ريشه واژه نفت

 در زبان فارسي به طور يقين مشخص نيست. به عقيده زبان شناسان نفت از کلمه اوستايي ( نپتا ) گرفته شده است که کلدانيان و اعراب آن را از زبان مادي گرفته و ( نفتا ) خوانده اند . پتروليوم (petroleum) واژه اي لاتين هم ارز نفت است که از دو کلمه پترا (petra) به معني سنگ و (oleum) به معني روغن گرفته شده است .
نفت در زبان هاي مختلف به شکل ذيل مي باشد :
Catalan: petroli
Greek: petrelaio
Interlingua: petroleo
Latin: petroleum
و ...
- پتروليوم در واقع در مواد هيدروكربني است كه به صورت طبيعي عمدتاً در سنگ هاي رسوبي واقع مي گردد .
- پتروليوم مي تواند به صورت فازهاي مختلف، از جمله فاز گازي، نظير گاز طبيعي (natural gas) ، فاز مايع، نظير نفت خام (crude oil) و فاز جامد، مانند قير (asphalt) در خلل و فرج و شكستگي هاي سنگ ها تجمع يابد .
- نفت خام (Crude Oil) ، مخلوطي طبيعي از هيدروكربن هاي مايع است كه هم در مخازن زيرزميني و هم در سطح، بعد از گذر از تفكيك كننده هاي مختلف به صورت مايع باقي مي ماند .
- خواص فيزيكي و شيميايي هيدروكربن براي مهندسين مخزن و توليد بسيار مهم است زيرا خواص فيزيكي و شيميايي هيدروكربن، برروي حركت سيالات درون مخزن و مقدار واقعي توليد هيدروكربن تأثير خواهد گذاشت .
- انباشته شدن مواد هيدروكربني در زير سطح زمين در سنگ هايي صورت مي گيرد كه توانايي نگهداري و انتقال سيالات را داشته باشند. اين سنگها، مخزن (reservoir) ناميده مي شوند .
- تجمع مواد هيدروكربني به صورت اقتصادي در سنگ مخزن منوط به وجود عوامل متعددي است. بطور كلي وجود پنج عامل براي تجمع اقتصادي نفت و گاز لازم و ضروري است .
اين پنج عامل عبارتند از :
1-سنگ منشأ بالغ (mature source rock) كه توليد هيدروكربن کرده است که سنگ دانه ريز غني از مواد آلي كه در حرارت معيني به بلوغ رسيده و داراي نفت و گاز قابل بهره برداري است .
2-سنگ مخزن (reservoir rock) كه بتواند هيدروكربن را در داخل خود جا دهد و داراي تخلخل (توان ذخيره) و تراوايي (توان انتقال) باشد .
3-مهاجرت هيدروكربن بين سنگ منشأ و سنگ مخزن (migration pathway) عملي باشد .
4-پوش سنگ (cap rock) ناتراوا كه از خروج نفت از داخل سنگ مخزن جلوگيري كند .
5-تله نفتي (oil trap) كه در آن نفت به صورت اقتصادي متمركز گردد

چاه نفت عبارت است از حفره‌های استوانه‌ای که در زمین برای اکتشاف بهره برداری و ... از منابع نفتی ایجاد می‌شود که ممکن است عمود و یا مایل بر سطح زمین باشد .

 

چاههای استثنایی

در گذشته مقدار قابل توجهی نفت از تعداد انگشت شماری چاه به دست آمده است که در نوع خود بی‌نظیر بوده‌اند، امروزه در صنایع نفت تلاش فراوانی برای کنترل اینگونه چاهها و حفظ سلامت مخزن به عمل می‌آید .

چاه شماره 200 کلمبیا در آمریکای جنوبی ظرف مدت 10 ساعت حدود 5000 بشکه نفت از عمق 30 متری تولید کرد. پس از این مدت ، تولید چاه متوقف و چاه بسته شد .

چاه شماره 4 در مکزیک از سال 1910 تا 1949 حدود 115 میلیون بشکه نفت تولید کرد . تولید روزانه این چاه بطور متوسط000/100 بشکه نفت بوده و حتی تا 000/200 بشکه نفت در روز نیز اندازه گیری شده است .

چاه شماره 7-7 مسجد سلیمان حدود 50 میلیون بشکه نفت در عمق 300 تا 350 متری از سازند آسماری تولید کرد .

چاه شماره 3 yates در غرب تگزاس حدود 000/200 بشکه نفت در روز در عمق 300 متری از آهکهای حفره‌دار پرمین تولید کرد .

یکی دو چاه در حوزه نفتی گچساران با تولید دهها هزار بشکه نفت در روز حفر شده‌اند

چاه عمیق

چاههایی که عمق آنها از 4500 متر بیشتر باشد، چاه عمیق نامیده می‌شود. در ایالت متخده آمریکا به چاههایی که عمق آنها تا 6000 متر باشد، چاه خیلی عمیق و چاههایی که عمق آنها تا 7500 متر برسد را چاه بسیار عمیق گویند. پروژه‌های چاههای عمیق به منظور پژوهشهای نفتی و در سنگهای آذرین به منظور اکتشاف انرژی گرمایی آبهای زیرزمینی صورت می‌گیرد .

 

عمیقترین چاه اکتشافی حفر شده

دکل حفاری "کلا" تا عمق 11600 متری پوسته قدیمی قاره‌ای آرکئن- پروتروزوئیک در بالتیک نفوذ کرده و از جمله عمیقترین چاههای اکتشافی محسوب می‌شود. چاه مذکور به اس- جی- 3 موسوم می‌باشد .

عمر چاهها و مخازن

عمر یک چاه و یا مخزن همزمان با رسیدن نفت یا گاز به سطح زمین در شرایطی که دارای قابلیت اقتصادی می‌باشد شروع شده و مادامی که استخراج از چاه و یا مخزن مقرون به صرفه باشد، ادامه می‌یابد. هرگاه هزینه تولید نفت بر فروش آن افزایش یابد، چاه بسته شده و عمر چاه و همچنین عمر مخزن آن بطور موقت یا دائم به اتمام می‌رسد .

انواع چاههای نفت

چاه اکتشافی

چاه اکتشافی اولین چاهی است که جهت کسب اطلاعات زمین شناسی و آگاهی از وضعیت نفت و گاز در ناحیه‌ای حفر می‌شود. حفر چاه اکتشافی پس از انجام مراحل اکتشاف و تعیین نواحی دارای پتانسیل ذخیره نمودن نفت و گاز صورت می‌گیرد. اگر اکتشاف در یک میدان نفتی متشکل از دو یا چند مخزن به عمل آید، اولین چاه ورود به هر مخزن در واقع ، چاه اکتشافی آن مخزن محسوب می‌شود .

چاه توصیفی

آگاهی از مرزهای جانبی مخزن ، تعیین مقدار ذخیره و چگونگی گسترش ذخیره مخزن با حفر چاه توصیفی مورد بررسی قرار می‌گیرد. چاههای توصیفی پس از حفر چاه اکتشافی و اطمینان از حضور ذخیره دارای قابلیت اقتصادی حفر می‌شود .

 

چاه مشاهده‌ای

چاههایی که به منظور مشاهده وضعیت دائم مخزن حفاری شود چاه مشاهده‌ای نامیده می‌شود. فشار مخزن ، سطح آب و نفت ، نسبت آب و نفت و ... از جمله مواردی است که با استفاده از چاههای مشاهده‌ای قابل بررسی و اندازه گیری است .

چاه جانشینی

چاه جانشینی در مواقعی که امکان بهره برداری از چاه قبلی وجود نداشته باشد مورد حفاری قرار می‌گیرد. برای مثال ، حفاری چاه جانشینی در مجاور چاهی که به دلیل جاماندگی ابزار حفاری در آن متوقف شده باشد صورت می‌گیرد .

چاه توسعه‌ای

پس از حفاری چاههای اکتشافی و توصیفی و ضمن تایید ذخیره دارای قابلیت اقتصادی مخزن ، اقدام به حفر چاههای توسعه‌ای می‌شود. استخراج نفت و گاز از مخزن بطور عمده توسط چاههای توسعه‌ای صورت می‌گیرد ..

تخلخل

پوکی یا تخلخل عبارت است از تمامی فضاهای خالی موجود در رسوب یا سنگ بوده که به دو صورت مطلق مفید یا موثر بیان می گردد .

ریشه لغوی

تخلخل یا پوکی در زبان فارسی به معنی فضای خالی است و معادل لاتین آن Porosity می باشد

مقدمه

پارامتر پوکی یا تخلخل در واقع مورد توجه بسیاری از علوم از جمله شاخه های بسیاری از زمین شناسی و مهندسی سازه ها بوده و هست و برای دست یابی به پارامترهای مهم دیگر بسیار حائز اهمیت می باشد. لذا اهمیت مطالعه و درک چگونگی ایجاد تخلخل و انواع آن و عوامل موثر در آن نمایان می شود .

انواع تخلخل

پوکی بر پایه زمان تشکیل به دو صورت اولیه و ثانویه بوجود می آید :
الف پوکی اولیه (Primary Porosity): شامل فضاهای خالی می باشد که در هنگام رسوبگذاری ساخته شده و به اشکال زیر ظاهر می گردد .

پوکی بین دانه ای (interpartide): فضای خالی ایجاد شده بین دانه های تشکیل دهنده رسوب یا خاک

پوکی درون دانه ای (Intra Particle): این نوع پوکی بیشتر در دانه های کربناته و به صورت حفره در درون اسکلت موجودات ظاهر گشته که اغلب در مراحل دیاژنز توسط سیمان پر می گردند

پوکی پناهگاهی (Shelter): طرز قرار گیری دانه های درشت ممکن است به گونه ای باشد که فضای خالی در زیر آنها بوجود آید. مانند حفره موجود در زیر صدف یک نرم تن ( دو کفه ای )

پوکی رشد چهارچوب (Growth- Framework): اینگونه پوکی در اثر رشد موجودات زنده در محیط آبی و ایجاد فضایی در بین پیکره های آنها بوجود می آید .

ب ) پوکی ثانویه (Secondry Porosity)
پوکی ثانویه به آن دسته از فضاهای خالی گفته می شود که پس از رسوبگذاری و در اثر فرآیندهای دیاژنز بوجود آمده اند .

پوکی بین بلوری (Intra Crystalline): فضای بین بلورهای موجود در سنگ را گویند . بویژه در سنگهای کربناته که در اثر فرآیِند جانشینی دولومیت جانشین کلسیت می گردد. این جانشینی باعث کاهش حجم کانی اولیه و در نتیجه افزایش فضای خالی و پوکی می شود .

پوکی روزنه ای (Fenestral): حفره ای است به شکل عدسی، کروی و یا نامنظم که به صورت پراکنده در اثر از دست دادن آب منفذی، تخمیر جلبکها، یا هنگام خشک شدن رسوبات بوجود می آید .

پوکی قالبی (Moldic): در اثر انحلال بخشی از سنگ این گونه پوکی شکل گرفته که درصورتیکه بسیار بزرگ باشد به ان پوکی غاری (Cavern) گویند. این گونه پوکی اغلب در سنگهای کربناته شده می شود

 

پوکی شکستگی (Fracture) در اثر شکستگی های موجود در سنگ این نوع پوکی شکل می گیرد. عواملی چند، مانند فشردگی (Compaction) ، لغزش، زمین ساخت باعث بوجود آمدن آن می شود. به طور کل تخلخل اولیه با اندازه دانه ها رابطه عکس دارد یعنی هر چقدر اندازه دانه ها بزرگتر باشد تخلخل اولیه کمتر خواهد بود و را که در رسها که ریزترین دانه های رسوبی را تشکیل می دهند بیشترین تخلخل مطلق را داریم .

تخلخل یا پوکی در زمین شناسی کاربردی (زمین شناسی نفت، آبهای زیرزمینی، زمین شناسی- مهندسی و ژئوتکنیک) از اهمیت ویژه ای برخوردار است. چرا که عامل مهم ذخیره شدن نفت بالا بودن تخلخل مفید در سنگهای مخن و کم بودن آن در سنگهای پوششی مخزن است .
و در آبهای زیرزمینی عامل مهم برای حرکت آبهای زیرزمینی بالا بودن تخلخل مفید است. در مورد زمین شناسی مهندسی تخلخل زیاد کارهای مهندسی را دچار مشکل می کند و به عنوان یک عامل مزاحم تلقی می شود چرا که در یکی از سدهای ایران به نام سدلار به علت عدم توجه مهندسان زیربط به زیاد بودن تخلخل، تقریبا بلا استفاده مانده و آبگیری نمی شود .

ریشه لغوی

چینه شناسی یا Stratigraphy از دو واژه یونانی stratos به معنی چینه (لایه – طبقه) و کلمه graphos به معنی نگاشتن ترکیب شده است و علمی است که اصولا از روابط موجود بین طبقات سنگهای رسوبی بحث می‌کند .

دید کلی

مطالعات چینه شناسی از یک طرف مبتنی بر شناخت توالی طبقات رسوبی در زمانهای مختلف زمین شناسی به منظور پی بردن به تاریخ حوادث زمین و تکامل موجودات بوده ، از طرف دیگر تغییرات جانبی رخساره‌ها در مکانهای مختلف را بررسی می‌نماید که به وسیله آن با وضع جغرافیایی گذشته زمین در هر زمان آشنا می‌شویم .

بطور کلی در مطالعات چینه شناسی حوادث مختلف زمین (مانند پدیده‌های ولکانیسم ، گرانیتیزاسیون ، رسوب گذاری ، دگرگونی و ...) مورد بررسی قرار می‌گیرد .

امروزه به عبارت ساده منظور از علم چینه شناسی ، مطالعه و شناخت رخساره‌ها در زمانها و در مکانهای مختلف و ارتباط آنها با یکدیگر می‌باشد .

تاریخچه علم چینه شناسی

در سال 1500 میلادی لئوناردو داوینچی (1519-1452 میلادی) صدفهای فسیل شده را در شمال ایتالیا پیدا کرد. وی متوجه شد که این صدفها در نواحی دریایی وجود دارند. این لایه‌ها را بعدا استنو مطالعه کرد و به این واقعیت پی برد که این صدفها به علت پوسته شکننده خود نمی‌توانسته‌اند مسافت زیادی را طی کرده باشند. همچنین وی متوجه شد که در بین لایه‌ای فسیل‌دار ، لایه‌ای فاقد فسیل وجود دارند. داوینچی حدس زد که طغیانهای فصلی رودخانه‌ها موثرتر از یک طغیان جهانی هستند .

بی شک یکی از پیشگامان علم چینه شناسی که خدمات ارزنده‌ای به این علم کرد، نیکلاس استنو محقق برجسته دانمارکی مقیم شهر فلورانس بود. استنو به چند واقعیت مهم پی می‌برد، او متوجه شد که مطالعه یک لایه رسوبی بسیار مهم می‌باشد، چرا که دانه‌ای سنگینتر و سپس دانه‌ای ریزتر ته نشین می شوند و هر تغییر در این کمیت‌ها موجب لایه بندی می‌شود. وی این واقعیت مهم را بیان کرد که یک سری لایه که دارای مجموعه‌های تخریبی و فسیلی هستند با هم انباشته نشده‌اند بلکه لایه‌های پایینی قدیمی‌تر از لایه‌های بالایی هستند و بر همین اساس وی اصل روی هم قرار گرفتن لایه‌ها را بیان کرد .

در سال 1723 یک طبیعت شناس انگلیسی به نام جان وودوارد لایه های رسوبی شمال فرانسه و انگلستان را بر اساس صدفهای مشابه تطابق داد. در سال 1870 شیمیدان برجسته فرانسوی لاووازیه به ارزش تعیین سن توسط فسیلها و همچنین به ارزش آنها در تعیین شرایط محیط گذشته پی برد .

بر اساس اصل یکسان گرایی Uniformitarianism جیمز هاتن ، در سال 1905 ، جی کی اصل «زمان حال کلید گذشته است» را عنوان کرد. یعنی با مطالعه حوادث امروزی زمین شناسی می‌توان در گذشته زمین نیز این حوادث را پیدا کرد. امروزه این اصل را Principle of Actualism می‌نامند که برای معادل فارسی این اصل می‌توان اصطلاح حال معیاری را به کار برد .

 

 

انشعابات علم چینه شناسی

• چینه نگاری زیستی :
  در قلمرو این رشته از چینه نگاری ، سن لایه‌ها و چینه‌ها توسط فسیلهای شاخص تعیین و انطباق چینه شناسی صورت می‌گیرد .
• پالینوستراتیگرافی :
  پالینوستراتیگرافی نیز انشعابی از چینه نگاری زیستی است که بر اساس تقسیمات زمانی دانه‌های گرده فسیل بنا شده است .
• چینه نگاری سنگی :
  که مبنای مطالعات چینه شناسی لیتولوژی سنگها و لایه است .
• چینه نگاری زمانی :
  که در آن زمان‌های زمین شناسی و همچنین خواص سنگ شناسی نیز مورد مطالعه قرار می‌گیرد .
• چینه نگاری شیمیایی :
  که مطالعات چینه شناسی بر مبنای شناخت عناصر شیمیایی موجود در سنگها و تغییرات نسبی آنها در زمانهای مختلف با توجه به رخساره‌های مربوطه است .
• چینه نگاری مغناطیسی :
  که تغییرات شدت میدان مغناطیسی زمین و جهت میدان مغناطیسی در ادوار مختلف زمین شناسی در این روش اساس کار است .
• چینه نگاری رسوبی :
  خواص رسوب شناسی طبقات ، توالی آنها و تغییرات رسوبی اساس مطالعه این علم می‌باشد .
• چینه نگاری آب و هوایی :
  از چینه‌ها و لایه‌ها در این روش با توجه به ایزوتوپ O18 به O16 به عنوان شاخص های درجه حرارت و تعیین کننده نوع آب و هوا استفاده می شود .
• چینه نگاری زلزله‌ای :
  که در آن امواج زلزله‌ای و انتشار آنها در لایه‌های مختلف زمین مبنای انطباق چینه شناسی قرار می‌گیرد .
• چینه نگاری اکتشافی :
  روشی که در آن با استفاده از چینه شناسی افق‌های مربوط به ذخایر اقتصادی نظیر نفت ، گاز طبیعی و معادن مختلف را کشف می‌نمایند .
• چینه نگاری کمی :
  که مطالعه سکانس‌ها و کمیت آنها ، شمارش لایه‌ای وار را می‌توان در این روش خلاصه نمود .
• چینه نگاری اقتصادی :
  در این روش تعیین سن نسبی افق‌ها و رگه‌های معدنی ، وضع ساختمانی مخازن نفت ، سن نسبی و نوع سنگ پوشش ، سنگ مخزن و غیره مشخص می‌شود. بطور کلی چینه شناسی اقتصادی و اکتشافی هدفهای مشترکی را دنبال می‌نمایند .

کاربرد علم چینه شناسی

• علم چینه شناسی نقش مهمی در زمینه‌های مختلف زمین شناسی اقتصادی دارد. از این علم در حفاریهای مربوط به ذخایر نفت و آب و همچنین در کشف کانسارهای رسوبی و تعیین سن نسبی رگه‌های معدنی استفاده می‌نمایند .
• در حفاریهای مربوط به آبهای زیرزمینی نیز برای شناسایی چگونگی وضع ساختمانی و یافتن طبقات غیر قابل نفوذ و عمق سطح ایستابی از چینه شناسی استفاده می شود .
• علم چینه شناسی کمک شایانی به کشف کانسارهای رسوبی از قبیل بوکسیت ، سولفورها، نیتراتها ، فسفاتها ، خاک نسوز (کانی‌های رسی ) ، زغال سنگ و از این قبیل ... که هر یک تحت شرایط خاص رسوبی در ادوار مختلف زمین شناسی تشکیل شده است، می‌نماید. به عنوان مثال وجود کانسار بوکسیت در پرمین بالایی ایران معرف شرایط مطلوب برای تشکیل این کانسار است. بنابراین کشف کانسار بوکسیت در نقاطی که سنگهای پرمین بالایی وجود دارد، امکانپذیر است. همچنین مطالعات چینه شناسی معلوم داشته است که ژوراسیک زیرین و میانی در ایران غربی و مرکزی دوره گسترش بیشتر و وسیع تر تشکیلات ذغالی است .

ارتباط چینه شناسی با سایر علوم

• علم چینه شناسی ، تاریخ حوادث زمینی را بر ما معلوم می‌دارد. بنابراین ، می‌توان گفت که این علم تقریبا با تمام علوم زمین شناسی کم و بیش در ارتباط است. در این مورد فسیل شناسی اساس و پایه علم چینه شناسی به شمار رفته ، این دو رشته رابطه نزدیکی با یکدیگر پیدا می‌کنند .
• در اصل پیوستگی لایه‌های رسوبی ، شناسایی خواص سنگ شناسی هر رخساره ، چینه شناسی را با علم سنگ شناسی مربوط می‌کند سرانجام رویهم قرار گرفتن طبقات که ممکن است در اثر عوامل تکتونیکی تغییر کرده باشد، جهت یافتن طبقات همزمان و ایجاد تطابق چینه شناسی بین آنها ، علم تکتونیک را با چینه شناسی مربوط می‌کند. علاوه بر اصول نامبرده می‌توان از روی قواعد و قوانین رسوب شناسی ابتدا و انتهای تشکیل یک طبقه رسوبی را دقیقا تعیین کرد .

چینه نگاری حوادثی (Events stratigraphy)

مقدمه

مطالعات رسوب شناسی و ژئوشیمی و ژئوفیزیک سریهای رسوبی موجب کشف تغییرات مهمی در سریهای چینه شناسی شده‌اند که اغلب به حوادث چینه نگاری نسبت داده می‌شود. انواع حوادث چینه نگاری به قرار زیر هستند .

حوادث بیولوژیکی

این حوادث اصولا مربوط به تکامل موجودات بوده و معمولا پدیده‌ای آرام است اما گاهی تغییرات ناگهانی موجب پیدایش گونه‌های جدید می‌گردد . ناگفته نماند که پیدایش و از بین رفتن موجودات خصوصا گونه‌های پلاژیک وابسته به عوامل تکاملی و تغییرات و تبدیلات محیط است که در بیوستراتیگرافی (Bio stratigraphy) فوق‌العاده مفید است .

حوادث مغناطیسی

این حوادث مربوط به وارونگی میدان مغناطیسی زمین است. برای تفسیر این حوادث باید وارونگی مغناطیسی را در یک مقیاس مگنتوستراتیگرافی استاندارد بگنجانیم. با وجود اندازه گیریهای دقیق ، امروزه هنوز وضعیت و طرز قرار گرفتن مگنتوزونهای 25 و 26 در پالئوسن بطور قاطع و یقین برقرار نگردیده است. دیگر اینکه ناهنجاری (Anomalie) در 14ائوسن نامشخص است . از طرف دیگر ، مشکل بتوان گفت یک ناهنجاری مغناطیسی واقعا مشخص یک مگنتوزون است و یا بطور ساده مربوط به یک حرکت کوتاه مدت داخل یک زون قطبی عادی یا معکوس است .

حوادث شیمی

تغییرات نسبتهای ایزوتوپی ، معمولا اکسیژن ¹⁸O به ¹⁶ O و ¹³ C به ¹² C و تغییرات مقدار و میزان عناصر نادر مانند استرانسیوم ، بور ، منگنز که در یک سنگ کامل و یا در صدفهای ارگانیسم مشخص می‌شود، به نظر می‌رسد مانند مگنتواستراتیگرافی دارای ارزش کلی ، حداقل در محیط اقیانوس است، گرچه گاهی تفسیر آنها مشکل است. به همین دلیل است که افزایش ¹⁸ O می‌تواند نشان سرد شدن آب اقیانوس باشد (مانند حد ائوسن ، الیگوسن). به هر حال افزایش ¹⁸ O نشانه سرد شدن آب و حتی یک یخبندان است .

حوادث رسوب شناسی

این حوادث معمولا با یک رسوبگذاری آرام یا رسوبگذاری ناگهانی و شدید قابل تفسیر است. رسوبگذاری آرام مربوط به وسعت زیاد مدت طولانی است. حوادث در این حالت به صورت سکانسها و یا سیکلهای رسوبی تظاهر می‌کنند که خود وابسته به تغییرات آب و هوایی ، تغییرات سطح آب و تولید آبهای سطحی هستند. رسوبگذاری ناگهانی و شدید مربوط به رسوبات تخریبی حاصل از فرسایش قاره‌ها است که فراوانترین و معروفترین آنها توربیدیتها (Turbidites) بوده و منشا آنها از لغزش زیر دریایی (Slump) است. مثل توربیدیت گراندبنک (Grandbance) یا سنگ بزرگ مه در سال 1929 ، روی چند صد کیلومتر در دشت آبیسال با سرعت برابر 19 متر در ثانیه جابجا گردیده است .

توربیدیتها با سکانسهای دانه‌ای جور شده (mature) گاهی با جریانهای تخریبی (debris-flows) در مناطق عمیق همراه هستند. قطعات در حدود یک متر قطر در قاعده تا رسوبات دانه ریز در قله سکانس تغییر می‌کند و ضخامت آن تقریبا بطور متوسط 20 تا 30 متر در یک وسعت طولی حدود 1 تا 2 کیلومتر است. علت حرکات توربیدیتها می‌تواند نیروی ثقل و یا حرکات لرزه‌ای باشد .

حوادث آب و هوایی

این حوادث بستگی به تغییرات درجه حرارت ، تحرکی (Dynamism) و غیره … داشته و با مطالعه برخی عناصر ژئوشیمی اثبات می‌شود. مثل تغییرات نسبی ایزوتوپی اکسیژن ، طغیانهای آب دریاها ، طوفان و غیره می‌تواند مربوط به ذوب یخهای اقیانوس باشد .

نمونه‌ای از حوادث آب و هوایی

طغیان مهم و بزرگ اسکابلندس (Scablands) که حدود بیش از 22000 سال پیش در نواحی واشنگتن حادث گردید، چینهایی تپه‌مانند از ریگ و شن به بلندی 10 متر در طول حدود 100 متر بجای گذاشت که هنوز محفوظ مانده است. اثرات طوفان نیز مخصوصا طوفانهای استوایی می‌تواند هر سال اتفاق بیفتد .

مثلا طوفان کارلا (Carla) یک موج 4 متری در حال بازگشت یک لایه رسوبی 4 تا 6 سانتیمتری بر جای گذاشته که روی پلاتفرم ساحلی را در طول 200 کیلومتر و عرض 50 کیلومتر می پوشاند. این رسوبات که اصولا دارای دانه بندی جورشده (Well storted) بوده اند، امروزه آشفته یا بیوتوربه (Bioturbited) شده‌اند .

حوادث آتشفشانی

این حوادث چنانچه از نظر وسعت زیاد ولی در زمان کوتاهی حادث شده باشد، ارزش چینه شناسی دارد ( چند روز تا چند ماه ) و علمی است که تحت عنوان تفروستراتیگرافی (Tephrostratigraphy) مطرح است. این سنگها معمولا پیروکلاستیک یا آذر آواری هستند، مانند توفها. بعضی رسوبات می‌توانند فرسایش یافته و از هوازدگی آنها کائولینیت یا بنتونیتهای پتاسیک و کانیهایی مانند اوژیت ، کوارتز ، پونس و زیرکنهای ولکانیکی حاصل گردد. به همین دلیل بوسیله این کانیها که خصوصا حامل ولکانیسم پلیو - کواترنری است، توانسته‌اند سن ماسه‌ها و رسهای میو - پلیوسن را مشخص نمایند .

حوادث زلزله‌ای

این حوادث شامل تسونامی (Tsunamis) بوده و می‌تواند توسط یک آتشفشانی شدید حاصل گردد. طبق گفته Cita & Ckastens) 1981) تسونامی آتشفشانی است سانتورن (Santrorin) است که در 3500 سال قبل از میلاد (B P) اتفاق افتاده است: تشکیلاتی روی دشت آبیسال دریای مدیترانه غربی شامل یک قشر مارنی همگن که نتیجه جابجایی رسوبات توسط لرزه‌های (Vibrations) ناشی از امواج فشار تسونامی بوده می‌باشد .

حوادث تکنونیکی

این حوادث تحت تاثیر عوارض گسترش کف اقیانوسها که سطح و افق آبها را کنترل می‌کنند قرار دارد و پیشروی و پسرویها را باعث می‌شوند . فرونشینی‌ها (Subsidences) ، بالاآمدگی‌ها (Uplifting) و خشکی زائی (Epirogenesis) از آثار این حرکات می‌باشند .

حوادث کیهانی (Cosmic=vents)

• برخی از قطع شدگی های رسوبی بزرگ در سری چینه شناسی خصوصا در حد کرتاسه - ترشیری و مرز بین ائوسن و الیگوسن اتفاق افتاده است. یک سنگ آسمانی (Meteorice) بسیار بزرگ در صورتی که در یک فضای اقیانوسی سقوط کند موجب یک تسونامی وسیع گردیده و تغییرات فیزیکوشیمیایی و آب و هوایی را باعث می‌شود. در نتیجه باعث افزایش مقدار ایریدیوم (Iridium) در رسوبات می‌گردد (حد کرتاسه - ترشیری) و یا یک باران میکروتکتیت (Microtectite) را موجب می‌گردد (حد ائوسن - الیگوسن ).
  
  ابتدا تصور می‌شد این پدیده‌ها در یک افق خاص و در حقیقت در برخی برشهای چینی انتشار دارند. ولی بعدا مشخص شد که حضور و وجود آنها نمی‌تواند نتیجه یک حادثه لحظه‌ای باشد. پس می‌توان به وجود یک ابر یا یک حلقه گازی به دور زمین فکر کرد. در مورد حوادث کیهانی که در چینه شناسی نقش ایفا می‌کنند می‌توان به بهم خوردگی و بهم ریختگی نظم حرکت زمین در بین سیستم خورشیدی (منظومهشمسی) اشاره نمود و آن مربوط به تغییرات جهت محور چرخ زمین و میزان تمایل محور گردش زمین به دور خود در طول عمر این سیاره است .

منظور از علم چینه نگاری شیمیایی (Chemical stratigraphy) ، استفاده از برخی عناصر شیمیایی مفید در چینه شناسی و چینه نگاری است. این علم ، علم نسبتا نوینی است که در قلمرو دانش ژئوشیمی رسوبی قرار می‌گیرد و ارزش خود را بویژه در امر تطابق چینه شناسی و بالئوژئوگرافی نشان می‌دهد، بطوری‌که اگر سکانس رخساره‌های چینه نگاری نوسانات مقدار عناصر اصلی و کمیاب (از جمله استرانسیوم ، منگنز و … ) در افقهای شبیه به هم باشند، با یکدیگر هم سن هستند و شرایط رسوبی آنها می‌تواند مشابه باشد .

این موضوع ، صحت مطالعات زیست چینه‌ای ( بیوستگراتیگرافی) را ممکن می‌سازد. پس می‌توان نتیجه‌گیری کرد که چینه شناسی به روش شیمیایی تکمیل کننده مطالعات بر مبنای مشابهت سنی ، وضعیت و شرایط محیط رسوبی آنها است .

رابطه بین رخساره‌ها و عناصر شیمیایی

بطور کلی رسوبات حاوی دو گروه از عناصر هستند .

• عناصر محدود به رخساره‌های کربناته شامل کلسیم (Ca) ، منیزیم (Mg) ، استرانسیوم (Sr) ، منگنز (Mn) ، گاهی باریم (Ba) و غیره .
• عناصری که در کانی‌های رسوبات غیرکربناته (غیر قابل حل در اسید) یافت می‌شوند . مثل عناصر بور (B) ، آهن (Fe) ، آلومینیوم (Al) ، سیلیسیم (Si)

رخساره‌های شیمیایی (Chemo Facies) ، شناخت رخساره‌ها از دیدگاه عناصر شاخص شیمیایی موجود در آن بوده ، به عنوان شاخصی برای تشکیل و دیاژنز رسوبات محسوب می‌شود .

عناصر کمیاب (Trace elements)

عناصر کمیاب ، معمولا مقادیری در این حدود 0.01 تا 0.001% (درصد وزنی) دارند که یا محدود به فاز کربناته بوده ، بستگی کامل به نوع کانی سازی زیستی در طول دیاژنز دارند یا در رسوبات غیرکربناته با فرایند رسوبگذاری ، اندازه دانه‌ها و کانی شناسی به همراه مواد آلی در ارتباطند .

عناصر کمیاب در سنگهای کربناته

این عناصر محدود به یک نسبت ناچیزی از سیلیکاتهای تخریبی در سنگ آهکی می‌باشند. مثلا Mg ، Sr ، Mn خصوصا به فاز کربناته مربوط می‌شوند. فراوانترین عناصر کانی‌های کربناته شامل Sr ، Ca ، Mg ، Mn بوده ، که در آب اقیانوسها و آبهای موجود در منافذ سنگها وجود دارد .

کاربرد عناصر کمیاب عناصر کربناته

عناصر کمیاب غالبا در تشخیص چگونگی و تفسیر ژنتیک رخساره‌های کربناته کاربرد دارند و تاکنون در مورد تطابق بین تیپهای سنگهای آهکی و پارامترهای ژئوشیمیایی از آنها استفاده شده است. کاربرد نوسانات مقدار عناصر کمیاب و اصلی عبارتند از :

• تقسیم بندی محیطهای دریایی کم‌عمق از نظر رخساره‌ها و رسوبات
• تشخیص و تفکیک رخساره‌های آهکی کم‌عمق از آهکهای نواحی عمیق
• تعیین نوع رسوبگذاری
• تجزیه و تحلیل و تفسیر تیپهای مختلف رخساره‌ها به کمک داده‌های ژئوشیمیایی
• پی بردن به فرآیندهای انحلال ، دیاژنز اولیه و پایانی
• تشخیص عوامل محیط لازم از لحاظ اکولوژیکی

تقسیم بندی محیطهای دریایی کم‌عمق از نظر رخساره‌ها

تفکیک رسوبات ریفی از غیر رسوبات ریفی در بخشهای مختلف یک مجموعه ریفی و تفسیر بهتر آنها به کمک عناصر کمیاب و اغلب بوسیله عنصر استرانسیوم انجام می‌شود. مطالعات انجام شده در محیطهای ریفی عهد حاضر ، حاکی از آن است که مقدار عناصر کمیاب بویژه استرانسیوم در مردابها ، ناحیه مرکزی ریف متفاوت است. این پدیده تا حدودی مربوط به انتشار مختلف بیوکلاستهای آراگونیتی می‌باشد .

اگرچه مقادیر Sr مشاهده شده در لاگونها ، ریفها و حوضه‌های رسوبی متفاوت است، ولی مطالعات بر روی ریفهای قدیمی نشان می‌دهد که پراکندگی عنصر مذکور در ریفهای گفته شده تفاوت دارد و ممکن است از آن روند تبعیت ننماید .

علل تفاوت پراکندگی Sr در ریفهای قدیمی

• عدم شرکت عنصر Sr در کانی‌های کربناته صدف ارگانیسم مربوط به نسبت Srlca در آب دریا ، کانی شناسی کربناته (آراگونیت ، Sr بیشتری نسبت به کلسیت دارد) درجه حرارت آب ، شوری و سرانجام تاثیرات زیستی و ارگانیسمها .
• حذف Sr موجود در طول فرآیند دیاژنر ، معمولا نقش Sr در محیطهای دریایی کم‌عمق ( ریفها) تعیین کننده تر است و نوسانات میزان Sr در محیطهای ریفی ، بخشهای مختلف ریف را تعیین می‌کند .

تشخیص و تفکیک رخساره‌های آهکی کم‌عمق از مال نواحی عمیق

میزان Mn و مقادیر مختلف آنومینو سیلیکاتها یا عناصر کمیاب موجود در آنها مانند Pb ، Co ، Ni ، Ca ، Zn ، Mo ، می‌توانند در تشخیص رخساره‌های آهکی مناطق عمیق و یا کم‌عمق کاربرد داشته باشند. به نظر می‌رسد که نوسانات میزان Sr در رخساره‌های آهکی کم‌عمق و عمیق مربوط به تیپهای سنگ آهک اسپاری یا میکریتی باشد. این تفاوت در شیمی آبهای مربوط و در میزان انحلال دیاژنتیکی است .

مقادیر عناصر کمیاب در رخساره‌های کربناته

رخساره‌های کربناته پلاتفرم ، غالبا میزان Mn را نسبت به کربناتهای محیط مردابی (لاگون) نشان می‌دهند و به نظر می‌رسد میزان سدیم در رخساره‌های آهکی قدیمی بوسیله میزان شوریهای مختلف آب تعیین می‌شود. میزان زیاد سدیم (80 - 240 ppm) یا بطور متوسط ppm150 ، معرف محیطهای بسته با مواد تبخیری و میزان سدیم (90 ppm – 30) رخساره‌های آهکی ناحیه سکوهای قاره‌ای (Shelf) و ریفهای مرجانی است .

دولومیت با دیاژنز اولیه ، استروماتولیت ( نوعی فسیل) کنگلومرا (Flat pebble) تا 440 ppm سدیم دارد. دولومیتهای دیاژنز پایانی از نظر سدیم فقیر هستند، کمتر از (100 ppm). در تفکیک رخساره‌های آهکی کم‌عمق و عمیق‌تر عناصر کمیاب نظیر Mo , Zn , Co , Ni , Mn , Sr , Pb بخصوص منگنز موثرترند. میزان عمق محیط با میزان مقدار (درصد) منگنز رابطه مستقیم دارد .

تعیین نوع رسوبگذاری

رسوب گلها و ماسه‌های آهکی عهد حاضر توسط ناحیه منشا و میزان Mg یا Sr موجود در آنها مشخص می‌شود (Sr زیاد و Sr کم در آراگونیت). ترکیب کانی شناسی اولیه دانه‌های تشکیل دهنده رخساره‌ها ممکن است بوسیله عناصر کمیاب تعیین شود. تجزیه و تحلیل بافت‌های دیاژنتیکی سنگ آهکهای پالئوزوئیک و میزان Sr و Mn براکیوپودا ، کرینوئیدها و مرجانهای روگوزا ، معرف تعادل دیاژنتیک عناصر کربناته تشکیل دهنده رخساره‌ها هستند که با میزان آب موجود در هوا افزایش می‌یابند. همچنین با تغییر بافت از میکریت تا مقادیر کم اسپاری بوسیله رسوب سیمان اسپاری بین دانه‌ای نشان داده می‌شوند. این پدیده همراه با کاهش Sr و Mn انجام می‌پذیرد .

 

تجزیه و تحلیل تیپهای رخساره‌ها با داده‌های ژئوشیمیایی

اطلاعات مربوط به محیطهای رسوبی و فسیلها در رخساره‌های میکروسکوپی با معیارهای ژئوشیمیایی مقایسه شده‌اند. مقایسه داده‌های ژئوشیمیایی (Mn و نهشته‌های غیرمحلول) و تیپهای میکروفاسیس تشخیص داده شده در کربناتهای کناره سکوی قاره‌ای نشان می‌دهد که میزان Mn می‌تواند در تفکیک کربناتهای محیطهای دریایی کم‌عمق موثر باشد .

فرآیندهای انحلال ، دیاژنز اولیه و پایانی

سدیم ، عنصر کمیابی است که در میزان شوری ، انحلال و دیاژنز رسوبات کربناته ، موثر است . عنصر دیگری که غالبا مطالعه می‌شود، Sr است. پراکندگی استرانسیوم در کربناتهای قدیمی ، کاملا به فرآیند دیاژنز ، دولومیتی شدن ، میزان رس موجود در کربناتها و نیز میزان درجه شوری محیط رسوبی بستگی دارد. حذف Sr در خلال تبلور دوباره کانی‌های کربناته کاملا پایدار (Metastable) به وقوع می‌پیوندد (تبدیل آراگونیت به کلسیت) و معرف پدیده فرآیندهای موثر در سنگ شدن و تشکیل سیمان می‌باشد. رفتار متفاوت روی و منگنز می‌تواند شاخص خوبی برای فرآیند دیاژنز اولیه و پایانی رخساره‌های آهکی باشد .

کربناتها و سولفاتهای رخساره‌های آهکی سکانسهای تبخیری ، نسبتا دارای مقدار Sr بیشتری هستند. رخساره‌های مردابی نیز وضعیت مشابهی را نشان می‌دهند. عناصر Mg , K , Na , Sr معرف شوری معمولی و میزان شوری زیاد است. باید دانست که نسبت Fe به Mn شاخصی جهت تاثیرات قاره‌ای به حساب می‌آید. عناصر کمیاب نظیر K , Sr , Na , Mg و نسبتهای ایزوتوپی ¹⁸ O و ¹³ C در شناسایی عوامل محیطی مانند شوری و درجه حرارت آب نقش مهمی دارد که ضمنا در تشکیل سیمانهای کربناته موثر است. میزان Sr موجود در رخساره آهکی با مقدار رس آن نسبت مستقیم دارد، چون کانی رس خاصیت جذب Sr دارد .

تشخیص عوامل محیطی لازم از لحاظ اکولوژیکی

• عناصر متعددی بخصوص بور (B) که در ساختمان کانی‌های رسی نقش ندارد، در تشخیص میزان شوری در زمانهای گذشته (Paleosalinity) بسیار موثر است. البته تجزیه کانی‌های رسی از نهشته‌های غیرقابل حل سنگهای کربناته آسان نیست. عناصر دیگری که در تشخیص میزان شوری موثرند عبارتند از : Ca/Mg ، Sr/Ca ، P ، Mn ، Fe.

زمین شناسی اقتصادی

دید کلی

زمین شناسی اقتصادی شاخه‌ای از علم زمین شناسی است که پیرامون شرایط تشکیل مواد معدنی ، مورفولوژی و ریخت شناسی آنها ، بافت و ساخت آنها ، عوامل کنترل کننده پراکندگی مواد معدنی ، توجیه فنی و اقتصادی آنها و بلاخره تقسیم بندی ژنتیکی مواد معدنی بحث می‌کند. در رسیدن به اهداف فوق ، روشهای مختلف تجزیه مواد معدنی ، روشهای ژئوفیزیکی و ژئوشیمیایی و فرآوری مواد انجام می‌گیرد. همچنین در انجام پروژه‌های مختلف اکتشافی باید به مسائل زیست محیطی نیز دقت لازم را مبذول داشت .

مواد معدنی ، زیربنای اقتصاد و صنعت هر جامعه را تشکیل می‌دهند. بشر از همان آغاز آفرینش خود و در طول تاریخ ، بر حسب نیازمندیها و شناخت ، از مواد معدنی استفاده کرده است. اکنون نیز انسان ، از تمامی مواد معدنی به حالتها و شیوه‌های گوناگون ، بهره‌برداری می‌نماید. به عبارت دیگر ، همین مواد معدنی هستند که پاپه و اساس تمدن را تشکیل می‌دهند. زمین شناسی اقتصادی ، پایه و شالوده اکتشافات معدنی و کاربرد مواد حاصل از آن را تشکیل می‌دهد .

تاریخچه

از آغاز آفرینش ، انسان همواره از مواد پوسته زمین در جهت رفع نیازمندی‌های زندگی و دسترسی به رفاه بیشتر استفاده کرده است . سنگها و کانیهای غیر فلزی اولین موادی هستند که انسان اولیه آنها را به کار برده است. آثار بدست آمده از کاوشهای باستان شناسی حاکی از آن است که انسانهای اولیه از فلینت ، چرت و دیگر سنگهای سخت برای ساختن اسلحه و کندن غارها استفاده نموده‌اند و همچنین خاک رس و سنگ را برای ساختن ظروف گلی و اهرام شگفت انگیز مورد استفاده قرار داده‌اند .

ظهور انسان و اشیای دست ساز بشری در عصر پارینه سنگی (Paleolithic old stone age) در 750 هزار سال پیش از میلاد آغاز گشته است. بر اساس مطالعات باستان شناسی ، طلا Au نخستین فلزی بوده که بشر به صورت خالص از رودخانه‌ها جمع آوری نموده و مس نیز نخستین فلزی است که انسان قادر به ذوب آن شده است. در مورد تاریخ استفاده از مس نظرات ضد و نقیضی دیده می‌شود. گروهی استفاده از آن را در حدود 20 هزار سال پیش از میلاد ، و عده‌ای تاریخ استفاده آن را به حدود 12 هزار سال پیش از میلاد و به کشور مصر نسبت می‌دهند .

 

سیر تحولی و رشد

• بر طبق نوشته‌های هرودت ، یونانیان در سالهای 420 تا 384 قبل از میلاد از رگه‌های کوارتزی برای کشف ذخایر طلا استفاده نموده‌اند .

 

• ابو علی سینا ، فیلسوف و دانشمند ایرانی ( 1037 ـ 980 میلادی ) اولین کسی به شمار می‌رود که مواد معدنی را تقسیم نموده است. این رده بندی شامل سنگها ، فلزات ، سولفورها ، نمکها و ترکیبات دیگر می‌باشد .
• اولین نظریه در مورد منشأ مواد معدنی توسط جورج اگزیکولا در سال 1556 ارائه شد. این دانشمند به کمک مطالعات دقیق انجام شده روی ناحیه معدنی ارزبرگ آلمان ، چگونگی تشکیل این ذخیره را به طور سیستماتیک بیان نمود. در قرن هیجدهم مجددا پژوهشهایی در زمینه چگونگی تشکیل مواد معدنی به خصوص در منطقه ارزبرگ آلمان توسط دلیاس ( 1770 ) ، هنگل (1725) ، زیرمن ( 1746) انجام شد .
• در اواخر قرن هیجدهم ، ورنر از آلمان و جیمز هاتن از اسکاتلند ، دو نظریه متفاوت در مورد منشا مواد معدنی ارائه دادند و بحثهای زیادی در این باره آغاز گردید. ورنر در سال 1775 نظریه نپتونیست را ارائه نمود. بر طبق این نظریه سنگهای رسوبی و سنگهای آذرین و حتی رگه‌ها از طریق ته‌نشینی در اقیانوس به وجود آمده‌اند. هاتن نیز در سال 1778 نظریه پلوتونیست را پیشنهاد کرد. وی ضمن رد کردن نظریه ورنر ، معتقد بود که سنگهای آذرین و مواد معدنی مذاب از اعماق زمین منشا گرفته‌اند .
• در اواخر قرن نوزدهم ، دانشمندان آمریکایی و اروپایی در مورد نحوه تشکیل مواد معدنی نظریه‌های مختلف دیگری ارائه داده‌اند. مطالعه و پژوهشهایی که تا کنون در زمینه منشا و چگونگی تکشیل کانیها توسط دانشمندان انجام شده موجب ارائه تئوریهای جدید شده که اکتشاف مواد معدنی را در تمامی مراحل کم هزینه‌تر ، آسانتر و با موفقیت آمیزتر نموده است .
• برخی ساکنان اولیه ایرانیان را نخستین ذوب کنندگان و استفاده کنندگان از فلز مس تصور می‌کنند و تاریخ آن را به حدود 9 هزار سال پیش از میلاد می‌دانند. با این حال ، به نظر بسیاری از باستان شناسان استخراج و ذوب مس توسط ساکنان اولیه ایران و در محلی به نام تل ابلیس صورت گرفته است. بر اساس شواهد باستان شناسی و معدن کاری قدیمی ، مرکز ، شرق و شمال ایران دارای کهن‌ترین پیشینه فلزگری می‌باشند. اواخر هزاره هفتم در ایران را مرحله گذر از عصر نو سنگی به عصر فلزات می‌دانند، در حالی که عصر نو سنگی در اروپا تا هزاره چهارم ادامه داشته است .

رده بندی کانسارها

امروزه سه رده بندی برای کانسارها مودر استفاده قرار می‌گیرد که ممکن است با توجه به شرایط خاص یک کانسار ، یکی بر دیگری ترجیح داده شود. این رده بندیها بصورت زیر می‌باشد :
رده بندی نیگلی کانسارها ( 1929 ):

• کانسارهای نفوذی
• کانسارهای آتشفشانی
• رده بندی کانسارها توسط اشتایدرون :
• کانسارهای نفوذی و ماگمایی
• کانسارهای پنوماتولیتی
• کانسارهای گرمابی
• کانسارهای حاصل از گازها و بخارات درونی که به مناطق سطحی راه می‌یابند .
• رده بندی کانسارها توسط لیندگرن :
• تجمع کانیها در اثر انجام واکنشهای شیمیایی
• تغییرات و تجمع مکانیکی مواد معدنی

کاربرد مواد معدنی

مواد معدنی به حالتهای مختلف به مصرف می‌رسند که مهمترین آنها عبارتند از :

• بصورت عنصر
• بصورت کانی
• بصورت بلور
• بصورت سنگ

• تاریخچه استفاده از فلزات در ایران :
  
  در مورد تاریخ استفاده از مس نظرات ضد و نقیضی دیده می شود. گروهی استفاده از آن را در حدود 20 هزار سال پیش از میلاد، و عده ای تاریخ استفاده آن را به حدود 12 هزار سال پیش از میلاد و به کشور مصر نسبت می دهند. برخی ساکنان اولیه ایران را نخستین ذوب کنندگان و استفاده کنندگان از فلز مس تصور می کنند و تاریخ آن را به حدود 9 هزار سال پیش از میلاد می دانند. با این حال، به نظر بسیاری از باستان شناسان استخراج و ذوب مس توسط ساکنان اولیه ایران و در محلی به نام تل ابلیس صورت گرفته است .
  
  براساس شواهد باستان شناسی و معدن کاری قدیمی، مرکز، شرق و شمال ایران دارای کهن ترین پیشینه فلزگری می باشند. اواخر هزاره هفتم در ایران را مرحله گذر از عصر نوسنگی به عصر فلزات می دانند، در حالی که عصر نوسنگی در اروپا تا هزاره چهارم ادامه داشته است .
  در سال 1966 در فرانسه مجسمه گوسفندی از فیروزه ساخته شده بود و در موزه ای به عنوان هنر 7000 ساله ایران، به تماشای همگان گذاشته شد و این موضوع نشان از آن دارد که تاریخ استخراج و به کارگیری فیروزه در ایران، به بیش از 7000 سال پیش می رسد . همچنین کوره های قدیمی ذوب فلزات و سرباره های باقیمانده آنان، در دامنه رشته کوه های زاگرس و البرز تا کویر یزد، کرمان ، قم ، کاشان ، خراسان و همچنین در دامنه رشته کوههای بلوچستان مانند سرباره های معدنی مس چهل کوره و معادن متروکه سرب و روی بین ناحیه خارستان و بید ستر تفتان حاکی از مهارت نیاکان ما در امر استحصال فلزات از مواد معدنی دارد .
  
  وجود کلمه aios به معنی فلزات در زبان هند و اروپایی، نشان دهنده این است که تمدن هند و اروپایی پیش از مهاجرت، به عصر فلزات رسیده اند. این کلمه در لاتین aes به معنی مفرغ و مس و در سانسکریت به ayas یعنی آهن تبدیل شده است. واژه آهن در زبان پارسی مشتق از آسن asen ( در زبان کردی) می باشد که واژه های آیزن eisen ( آلمانی) و آیرون iron ( انگلیسی) از آن مشتق شده است .
  
  از آغاز هزاره سوم پیش از میلاد، در نوشته های دوره های پادشاهی سومری، بابلی و ایلامی اغلب از پیشرفت های ایرانیان در زمینه صنعتی ، معدنی و بازرگانی یاد داشته است. در این مراکز صنعتی، فلزگرایی و سفالگری – صنعت سنگ صابون و سنگ مرمر، رونق فراوانی داشته است و همچنین در کارگاههای آنها سنگ های نیمه قیمتی چون عقیق ، سنگ لاجورد و فیروزه تولید، شده است .
  
  آغاز عصر مفرغ (برنز) در ایران، درست همزمان با 2 هزار سال پیش از میلاد بوده است. کشف مفرغ موجب ساخت بیشتر اشیای فلزی و تقاضای روزافزون مواد خام شد. احتمال می رود که معدن قلع ده حسین در نزدیکی شازند در این زمان شناخته شده باشد. بین سالهای 1000 تا 2000 میلادی، فلز آهن نیز در ایران به کار گرفته شد. کاربرد عمومی فلز آهن، در جنگاوری و کشاورزی، اوضاع تجارت را در آغاز هزاره اول تغییر داد زیرا این تجارت بر پایه خرید و فروش مس و فلزاتی بود که با مس ترکیب می شوند. احتمال می رود که کانسارهای آهن شاه بلاغ (جنوب زنجان)، ماسوله و گل گهر در این برهه از زمان شناخته شده اند .
  
  در نیمه دوم هزاره اول پیش از میلاد، با تاسیس دولت نیرومند هخامنشی، شناخت زمین و بهره برداری از ثروت های نهفته آن، روبه گسترش نهاد و استخراج مس، طلا، نقره، سرب، روی و دیگر فلزات به فراوانترین حد خود رسید . ایرانیان در این زمان، از آهن در تهیه پولاد استفاده می کردند و در تهیه جنگ افزار و ساختن پل استفاده می نمودند و سپس این پل ها را با قیر اندود می نمودند که هنوز هم بدون زنگ زدگی باقی مانده اند. همچنین برای استحکام ساختمان های تخت جمشید و پاسارگاد، از آهن و سرب استفاده شده است. در این دوره طلا و نقره نیز کاربرد فراوانی داشته است و تصور می شود که معادن طلای زرشوران تکاب، زرین اردکان یزد، کوه زر دامغان، کوه زر تربیت حیدریه، قلعه زری بیرجند، سرب و روی کوه سورمه فیروزآباد، آهن نیریز و فیروزه نیشابور در این دوره ایجاد شده اند .
  
  در دوره ساسانیان کانسارهای سرب، روی، مس، طلا و آهن زیادی شناخته شده اند. یشتر اشیاء و ابزار فلزی که در حفاریهای باستان شناسی به دست آمده، متعلق به دوره ساسانی می باشد و از جمله معادنی چون سرب و نقره نخلک، سرب و نقره خارستان و سرب و نقره آهنگران ملایر قابل اشاره است .
  
  با حمله اعراب به ایران، فعالیت های معدنی زمانی را به انحطاط گذراند. اما در سده های سوم و چهارم که به نام دوره رنسانس اسلام نامیده شده است، صنایع فلزی و معدن کاری بتدریج رونق نهاد .
  
  در دوره صفویان استخراج از معادن زیرزمینی انجام گرفت و در این دوره قلع در این یافت نمی شد اما آهن و فولاد، طلا و نقره به مقدار زیادی استخراج می شد. در دوره قاجاریه و به ویژه زمان امیرکبیر، اقداماتی برای بهره برداری از معادن طلا به عمل آمد. از معدن طلای موته در نزدیکی دلیجان در این دوره نیز بهره برداری شده است .
  
  آرسنیک
•   به مقدار زیادی به صورت زرنیخ زرد و قرمز در کردستان و حوالی قزوین دیده شد. همچنین گوگرد، نمک طعام، شوره و زغال سنگ به صورت معادن روباز یافت شدند. در این دوره نفت و سنگ نمک از جزیره قشم، گل اخری در جزیره هرمز و ابوموسی، گوگرد در شرق و غرب بندرلنگه و فیروزه در نیشابور یافت شدند .
  
  در اوایل سده چهاردهم هجری خورشیدی، با پیدایش ثبات اوضاع سیاسی در ایران، برنامه هایی در جهت صنعتی شدن کشور انجام گرفت مانند احداث مجتمع ذوب آهن و ذوب مس و کارخانه های بافندگی، قندسازی و سیمان
  
  نخستین فعالیت های معدنی از سوی دولت در حدود 1313 در مناطق انارک و شمشک آغاز گشت. در سال 1316 معدن زغال سنگ گلندرود (در استان مازندران) گشایش یافت. همچنین معادن سرب و روی در حوضه های انارک – اصفهان – یزد، معادن مس عباس آباد و زنجان نیز مورد اکتشاف و بهره برداری قرار گرفتند. در سال های بین 1340 – 1332 مطالعات زمین شناسی توسط شرکت های نفت در پهنه های رسوبی تمرکز یافت و امکان وجود نفت و گاز در آنها مورد ارزیابی قرار گرفت .

دید کلی

نفت یا پترولیوم نوعی قیر و یا بیتومین است که به صورت مجموعه‌ای از هیدروکربورهای مختلف ، به اشکال مایع و یا گاز در مخازن زیرزمینی وجود دارد. پترولیوم در شیمی و زمین شناسی ، اصطلاحا به ترکیبات هیدروکربوره‌ای اطلاق می‌شود که توسط چاههای نفت از داخل زمین استخراج می‌شوند. شکل اصلی پترولیوم در داخل مخازن به صورت گاز است که به نام گاز طبیعی نامیده می‌شود بخشی از پترولیوم در شرایط متعارفی ( 15 درجه سانتیگراد و 760 میلیمتر فشار جیوه)، به صورت مایع در آمده که به آن نفت خام می‌گویند و بخش دیگر به همان صورت گاز باقی می‌ماند .

تاریخچه و سیر تحولی

مواد نفتی از زمانهای بسیار قدیم مورد استفاده قرار می‌گرفته است. نادر شاه با استفاده از روشن کردن مشعلهای نفت موفقیت چشمگیری در فتح هندوستان بدست آورد. بیشتر تولیدات نفتی تا نیمه قرن نوزدهم از طریق چشمه‌های نفتی با گودالهای کم عمق و چاههای دستی حفر شده در مخازن نفتی که عمق ، صورت می‌گرفته است. حفاریهای نسبتا عمیقتر جهت استخراج نفت در ابتدا در ناحیه پچل بورن فرانسه صورت گرفته است. در این ناحیه ماسه‌های نفتی در سطح زمین بطور قابل ملاحظه‌ای گسترده می‌باشد .

بهره‌برداری از شیلهای نفتی در سال 1847 در شیلهای کربنیفر ناحیه توربن اسکاتلند آغاز شد . تکنولوژی حفاری با سیم بکسل در سال 1859 توسط کلنل دریک به کار گرفته شد. همزمان با آن ، رشد سریع حفاری در آمریکای شمالی و نقاط دیگر جهان آغاز شد. تولید هیدروکربور مایع در نیمه قرن نوزدهم با احداث و توسعه پالایشگاهها به سرعت توسعه یافت .

با رشد و گسترش پالایشگاهها انواع تولیدهای نفتی مشتمل بر گازهای سبک ، نفت سبک ، نفت سنگین و مشتقات سنگینتر هیدروکربوری تولید شد. با شروع جنگ جهانی اول ( 1914 - 1918 ) نیاز به مواد نفتی به شدت افزایش یافت. اولین چاه نفت در 1859 در یک ساختمان تاقدیسی در ایالت پنسیلوانیای آمریکا حفر گردید. در ایران هم اولین چاه نفت در 1902 در تاقدیس مسجد سلیمان در شمال اهواز به نفت رسید .

منشا نفت

منشا نفت به احتمال قریب به یقین از مواد آلی است. به این معنی که بقایای گیاهی و جانوری پس از نهشته شدن در کف حوضه‌های رسوبی و مدفون شدن به وسیله رسوبات اولیه ، در معرض پاره‌ای واکنشهای بیوژنیک قرار می‌گیرند و به ازاء افزایش ضخامت رسوبات به تدریج تبدیل به مواد هیدروکربوری و نفتهای خام اولیه می‌شوند، گذشت زمان و استمرار تحولات مکرر شیمیایی و بیوشیمیایی ، کیفیت نفتهای اولیه را ارتقا داده و نهایتا آنها را به نفت خام قابل استفاده برای مصارف مختلف تبدیل می‌کنند .

برای تشکیل نفت تجمع مواد آلی به مقدار قابل ملاحظه و کافی ، ضروری است. این نیاز در حوضه‌های رسوبی تامین می‌گردد که ، مواد آلی در آنها درصد بالایی از مواد رسوبی را تشکیل داده و نهشتگی این دو به صورت توام و هم زمان صورت می‌گیرد. حاصل آنکه نفت در طبقات رسوبی غنی از مواد آلی تشکیل خواهد شد. برای تشکیل نفت طبقات مولد نفت ، افزون بر فراوانی مواد آلی ، حفظ آنها در لابلای رسوبات در برگیرنده ، از شروط اساسی است. چنانچه روند نهشتگی مواد در حوضه‌های رسوبی ، به قدر کافی سریع باشد، فرصتی برای تجزیه و فساد مواد آلی باقی نمانده و موجبات حفظ آنها ، فراهم خواهد شد

پس از مدفون شدن مواد آلی در داخل رسوبات و تامین ضخامت لازم از رسوبات جدید رویی ، با دخالت عوامل بیوژنیک و فیزیکو شیمیایی خاص ، مولکولهای آبی به مولکولهای هیدروکربوری ساده و نفتهای اولیه که از ساختار مولکولی پیچیده برخوردار هستند، تبدیل و تحول می‌یابد، سرانجام با پلیمریزه شدن هیدروکربورهای فوق ، تحول آنها به مولکولهای منظم و بزرگ و یا کوچک با آرایش مولکولی منظم در نفت خام مایع و گاز تکمیل می‌گردد. این تحولات در رسوبات و سنگهای مولد نفت ، انجام می‌گیرد. معمولا این نوع سنگها از جنس شیلهای سیاه رنگ است که به آنها شیلهای آلی هم می‌گویند .

 

اشکال گسترش نفت

توده‌های نفتی بر حسب آنکه در سطح زمین ظاهر شوند و یا در داخل طبقات زیرزمینی مدفون و محبوس شده باشند به دو گروه زیر تقسیم می‌شوند :

گسترش‌های سطحی

مواد نفتی در محلهای مساعد از طریق شکستگیها و بازشدگی‌ها ، همواره به سطح زمین رسیده و بر آن جاری می‌شوند و از آنجا گسترش‌های سطحی گاز یا مایع را تشکیل می‌دهند .

• گسترش‌های سطحی به صورت مایع و گاز : در این نوع گسترشهای سطی مواد هیدروکربوری به صورت مایع و یا گاز ، همراه مواد تخریب یافته سر راه ، به سطح می‌رسند و از آن جمله می‌توان به موارد زیر اشاره کرد :
• سرچشمه نفت : مواد نفتی ممکن است به صورت گاز یا مایع از طریق درزها ، شکافها ، سطوح گسلی ، سطوح دگرشیبی و یا سطوح چینه‌بندی طبقات به صورت چشمه نفت ، در سطح زمین ظاهر شوند .
• گل فشانها و جریانهای گلی : گل فشانها گازهای پرفشار در حال فورانی هستند که همراه آب ، گل ، خرده سنگها و گاهی اوقات هم نفت مایع ، از مجاری‌ای که به سطح زمین راه باز کرده‌اند، خارج می‌شوند .
• گسترشهای سطحی جامد : در پاره‌ای از موارد گسترشهای سطحی به صورت مایعات بسیار غلیظ و گاهی هم به شکل خمیری دیده می‌شوند، این قبیل نفت‌ها ، تحت نامهای مختلف از قبیل تار ، آسفالت ، موم ، پیچ و قیرهای سخت و شکننده معرفی می‌شوند. و شامل موارد زیر می‌باشند :
• نفت‌های جامد پراکنده : نفت آغشته به مواد رسوبی ، به طور مختلف در مجاورت اتمسفر قرار گرفته و به تدریج اکسید شده و به مرور سخت‌تر می‌گردند .
• مجتمع‌های نفتی رگه‌ای : گروهی از هیدروکربن‌های جامد، به صورت رگه‌هایی، حفره‌ها و فضاهای خالی داخل طبقات را اشغال کرده‌اند .
• شیلهای نفتی : واژه شیل نفتی به انواع مختلف شیلهای قیردار که محتوی مقدار قابل ملاحظه مواد آلی است، اطلاق می‌گردد. این مواد که در واقع حد واسط بین مواد آلی اولیه و نفتها است . کروژن نامیده می‌شود .

گسترش‌های نفتی زیرزمینی

گسترشهای مواد نفتی در زیرزمینی، عمدتا از نظر ارزش اقتصادی آنها طبقه‌بندی می‌کردند و شامل موارد زیر می‌باشند .

• مخازن نفتی : مخزن نفت ساده‌ترین شکل جمع یک ذخیره نفتی در زیر زمین و کوچکترین واحد از نظر اقتصادی است .
• میدان نفتی : وقتی چند مخزن در وضعیت مشترک و خاص زمین شناسی ، اعم از ساختمانی و یا چینه شناسی ، قرار گرفته باشند، چنین مجموعه و یا گروه مخازن را میدان نفتی می‌گویند .
• حوضه نفتی|حوضه‌های نفتی حوضه نفتی ، منطقه و یا محدوده جغرافیایی‌ای است که در آن میدانها و مخازن نفتی متعددی ، وجود دارد، که همه آنها در یک مجموعه زمین شناسی مربوط به شرایط محیطی و رسوبی معین و مستقل گرد آمده‌اند .

موارد کاربرد نفت

• نفت خام استخراج شده از چاههای نفت ، لازم است جهت مصرف ، پالایش شده تا انواع سوختهای مایع و گازی از آن بدست آید. فرآورده‌های پالایشگاهی برحسب درجه تقطیر و فرآیندهای تصفیه ، از انواع بسیار زیادی برخوردار است. این فرآورده‌ها افزون بر تامین سوختهای مختلف خانگی و صنعتی ، به عنوان مواد اولیه برای صنایع مادر در جهان امروز است که تنها بر مبنای فرآورده‌های پالایشگاهی استوار است

 

 

علت گران بودن هزینه اکتشاف در ایران

در کشور ما گران ترین بخش اکتشاف، حفاری است و گاه قیمت اکتشاف در کشور ما، از کشورهای غربی گران تر تمام می شود .

علت این مسئله این است که ماشین آلات حفاری، همگی تولید خارج است و معمولا در کشور تولید نمی شود . با این حال به نظر می رسد که مسایلی چون وقت کشی در هنگام حفاری ، نبود تجربه کافی و تجربه اندک کاردانان و کارشناسان حفاری، نقش بیشتری در افزایش هزینه حفاری داشته باشد .

در زمینه اکتشاف، از نظر نیروی متخصص و تحصیل کرده و پژوهشگر در بخش زمین شناسی و اکتشاف مشکل اساسی وجود ندارد و تقریبا تمامی روش ها و مدل های جدید اکتشافی را متخصصان و پژوهشگران این بخش به خوبی فرا گرفته اند و به صورت نظری در دانشگاه ها تدریس می شود .

اما آنچه که امروزه در این بخش در ارتباط با علم روز کمبود داریم، نبود نقشه های فلز زایی است که خطوط کلی اکتشاف را مشخص می کند و نبود یک مرکز سازمان یافته از پژوهشگرانی که مسایل کلی اکتشاف را طراحی کرده و نقاط ضعف و قوت آن را نقد و ارزیابی کنند و همچنین نبود بانک اطلاعات معدنی و زمین شناسی که همه اطلاعات موجود را در یک مرکز جمع آوری کند .

همچنین ابزارهای اکتشاف شامل نرم افزار ها و سخت افزار های جدید اکتشافی و نیز به روش ماهواره ای، تجهیزات رایانه ای، ژئوفیزیک ی و نیز دستگاه های آزمایشگاهی برای تجزیه نمونه های معدنی و نیز وجود نیروی متخصص و ماهر برای استفاده از دستگاه های خریداری شده، از نیازهای ضروری ایران است که از این لحاظ، با کشورهای معدنی دنیا فاصله زیادی دارد. در همین راستا، دانش وضعیت تولید فروکروم، فرومنگنز و فرومولیبدن موجود است .

در ایران با توجه به ان که بسیاری از ذخایر فلزی دیگر مانند تیتانیم ، کروم ، آنتیموان و ... وجود دارد، هنوز دانش فنی و صنعت استحصال آنها در کشور وجود ندارد و یا بین نسبت تولید و میزان ذخایر ارتباط منطقی دیده نمی شود .

همراه با پیشرفت های فناوری، عیار اقتصاد ی بهره برداری در حال پائین رفتن است .
دانش ما با جایگزین کردن مواد، تغییر در حالت تبلور، بالا بردن ویژگی های فیزیک ی از بار مصرف مواد خام به شدت کاسته می شود .

گذر از لامپ و خازن به IC ، ریز پردازشگر و پس از آن مواد هوشمند و یا علم سرامیک و رشد بلور ها، همه نشان دهنده تلاشی در راه ناهمسان کرده رشد فناوری و مصرف مواد دارند .

اغلب کالای معدنی، اکنون در مقایسه با تورم جهانی بسیار ارزان تر از هر زمان دیگر به فروش می رسد .
به طور کلی طی سالهای متمادی، بهای بیشتر مواد معدنی با تورم پیش نرفته است .
تنها بهای گاز طبیعی، طلا ، کبالت ، الماس ، گوهرها، ورمیکولیت ، احتمالا نیکل ، منگنز و آرسنیک بین سالهای 1960 تا 1995 از تورم پیشی گرفته اند .

در حقیقت، قیمت کالای معدنی تابعی از تغییرات کوتاه مدت عرضه و تقاضا بوده و غالبا از آن به عنوان تقاضا بوده و غالبا از آن به عنوان تقاضای حاشیه ای یاد می شود .
اثرات کوتاه مدت می تواند ناشی از اتفاقات می باشد که باعث جایگزینی مصرف مواد در یک کاربرد مهم شده و یا در نتیجه تغییر دولت در یک کشور عمده تولید کننده باشد .
همین روندهای دراز مدت، این واقعیت ها را از نظر پنهان می کند .

به طور کلی، کانسارهایی که تا ژرفای حدود 200 – 100 متری قرار دارند، با توجه به نوع کانسار و میزان ذخیره و دیگر ویژگی های معدنی به روش روباز و کانسارهای موجود در ژرفای بیشتر، با روش های زیرزمینی استخراج می شود .

کانسار هایی که در آنها کانه و باطله مخلوط است، با استفاده از روش های کلی، ولی مناطق غنی از کانه، غالبا با روش های گزینشی استخراج می شود .

در روش های روباز به طور معمول فرصت استفاده از روش های انتخابی کمتر پیش می آید. به طور کلی، هر چه ژرفای معدن کاری بیشتر شود، هزینه ها و دشواری آن افزایش می یابد .
به طور کلی در شرایط کنونی، حجم تولید روزانه از عوامل مهم اقتصادی می باشد. برای بالا رفتن مقدار تولید، معدن کاری روباز توسعه می یابد. در ایران ، معادن آهن (چغارت، چادر ملو، سنگان و ...) اغلب معادن بزرگ و فعال سرب و روی ( انگوران، کوشک، ایران کوه، عمارت و...)، معادن مس پورفیری و همچنین بسیاری از معادن دیگر و همه ذخایر غیرفلزی، به روش روباز استخراج می شود و اغلب معادن کوچک فلزی و زغال سنگ کشور، به روش زیرزمینی استخراج می گردند و معدن کاران ایرانی، تجربه خوبی در استخراج معدن روباز و زیرزمینی دارند .

·         ارزش ماده معدنی : که مهم ترین عامل تعیین کننده اقتصاد ی بودن یک ماده معدنی است و تابع عواملی چون عرضه ، تقاضا و مسائل سیاسی می باشد .

عوامل مؤثر در پیشرفت در زمینه اکتشاف ماده معدنی به شرح ذیل می باشد :

الف – پیشرفت در زمینه اکتشاف که بدین وسیله منشاء محیط و چگونگی تشکیل ماده معدنی شرح داده می شود .

ب- مطالعات علمی پیرامون کشف ذخایر اقتصادی .

ج - استفاده از متدهای پیشرفته ژئوفیزیک ی و ژئوشیمی ایی که بدین وسیله مواد معدنی بخشهای عمیق زمین نیز به خوبی شناسایی می شوند .

د- پیشرفت در زمینه صنعت تغلیظ و تصفیه که باعث استفاده بهینه از مواد معدنی موجود می باشد .

بعنوان مثال امروزه با توجه به پیشرفت علم و انقلاب تکنولوژیک در صدد هستند که با استفاده از باکتریها، از باطله معادن فلز ات را بازیافت نمایند .

·         عیار ذخیره و توناژ آن : در زمین شناسی اقتصادی بررسی های لازم بر روی عیار و توناژ یک ذخیره انجام می شود تا مشخص شود که آیا بهره برداری از این ماده معدنی اقتصادی می باشد یا خیر /

بعنوان مثال ذخایر رگه ای دارای عیار بالاتری نسبت به ذخایر پورفیری هستند اما چون در اعماق زیاد می باشند، استخراج آنها به صورت زیرزمینی بوده و هزینه زیادی دارد در حالی که در ذخایر پورفیری، استخراج به صورت روباز و با هزینه کمتری انجام می گیرد .

·         شکل ذخیره : شکل ذخیره ارتباط مستقیم با روش استخراج ماده معدنی دارد .

چنانچه ذخایر رگه ای در اعماق زیاد، با روش استخراج زیرزمینی و دارای عیار و توناژ بالا و هزینه استخراج بالاست اما ذخایر پورفیری در نزدیکی سطح زمین و در اعماق کم به صورت استخراج روباز Open pit بوده و عیار نسبتا پائین و توناژ بالایی دارد .

·         تغلیظ و تصفیه مواد معدنی : که ارتباط مستقیم با عوامل چون شکل، اندازه، رابطه نسبی کانی های مفید و باطله و نوع کانی های مفید و باطله دارد .

 

فاصله معادن تا بازار مصرف و یا کارخانه و پالایشگاه ارتباط مسقیم با قیمت تمام شده ماده معدنی دارد .

·         نیروی متخصص و هزینه های پرسنلی : که ارتباط مستقیم با میزان تولید و قیمت تمام شده ماده معدنی دارد .

 

·         پیشرفت انقلاب تکنولوژیک و استفاده از ماشین آلات جدید : در اکتشاف، استخراج، تغلیظ و تصفیه باعث کاهش هزینه های استخراجی می شود .

• 
  این عوامل در طی یک پروژه بررسی شده و شرایط به خوبی سنجیده می شود و سپس اکتشاف و استخراج انجام می شود .

 

مخازن نفتی

دید کلی

در زمین شناسی نفت یکی از تخصصهای مهم که توسط زمین شناسان و مهندسین حفاری بسیاری مورد توجه قرار گرفته است، نحوه استخراج نفت از چاه می‌باشد. که در این رابطه ابتدا انرژی طبیعی موجود در مخزن را نسبتا به نوع سنگ ذخیره (ماسه‌ای - کربناتی) مشخص می‌نمایند و سپس نسبت به برداشت کامل از چاه با بکار بردن روشهای پر هزینه و نیز تزریق بخار یا گاز نظر می‌دهند .

انرژی موجود در مخازن

در غالب مخازن نفت و گاز موجود در مخازن ، تحت فشار بخصوص آن مخزن قرار دارند. یعنی وقتی که چاهی در یک مخزن نفتی حفر می‌شود در نتیجه فشار موجود در چاه ، نفت بالای چاه و حتی تا سطح زمین نیز می‌تواند بالا بیاید که به اینگونه مخازن در اصطلاح مخازن خود تولید می‌گویند .

 

فشار مخازن نفتی

آب و نفت از نظر حجمی یک ضریب بالنسبه پایینی با همدیگر دارند، بدین جهت هنگام استخراج نفت ، فشار چاه به سرعت پایین می‌آید و هر قدر مخزن کوچکتر باشد این افت فشار سریعتر صورت می‌گیرد و از این افت فشار می‌توانیم اطلاعات هم در مورد اندازه مخزن و ارتباط داخلی آن در طول بهره برداری تهیه نماییم .

گاز جهنده

در این رابطه چون گاز نسبت به نفت قدرت گسترش زیادی دارد در نتیجه کاهش فشار مخزن ممکن است گاز مایع را به حالت گازی شکل در آورد و گاز حل شده در نفت از حالت محلول خارج می‌شود. لذا حجم قسمت گاز افزایش می‌یابد و این حالت به نگهداری و تنظیم فشار چاه در موقع استخراج به مدت طولانی کمک می‌کند به این گاز اصطلاحا گاز جهنده می‌گویند .

سفره تحت فشار

فشار آب را در مخازن بزرگ بیشتر نگهداری می‌کنند، چون حجم بزرگتری دارند و آب در بهترین وضعیت حالتی است که در مخزن تحت فشار باشد که به آن اصطلاحا سفره تحت فشار می‌گویند .

 

آبهای جهنده

در طول بهره برداری از مخازن نفتی فشار ثابتی خواهیم داشت . زیرا آبهای جدید جای نفت استخراج شده را گرفته و این فشار را تأمین می‌کنند که به آنها در اصطلاح آبهای جهنده می‌گویند. از وجود آب جهنده برای خنثی کردن افت فشار در مخازن نفتی استفاده می‌کنند و در صورت کمبود آن از طریق چاههای تزریقی ویژه آب یا گاز به داخل مخازن تزریق می‌کنند و اگر هیچگونه انرژی جهت تولید فشار در مخزن نفتی موجود نباشد در آنصورت باید نفت به بیرون پمپاژ شود .

نفوذپذیری در مخازن نفتی

اگر چند نوع فاز گازی یا مایع در سنگهای ذخیره وجود داشته باشد، بطوری که قبلا شرح داده شد، نفوذ پذیری از اندازه خلل و فرج و تخلخل تبعیت نخواهد کرد بلکه به میزان ارتباط سایر فازها نیز بستگی خواهد داشت. نفوذ پذیری مؤثر در واقع نفوذ پذیری یک فاز در ارتباط با سایر فازها را برای ما نشان می‌دهد. مثلا اگر در خلل و فرج 40 درصد آب و 60 درصد نفت موجود باشد در آنصورت نفوذ پذیری نفت کمتر از زمانی خواهد بود که تمامی خلل و فرج از نفت پر شود، یعنی 100 درصد اشباع از نفت باشد .

ارتباط بین آب و نفت استخراجی از مخازن

اگر در یک مخزن نفتی کمتر از 40 تا 50 درصد آب باشد (یعنی درجه اشباع شدگی نفت بین 50 تا 60 درصد باشد) در آنصورت از مخزن تنها نفت استخراج می‌گردد . اگر درصد اشباع آب بین 45 تا 85 درصد باشد در آن صورت نفت و آب استخراج می‌شوند. و اگر درصد اشباع آب بین 85 تا 100 درصد باشد در آنصورت فقط از مخزن آب استخراج می‌گردد .

دلیل این حالتها

چون آب سطح کانیها را خیلی راحتتر از نفت خیس می‌کند، بطوری که ممکن است بیشتر از 30 الی 40 درصد آب در اطراف دانه‌های کانیها موجود باشد و وقتی که مقدار آن بین 40 الی 50 درصد و یا بیشتر برسد در آنصورت نمی‌توانیم به مدت طولانی فاز پیوسته نفت را داشته باشیم و قطرات نفت همراه با آب می‌توانند جریان پیدا کنند و اگر مقدار نفت کم باشد در اینصورت نفت بصورت قطرات کوچک در خلل و فرج سنگ ذخیره باقی خواهد ماند و آب از کنار آن عبور خواهد نمود .

سنگهای ذخیره کربناتی

از سنگهای ذخیره نفت و گاز از نوع کربناتی تا زمانی که درجه اشباع نفتی بین 30 الی 40 درصد و بیشتر باشد چون چسبندگی گاز کمتر است و خیلی راحت از کنار آب عبور می‌کنند، لذا می‌توان فقط گاز استخراج نمود. و در درجه بالاتری از اشباع شدگی ، گاز همراه نفت جریان یافته و در درجه اشباع نفتی حدود 55 درصد ، نفت و گاز نفوذ پذیری مشابهی خواهند داشت .