Osady kambru górnego i tremadoku w rejonie Narola (południowa Lubelszczyzna) – źródło i nośnik gazu łupkowego?

Sikorska-Jaworowska, M.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Osady kambru górnego i tremadoku w rejonie Narola (południowa Lubelszczyzna) – źródło i nośnik gazu łupkowego?

Autorzy

Sikorska-Jaworowska M.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Upper Cambrian and Tremadocian sediments in the Narol area (southern Lublin region ) – source and reservoir of shale gas ?

Języki publikacji

Abstrakty

Przeprowadzono badania petrologiczne utworów kambru górnego i tremadoku w rejonie Narola (S Lubelszczyzna) w aspekcie poszukiwań złóż gazu łupkowego. Wykonano obserwacje i analizy w mikroskopie polaryzacyjnym, luminoskopie (CL) oraz mikroskopie skaningowym (BSE, SE, EDS i SEM-CL). Przeprowadzono analizy spektralne-CL kwarcu, analizy rentgenostrukturalne frakcji ilastej oraz analizę pirolityczną materii organicznej. Badane osady są wykształcone głównie w postaci łupków iłowcowo-mułowcowych z przewarstwieniami piaszczystymi. Należą do epikontynentalnej asocjacji silikoklastycznej powstałej na rozległym szelfie poddanym działaniu pływów i sztormów. Masa ilasta łupków składa się głównie z illitu, a materiał pylasty stanowi kwarc z niewielką domieszką skaleni. Powszechnie występuje cement kwarcowy (narosty i agregaty autogenicznego kwarcu), rzadziej węglanowy (kalcyt, Fe-dolomit/ ankeryt i syderyt), pirytowy, kaolinitowy i fosforanowy. W masie ilastej występuje mikroporowatość w postaci „mikrokanałów” wzdłuż blaszek illitowych i wewnątrz pakietów łyszczykowych. Mikropory (1–2 μm) są obecne w cemencie węglanowym i materii organicznej. W wyniku głębokiego pogrzebania i intensywnej diagenezy osadów materia organiczna uległa silnym przeobrażeniom (maks. RO = 2,5%). Wskaźnik refleksyjności witrynitu oraz analiza pirolityczna materii organicznej, a także wysoki stopień uporządkowania struktury illitu wskazują na maksymalne paleotemperatury rzędu 120–150°C. W skałach są liczne spękania wypełnione węglanami i/albo kwarcem. Część spękań biegnąca wzdłuż laminacji (rzadziej prostopadle lub pod dużym kątem) pozostała otwarta i stanowi potencjalną drogę migracji węglowodorów. Analiza pirolityczna wykazała, że badane łupki nie mają charakteru skał macierzystych. W skałach tych nie należy spodziewać się niekonwencjonalnych złóż węglowodorów.

Petrologic investigations of Upper Cambrian and Tremadocian deposits were carried out in the Narol region (southern Lublin region) in prospecting for shale gas accumulations. The observations and analyses were made using a polarizing microscope, luminoscope (CL) and scanning microscope (BSE, SE, EDS, SEM-CL). The following analyses were performed: CL-spectral analysis of quartz, X-ray structural analysis of clay fraction, and pyrolytic analysis of organic matter. The rocks under study are represented mainly by clay-silt shales with sandy interbeds. They belong to the epicontinental siliciclastic association deposited on an extensive shelf subjected to tidal and storm action. The shales consist largely of illite, and the silt fraction is represented by quartz with a small admixture of feldspars. Quartz cement is common (growths and aggregates of authigenic quartz), while carbonate cement (calcite, Fe-dolomite/ ankerite and siderite), as well as pyrite, kaolinite and phosphate cements are rare. The shales reveal microporosity in the form of “microchannels” paralleling illite plates, and within mica packets. The micropores (1–2 μm in size) are observed in both the carbonate cement and organic matter. As a result of deep burial and intense diagenetic processes, the organic matter has undergone strong alteration (max. RO = 2.5%). The vitrinite reflectance index and pyrolitic analysis of organic matter, as well as the highly ordered illite structure, indicate the maximum palaeotemperatures in the range of 120–150°C. The rocks show numerous fractures healed with carbonates and/or quartz. Some of the fractures that run parallel to the lamination (or more rarely those running perpendicular or at a high angle) have remained open and are potential pathways of hydrocarbon migration. Pyrolytic analysis shows that the shales do not represent source rocks. It is supposed that they do not represent reservoirs for unconventional hydrocarbon accumulations.

Słowa kluczowe

łupki gaz łupkowy petrologia kambr górny tremadok rejon Narola

shale shale gas petrology Upper Cambrian Tremadocian Lublin region

Wydawca

Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy

Czasopismo

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

Rocznik

2016

Tom

nr 467

Strony

61--85

Opis fizyczny

Bibliogr. 50 poz., 3 k. tabl., rys., tab., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Sikorska-Jaworowska M.

magdalena.sikorska-jaworowska@pgi.gov.pl

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

Bibliografia

1. APLIN A.C., MATENAAR I.F., McCARTY D.K., VAN DER PLUIJM B.A., 2006 — Influence of mechanical compaction and clay mineral diagenesis on the microfabric and pore-scale properties of deep-water Gulf of Mexico mudstones. Clays and Clay Minerals, 54, 4: 500-514.
2. ARTHUR M. A., COLE D. R., 2014 — Unconventional hydrocarbon resources: prospects and problems. Elements, 10, 4: 257-264.
3. BOWKER K.A., 2003 — Recent development of the Barnett Shale play, Fort Worth Basin: West Texas Geological Society Bull., 42, 6: 1-11.
4. BREYER J.A., BUNTING P.J., MONROE R.M., STEED M.B., 2012 — Lithologic and stratigraphic variation in a continuous shale gas reservoir: The Barnett Shale (Mississippian), Fort Worth Basin, Texas. Book of Abstracts, GeoShale. Recent Advances in Geology of Fine-Grained Sediments. PIG-PIB, Warsaw.
5. CHARPENTIER D., WORDEN R.H., DILLON C.G., APLIN A.C., 2003 — Fabric development and the smectite to illite transition in Gulf of Mexico mudstones: an image analysis approach. Journ. Geochemical Exploration, 78/79: 459-463.
6. CURTIS C.D., LIPSHIE S.R., OERTEL G., PEARSON M.J., 1980 — Clay orientation in some Upper Carboniferous mudrocks, its relationship to quartz content and some inferences about fissility, porosity and compactional history. Sedimentology, 27, 3: 333-339.
7. DAY-STIRRAT R.J., APLIN A.C., ŚRODOŃ J., Van der PLUIJM B.A., 2008 — Diagenetic reorientation of phyllosilicate minerals in Paleogene mudstones of the Podhale Basin, Southern Poland. Clays and Clay Minerals, 56, 1: 100-111.
8. DAY-STIRRAT R.J., McDONNELL A., WOOD L.J., 2010 — Diagenetic and seismic Concerns Associated with Interpretation of Deeply Buried "Mobile Shales". AAPG, 93: 5-27.
9. DEWHURST D.N., APLIN A.C., 1998 — Compaction-driven evolution of porosity and permeability in natural mudstones: An experimental study. Journ. Geophysical Research, 103 (B1): 651-661.
10. DYRKA I., 2015 — Analiza tempa depozycji oraz modelowanie historii termicznej i warunków pogrzebania. W: Narol IG 1, Narol PIG 2 (red. J. Pacześna, K. Sobień). Profile Głęb. Otw. Wiertn. Państ. Inst. Geol., 136: 201-204.
11. FOLK R.L., 1968 — Petrology of sedimentary rocks. The University of Texas. Austin.
12. GAFT M., REISFELD R., PANCZER G., 2005 — Luminescence Spectroscopy of Minerals and Materials. Springer.
13. GOROBETS B. S., ROGOJINE A.A., 2002 — Luminescent spectra of minerals. (Reference-book). RPC VIMS, Moscow.
14. GOTZE J., 2000 — Cathodoluminescence microscopy and spectroscopy in applied mineralogy. C 485, Geowissenschaften, Freiberg.
15. GOTZE J., ZIMMERLE W., 2000 — Quartz and silica as guide to provenance in sediments and sedimentary rocks. Contrib. to Sedimentary Geol., 21. Stuttgart.
16. GOTZE J., PLOTZE M., HABERMANN D., 2001 — Origin, spectral characteristics and practical applications of the cathodoluminescence (CL) of quartz – a review. Mineral. Petrol., 71: 225-250.
17. GRATHOFF G.H., MOORE D.M., 2002 — Characterization of the Waukesha Illite: A mixed-polytype illite in the Clay Mineral Society repository. Amer. Mineral., 87, 11/12: 1557-1563.
18. GROTEK I., 2015 — Charakterystyka petrograficzna oraz dojrzałość termiczna materii organicznej rozproszonej w utworach kambru–syluru. W: Narol IG 1, Narol PIG 2 (red. J. Pacześna, K. Sobień). Profile Głęb. Otw. Wiertn. Państ. Inst. Geol.,136: 160-167.
19. GUTERCH A., LEWANDOWSKI M., DADLEZ R., POKORSKI J., WYBRANIEC S., ŻYTKO K., GRAD M., KUTEK J., SZULCZEWSKI M., ŻELAŹNIEWICZ A., 1996 — Pod- stawowe problemy głębokich badań geofizycznych i geologicznych obszaru Polski. Publ. Inst. Geophys. Pol. Acad. Sc., M-20 (294).
20. JARVIE D.M., HILL R.J., RUBLE T.E., POLLASTRO RM., 2007 — Unconventional shale-gas systems: The Mississippian Barnett Shale of north-central Texas as one model for thermogenic shale-gas assessment. AAPG Bull. 91, 4: 475-499.
21. JAWOROWSKI K., 2015 — Charakterystyka sedymentologiczna osadów kambru górnego i tremadoku w rejonie Narola. W: Łupki kambru górnego i tremadoku w rejonie Narola (S Lubelszczyzna) – potencjalne źródło i nośnik węglowodorów (red. M. Sikorska). Narod. Arch. Geol. PIG- -PIB, Warszawa.
22. JAWOROWSKI K., SIKORSKA M., 2006 — Łysogóry Unit (Central Poland) versus East European Craton – application of sedimentological data from Cambrian siliciclastic association. Geol. Quart., 50: 77-88.
23. KARCZ P., 2015 — Charakterystyka pirolityczna badanych utworów. W: Narol IG 1, Narol PIG 2 (red. J. Pacześna, K. Sobień). Profile Głęb. Otw. Wiertn. Państ. Inst. Geol.,136: 185-192
24. KATSUBE T.J., WILLIAMSON M.A., 1994 — Effects of diagenesis on shale nano-pore structure and implications for sealing capacity. Clay Minerals, 29: 451-461.
25. KIERSNOWSKI H., 2013 — Łupki gazonośne w Polsce. W: Państwowa Służba Geologiczna o gazie w łupkach. PIG- PIB, Warszawa.
26. KIRSIMAE K., JORGENSEN P., KALM V., 1999 — Low-temperature diagenetic illite-smectite in Lower Cambrian clays in North Estonia. Clay Minerals, 34: 151-163.
27. KOWALSKA S., 2012 — Granica diageneza/ anchimetamorfizm w skałach najwyższego proterozoiku i kambru ze wschodniej części bloku małopolskiego wyznaczona na podstawie badań minerałów ilastych. Pr. Nauk INiG, 187.
28. LOUCKS R.G., REED R.M., RUPPEL S.C., JARVIE D.M., 2009 — Morphology, genesis, and distribution of nanometer-scale pores in siliceous mudstones of the Mississippian Barnett Shale. Jour. Sedim. Research, 79: 848-861.
29. LOUCKS R.G., REED R M., 2014 — Scanning-Electron-Microscope petrographic evidence for distinguishing organic-matter pores associated with depositional organic matter versus mi- grated organic matter in mudrocks. GCAGS Journ., 3: 51-60.
30. MATYASIK I., SŁOCZYŃSKI T., 2010 — Niekonwencjonalne złoża gazu – shale gas. Nafta-Gaz, 66: 167-177.
31. MODLIŃSKI Z., SZYMAŃSKI B., 2005 — Litostratygrafia ordowiku strefy Biłgoraj-Narol (SE Polska). Biul. Państw. Inst. Geol., 416: 45-79.
32. MOORE D.M., REYNOLDS R.C.Jr., 1989 — X-Ray diffraction and identification and analysis of clay minerals. Oxford University Press, Oxford.
33. NARKIEWICZ M., MAKSYM A., MALINOWSKI M., GRAD M., GUTERCH A., PETECKI Z., PROBULSKI J., JANIK T., MAJDAŃSKI M., ŚRODA P., CZUBA W., GACZYŃSKI E., JANKOWSKI L., 2014 — Transcurrent nature of the Teisseyre-Tornquist Zone in Central Europe: results of the POLCRUST-01 deep reflection seismic profile. Int. J. Earth Sci. (Geol. Rundsch.), 104: 775-796.
34. NEHRING-LEFELD M., MODLIŃSKI Z., SWADOWSKA E., 1997 — Thermal evolution of the Ordovician in the western margin of the East-European Platform: CAI and Ro data. Geol. Quart., 41, 2: 129-137.
35. O'BRIEN N. R., THYNE G., SLATT R.M., 1996 — Morphology of hydrocarbon droplets during migration: Visual example from the Monterey (Miocene), California. AAPG Bull., 80: 1710-1718.
36. PASSEY Q.R., BOHACS K.M., ESCH W.L., KLIMENTIDIS E.R., SINHA S., 2010 — From Oil-Prone Source Rock to Gas-Producing Shale Reservoir – Geologic and Petrophysical Characterization of Unconventional Shale-Gas Reservoirs. Society of Petroleum Engineers, SPE 131350: 1-29.
37. SIKORSKA M., 1998 — Rola diagenezy w kształtowaniu przestrzeni porowej piaskowców kambru z polskiej części platformy wschodnioeuropejskiej. Prace Państw Inst. Geol., 164: 1-66.
38. SIKORSKA M., 1989 — Petrografia kambru górnego z otworu wiertniczego Narol IG 1 (oprac. ekspertyzowe nr 13.01.05.02). Arch. Petrobałtyk.
39. SIKORSKA M., 1992 — Petrografia kambru z otworu wiertniczego Narol PIG 2(oprac. ekspertyzowe nr 1.13.0105.03.0). Arch. Petrobałtyk.
40. SIKORSKA M., 2005 — Badania katodoluminescencyjne minerałów. Instrukcje i Metody Badań Geologicznych, z. 59. PIG Warszawa.
41. SIKORSKA M., 2015 — Petrologia utworów furongu. W: Narol IG 1, Narol PIG 2 (red. J. Pacześna, K Sobień). Profile Głęb. Otw. Wiertn. Państ. Inst. Geol.,136: 105-109.
42. SLATT R.M., PHILP P.R., ABOUSLEIMAN Y., SINGH P., PEREZ R., PORTAS R., MARFURT K.J., MADRID-ARROYO S., O'BRIEN N., ESLINGER E.V., BARUCH E.T., 2011 — Pore- to-regional-scale Integrated Characterization Workflow for Unconventional Gas Shales. AAPG Memoir, 97: 1-24.
43. STOCH L., 1974 — Minerały ilaste. Wydaw. Geol., Warszawa.
44. SZYMAŃSKI B., PACZEŚNA J., 2010 — Mapa litofacjalno – paleomiąższościowa kambru górnego. W: Atlas paleogeologiczny podpermskiego paleozoiku kratonu wschodnioeuropejskiego w Polsce i na obszarach sąsiednich (red. Z. Modliński). Warszawa.
45. ŚRODOŃ J., 1996 — Minerały ilaste w procesach diagenezy. Prz. Geol. 44, 6: 604-607.
46. ŚRODOŃ J., CLAUER N., HUFF W., DUDEK T., BANAŚ M., 2009 — K-Ar dating of the Lower Palaeozoic K-bentonites from the Baltic Basin and the Baltic Shield: implications for the role of temperaturę and time in the illitization of smectite. Clay Minerals, 44: 361-387.
47. THYBERG B., JAHREN J., WINJE T., BJORLYKKE K., FALEIDE J.I., MARCUSSEN O., 2010 — Quartz cementation in Late Cretaceous mudstones, northern North Sea: Changes in rock properties due to dissolution of smectite and precipitation of micro-quartz crystals. Marine and Petrol. Geol. 27: 1752-1764.
48. VAN DE KAMP, 2008 — Smectite-illite-muskovite transformations, quartz dissolution, and silica release in shales. Clay and Clays Minerals, 56, 1: 66-81.
49. WŁODARCZYK M., 2015 — Badania porozymetryczne dla oceny własności kolektorskich łupków. W: Łupki kambru górnego i tremadoku w rejonie Narola (S Lubelszczyzna) – potencjalne źródło i nośnik węglowodorów, Sikorska M., 2015. Narod. Arch. Geol. PIG-PIB, Warszawa.
50. YANG Y., APLIN A.C., 2010 — A permeability-porosity relationship for mudstones. Marine and Petrol. Geol., 27: 1692-1697.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-6ba61fb0-adb9-4c5f-820a-2554c86f8273