادل و توازنی را که معمولاً در مقدار آب‌های ورودی و خروجی آنها وجود دارد، با افزایش مقدار تبخیر یا افزایش حجم شورابه‌های حوضه با پیشروی آب و فرونشینی کف حوضه و یا بالاخره با کاهش تدریجی اندازه کانالی که از طریق آن آب از دریا به حوضه وارد می‌شود، برهم بخورد.
تصویر مقطع گنبد نمکی با هسته نمکی مشخص و نیز تصویر برش افقی از یک گنبد نمکی که هسته و سنگ پوشش آن مشخص است.
اجزای گنبدهای نمکی
هر گنبد نمکی شامل یک هسته مرکزی که از نمک تشکیل شده است و بخشی که اطراف هسته مرکزی را احاطه می‌کند و از سنگ‌های رسوبی محلی تشکیل شده است، می‌باشد. معمولا از رسوبات نمکی هسته مرکزی جوان‌تر است. در بیشتر گنبدهای نمکی، سطح فوقانی بوسیله طبقات رسوبی پوشیده شده و تشکیل پوششی را می‌دهد که به آن پوش سنگ می‌گویند.
در بعضی از گنبدهای نمکی، ضخامت پوش سنگ به چند صد متر می‌رسد و بعضی از گنبدهای نمکی نیز فاقد پوش سنگ است. مثلا گنبد نمکی قم که در شمال ارتفاعات زنگار منطقه قم قرار دارد، فاقد پوش‌سنگ است. پوش سنگ‌ها معمولا از سنگ‌های آهکی، ژیپس و انیدریت تشکیل می‌شود. در بعضی موارد پوش سنگ حاوی ذخایری از مواد گوگردی است.
شکل گنبد نمکی
از نظر جکسون و تالبوت (۱۹۸۶)، ساختمان‌های نمکی ممکن است به صورت تاقدیس نمکی (Salt anticlines) بالش‌های نمکی (Salt pillows)، برجستگی‌های تیغه مانند نمکی (Saltridges) ، امواج نمکی (Salt Waves) ، استوک‌های نمکی (Salt stocks) و غیره باشد.
شکل گنبد نمکی متغیر است. دیواره بسیاری از گنبدهای نمکی دارای شیب زیاد در حدود ۸۰ تا ۹۰ درجه به طرف خارج است. گنبدهای نمکی متقارن، کمیاب و اغلب گنبدها نامتقارن و شیب دیواره‌ها در جهت مختلف متفاوت است. مقطع بیشتر گنبدهای نمکی نزدیک به دایره و در بعضی از گنبدها بیضی شکل است. گسترش افقی گنبدها بسیار متغیر و اغلب چندین کیلومتر است.
انوع گنبدهای نمکی از نظر عمق سطح فوقانی
- گنبدهای نمکی کم عمق
معمولا سطح فوقانی این گنبدها از سطح زمین کمتر از یک کیلومتر است. مانند گنبدهای نمکی ایران.
- گنبدهای نمکی دارای عمق متوسط
سطح فوقانی آنها بین یک یا ۱.۵ کیلومتری سطح زمین قرار دارد.
- گنبدهای نمکی عمیق
فاصله آنها از سطح زمین از ۱.۵ کیلومتر متجاوز است. اطلاعات حاصل از حفاری‌ها نشان می‌دهد که بعضی از گنبدهای نمکی در اعماق بیش از ۳۰۰۰ متر از سطح دریا توسعه دارد.
مکانیسم تشکیل گنبد نمکی
حرکت نمک با توجه به خاصیت شکل پذیری آن به سمت بالا به علت ضخامت قابل توجه طبقات روی آن است و این ضخامت باید به اندازه‌ای باشد که نیروی محرکه‌ای جهت جابجایی آن بوجود اید. بنابراین سرعت حرکت نمک نمی‌تواند در همه جا یکسان باشد. در این صورت با حرکت نمک به سمت بالا قدرت و نیروی محرکه فوق کاهش پیدا کرده و با افزایش بار، رسوبات نمک حرکت قائم خود را ادامه می‌دهد. این حرکت می‌تواند در هر سال از ۰.۱ تا یک میلیمتر باشد.
منشا گنبد نمکی
در نقاطی که گنبدهای نمکی یافت می‌شود، اغلب در زیرزمین لایه‌های ضخیمی از نمک موجود است که به لایه‌های تغذیه کننده گنبد نمک موسوم است. ضخامت این لایه‌های نمک متفاوت و در موارد استثنایی از هزار متر بیشتر است.
به نظر نتلتن (Nettelton) اگر در بالای یک طبقه نمک اصلی ، تاقدیسی با شیب بسیار ملایم وجود داشته باشد حرکت نمک به طرف بالا شروع می‌شود و نمک از لایه‌های تغذیه کننده بیرون کشیده می‌شود. عاقبت نمک در طبقات نمکدار مجاور ممکن است به اندازه‌ای نازک و فشرده شود که افزایش بیشتر نمک غیرممکن گردد.
نازک شدن طبقات نمکدار موجب فرو نشستن طبقات رویی آنها و ایجاد شیب به طرف خارج از گنبد می‌شود. این شیب در فاصله دور به طرف گنبد است و در نتیجه ناودیسی به وجود می‌اید که به نام ناودیس حاشیه‌ای یا کناری معروف است.
ضخامت لایه‌های تغذیه کننده نمک متفاوت است و یکی از راههایی که برای تعیین ضخامت این لایه‌ها بکار می‌رود، تعیین گودی ناودیس‌های کناری گنبدهای نمک است. از آنجایی که این ناودیس‌ها به احتمال زیاد بر اثر تغذیه نمک به گنبدهای نمکی در اطراف گنبد تشکیل می‌شود، باید لایه نمک حداقل برای ضخامتی معادل گودی ماکزیمم ناودیس کنار باشد.
مراحل تشکیل گنبد نمکی
- تشکیل طبقات با شیب ملایم
- تشکیل تاقدیس ساده گنبدی شکل
- تشکیل گنبد نمکی حقیقی
اشکال مختلف گنبدهای نمکی (Salt dom) یا (Diapiricfolds)
- گنبدهای نمکی متقارن
کمیاب تر بوده و شیب آنها در طرفین تقریبا مساوی است.
- گنبدهای نمکی نامتقارن
این گنبدها فراوان تر بوده و شیب دامنه اطراف آن نامساوی است. شکل کلی مقطع عرضی گنبدهای نمکی بیشتر دایره و در برخی از آنها بیضی شکل است و گسترش آن در روی زمین از ۵۰۰ متر تا۸ کیلومتر (در آمریکا) و در شمال شرقی دریای خزر بین ۵ تا ۱۲ کیلومتر گزارش شده است.
اهمیت ساختمان گنبدهای نمکی در زمین شناسی نفت
- نفتگیرهای گنبد نفتی (Salt dom traps)
نمک در گنبدهای نمکی، ابتدا به صورت لایه‌های رسوبی بوده‌اند که در حوضه‌های مختلف به سن پرکامبرین – کامبرین) مثلا حوضه زاگرس ایران) تا دوران سنوزوئیک)حوضه زاگرس، ایران مرکزی و رومانی) وجود داشته‌اند. وزن مخصوص نمک از دیگر سنگ‌های رسوبی کمتر و خاصیت شکل پذیری (Plasticity) آن بیشتر است.
چنانچه نمک در زیر طبقات ضخیم قرار گیرد، به علت حرارت زمین گرمایی و فشار ناشی از وزن طبقات به حال نیمه سیال در می‌آید و چون وزن مخصوصش از سنگ‌های فوقانی کمتر است، به نقاط ضعف لایه‌های بالایی که معمولا قله تاقدیس‌ها و یا سطوح گسلی است، نفوذ نموده و به طرف سطح زمین حرکت می‌کند.
هنگامی که توده نمک به صورت ستون استوانه‌ای شکل درآمد، اختلاف فشار استاتیک در ستونی که استوانه نمک در آن قسمت قرار دارد و قسمت‌های مجاور آن بیشتر شده و به حرکت توده نمک شتاب بیشتر می‌دهد. نفتگیرهای گنبد نمکی نسبت به سایر انواع نفتگیرهای ساختمانی وضع پیچیده تری داشته و بعلت مکانیسم تشکیل آن که شکافتن طبقات فوقانی را در پی دارد، با گسلهای متعدد همراه است.
- گنبدهای نمکی هرمز
گنبدهای نمکی هرمز در خلیج فارس جزایر کوچکی را تشکیل می‌دهد. نمک‌های هرمز در جنوب ایران، چینهای دوران سوم کوه‌های زاگرس را بدون داشتن جهت خاصی سوراخ کرده است. بطوری که در تمام موارد و محل‌های ممکن از قبیل قله، پهلو، محور تاقدیس و ناودیس و در روی گسل‌ها دیده می‌شود.
این گنبدهای نمکی با رسوبات دوران سوم، کرتاسه و بطور محلی با ژوراسیک دارای سطح برخورد دیاپریک است. بنابراین بطور محقق سن آنها از ژوراسیک قدیمی‌تر است. بطور کلی فعلا سن این تشکیلات را به پروتروزوئیک یا اینفراکامبرین نسبت می‌دهند و آن را هم ارز جانبی تشکیلات دولومیتی سلطانیه در ایران شمالی می‌دانند. به نظر می‌رسد که حرکات کوهزایی آسینتیک حداقل در شمال کرمان موجب پیدایش حوضه و یا حوضه‌هایی جهت تشکیل رسوبات نمکی هرمز گردیده است.
گنبدهای نمکی هرمز در طی حرکات کوهزایی آلپ در طبقات فوقانی خود تزریق شده است. وجود گنبدهای نمکی نتیجه تزریق پلاستیکی سنگ نمک در سنگ‌های رسوبی اطراف است. نمک هسته گنبدهای نمکی از طبقات زیرین مشتق می‌شود.
علت اساسی حرکت نمک و گنبدهای نمکی بطور دقیق معلوم نیست. عده‌ای از زمین شناسان عقیده دارند که نیروهای تکتونیکی، عامل اصلی حرکت گنبدهای نمکی است. چنانکه در رومانی، فشارهای افقی عامل اصلی حرکت نمک و تشکیل گنبدهای نمکی است و طرز توسعه و وضع گنبدهای نمکی با محور چین خوردگی‌های مهم ناحیه تطبیق می‌کند.
پدیده‌های مؤید جریان و شکل پذیری نمک در گنبدهای نمکی
- حرکت نمک به صورت یخچال در اطراف گنبد.
- انحنا و گنبدی شکل شدن طبقات روی نمک در گنبدهایی که نمک آنها هنوز به سطح زمین نرسیده‌اند.
- وجود کلاهک (Cap rock) در روی گنبدهای نمکی.
میادین مهم نفت و گاز در نفتگیرهای گنبدهای نمکی
- نفتگیرهای آمریکا.
- نفتگیرهای اروپا.
- گنبدهای نمکی ایران.
- حوضه رسوبی زاگرس (خلیج فارس)
- گنبدهای نمکی جنوب سمنان (کویر مرکزی)
انواع نفتگیرهای حاصل از گنبدهای نمکی
- نفتگیر کلاهک گنبد نمکی
در بالای ستون نمک، کلاهک برشی از خرده سنگ‌های سختی که نمک از طبقات جدا نموده، تشکیل می‌شود. این برش اگر در شرایط مناسب قرار گیرد می‌تواند محل تجمع نفت و گاز گردد. بدیهی است در این نوع نفتگیر گنبد نمکی هنوز در سطح زمین ظاهر نشده است.
- نفتگیرهای دامنه‌ای گنبد نمکی
گنبد نمکی از شروع حرکت، طبقات فوقانی را خم نموده و سپس آنها را شکسته و شیبی در خلاف جهت حرکت ستون نمک به آنها می‌دهد. این لایه‌های شیب دار در فراشیب به ستون نمک که نفوذ ناپذیر است ختم می‌شوند. اگر این لایه‌ها دارای توالی مناسبی از سنگ مخزن و سنگ پوششی بوده و نفت نیز در منطقه تولید شده باشد، ممکن است کانسار نفت بطور قابل توجهی در دامنه گنبد نمکی تشکیل شود.
- نفتگیر فوق کلاهک (Super Car trap)
اگر گنبد نمکی به سطح زمین برسد ممکن است باعث انحنا طبقات فوقانی شده و نفتگیرهای تاقدیسی گنبدی شکلی را ایجاد نماید که می‌تواند در رده نفتگیرهای تاقدیسی هم قرار گیرد. میدان نفتی دمام در عربستان سعودی نمونه‌ای از این نوع نفتگیر است.
- نفتگیرهای چینهای (Stratigraphy traps)
در سنگ مخزن مناسبی که حرکت هیدروکربن‌ها در آن میسر است و بر روی آن سنگ پوشش قرار دارد، قطع نفوذپذیری در جهت فراشیب (Up dip) اثر وجود تاقدیس یا گسل را در تجمع نفت و گاز دارد. قطع نفوذ پذیری ممکن است سریع و یا تدریجی باشد و طبقه بطور جانبی و به آرامی تغییر رخساره داده، مثلا از ماسه سنگ به ماسه سنگ رسی و نهایتا رس تبدیل گردد.
در سنگ‌های آهکی نفوذ پذیر تغییر رخساره به آهک مارنی و نهایتا به مارن و شیل صورت می‌پذیرد. شیب دار بودن لایه نفوذ پذیر حتی به مقدار کم یک عامل لازم برای ایجاد نفتگیرهای چینهای است. کشف نفتگیرهای چینهای به مراتب دشوار تر از یافتن نفتگیرهای ساختمانی است. زیرا مطالعات چینه شناسی و رسوب‌شناسی دقیق و پیگیری را لازم دارد.
- نفتگیرهای ریفی
گرچه در بین ریف‌های جدید ریف‌های مرجانی عمومیت دارند ولی در دوران‌های گذشته زمین شناسی جانداران مختلفی نظیر آلگ‌های آهکی، بریوزوآ (Bryozoa) ، اسفنج (Sponges) نیز ریف ساز بوده‌اند. بدنه اصلی ریف پس از سنگ شدن نیز بسیار متخلخل و نفوذپذیر است. طرف رو به دریای ریف (Fore reef) و سمت رو به خشکی ریف (back reef) را واریزه‌های ریف (Reef talus) تشکیل می‌دهد که با شیب زیاد به بخش عمیق تر دریا سرازیر می‌شود.
