Diageneza a porowatość piaskowców jury dolnej na Niżu Polskim

• Autorzy: Kozłowska A. , Kuberska M.

Warianty tytułu

EN

Diagenesis and porosity of the Lower Jurassic sandstones in the Polish Lowlands

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Analizie petrograficznej i petrofizycznej poddano piaskowce z otworów wiertniczych położonych w strefie Szczecin–Radom. Piaskowce reprezentują głównie arenity i waki kwarcowe, od bardzo drobno- do średnioziarnistych. Głównym typem spoiwa są matriks oraz cementy, wśród których wyróżniono kwarc, węglany, minerały ilaste oraz lokalnie piryt. Największe znaczenie w piaskowcach jury dolnej odgrywa cement kwarcowy, tworzący obwódki syntaksjalne na ziarnach kwarcu. Autigeniczne minerały ilaste są głównie reprezentowane przez kaolinit robakowaty. Występowanie autigenicznego illitu oraz Fe/Mg chlorytów stwierdzono lokalnie. Cementy węglanowe są reprezentowane głównie przez wczesną i późną generację syderytu (minerał szeregu syderyt–magnezyt). Przeważa syderyt wczesnodiagenetyczny, reprezentowany przez syderyt oraz syderoplesyt. Wartości δ18C syderytu mieszczą się w przedziale od –24,50 do –4,56‰PDB, a wartości δ13O wynoszą od –14,37 do –0,33‰PDB. Miejscami występuje syderyt późny o składzie chemicznym syderoplesytu oraz pistomesytu. Ponadto występuje Fe-dolomit/ankeryt oraz sporadycznie kalcyt. Piaskowce jurajskie charakteryzują się bardzo dobrymi i dobrymi właściwościami filtracyjnymi. Dominuje w nich porowatość pierwotna, która często przekracza 20%, a przepuszczalność mieści się w przedziale od 0,001 do 1930,756 mD. Najważniejszymi procesami diagenetycznymi w piaskowcach są kompakcja, cementacja i rozpuszczanie. Kompakcja zredukowała porowatość pierwotną przeciętnie o około 30%, a cementacja – o około 21%.

EN

Sandstones from the boreholes located in Szczecin–Radom area have been subjected to petrographic and petrophysical analysis. Sandstones are represented mostly by quartz arenites and wacks, from very fine- to middle-grained. The main type of cements are matrix and cements, among which quartz, carbonates, clay minerals and locally pyrite were distinguished. Quartz cement occurring as syntaxial overgrowths developed on the quartz grains displays the greatest significance in the Lower Jurassic sandstones. Authigenic clay minerals are represented mainly by vermiform kaolinite. Authigenic illite and Fe/Mg chlorites are locally observed. Carbonate cements are represented mainly by early and late generation of siderite (mineral of series of siderite–magnesite). The early diagenetic siderite represented by siderite and sideroplesite is predominant. The siderite δ18C values are in the range from –24.50 to –4.56‰PDB and δ13O values range from –14.37 to –0.33‰PDB. The late siderite of pistomesite and sideroplesite chemical composition also occurs, but occasionally. Furthermore, there are Fe-dolomite/ankerite and occasionally calcite. The Jurassic sandstones are characterized by very good and good filtration properties. The primary porosity is dominant, it often exceeds 20%, and permeability is in the range of 0.001 to 1930.756 mD. The most important diagenetic processes operating in the sandstones are: compaction, cementation and dissolution. Compaction reduced primary porosity on average by about 30%, and cementation by about 21%.

Słowa kluczowe

PL

piaskowce; diageneza; porowatość; jura dolna; Niż Polski

EN

sandstones; diagenesis; porosity; Lower Jurassic; Polish Lowlands

• Wydawca: Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego
• Rocznik: 2014
• Tom: nr 458
• Strony: 39--60
• Opis fizyczny: Bibliogr. 75 poz., rys., tab., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Kozłowska A.

• Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, ul. Rakowiecka 4, 00-975 Warszawa

autor

Kuberska M.

• Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, ul. Rakowiecka 4, 00-975 Warszawa

Bibliografia

• [1] AMIREH B.S., SCHNEIDER W., ABED A.M., 1994 — Diagenesis and burial history of the Cambrian-Cretaceous sandstone series in Jordan. N. Jb. Geol. Palkont. Abh., 192: 151-181.
• [2] AREŃ B., 1974 — Tłuszcz IG 1. Prof. Głęb. Otw. Wiert. Inst. Geol.,13.
• [3] BAKER J.C., KASSAN J., HAMILTON P.J., 1995 — Early diagenetic siderite as indicator of depositional environment in the Triassic Rewan Group, Southern Bowen basin, eastern Australia. Sedimentology, 43, 1: 77-88.
• [4] BEAUFORT D., CASSAGRABERE A., PETIT S., LANSON B., BERGER G., LACHARPAGNE J.C., JOHANSEN H., 1998 — Kaolinite - to - dickite reaction in sandstone reservoirs. Clay Miner., 33: 237-316.
• [5] BERGER G., LACHARPAGNE J.C., VELDE B., BEAUFORT D., LANSON B., 1997 — Kinetic constrains on illitization reaction and the effect of organic diagenesis in sandstone/shale sequences. Applied Geochemistry, 12: 23-35.
• [6] BOLEWSKI A., 1982 — Mineralogia szczegółowa. Wyd. Geol., Warszawa.
• [7] BJORLYKKE K., 1989 — Sedimentology and petroleum geology. Springer Verlag, Berlin.
• [8] BJORLYKKE K., AAGAARD P., 1992 — Clay minerals in North Sea sandstones. W: Origin, diagenesis and petrophysics of clay minerals in sandstones (red. D. W. Hauseknecht, E.D. Pittman). Society of Economic Paleontologists and Mineralogists, Spec. Publ., 47: 65-80.
• [9] BROWNE G.H., KINGSTON D.M., 1993 — Early diagenetic spherulitic siderites from Pensylvanian palaeosols in the Boss Point Formation, Maritime Canada. Sedimentology, 40, 3: 467-474.
• [10] BURLEY S.D., MacQUAKER J.H.S., 1992 — Authigenic clays, diagenetic sequences and conceptual digenetic models in contrasting basin-margin and basin-center North Sea Jurassic sand- stones and mudstones. W: Origin, diagenesis and petrophysics of clay minerals in sandstones (red. D. W. Hauseknecht, E.D. Pittman). Society of Economżc Paleontologists and Mineralogists, Spec. Publ., 47: 81-110.
• [11] CAROTHERS W.W., ADAMI L.H., ROSENBAUER R.J., 1988 — Experimental oxygen isotope fractionation between siderite - water and phosphoric acid liberated CO2 - siderite. Geochim. Cosmochim. Acta, 52, 10: 2445-2450.
• [12] CHOQUETTE P.W., PRAY L.C., 1970 — Geologic nomenclature and classification of porosity in sedimentary carbonates. AAPG Bulletin, 54, 2: 207-220.
• [13] CROSSEY L.J., SURDAM R.C., LAHANN R., 1986 — Application of organic/inorganic diagenesis to porosiry prediction. W: Roles of organic matter in sediment diagenesis (red. D.L. Gautier). Soc. Econ. Paleont. Min. Spec. Publ., 38: 147-156.
• [14] DADLEZ R., 1964 — Zarys stratygrafii liasu w Polsce zachodniej i jego korelacja z liasem Polski środkowej. Kwart. Geol., 8, 1: 122-144.
• [15] DADLEZ R., 1969 — Stratygrafia liasu w Polsce zachodniej. Pr. Inst Geol., 57.
• [16] DADLEZ R., 1973 - Szczegółowy profil litologiczno-stratygraficzny. Jura dolna. W: Krośniewice IG 1(red. S. Marek). Prof. Głęb. Otw. Wiert. Inst. Geol., 5: 38-43.
• [17] DADLEZ R, 1974 - Szczegółowy profil litologiczno-stratygraficzny. Jura dolna. W: Tłuszcz IG 1 (red. B. Areń). Prof. Głęb. Otw. Wiert. Inst. Geol.,13: 43-45.
• [18] DADLEZ R., 1977a - Profil litologiczno-stratygraficzny. Jura dolna. W: Białobrzegi IG 1 (red. A. Krassowska). Prof. Głęb. Otw. Wiert. Inst. Geol., 38: 29-32.
• [19] DADLEZR., 1977b - Profillitologiczno-stratygraficzny. Jura dolna. W: Chociwel IG 1 (red. M. Jaskowiak-Schoeneichowa). Prof. Głęb. Otw: Wiert. Inst. Geol., 41: 33-37.
• [20] DADLEZ R., 1985 - Profil litologiczno-stratygraficzny. Jura dolna. W: Gostynin IG1/1 a, Gostynin IG 3, Gostynin IG 4, Żychlin IG 3 (red. J. Dembowska, S. Marek). Prof. Głęb. Otw. Wiert. Inst. Geol., 60: 64-71.
• [21] DADLEZ R., 1986 - Profil litologiczno-stratygraficzny. Jura dolna. W: Ustronie IG 1 (red. A. Szyperko-Teller). Prof. Głęb. Otw. Wiert. Inst. Geol., 62: 18-21.
• [22] DEMBOWSKA J., MAREK S., 1985 - Gostynin IG 1/1a, Gostynin IG 3, Gostynin IG 4, Żychlin IG 3. Prof. Głęb. Otw. Wiert. Inst. Geol., 60.
• [23] DE SOUZA R.S., DE ROS L.F., MORAD S., 1995 - Dolomite diagenesis and porosity preservation in lithic reservoirs: Carmópolis Member, Sergipe - Alagoas Basin, Nortbeastern Brazil. AAPG Bulletin, 79, 5: 725-748.
• [24] DURAKIEWICZ T., 1996 - Electron emission controller with pulsed heatingoffilament. Int J. Mass. Spectr.Ion Proc., 156: 31-40.
• [25] EHRENBERG S.N., NADEAU P.H., 1989 - Formation of diagenetic illite in sandstone of the Garn formation, Haltenbanken area, mid-Norwegian continental shelf. Clay Miner., 24, 2: 233-253.
• [26] EHRENBERG S.N., AAGAARD P., WILSON M.J., FRASER A.R., DUTHIE D.M.L., 1993 - Depth - dependent transformation of kaolinite to dickite in sandstones of the Norwegian Continental Shelf. Clay Miner., 28, 3: 325-352.
• [27] FELDMAN-OLSZEWSKA A., 1991 - Szczegółowy profil litologiczno-stratygraficzny. Jura dolna. W: Dokumentacja wynikowa otworu badawczego Ciechocinek IG 1 (red. S. Marek i in.). Narod. Arch. Geol. PIG-PIB, Warszawa.
• [28] FELDMAN-OLSZEWSKA A., 1998 - Analiza sedymentologiczna. W: Środowiska sedymentacji i diageneza jury dolnej w centralnej Polsce na podstawie wybranych otworów wiertniczych (red. E. Krystkiewicz, A. Feldman-0lszewska). Narod. Arch. Geol. PIG-PIB, Warszawa.
• [29] FRIEDMAN I., O'NEIL J., 1977 - Compilation of stable isotope fractionation factors of geochemical interst. W: Data of geochemistry (red. M. Fleischer). U. S. Geological Survey, Professional Paper, 440-K: 1-12.
• [30] GILES M.R., DE BOER R.B., 1990 - Origin and significance of redistributional secondary porosity. Mar. Petrol. Geol., 7, 4: 378-397.
• [31] GRIGSBY J.D., 2001 - Origin and growth mechanism of authigenic chlorite in sandstones of the Lower Vickburg Formation, South Texas. J. Sediment. Res., 71: 27-36.
• [32] HAŁAS S., 1979 - An automatic inlet system with pneumatic changeover valves for isotope ratio mass spectrometer. J. Phys. E. Sci. Instrum., 18: 417-420.
• [33] HASSOUTA L., BAUTIER M.D., POTOLEVIN J.L., LIEWIG N., 1999 - Clay diagenesis in the sandstone reservoir of the Ellon Field (Alwyn) North Sea. Clays and Clay Miner., 47, 3: 269-585.
• [34] HOUSEKNECHT D. W., 1987 - Assessing the relative importance of compaction processes and cementation to reduction of porosity in sandstones. AAPG Bulletin, 71, 6: 633-642.
• [35] JASKOWIAK-SCHOENEICHOWA M., 1977 - Chociwel IG 1. Prof. Głęb. Otw. Wiert. Inst. Geol., 41.
• [36] JAWOROWSKI K., 1987 - Kanon petrograficzny najczęstszych skał osadowych. Prz. Geol., 35, 4: 205-209.
• [37] JAWOROWSKI K., JUSKOWIAK M., 1973 - Metoda punktowa analizy geometrycznej na tle podstawowych zagadnień opisu skał. Instrukcje i Metody Badań Geologicznych, 22.
• [38] JENYON M.K., 1990 - Oil and Gas Traps. Aspects of their seismostratigraphy, morphology and development. John Wiley&Sons.
• [39] KANTOROWICZ J.D., 1984 - The nature, origin and distribution of authigenic clay minerals from Middle Jurassic Ravenscar and Brent Group sandstones. Clay Miner., 19, 3: 359-375.
• [40] KANTOROWICZ J.D., 1990 - The influence of variations in illite morphology on the permeability of Middle Jurassic Brent Group sandstones, Cormorant Field, UK North Sea. Mar. Petrol. Geol., 7, 1: 66-74.
• [41] KARASZEWSKI W., 1962 - Stratygrafia liasu w północnym obrzeżeniu Gór Świętokrzyskich. Pr. Inst Geol., 30, 3: 333-416.
• [42] KOZŁOWSKA A., KUBERSKA M., PAŃCZYK M., SIKORSKA M., 2010 - Przestrzeń porowa piaskowców jury dolnej w rejonie Bełchatowa. Biul. Państw. Inst. Geol., 439: 37-46.
• [43] KOZŁOWSKA A., KRYSTKIEWICZ E., 2012 - Wyniki badań petrograficznych utworów jury dolnej. W Poddębice PIG 2 (red. K. Leszczyński). Prof. Głęb. Otw. Wiert. Państw. Inst. Geol., 133: 87-94.
• [44] KOZŁOWSKA A., KUBERSKA M., KRYSTKIEWICZ E., 2012 - Wyniki badań petrograficznych utworów jury dolnej. W.: Wojszyce IG 1/1a, IG 3, IG 4 (red. A. Feldman-Olszewska). Prof. Głęb. Otw. Wiert. Państw. Inst. Geol., 137: 126-138.
• [45] KRASSOWSKA A., 1977 - Białobrzegi IG 1. Prof. Głęb. Otw. Wiert. Inst. Geol., 38.
• [46] KRYSTKIEWICZ E., 1998 - Diageneza. W: Środowiska sedymentacji i diageneza jury dolnej w centralnej Polsce na przykładzie wybranych otworów wiertniczych (red. E. Krystkiewicz, A. Feldman-Olszewska). Narod. Arch. Geol. PIG-PIB, Warszawa.
• [47] KRYSTKIEWICZ E., 1999 - Jura dolna. W: Diageneza osadów permu górnego i mezozoiku Kujaw. Pr. Państw. Inst. Geol., 167: 64-77.
• [48] KRYSTKIEWICZ E., 2008 - Wyniki badań petrograficznych utworów jury dolnej. W: Brześć Kujawski IG 1, IG 2, IG 3 (red. A. Feldman-Olszewska). Prof. Głęb. Otw. Wiert. Państw. Inst. Geol., 125: 141-149.
• [49] LEVORSEN A.I., 1956 - Geology of petroleum. Freeman and Comp, San Francisco.
• [50] LONGSTAFFE F. J., AYALON A., 1987 - Oxygen - isotope studies of clastic diagenesis in the Lower Cretaceous Viking Formation, Alberta: implications for the role of meteoric water. W: Diagenesis of sedimentary sequences (red. 7.D. Marshall). Geol. Soc. Sp. Publ., 36: 277-296.
• [51] MALISZEWSKA A., 1967 - Petrografia osadów liasu na Niżu Polskim. Biul. Inst Geol., 207: 67-155.
• [52] MALISZEWSKA A., 1974 – Wyniki badań petrograficznych, geochemicznych i sedymentologicznych. Jura dolna. W: Tłuszcz IG 1(red. B. Areń). Prof. Głęb. Otw. Wiert. Inst Geol., 13: 251-254.
• [53] MALISZEWSKA A.,1997 - Jura dolna- charakterystyka petrograficzna. W: Epikontynetalny perm i mezozoik w Polsce (red. S. Marek, M. Pajchlowa). Pr. Państw. Inst Geol.,153: 206-208.
• [54] MAREK S., 1973 - Krośniewice IG 1. Prof. Głęb. Otw. Wiert. Inst. Geol., 5.
• [55] MAREK S., MATYJASIK B., LESZCZYŃSKI K., 1991 — Dokumentacja wynikowa otworu badawczego Ciechocinek IG 1. Narod. Arch. Geol. PIG-PIB, Warszawa.
• [56] MARSCHALL D.J., 1988 — Cathodoluminescence of geological materials. Unwin Hyman, Boston.
• [57] MACAULAY C.I., FALLICK A.E., HASZELDINE R.S., 1993 — Textural and isotopic variations in diagenetic kaolinite from the Magnus Oilfield sandstones. Clay Miner., 28: 625-639.
• [58] McAULAY G.E., BURLEY S.D., JOHNES L.H., 1993 — Silicate mineral authigenesis in the Hutton and NW Hutton fields: implications for sub-surface porosity development. W: Petroleum geology of Northwest Europe: Proceeding of the 4th Conference (red. J.R. Parker): 1377-1394. Geological Society, London.
• [59] Mc CREA J.M., 1950 — On the isotopic geochemistry of carbonates and a paleotemperature scale. J. Chem. Phys., 18: 849-857.
• [60] MESHRI I.D., 1986 — On the reactivity of carbonic and organic acids and generation of secondary porosiry. W: Roles of organic matter in sediment diagenesis (red. D. L. Gautier). Soc. Econ. Paleon. and Mineral. Sp. Publ., 38: 123-128.
• [61] MIGASZEWSKI Z., NARKIEWICZ M., 1983 — Identyfikacja pospolitych minerałów węglanowych przy użyciu wskaźników barwiących. Prz. Geol., 31, 4: 258-261.
• [62] MORAD S., 1998 — Carbonate cementation in sandstones: distribution patterns and geochemical evolution. Spec. Publ. Int. Ass. Sediment., 26: 1-26.
• [63] MORAD S., BEN ISMAIL H.N., DE ROS L. F., AL-AASM I.S., SHERRHINI N.E., 1994 — Diagenesis and formation water chemistry of Triassic reservoir sandstones from Southern Tunisia. Sedimentology, 41, 6: 1253-1272.
• [64] OSBORNE M., HASZELDINE R. S., FALLICK A.E., 1994 — Variation in kaolinite morphology with growth temperature in isotopically mixed pore – fluids. Brent Group, UK North Sea. Clay Miner., 29: 591-608.
• [65] PETTIJOHN F.J., POTTER P.E., SIEVER R., 1972 — Sand and sandstones. Springer Verlag, New York.
• [66] PIEŃKOWSKI G., 1997 — Sedymentologia i stratygrafia sekwencji na podstawie wybranych profilów. W: Epikontynentalny perm i mezozoik w Polsce. Pr. Państw. Inst. Geol., 153: 217-236.
• [67] PIEŃKOWSKI G., 2004 — The epicontinental Lower Jurassic of Poland. Pol. Geol. Inst. Sp. Papers, 12: 5-122.
• [68] POSTMA D., 1982 — Pyrite and siderite formation in brackish and freshwater swamp sediments. Amer. J. Sci., 282, 8: 1151-1183.
• [69] PYE K., DICKSON J.A.D., SCHIAVON N., COLEMAN M.L., COX M., 1990 — Formation of siderite-Mg-calcite-iron sulphide concretions in intertidal marsh and sandflat sediments, north Norfolk, England. Sedimentology, 37, 2: 325-343.
• [70] SOMMER F., 1978 — Diagenesis of Jurassic sandstones in the Viking Graben. J. Geol. Soc. London, 135: 63-67.
• [71] SZYPERKO-TELLER A., 1986 — Ustronie IG 1. Prof. Głęb. Otw. Wiert.Inst. Geol., 62.
• [72] VAN KEER I., MUCHLES P.H., VIAENE W., 1998 — Clay mineralogical variations and evolutions in sandstones sequences near a coal seam and shales in the Westphalian of the Campine Basin (NE Belgium). Clay Miner., 33, 1: 159-169.
• [73] WICHROWSKA M., 1991 — Ekspertyzy petrograficzne 45 próbek skał jury dolnej otworu wiertniczego Ciechocinek IG 1. W: Dokumentacja wynikowa otworu wiertniczego Ciechocinek IG 1 (red. M. Marek i in.). Narod. Arch. Geol. PIG-PIB, Warszawa.
• [74] WORDEN R.H., BURLEY S.D., 2003 — Sandstone diagenesis: the evolution of sand to stone. W: Sandstone diagenesis: recent and ancient (red. S.D. Burley, R.H. Worden): 3-44. Reprint series volume 4 of the International Association of Sedimentologists.
• [75] WÓJCICKI A. (red.), 2012 — Rozpoznanie formacji i struktur do bezpiecznego składowania CO2 wraz z ich programem monitorowania. Raport końcowy [http://skladowanie.pgi.gov.pl].