Arabian Journal of Geosciences

, Volume 3, Issue 1, pp 67–78 | Cite as

RETRACTED ARTICLE: Depositional environments and porosity distribution in regressive limestone reservoirs of the Mishrif Formation, Southern Iraq

  • Moutaz Al-Dabbas
  • Jassim Al-Jassim
  • Saad Al-Jumaily
Original Paper

Abstract

Eight subsurface sections and a large number of thin sections of the Mishrif Limestone were studied to unravel the depositional facies and environments. The allochems in the Mishrif Formation are dominated by bioclasts, whereas peloids, ooids, and intraclasts are less abundant. The sedimentary microfacies of the Mishrif Formation includes mudstone, wackestone, packstone, grainstone, floatstone, and rudstone, which have been deposited in basinal, outer shelf, slop followed by shoal reef and lagoonal environments. The formation displays various extents of dolomitization and is cemented by calcite and dolomite. The formation has gradational contact with the underlying Rumaila Formation but is unconformably overlain by the Khasib Formation. The unconformity is recognized because the skeletal grains are dominated by Chaophyta (algae), which denotes the change of environment from fully marine to lacustrine environment. Thus, the vertical bioclast analysis indicates that the Mishrif Formation is characterized by two regressive cycles, which control the distribution of reservoir quality as well as the patterns of calcite and dolomite cement distribution. Mishrif Formation gradationally overlies Rumaila Formation. This was indicated by the presence of the green parts of Chaophyta (algae) as main skeletal grains at the uppermost part of well Zb-47, which refer to lacustrine or fresh water environment. Petrographical study shows that the fossils, peloids, oolitis, and intraclasts represent the main allochem. Calcite and dolomite (as diagenetic products) are the predominant mineral components of Mishrif Formation. Fossils were studied as an environmental age and facial boundaries indicators, which are located in a chart using personal computer programs depending on their distributions on the first appearance of species. Fifteen principal sedimentary microfacies have been identified in the Mishrif Formation, which includes lime mudstone, mudstone–wackestone, wackestone, wackestone–packstone, packstone, packstone–grainstone, grainstone–floatstone, packstone–floatstone, packstone–rudstone, and wackestone–floatstone. Markov chain analysis has been used to study the transitional pattern of different microfacies types vertically in each well and laterally in all wells as a composite section. The vertical analysis indicates that the Mishrif Formation characterized by two regressive cycles, the main one started with basinal or outer shelf environment, slop environment followed by shoal or reefal environment, and ended with a lagoonal environment. The lateral analysis shows the same regressive cycle, and by using the lithofacies association concepts, we built the depositional model of the Mishrif Formation environment.

Keywords

Mishrif Formation Porosity Facies analysis Depositional environment 

المستخلص

درست ثمانية مقاطع تحت سطحية و عدد كبير من الشرائح الصخرية الرقيقة للصخور الجيرية لتكوين المشرف لتحديد السحنات والبيئات الرسوبية التي ترسب فيها تكوين المشرف وبناء الانموذج الترسيبي . وقد تم من خلال الفحص البتروغرافي التعرف على المكونات الاساسية لسحنات التكوين والتي معظمها من الحبيبات الهيكلية والقليل منها حبيبات غير هيكلية كالبلويدات والسرئيات والفتات الداخلي . شملت السحنات الرسوبية لتكوين المشرف بانها تتكون من سحنات الحجر الجيري الطيني ، الواكي ، المرزوم ، الحبيبي ، الطافي ،الرودستي التي ترسبت في سحنات البيئة الحوضية العميقة او الرصيف الخارجي المفتوح تتبعها سحنات بيئة المنحدر ثم بيئة الشعاب المرجانية او البيئة الضحضاحية و بيئة المستنقعات. لقد تعرض التكوين لعمليات الدلمتة وكانت المواد السمنتية من معدني الكالسايت والدولومايت. لتكوين المشرف حدود توافقية مع تكوين الرميلة الذي يقع اسفلة وبحدود غير توافقية مع تكوين الخصيب. تم تمييز اسطح عدم التوافق من الحبيبات الهيكلية التي شكلت طحالب( Chaophyta ) الغالبية فيها والتي تدل على تغير البيئة الترسيبية من بيئة بحرية الى بيئة البحيرات. لقد اوضح التحليل العمودي للمتحجرات في تكوين المشرف وجود دورتين تراجعية تسيطر على نوعية الخزان اضافة الى توزيع اشكال السمنتة بالكالسايت والدولومايت. لقد تم الاستدلال على سطح التوافق بين تكوين المشرف والرميلة من خلال المحتوى الحياتي من الاجزاء الخضرية لطحالب الكاروفايتا خصوصا اعلى اجزاء بئر الزبير (Zb-47) الذي يشير الى بيئة بحيرية او بيئة مياة عذبة.لقد بينت الدراسة المعدنية والصخارية بان الكالسايت والدولومايت (نتاج العمليات التحويرية ) هما المعدنان الرئيسان لهذا التكوين. لقد درس المحتوى الحياتي لسحنات التكوين، وقد تم توزيعها بشكل مخططات باستخدام برامج الحاسبة الالكترونية خاصة اعددت لهذا الغرض وتم الاستفادة من بعض الانواع والمجاميع الحياتية كعناصر دالة على بيئة وعمر التكوين وحدوده السحنية . بتروغرافيا ميزت خمسة عشر سحنة دقيقة وهي على التوالي : سحنة الحجر الجيري الطيني ، الطيني – الواكي ، الواكي ، الواكي – المرزوم ، المرزوم ، المرزوم – الحبيبي ، الحبيبي ، الحبيبي – الرودستي ، الطافي ، المترابط ، الحبيبي – الطافي ، المرزوم – الطافي ، المرزوم- الرودستي والواكي – الطافي . استخدمت طريقة سلاسل ماركوف في تحليل السحنات وتحديد طبيعتها الانتقالية في بنائها للدوره الرسوبية وبطريقتين الاولى عموديا لكل بئر والثانية افقيا ولجميع الابار على شكل مقطع مركب. لقد اوضح التحليل العمودي وجود دورة تراجعية قابلة للتكرار وهي على التوالي سحنات البيئة الحوضية العميقة او الرصيف الخارجي المفتوح تتبعها سحنات بيئة المنحدر ثم بيئة الشعاب المرجانية او البيئة الضحضاحية و تختتم دورة المشرف بالبيئة اللاغونية. اما التحليل الافقي فقد ساعد وبالاعتماد على مفهوم السحنات المترافقة في بناء الانموذج الترسيبي لبيئات تكوين المشرف.

References

  1. Al-Jumaily S (2001) Facies and depositional environment of the Mishrif Formation in selected oilfields, s. Iraq. PhD thesis, Baghdad University, Iraq (in Arabic)Google Scholar
  2. Al-Khafaje AJ (2006) Relation of Mishrif Reservoir crude oil with the source rocks, Ratawi, south and north Rumaila oil fields, southern Iraq, using biomarkers and carbon isotopes. MSc thesis, Baghdad University, Iraq (in Arabic)Google Scholar
  3. Alsharhan AS (1995) Facies variations, diagenesis and exploration potential of the Cretaceous rudist-bearing carbonates of the Arabian Gulf. AAPG Bull 79:531–550Google Scholar
  4. Alsharhan AS, Nairn AEM (1993) Carbonate platform models of Arabian Cretaceous reservoir. In: Simo JA, Scoff R, Masse JP (eds) Cretaceous carbonate platforms. AAPG Memo W 56, pp 173–184Google Scholar
  5. Al-Siddiqi AAM (1978) Subsurface geology of southeastern Iraq. 10th Arab. Pet. Cong., Tripoli- Libya, Paper no. 141 (B-3), p. 47Google Scholar
  6. Aqrawi AAM (1995) Brackish-water and evaporitic Ca–Mg carbonates in the Holocene Lacustrine/deltaic deposits of southern Mesopotamia. J Geol Soc Lond 152:259–268CrossRefGoogle Scholar
  7. Aqrawi AAM, Thehni GA, Sherwani GH, Kereem BMA (1998) Mid-Cretaceous rudist-bearing carbonates of the Mishrif Formation; an important reservoir sequence in the Mesopotamian basin. Iraq J Petrol Geol 21:57–82CrossRefGoogle Scholar
  8. Badiozamani K, Mackenzie FT, Thorstenson DC (1977) Experimental carbonate cementation: salinity, temperature and vadose-phreatic effects. J Sediment Petrol 47:529–542Google Scholar
  9. Bellen, R. C. Van, H. V. Dunnington, R. Wetzel, D. Morton (1959) Lexique Stratigraphique Internal Asie. Iraq. Int. Geol. Conger. Comm. Stratigr, 3, Fasc., p. 333Google Scholar
  10. Buday T (1980) The regional geology of Iraq: stratigraphy and paleogeography, vol. 1. Dar Al-Kutub, Mosul, p 445Google Scholar
  11. Burchette TP, Birtton SR (1985) Carbonate facies analysis in the exploration for hydrocarbons—a case study from the Cretaceous of the Middle East. In: Brenchley PJ, Williams BPJ (eds) Sedimentology—recent developments and applied aspects. Blackwell, Oxford, pp 311–338Google Scholar
  12. Chatton M, Hart E (1960) Revision of Tithonian–Albian stratigraphy of Iraq. Geosurv, Baghdad Manuscript reportGoogle Scholar
  13. Chatton M, Hart E (1961) Review of the Cenomanian to Maastrichtian stratigraphy in Iraq. Manuscript report No. 2/141, INOC Library, BaghdadGoogle Scholar
  14. Choquette PW, Pray LC (1970) Geological nomenclature and classification of porosity in carbonates. AAPG Bull 54(2):207–244Google Scholar
  15. Ditmar V, Iraqi–Soviet Team (1971) Geological conditions and hydrocarbon prospects of the Republic of Iraq (Northern and Central parts). Manuscript report, INOC Library, BaghdadGoogle Scholar
  16. Dunham RJ (1962) Classification of carbonate rocks according to depositional texture. In: Ham WE (ed) Classification of carbonate rocks: American Association of Petroleum Geologists Memoir, pp 108–121Google Scholar
  17. Embry ZR, Klovan EJ (1972) Absolute water depth limits of late Devonian paleoecological zones. Grol. Rdsch. 61/2, StuttgartGoogle Scholar
  18. Flugel E (1982) Microfacies analysis of limestones. Springer, Berlin, p 663CrossRefGoogle Scholar
  19. Folk RL (1962) Spectral subdivision of limestone types. In: Ham WE (ed) Classification of Carbonate Rocks—A Symposium: American Association of Petroleum Geologists Memoir 1, pp 62–84Google Scholar
  20. Folk RI (1965) Some aspects of recrystalization in ancient limestones. In: Pray LC, Murray RC (eds) Dolomitization and limestone diagesis. SEPM pub., pp 14–48Google Scholar
  21. Folk RI (1980) Sedimentary facies and types of carbonate rocks. UN international meeting on petroleum geology, Beijing, China, p. 16Google Scholar
  22. Longman MW (1982) Carbonate diagenesis as a control on stratigraphic traps. AAPG Education Course Notes Series 21, p 159Google Scholar
  23. Miall AD (1973) Markov chain analysis applied to an ancient plain succession. Sedimentology 20(3):347–364CrossRefGoogle Scholar
  24. Reulet J (1982) Carbonate reservoir in a marine shelf sequence, Mishrif Formation, cretaceous of the Middle East. In: Reekmann A, Friedman GM (eds) Exploration for carbonate petroleum reservoirs. Wiley, New York, pp 165–173Google Scholar
  25. Sherwani, GH (1983) Depositional environments and stratigraphic relationships of the Mishrif Formation in selected boreholes, middle and southern Iraq. MSc thesis, Baghdad Univ., Iraq (in Arabic).Google Scholar
  26. Sibley DF (1982) The origin of common dolomite fabrics: clues from the Pliocene. J Sediment Res 52:1087–1100Google Scholar
  27. Tucker ME (1985) Sedimentary petrology: an introduction. Blackwell, OxfordGoogle Scholar
  28. Videtich PE, Mclimans RK, Waston HKS, Nagy RM (1988) Depositional, diagenetic, thermal and maturation histories of Cretaceous Mishrif Formation, Fateh Field Dubai. AAPG Bull 72:1143–1159Google Scholar
  29. Wells NA, 1 (1989) A program in BASIC for facies-by-facies Markov chain analysis. Comput Geosci 15:143–155CrossRefGoogle Scholar
  30. Wilson JL (1975) Carbonate facies in geologic history. Springer, New York, p 439CrossRefGoogle Scholar
  31. Wright VP (1992) A revised classification of limestones. Sediment Geol 76:177–185CrossRefGoogle Scholar

Copyright information

© Saudi Society for Geosciences 2009

Authors and Affiliations

  • Moutaz Al-Dabbas
    • 1
  • Jassim Al-Jassim
    • 1
  • Saad Al-Jumaily
    • 1
  1. 1.College of ScienceUniversity of BaghdadBaghdadIraq

Personalised recommendations