Abstract | Keywords | Export | Availability | Bookmark

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Naar aanleiding van de diepe seismische campagne die in de noordelijke Emiraten werd doorgevoerd en omdat een volledige beoordeling van het koolwaterstofpotentiëel eveneens de invloed van diagenese hoort te bespreken, werd het idee opgevat om een studie door te voeren van de diageneses en de evolutie van het fluïdasysteem in de sedimenten van carbonaatplatform en helling in het noordelijk Oman gebergte. Het onderwerp van deze studie was het Musandam platform, aangezien in dit carbonaatplatform gesteenten dagzomen van dezelfde ouderdom en dezelfde afzettingscondities als potentiële oliereservoirs die momenteel onder het voorland begraven zijn. Dit onderzoek kan geïntegreerd worden in de studies die reeds het koolwaterstofpotentiëel van voorland plooi-en-overschuivingsgordels wereldwijd behandelen. Om de diagenetische studie in een bredere geodynamische context te kunnen plaatsen werd de geologie van het Oman gebergte in detail bestudeerd. Het Musandam schiereiland maakt deel uit van het Oman gebergte. Dit gebergte is 700 km lang en strekt zich uit van de Straat van Hormuz in het noorden tot aan de Indische Oceaan in het zuiden. De vorming van de gebergteketen vond plaats tijdens twee tektonische fasen, onderbroken door een fase van tektonische relaxatie (Searle et al., 1983). Het studiegebied bevond zich op de passieve continentale plaatrand van Gondwana van het Cambrium tot het Perm. Tijdens het laat Perm startte de spreiding van de Neotethys oceaan met de noordwaartse migratie van het Iraans microcontinent (Baud et al., 2001). Langs de noordoostelijke rand van het Arabisch platform vormden zich een continentale helling en bekken. Tijdens het laat Trias tot vroeg Jura verplaatste de spreidingsas zich naar het oosten. Dit leidde tot een oostwaartse subductie en compressie van de sedimenten in de Neotethys in het midden Krijt (Glennie, 2005). In de achterboog van deze subductiezone ontstonden de toekomstige Oman-VAE ofiolieten. Tijdens het Campaniaan ging de oceaan volledig dicht en werden de Oman-VAE ofiolieten, de bekkensedimenten (Hawasina) samen met het vulkanisch complex (Haybi) en de hellingsafzettingen (Sumeini) in verschillende fasen op mekaars rug overschoven en bovenop het autochtone Arabisch platform geplaatst. Een voorlandbekken vormde zich voor de vooruitschrijdende ondiepe overschuivingsnappes van het Oman gebergte (Searle, 1988b). Omdat er geen sprake was van een echte botsing tussen platen was het reliëf niet erg uitgesproken op dat moment. De huidige topografie ontstond dan ook tijdens een tweede tektonische fase die dateert van het Cenozoicum. Over de precieze tijdsperiode van deze post-obductie fase wordt nog steeds gediscussiëerd (Warrak, 1996) maar algemeen wordt aangenomen dat de tweede tektonische fase tussen het Paleoceen en het Mioceen plaatsvond. Deze deformatie veroorzaakte grootschalige overschuivingen en plooien in het noordelijk Oman gebergte. Het Musandam platform werd zelfs over 15 km naar het westen getransporteerd langs de Hagab overschuivingsbreuk (Searle, 1985; Robertson et al., 1990). Het bijgevolg para-autochtone carbonaatplatform werd intern vervormd door steile opschuivingsbreuken en plooien. Vandaag de dag bestaat het Oman gebergte uit het Musandam schiereiland, de Dibba Zone (met Hawasina en Sumeini nappes) en de Oman-VAE ofiolieten. De stratigrafische benamingen die in dit werk worden gebruikt werden voorgesteld door Ellison et al. (2006) en Phillips et al. (2006) maar deze zijn op hun beurt gebaseerd op de publicaties van Glennie et al. (1974) en Robertson et al. (1990). De stratigrafie van het Musandam platform behoort tot de Hajar Supergroep die kan worden onderverdeeld in vijf groepen nl.: de Ruus al Jibal, Elphinstone, Musandam, Thamama and Wasia Groep. De sedimentaire gesteenten in de Dibba Zone maken deel uit van de Hamrat Duru en de Aruma Groep. In de Verenigde Arabische Emiraten werden zowel op het land als langs de kust talrijke olie- en gasvelden ontdekt. In het voorlandbekken van het Oman gebergte, werden gascondensaten gevonden. In de bergketen zelf werden er tot nu toe nog geen commerciële ontdekkingen gedaan. De staalname gebeurde in 6 ontsluitingsgebieden die zich alle langsheen een NS-traject doorheen het gebergte bevinden. Vijf van deze ontsluitingen zijn gesitueerd in het Musandam schiereiland in Wadi Sha’am, Wadi Ghalilah, Wadi Bih, Khatt en Wadi Batha Mahani. De zesde ontsluiting in Jebel Gharaf behoort tot de Dibba Zone. Stalen van calcietaders en zowel vervangingsdolomieten als dolomietcementen werden verzameld en dan voornamelijk in de buurt van belangrijke overschuivings- en opschuivingsbreuken omdat in deze zones gewoonlijk bewijzen van belangrijke fluïdafluxen worden teruggevonden (Muchez et al, 1998a). Een hele resem microscopische technieken zoals gepolariseerd licht, kathodeluminescentie-, fluorescentie- en elektronenmicroscopie gecombineerd met X-stralen diffractie, geochemische analyses van hoofd-en sporenelementen, isotopenanalyses en microthermometrie werden toegepast om de stalen die werden genomen in de verschillende ontsluitingsgebieden te bestuderen. In de eerste gevallenstudie in de Dibba Zone (Hoofdstuk 4) werden de Sumeini hellingsafzettingen bestudeerd die ontsloten zijn in het tektonisch venster van Jebel Gharaf maar normaal gezien bedekt worden door de Hawasina sedimenten in de Dibba Zone. De conglomeraten van de Ausaq formatie wisselen af met de mudstones met afglijdingen van de Mayah formatie. De adergeneraties die hier werden aangetroffen kunnen gegroepeerd worden in een vroeg mariene tot mariene begravingsperiode, een begravingsperiode, een syntektonische (laat Krijt) en ten slotte een post-vervormingsperiode. Deze indeling is gebaseerd op de relatie met begravings- en tektonische stylolieten en de petrografische en geochemische eigenschappen van de calcietaders zelf. Eén bepaalde adergeneratie wijst op deformatie in een schuifvervormingszone. Door middel van microthermometrie kon een fluïdumsysteem met zeer hoge temperaturen maar verrassend lage saliniteiten bepaald worden. De begravingsgeschiedenis werd gereconstrueerd door middel van de stratigrafische lagen die erboven werden afgezet. De bekomen maximale begravingstemperatuur, in het geval zonder afdekkende ofiolieten, zijn voldoende hoog om de temperatuur van het fluïdum te verklaren door opwarming tijdens begraving zonder hydrothermale fluïda te moeten inroepen. In de gevallenstudie in Wadi Batha Mahani (Hoofdstuk 5) werden de dolomietbreccies behandeld die voorkomen in vlekken temidden van de kalkstenen. Deze wadi is gelegen tussen de Dibba Zone en het Musandam schiereiland en was paleogeografisch gezien gesitueerd op de overgang van het carbonaatplatform naar de helling. De laat Jura Musandam carbonaten werden in twee fasen gedolomitiseerd. Tijdens de eerste fase (type 1) was de dolomitisatie beperkt tot enkele stratigrafische lagen in de platformkalkstenen, die vervolgens gebreccieerd werden. Een marien tot gemodifiëerd marien fluïdum wordt verantwoordelijk geacht voor deze synsedimentaire tot zeer vroeg diagenetische dolomitisatie. De tweede dolomitisatiefase tastte enkel de type 1 dolomietbreccies aan door rekristallisatie van de type 1 dolomiet en precipitatie van een beperkt volume van dolomietcement. De stabiele isotopen resultaten worden gekenmerkt door de aanwezigheid van een covariante trend tussen d18O and d13C. De isotoopwaarden van de dolomieten variëren van mariene naar zeer negatieve waarden (respectievelijk −10.2 en −8.9‰). Dit kan worden verklaard door de rekristallisatie tijdens type 2 dolomitisatie. De verarmde zuurstofisotopen zijn het gevolg van hoge precipitatietemperaturen, terwijl de lage koolstofwaarden te maken hebben met het inbouwen van lichte koolstofatomen in het dolomietrooster. Deze lichte koolstof is afkomstig van oxidatie van organisch materiaal. Deze dolomitisatie wordt toegeschreven aan een tektonische flux van fluïda. De precieze tijdsperiode van deze fluïdamigratie is moelijk te achterhalen. Twee verschillende hypotheses worden geopperd: (1) Een tektonisch geïnduceerde flux langs een overschuivingsbreuk tijdens de plaatsname van de nappes op het Arabisch platform tijdens de laat Krijt compressie; (2) Migratie van warme formatiewaters langs de Hagab overschuivingsbreuk tijdens de breukactiviteit in het Cenozoicum. In de gevallenstudie van Khatt wordt de diagenese van een aderzone in de Thamama kalkstenen besproken (Hoofdstuk 6). Een eerste adergeneratie bestaat uit typische begravingsaders met blokkige calcietkristallen met veel splijtingen en verarmde zuurstofisotopenwaarden. Analyse van de vloeibare insluitsels leverde een fluïdum op met temperaturen tussen de 60 en de 90°C en een H2O-NaCl samenstelling. Een tweede aderopvulling die bestaat uit bruine gededolomitiseerde zadeldolomieten werd aangetast door rekristallisatie. Het rekristalliserend fluïdum wordt ook verantwoordelijk geacht voor de precipitatie van de laatste calcietgeneratie zonder splijtingen. Deze uitspraak is gebaseerd op de gelijkenis van zowel de kathodeluminescentie, stabiele isotopen en de chemische samenstelling van deze twee generaties. Het rekristalliserend fluïdum is afkomstig van een circulerend fluïdumsysteem. De fluïdumcirculatie begint met de infiltratie van regenwater in de ondergrond tijdens de telogenese. Vervolgens dringt dit water diep in de gesteenten, warmt op en neemt sulfaten op door oplossing van carbonaatgesteenten en evaporieten vooraleer het weer aan de oppervlakte komt. Dit fluïdum wordt gekenmerkt door middelhoge temperaturen, naar analogie met de thermische bronnen in Khatt vandaag de dag. Pyrietframboïden worden gevormd in het reducerende gedeelte van de ondergrond als gevolg van bacteriële sulfaatreductie. Ondertussen worden de dolomieten gecalcifiëerd in het oxiderende gedeelte van de ondergrond. In hoofdstuk 7 wordt de diagenese aan beide kanten van een belangrijke Cenozoische opschuivingsbreuk in Wadi Ghalilah behandeld. De gedetailleerde petrografische en geochemische analyse van calciet aderopvullingen in de laat Trias en vroeg Krijt carbonaten van de bovenliggende en onderliggende breukwand leverde een totaal verschillende diagenese op. In zowel de bovenliggende als de onderliggende breukwand zijn de meeste adergeneraties ontstaan voor begraving als rekspleten door middel van het “crack-seal” mechanisme. De aderopvulling bestaat uit calciet met een gesteente-gebufferde stabiele isotopensignatuur. In de bovenliggende breukwand was deze aderopvulling het resultaat van de precipitatie van calciet door zeewater met een temperatuur van 60°C. Aangezien deze aders dateren van voor de tektonische deformatie zegt dit niets over de syntektonische fluïdamigratie. Dit is eveneens het geval voor dergelijke gesteente-gebufferde aders in de onderliggende breukwand. De aders in de onderliggende breukwand, die de tektonische stylolieten doorsnijden, daarentegen, kunnen gerelateerd worden aan syntektonische migratie van hoogsaliene formatiewaters met een temperatuur van 80 tot 160°C tijdens deformatie. Deze formatiewaters worden hoogstwaarschijnlijk aangevoerd langs de opschuivingsbreuk. Deze breuk fungeert gelijktijdig als migratiepad voor dit fluïdum naar de onderliggende breukwand maar ook als permeabiliteitsbarrière voor migratie naar de bovenliggende breukwand. In de bovenliggende breukwand is elk bewijs voor syntektonische fluïdamigratie namelijk afwezig. Dit veroorzaakte de compartimentalisatie van de bovenliggende en onderliggende breukwand. Een vergruisde en een gedolomitiseerde zone met roze dolomietcementen werd aangetroffen in de Milaha Formatie in de onderliggende breukwand van een gelijkaardige opschuivingsbreuk ter hoogte van de ingang van Wadi Bih (Hoofdstuk 8). Daarnaast is er een grote concentratie van calcietaders aanwezig in de Ghalilah Formatie. De twee belangrijkste aderopvullingen bestaan uit typisch begravingscement namelijk bruine gededolomitiseerde zadeldolomieten en “crack-seal” calciet met veel splijtingen, een doffe kathodeluminescentie, verarmde zuurstofisotopen en hoge temperaturen. De structurele oriëntatie van deze laatste aders past bovendien in het spanningsveld dat heerste tijdens de laat Krijt nappe plaatsname. In de dolomietzone gaat de gesteentevariëteit van de dolomiet geleidelijk over in het roze zadeldolomietcement. De gelijkenis tussen deze dolomietvarianten wat betreft hun kathodeluminescentie en isotoopsignaturen is eveneens een aanwijzing dat er slechts één dolomitisatiefase plaatsvond. De aanwezigheid van deze dolomieten in de breukzone, de hoge temperatures (Th = 160°C) en de hoge maar variabele saliniteiten van het dolomitiserend fluïdum kunnen verklaard worden door tektonisch geïnduceerde migratie langs de opschuivingsbreuk. Het onderwerp van de laatste gevallenstudie is Wadi Sha’am (Hoofdstuk 9). In deze wadi wordt de rotswand onderverdeeld in breukblokken door verscheidene opschuivingsbreuken. De talrijke “molds” en “vugs” en de twee meest voorkomende adergeneraties in de Musandam 1 formatie in zo’n breukblok werden bestudeerd. De opvulling van de aders, de “molds” en “vugs” bestaat voornamelijk uit typische begravingscalciet. Het kenmerk van dit calcietcement dat het meest in het oog springt is de extreme gesteentebuffering. De dominante trend in de stabiele isotopen is een horizontale trend die wordt veroorzaakt door verarming van de zuurstofisotopen ten gevolge van temperatuursfractionering tijdens begraving en de precipitatie van de eerste generatie begravingsaders. De tweede generatie bestaat uit twee fasen namelijk een ijzerarme calcietgeneratie en een ijzerrijke dolomietgeneratie en wordt gekenmerkt door minder verarmde zuurstofisotopen. Deze omkering van de trend kan verklaard worden door 18O verrijking van het fluïdum door water-gesteente interactie. Door deze water-gesteente interactie wordt er een ijzerarm calcietcement met gesteente-gebufferde isotopen afgezet in de aders. Dit heeft dan weer als gevolg dat de Mg/Ca verhouding en de relatieve ijzerconcentratie toeneemt in het fluïdum. Wanneer deze aders opnieuw geopend worden kan er vervolgens een beperkt volume van ijzerrijk dolomietcement geprecipiteerd worden. Aangezien de dolomieten niet zo sterk gebufferd zijn door het gesteente en de temperatuur van het fluïdum nog gestegen is door verdere begraving, zijn de zuurstofisopen van deze dolomieten opnieuw lichtjes meer verarmd dan de calciet. Al deze resultaten werden vergeleken tussen de verschillende studiegebieden. Begravingsstylolieten werden gevormd op twee verschillende momenten in de geschiedenis van het Musandam schiereiland. Bovendien zijn de tektonische stylolieten in het Musandam platform stukken jonger dan die in de Dibba Zone. De paragenese en de verschillende adertypes kunnen onderverdeeld worden in de volgende 4 tijdsvakken afhankelijk van het voorkomen van stylolieten: een mariene tot mariene begravings-, begravings-, syntektonische en posttektonische tijdsperiode. Daarnaast wordt in de dolomietvoorkomens een onderscheid gemaakt tussen synsedimentaire en begravingsdolomieten. Deze laatste zijn van belang bij de reconstructie van het fluïdumsysteem aangezien exotische fluïda vaak worden ingeroepen als dolomitiserende fluïda. Twee emersie- en karstificatiefasen werden waargenomen: een vroege fase van Cenomaniaan ouderdom en een late telogenetische fase. Op basis van deze resultaten in de verschillende gevallenstudies wordt een fluïdumsysteem voorgesteld met migratie van warme pekels met H2O-NaCl-CaCl2 samenstelling langs Cenozoische opschuivingsbreuken. Deze pekels worden aangevoerd uit diepere formaties of zelfs van de basisontkoppelingsbreuk langs de Hagab overschuivingsbreuk. Deze formatiewaters infiltreren enkel in de onderliggende breukwand met compartimentalisatie als gevolg. Na vergelijking met gelijkaardige studies in voorland plooi-en-overschuivingsgordel in andere regio’s blijken de aderassociaties in vergelijkbare periodes over het algemeen dezelfde te zijn. Enkel de hydraulische en “crack-seal” aders dateren van na de ontwikkeling van tektonische stylolieten in het Musandam schiereiland in tegenstelling met hun voorkomen in klassieke plooi-en-overschuivingsgordels. Dit verschil is gedeeltelijk te wijten aan de tweefazige gebergtevorming maar ook deels aan het voorkomen van deze adertypen langs actieve breuken. Alle lichte koolwaterstoffen die mogelijk aanwezig waren in reservoirgesteenten van het Musandam schiereiland zijn ontsnapt tijdens overschuiving en opheffing. De groen fluorescerende vloeibare insluitsels die werden aangetroffen in calcietaders in de Musandam kalkstenen bevestigen de aanwezigheid van een oliekeuken in het gebied. De platform- en hellingscarbonaten die momenteel begraven zijn onder het voorland kunnen beschouwd worden als potentiële reservoirs. Door middel van rekristallisatie van dolomieten op de overgang tussen carbonaatplatform en helling kunnen potentiële weliswaar slecht geconnecteerde koolwaterstofreservoirs gevormd worden. Een andere manier om reservoirs te creëren is wanneer de migratie van warme pekels langs de Cenzoische opschuivingsbreuken