Badanie wpływu zawartości minerałów ciężkich na naturalną promieniotwórczość skał miocenu zapadliska przedkarpackiego

• Autorzy: Zagórska Urszula , Sikora Aleksandra , Łykowska Grażyna

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2019.02.02

Warianty tytułu

EN

Study on the impact of heavy minerals to natural radioactivity of the Miocene rocks in the Carpathian Foredeep

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W skałach miocenu zapadliska przedkarpackiego zauważono zjawisko zawyżania pomiarów promieniotwórczości naturalnej rejestrowanych w otworze wiertniczym dla mułowców. To zjawisko powoduje problemy w rozróżnianiu na podstawie profilowania naturalnej promieniotwórczości tych skał od iłowców, które charakteryzują się gorszymi parametrami petrofizycznymi. W niniejszej pracy badano kolejne możliwe źródło podwyższonej radioaktywności skał mułowcowych, to jest zawartość minerałów ciężkich, które wykazują tendencję do gromadzenia pierwiastków promieniotwórczych – uranu i toru. Minerały ciężkie, należące do grupy minerałów akcesorycznych, takie jak cyrkon, apatyt, monacyt, rutyl, granat i tytanit, charakteryzują się podwyższoną promieniotwórczością ze względu na podstawienia w sieci krystalicznej U i Th. Na testowych próbkach wykonano pomiar naturalnej promieniotwórczości metodą spektrometrii gamma, przy wykorzystaniu aparatu RT-50 firmy Georadis. Następnie z próbek skał wydzielono minerały ciężkie, przy użyciu cieczy ciężkiej, uprzednio rozdzielając próbki na frakcje ziarnowe, w celu ułatwienia separacji frakcji ciężkiej. Poszczególne frakcje ziarnowe pozbawione minerałów ciężkich złączono z powrotem i wykonano ponowny pomiar zawartości uranu, toru i potasu. Wykonano także obserwacje mikroskopowe w celu jakościowej analizy składu mineralogicznego wydzielonej frakcji ciężkiej. W badanych próbkach zidentyfikowano między innymi ziarna cyrkonu, turmalinu, granatu, rutylu, apatytu, chlorytu czy tytanitu. Przeprowadzone wyniki pomiarów naturalnej promieniotwórczości, przed i po wydzieleniu minerałów ciężkich, nie dają jednoznacznej odpowiedzi na postawiony problem zawyżonych wskazań sondy gamma. Konieczne jest zwiększenie ilości analizowanych próbek. Zaobserwowano trend spadku ilości U i Th w próbkach, z których wydzielono frakcję ciężką. Jednak zmiany promieniotwórczości są na tyle niewielkie, że nie pozwalają na wyciągnięcie ostatecznych wniosków. Dodatkowe analizy są potrzebne, aby ocenić wpływ pozostałych źródeł uranu i toru w badanych skałach, takie jak zawartość materii organicznej czy udział toru we frakcji ilastej.

EN

In the Miocene rocks of the Carpathian Foredeep, the occurrence of overestimating the measurements of natural radioactivity logs for mudstones was noticed. This phenomenon causes problems with recognition on the basis of natural radioactivity profiling of these rocks from claystones, characterized by inferior petrophysical parameters. In this study, another possible source of increased radioactivity of mudstone rocks, i.e. the content of heavy minerals that tend to accumulate radioactive elements - uranium and thorium - was investigated. Heavy minerals, belonging to the accessory minerals, such as zircon, apatite, monazite, rutile, garnet and titanite, are characterized by increased radioactivity due to substitutions of U and Th in the crystal lattice. Natural radioactivity of the test samples was measured using the gamma spectrometry method with the RT-50 device from the Georadis company. The heavy minerals were then removed from the rock samples using a heavy liquid, previously separating the samples into grain fractions to facilitate the separation of the heavy fraction. The individual grain fractions deprived of heavy minerals were put back together and the uranium, thorium (and potassium) content was remeasured. Microscopic observations were also made to qualitatively analyze the mineralogical structure of the separated heavy fraction. In the tested samples, among others: zircon, tourmaline, garnet, rutile, apatite, chlorite or titanite grains were identified. The results of the measurements of natural radioactivity, before and after the separation of heavy minerals, do not give a clear answer to the problem of excessive indications of the gamma logs. It is necessary to increase the number of analyzed samples. The trend of decreasing amounts of U and Th in the samples from which the heavy fraction was isolated was observed. However, changes in radioactivity are so small that they do not allow to draw final conclusions. Additional analyzes are needed to assess the impact of other sources of uranium and thorium in analyzed rocks, such as the content of organic matter or Th content in clays.

Słowa kluczowe

PL

minerały ciężkie; spektrometria gamma; promieniotwórczość naturalna; separacja frakcji ciężkiej; mułowce; skały miocenu; zapadliska przedkarpackie

EN

heavy minerals; gamma spectrometry; natural radioactivity; heavy fraction separation; mudstones; Miocene rocks; Carpathian Foredeep

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2019
• Tom: R. 75, nr 2
• Strony: 77--82
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Zagórska Urszula

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

autor

Sikora Aleksandra

• Uniwersytet Jagielloński, Instytut Nauk Geologicznych

autor

Łykowska Grażyna

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

Bibliografia

• Commeau J.A., Poppe L.j, Commeau R.F., 1992. Separation and Identification of the Silt-Sized Heavy-Mineral Fraction in Sediments. U.S. Geological Survey Circular, 1071. DOI: 10.3133/cir1071.
• Turnau-Morawska M., 1955. Znaczenie analizy minerałów ciężkich w rozwiązywaniu zagadnień geologicznych. Acta Geologica Polonica, V, 3: 363–388.
• Mange M., Wright D.K. (eds), 2007. Heavy Minerals in Use. Developments in Sedimentology, 58, ISBN: 9780444517531.
• Mange M.A., Maurer H., 1992. Heavy Minerals in Colour. London: Chapman & Hall. ISBN-10:0412439107.
• Kowalska S., Lewandowska A., Buniak A., 2010. Przyczyny powstawania anomalnych wskazań profilowania gamma (sPG) w skałach czerwonego spągowca z rejonu wyniesienia wolsztyńskiego. Nafta-Gaz, 6: 425–440.
• Kramarska R., 2015. Minerały ciężkie w profilu utworów miocenu w otworze wiertniczym Kazimierza Wielka (Donosy) PIG-1 (północny skraj zapadliska przedkarpackiego). Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego – Państwowego Instytutu Badawczego, 461: 53–60.
• Łykowska G., Klaja J., Przelaskowska A., Zagórska U., 2018. Wydzielanie i charakterystyka frakcji pylastej (silt) w skałach mułowcowych zapadliska przedkarpackiego. Nafta-Gaz, 4: 259–269. DOI: 10.18668/NG.2018.04.01.
• Paszkowski M., Kusiak M., 2001. Proweniencja minerałów ciężkich z utworów miocenu rejonu Biszcza–Księżpol (zapadlisko przedkarpackie). Przegląd Geologiczny, 49, 5: 454–456.
• Zagórska U., 2016. Zastosowanie analizy minerałów ciężkich w geologii naftowej. X Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna Geopetrol 2016. Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu – Państwowego Instytutu Badawczego nr 209: 625–628.

Uwagi

PL

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