Characteristics of dispersed organic matter of the Menilite Beds from the Dukla Unit based on microscopic analysis and Rock-Eval pyrolysis

• Autorzy: Ziemianin Konrad

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2019.06.01

Warianty tytułu

PL

Charakterystyka rozproszonej materii organicznej warstw menilitowych jednostki dukielskiej na podstawie analiz mikroskopowych i pirolizy Rock-Eval

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Organic matter from Menilite Beds of the Dukla Unit was studied (optical microscopy, Rock-Eval pyrolysis). In its composition, macerals from vitrinite, liptinite and inertinite groups are observed. Macerals of the liptinite group are dominating (alginite, bituminite and liptodetrinite). Among all invested lithological types, mudstones have the highest average content of these macerals, while in case of marly shales, sandstones/siltstones, micrite limestones and chert the content of individual liptinite macerals is always lower than 1 vol%. The vitrinite group is represented mainly by collotelinite and vitrodetrinite and its average content in all analyzed lithologies does not exceed 1 vol%. Fragments of collotelinite show significant diversity in terms of the reflectance. Macerals of the inertinite group (fusinite, semifusinite, inertodetrinite) are usually limited to single occurrences within the entire investigated sample area. In 41 out of 43 samples, the collotelinite fragments were numerous enough that it was possible to measure the reflectance. For samples in which reflectance of vitrinite fragments was measured, this parameter ranges from 0.25% to 0.56%. Rock-Eval pyrolysis results provided additional information, of which the most important were values of TOC (from 0.47% to 6.04%, average 2.61%), Tmax (417–449°C), hydrogen (95–502) and oxygen (<133) indices. In the western part of the investigated area, within the tectonic window of Świątkowa, Menilite Beds are in the phase of oil window, while in other locations organic matter is immature. Analyzed samples contain types II, II/III or III of kerogen. Type II dominates in clay shales and mudstones, while type III is most often observed in marly and carbonate shales and also in sandstones/siltstones.

PL

Przebadano fragmenty rozproszonej materii organicznej z warstw menilitowych jednostki dukielskiej (mikroskopia optyczna, piroliza Rock-Eval). W jej składzie obserwuje się macerały z grupy witrynitu, liptynitu i inertynitu, przy czym macerały z grupy liptynitu (alginit, bituminit i liptodetrynit) są dominujące. Najwyższy średni udział macerałów z grupy liptynitu w obrębie wszystkich przebadanych odmian litologicznych obserwuje się w mułowcach, podczas gdy w łupkach marglistych, piaskowcach, pyłowcach, wapieniach mikrytowych czy rogowcach zarówno alginit, jak i bituminit i liptodetrynit nie przekraczają 1% obj. Grupa macerałów witrynitu jest reprezentowana przez kolotelinit i witrodetrynit, jednak ich średni udział nigdy nie przekracza 1% obj. wszystkich składników w skale. Fragmenty kolotelinitu są zróżnicowane pod kątem refleksyjności. Macerały grupy inertynitu (fuzynit, semifuzynit, inertodetrynit) są zwykle ograniczone jedynie do pojedynczych wystąpień. W przypadku 41 z 43 próbek fragmenty kolotelinitu były na tyle liczne, że możliwy był pomiar ich refleksyjności, która mieściła się w przedziale od 0,25% do 0,56%. Wyniki analizy mikroskopowej uzupełniono o dane z pirolizy Rock-Eval. Udział materii organicznej (parametr TOC) waha się od 0,47% do 6,04% (przy średniej na poziomie 2,61%). Parametr Tmax zawiera się w przedziale od 417°C do 449°C, indeks wodorowy HI w przedziale od 95 do 502, natomiast indeks tlenowy OI nie przekracza 133. We wschodniej części przebadanego obszaru (okno tektoniczne Świątkowej) materia organiczna wkroczyła w fazę przemian termicznych odpowiadającą tzw. oknu ropnemu, natomiast na pozostałym obszarze jest niedojrzała. Przebadane próbki zawierają kerogen typu II, III, jak również ich mieszaninę. Typ II dominuje w łupkach ilastych i mułowcach, podczas gdy typ III jest najczęściej obserwowany w łupkach marglistych i węglanowych, jak również w piaskowcach i pyłowcach.

Słowa kluczowe

EN

menilite shales; alginite; bituminite; vitrinite reflectance; Rock-Eval pyrolysis

PL

łupki menilitowe; alginit; bituminit; refleksyjność witrynitu; piroliza Rock-Eval

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2019
• Tom: R. 75, nr 6
• Strony: 303--313
• Opis fizyczny: Bibliogr. 39 poz.

Twórcy

autor

Ziemianin Konrad

• Oil and Gas Institute – National Research Institute, Lubicz 25A 31-503 Kraków

Bibliografia

• Curtis J.B., Kotarba M.J., Lewan M.D., Więcław D., 2004. Oil/source rock correlations in the Polish Flysch Carpathians and mesozoic basement and organic facies of the oligocene menilite shales: insights from hydrobus pyrolysis experiments. Organic Geochemistry, 35: 1573–1596. DOI:10.1016/j.orggeochem.2004.06.018.
• International Committee for Coal and Organic Petrology (ICCP), 1998. The new vitrinite classification (ICCP System 1994). Fuel, 77(5): 349–358.
• Jankowski L., 2008. Kompleksy chaotyczne Karpat Polskich. Materiały konferencyjne „Przewodnik sesji terenowej”, Kraków – Polańczyk 2008, 26–88.
• Jankowski L., Probulski J., 2011. Rozwój tektoniczno-basenowy Karpat zewnętrznych na przykładzie budowy geologicznej złóż Grabownica, Strachocina i Łodyna oraz ich otoczenia. Geologia, 37: 555–583.
• Koltun Y.V., 1992. Organic matter in oligocene Menilite formation rocks of the Ukrainian Carpathians: palaeoenvironment and geochemical evolution. Organic Geochemistry, 18: 423–430. DOI: 10.1016/0146-6380(92)90105-7.
• Koltun Y., Espitalie J., Kotarba M., Roure F., Ellouz N., Kosakowski P., 1998. Petroleum generation in the Ukrainian external Carpathians and the adjacent foreland. Journal of Petroleum Geology, 21(3): 265–288. DOI: 10.1111/j.1747-5457.1998.tb00782.x.
• Kosakowski P., Koltun Y., Machowski G., Papiernik B., 2018. The geochemical characteristics of the Oligocene-lower Miocene menilite formation in the Polish and Ukrainian Outer Carpathians: A review. Journal of Petroleum Geology, 41(3): 319–335. DOI:10.1111/jpg.12705.
• Kosakowski P., Więcław D., Kotarba M.J., 2009. Charakterystyka macierzystości wybranych utworów fliszowych w przygranicznej strefie polskich Karpat Zewnętrznych. Geologia, 35(4/1): 155–190.
• Köster J., Kotarba M., Lafargue E., Kosakowski P., 1998a. Source rock habitat and hydrocarbon potential of oligocene menilite formation (Flysch Carpathians, Southeast Poland): an organic geochemical and isotope approach. Organic Geochemistry, 29: 543–558. DOI:10.1016/S0146-6380(98)00059-X.
• Köster J., Rospondek M., Kotarba M., Zubrzycki A., de Leeuw J.W., Sinninghe Damsté J.S., 1996. Biological markers and stable carbon isotope ratios in palaeoenvironmental reconstructions: examples from the Menilite Formation (Oligocene) of the Flysch Carpathians. Sediment’96. 11. Sedimentologen-Treffen, 83.
• Köster J., Rospondek M., Schouten S., Kotarba M., Zubrzycki A., Sinninghe Damste J.S., 1998b. Biomarker geochemistry of a foreland basin: the Oligocene Menilite Formation in the Flysch Carpathians of Southeast Poland. Organic Geochemistry, 29: 649–669. DOI:10.1016/S0146-6380(98)00182-X.
• Köster J., Rospondek M.J., Zubrzycki A., Kotarba M., de Leeuw J.W., Sinninghe Damsté J.S., 1995. A molecular organic geochemical study of black shales associated with diatomites from the Oligocene Menilite Shales (Flysch Carpathians, SE Poland). [in:] Organic Geochemistry: Developments and Applications to Energy, Climate, Environment and Human History. Eds. J.O. Grimalt, C. Dorronsoro. A.I.G.O.A: 87–89.
• Kotarba M.J., Curtis J.B., Lewan M.D., 2009. Comparison of natural gases accumulated in Oligocene strata with hydrous pyrolysis gases from Menilite Shales of the Polish Outer Carpathians. Organic Geochemistry, 40: 769–783. DOI: 10.1016/j.orggeochem.2009.04.007.
• Kotarba M.J., Koltun Y.V., 2006. Origin and habitat of hydrocarbons of the Polish and Ukrainian parts of the Carpathian Province. [in:]
• Golonka J., Picha F. Eds. The Carpathians: Geology and Hydrocarbon Resources. American Association of Petroleum Geologists Memoir, 84: 395–443.
• Kotarba M.J., Lewan M.D., 2002. Hydrocarbon potential of Oligocene Menilite formation of the Polish Flysch Carpathians by hydrous pyrolysis and stable isotopes. US–Poland Maria Sklodowski-Curie Joint Fund II-Project Report MEN/USGS-97-319.
• Kotarba M.J., Lewan M.D., Wiecław D., Curtis J.B., 2005. Stable carbon isotope fractionation and organic sulphur content in hydrous pyrolysis (24–108 h and 300–365°C) immiscible oils, bitumens and kerogens from the Oligocene Menilite Shales of the Polish Flysch Carpathians. Seville, Spain: 22nd International Meeting on Organic Geochemistry: 338–339.
• Kotarba M.J., Nagao K., 2008. Composition and origin of natural gases accumulated in the Polish and Ukrainian parts of the Carpathian region: gaseous hydrocarbons, noble gases, carbon dioxide and nitrogen. Chemical Geology, 255: 426–438. DOI:10.1016/j.chemgeo.2008.07.011.
• Kotarba M.J., Wiecław D., Koltun Y.V., Marynowski L., Kuśmierek J., Dudok I.V., 2007. Organic geochemical study and genetic correlation of natural gas, oil and Menilite source rocks in the area between San and Stryi rivers (Polish and Ukrainian Carpathians). Organic Geochemistry, 38(8): 1431–1456. DOI: 10.1016/j.orggeochem.2007.03.012.
• Kotarba M.J., Więcław D., Dziadzio P., Kowalski A., Bilkiewicz E., Kosakowski P., 2013. Organic geochemical study of source rocks and natural gas and their genetic correlation in the central part of the Polish Outer Carpathians. Marine and Petroleum Geology, 45: 106–120. DOI: 10.1016/j.marpetgeo.2013.04.018.
• Kotarba M.J., Więcław D., Dziadzio P., Kowalski A., Kosakowski P., Bilikiewicz E., 2014. Organic geochemical study of source rocks and natural gas and their genetic correlation in the central part of the Polish Outer Carpathians and Paleozoic-Mesozoic basement. Marine and Petroleum Geology, 56: 97–122. DOI: 10.1016/j.marpetgeo.2014.03.014.
• Kotulová J., 2004: Oligocene Menilite black shales – geochemical and maceral analysis. Florence: 32nd International Geological Congress: 1–752.
• Kruge M.A., Mastalerz M., Solecki A., Stankiewicz B.A., 1996. Organic geochemistry and petrology of oil source rocks, Carpathian Overthrust region, southeastern Poland – implications for petroleum generation. Organic Geochemistry, 24: 897–912. DOI: 10.1016/S0146- 6380(96)00067-8.
• Lewan M.D., Kotarba M.J., Curtis J.B., Więcław D., Kosakowski P., 2006. Oil-generation kinetics for organic facies with Type-II and –IIS kerogen in the Menilite Shales of the Polish Carpathians. Geochimica et Cosmochimica Acta, 70: 3351–3368. DOI: 10.1016/j.gca.2006.04.024.
• Matyasik I., 1994. Badania geochemiczne warstw menilitowych, inoceramowych i spaskich jednostki skolskiej fliszu karpackiego. NaftaGaz, 40: 234–243.
• Matyasik I., Kupisz L., 1996. Geological and geochemical conditions of the hydrocarbon generation in the Menilite Beds from the south part of the Strzyżów Depression. Janowice: The 2nd Conference on the Geochemical and Petrophysical Investigations in Oil and Gas Exploration: 179–197.
• Matyasik I., Steczko A., Mastalerz M., Brassell S.C., 2001. Petrographic and geochemical characterization of source rock variability in the Carpathian region of Poland: implication for oil generation. [in:] Abstracts of Eighteenth Annual Meeting of the Society for Organic Petrology, 18: 78–83.
• Pawlewicz M., 2006. Total Petroleum Systems of the North Carpathian Province of Poland, Ukraine, Czech Republic and Austria. U.S. Geological Survey Bulletin 2204–D, 26.
• Sachsenhofer R., Koltun Y., 2012. Black shales in Ukraine – A review. Marine and Petroleum Geology, 31: 125–136. DOI: 10.1016/j.marpetgeo.2011.08.016.
• Semyrka G., 2009. Refleksyjność witrynitu i typy kerogenu w profilach wierceń wschodniej części Karpat polskich. Geologia, 35(2/1): 49–59.
• Świdziński H., 1947. Słownik stratygraficzny północnych Karpat fliszowych. Biuletyn Instytutu Geologicznego, 124. ten Haven H.L., Lafargue E., Kotarba M., 1993. Oil/oil and oil/source rock correlations in the Carpathian Foredeep and Overthrust, southeast Poland. Organic Geochemistry, 20: 935–959. DOI: 10.1016/0146-6380(93)90105-K.
• Vetö I., Hetényi, M., 1991. Fate of Organic carbon and reduced sulphur in dysoxic-anoxic Oligocene facies of the Central Paratethys (Carpathian Mountains and Hungary). In: Modern and Ancient Continental Shelf Anoxia. Eds. R.V. Tyson, T.H. Pearson. London: Geological Society Special Publication, 58: 449–460.
• Waliczek M., Machowski G., Świerczewska A., 2017. Bitumen in rocks from the Skrzydlna Thrust Sheet and the Mszana Tectonic Window (Outer Carpathians). Mineralogia – Special Papers, 46.
• Wendorff M., Rospondek M.J., Kluska B., Marynowski L., 2017. Organic maturity and hydrocarbon potential of the Lower Oligocene Menilite facies in the Eastern Flysch Carpathians (Turcău and Vrancea Nappes), Romania. Applied Geochemistry, 78: 295–310. DOI: 10.1016/j.apgeochem.2017.01.009.
• Więcław D., 2002. Geneza oligoceńskiej ropy naftowej polskich Karpat fliszowych – siarka organiczna w kerogenie warstw menilitowych a kinetyka procesu generowania węglowodorów. Kraków: PhD thesis, Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica.
• Więcław D., Kotarba M.J., Kuśmierek J., Kowalski A., Machowski G., 2008. Pionowa zmienność wskaźników macierzystości warstw menilitowych w wybranych profilach wschodniej części polskich Karpat Zewnętrznych. Prace Instytutu Nafty i Gazu, 150, 455–460.
• Zielińska M., 2012. Petrologiczne stadium uwęglonego materiału organicznego we fliszu zewnętrznych Karpat Zachodnich. Kraków: PhD thesis, Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica.
• Ziemianin K., 2018. Characteristics of dispersed organic matter in the Menilite Beds from the Skole Unit. Nafta-Gaz, 9: 636–646. DOI:10.18668/NG.2018.09.02.
• Ziemianin, K., 2017. Petrographic-geochemical characterization of the dispersed organic matter in Menilite shales from the Silesian Unit in the Carpathian Mountains of SE Poland. Nafta-Gaz, 11: 835–842. DOI: 10.18668/NG.2017.11.02.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).