جيولوجيا مياه المنطقة بوجي-داباي في حوض تاريم ودلالاتها على تراكم الغاز الطبيعي في الحوض العميق

لماذا تهم المياه تحت حقل الغاز

على أعماق كبيرة تحت الصحارى وسلاسل الجبال، تختزن كميات هائلة من الغاز الطبيعي في صخور تقع على بعد كيلومترات تحت أقدامنا. نميل عادة إلى التركيز على الغاز نفسه، لكن هذه الدراسة تُظهر أن المياه المحتبسة والمُنتجة مع ذلك الغاز يمكن أن تعمل كأرشيف سري. من خلال قراءة البصمات الكيميائية والنظيرية لهذه المياه في حقل بوجي–داباي بحوض تاريم في الصين، يعيد الباحثون بناء كيفية تعاون المطر والبحار القديمة والمواد العضوية المدفونة عبر ملايين السنين لملء مكمن عميق هائل بالغاز.

نوعان مختلفان جداً من المياه الجوفية

أخذ الباحثون عينات مياه من آبار حُفرت إلى أعماق 4 إلى 7 كيلومترات داخل طبقات رملية من العصر الطباشيري. وجدوا أن كل المياه المنتجة ليست متشابهة. جزء منها هو «ماء التكوين» الذي ظل محتبساً في الصخور لأزمنة جيولوجية، ويحمل حمولة كبيرة من الأملاح المذابة وأيونات أخرى. والجزء الآخر هو «ماء مكثف» يتشكل عندما يبرد الغاز الحار أثناء صعوده نحو السطح، مكوّناً سائلاً أنقى بكثير وأقل ملوحة. من خلال مقارنة إجمالي المواد الصلبة الذائبة، والأيونات الرئيسية، ونظائر الهيدروجين والأكسجين، تمكن الفريق من فصل مياه التكوين المالحة والمقيمة طويلاً عن هذا الماء المكثف الأخف، وتحديد الآبار التي حدث فيها اختلاط بينهما.

من المطر وطبقات الملح إلى محلول ملحي عميق

تشير كيمياء ماء التكوين إلى أصليتين رئيسيتين. بدأ معظمها كمياه مطر وأنهار عادية تسربت من السطح وتدفقت لاحقاً عبر طبقات سميكة من ملح الصخور. أثناء ذوبانها للملح، امتصت كميات كبيرة من الصوديوم والكلوريد، فتحولت إلى محلول ملحي مركز. وجزء أصغر لكنه حاسم مصدره مياه بحرية غمرت المنطقة في عصور الثلاثي والجوراسي. تلك المياه البحرية تبخرت لاحقاً واحتُجزت في طينات غنية بالعضويات. هناك، بينما تحولت المادة النباتية المدفونة إلى نفط وغاز، التقطت مياه المسام مستويات عالية من اليود، عنصر أثري مرتبط ارتباطاً وثيقاً بالمواد العضوية. وفي نهاية المطاف هاجر هذا المحلول الغني باليود صعوداً مع الغاز الطبيعي إلى المكامن الرملية.

تتبع اليود لرصد هجرة الغاز

بما أن لليود شكلًا مشعاً طويل العمر، اليود‑129، فيمكن أن يعمل كساعة طبيعية. قاس الباحثون اليود‑129 في مياه التكوين وبنوا نموذجاً لتقدير متى دخل المحلول الغني باليود، والغاز الذي رافقه، أجزاء مختلفة من الحقل. على الرغم من أن التواريخ المطلقة غير دقيقة، فإن النمط النسبي واضح: شحن بعض الآبار في الجزء الشرقي من الحقل في وقت مبكر بغاز أقل نضجاً، في حين تلقت آبار أخرى دفعات لاحقة من غاز أكثر «جفافاً» أغنى بالميثان. يتطابق هذا التسلسل مع تاريخ الصدوع الانتيابية الكبيرة التي تقطع المنطقة؛ فمع فتح صدع تلو الآخر مع مرور الوقت، توفرت مسارات جديدة لصعود المحاليل الحاملة للغاز من الصخور المصدر العميقة إلى المكمن.

خليط متغير تشكّله الجيولوجيا العميقة

تكشف الدراسة أيضاً أن كيمياء المياه المحبوسة استمرت في التطور. أثناء تحرك المحلول عبر رملات غنية بمعادن متنوعة، تبادل عناصر مع الصخر، مما أثرى المياه بمكونات مثل الليثيوم والبوتاسيوم. وفي الوقت نفسه، أدت حلقات متكررة من دخول النفط ثم الغاز إلى المكمن إلى إزاحة السوائل السابقة وخلطها مع محاليل واردة حديثاً، ومؤخراً مع مياه مكثفة تشكلت أثناء الإنتاج. النتيجة النهائية هي خليط معقد لكن يمكن تفسيره يسجل كل من حركة السوائل وتغير بنية الحوض على مدى عشرات الملايين من السنين.

ما الذي يعنيه هذا لاستكشاف الغاز العميق

بالنسبة لغير المتخصص، الرسالة الأساسية هي أن مياه الحقول الغازية العميقة أكثر من مجرد منتج ثانوي مزعج. في حقل بوجي–داباي، تظهر أملاحها المذابة ونظائرها أن مياه المطر والبحار القديمة والصخور الغنية بالعضويات ساهمت جميعها في المكامن الحالية، وأن الغاز وصل على عدة موجات متميزة موجهة بواسطة صدوع متنامية وأغطية ملحية سميكة. من خلال اعتبار مياه التكوين كراوية جيولوجية—وخاصة باستخدام آثار مثل اليود‑129—يمكن للعلماء تحديد مصدر الغاز بشكل أفضل، وكيف ومتى تحرك، ولماذا تحتفظ بعض البنيات العميقة بتراكمات غازية كبيرة بينما لا تفعل أخرى.

الاستشهاد: Chen, J., Fan, Y., Jia, W. et al. Water geochemistry in the Bozhi-Dabei area, Tarim Basin and its implications for natural gas accumulation in deep basin. Sci Rep 16, 11039 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38393-y

الكلمات المفتاحية: ماء التكوين, الغاز الطبيعي العميق, حوض تاريم, نظائر اليود, هجرة السوائل