Minerały ilaste w piaskowcach karbonu z południowo-wschodniej części basenu lubelskiego jako wskaźniki paleotemperatur diagenezy

• Autorzy: Kozłowska A.

Warianty tytułu

EN

Clay minerals in the Carboniferous sandstones of the southeastern part of the Lublin Basin as paleotemperature indicators of diagenesis

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Minerały ilaste należą do głównych składników spoiwa piaskowców karbonu w basenie lubelskim. Wśród nich wyróżniono minerały allogeniczne wchodzące w skład matriksu oraz minerały autigeniczne tworzące cementy. W pracy wykorzystano następujące metody badawcze: mikroskop polaryzacyjny, katodoluminescencję, skaningowy mikroskop elektronowy, analizę rentgenograficzną, badania spektroskopowe w podczerwieni oraz oznaczenia izotopowe wieku K/Ar diagenetycznego illitu. Głównymi autigenicznymi minerałami ilastymi w piaskowcach karbonu są minerały podgrupy kaolinitu – robakowaty kaolinit oraz blokowe: kaolinit i dickit. W mniejszej ilości występują: illit włóknisty, chloryty oraz minerał mieszanopakietowy illit/smektyt. W eodiagenezie krystalizowały kaolinit robakowaty i chloryty w obwódkach. W mezodiagenezie w temperaturze powyżej 50°C tworzyły się blokowy kaolinit i dickit, minerał mieszanopakietowy illit/smektyt oraz illit włóknisty. Transformacja kaolinitu w dickit wskazuje na temperaturę około 120°C. Oznaczenie wieku K-Ar krystalizacji diagenetycznego illitu – około 260 mln lat – sugeruje, że osady karbonu osiągnęły maksymalne temperatury około 160°C we wczesnym permie.

EN

Clay minerals are the main components of the Carboniferous sandstones cement in the Lublin Basin. The allogenic minerals included in the matrix and authigenic minerals forming cements were distinguished among clay minerals. The following research methods were used in the paper: polarizing microscope, cathodoluminescence, scanning electron microscope, X-ray diffraction analyses, infrared studies and isotopic age K-Ar of diagenetic illite. The main authigenic clay minerals in the Carboniferous sandstones are kaolinite subgroup minerals – vermiform kaolinite and blocky kaolinite and dickite. In a smaller amounts are: fibrous illite, chlorites and illite/smectite mixed-layered mineral. Vermiform kaolinite and chlorite rims were crystallized in eodiagenesis. Blocky kaolinite and dickite, illite/smectite mixed-layered minerals and fibrous illite were formed above 50°C in mezodiagenesis. The transformation of kaolinite to dickite indicates the temperature at about 120°C. Determination of the K-Ar age of crystallization of the diagenetic illite – about 260 My ago suggests that the Carboniferous deposits have reached the maximum temperature of about 160°C in the Early Permian.

Słowa kluczowe

PL

minerały ilaste; piaskowce; paleotemperatury; karbon; basen lubelski

EN

clay minerals; sandstones; palaeotemperatures; Carboniferous; Lublin Basin

• Wydawca: Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego
• Rocznik: 2011
• Tom: nr 444
• Strony: 99--111
• Opis fizyczny: Bibliogr. 37 poz., 1 tabl., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kozłowska A.

• 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. Palaont. Abh., 192: 151-181.
• [2] BEAUFORT D., CASSAGRABERE A., PETIT S., LANSON B., BERGER G., LACHARPAGNE J. C., JOHANSEN H., 1998 — Kaolinite-to-dickite reaction in sandstone reservoirs. Clay Minerals, 33: 237-316.
• [3] BJORLYKKE K., 1989 — Sedimentology and petroleum geology. Springer-Verlag, Berlin.
• [4] 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). Sp. Public., 47: 65-80.
• [5] BOLES J.R., FRANKS S.G., 1979 — Clay diagenesis in Wilcox sandstones of Southwest Texas: implications of smectite diagenesis on sandstones cementation. Jour. Sedim. Petrol., 49: 55-70.
• [6] 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). Sp. Publications, 47: 81-110.
• [7] CHOQUETTE P.W., PRAY L.C., 1970 - Geologic nomenclature and classification of porosity in sedimentary carbonates. AAPG Bull., 54, 2: 207-220.
• [8] EHRENBERG S.N., NADEAU P.H., 1989 — Formation of diagenetic illite in sandstone of the Garn formation, Haltenbanken area, mid-Norwegian continental shelf. Clay Minerals, 24: 233-253.
• [9] 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 Minerals, 28: 325-352.
• [10] GRATHOFF G.H., MOORE D.M., HAY R.L., WEMMER K., 2001 — Origin of illite in the lower Paleozoic of the Illinois basin: Evidence for brine migrations. Geol Soc. Amer. Bull., 113: 1092-1104.
• [11] GRIGSBY J.D., 2001 — Origin and growth mechanism of authigenic chlorite in sandstones of the Lower Vickburg Formation, South Texas. Jour. Sedim. Research, 71: 27-36.
• [12] HAŁAS S., 2001 — Analiza pierwiastkowa techniką rozcieńczenia izotopowego na przykładzie określenia zawartości potasu w minerałach datowanych metodą K-Ar. Elektronika, 42: 53-55.
• [13] HAŁAS S., DURAKIEWICZ T., 1997 — Lubelska aparatura UHV do wydzielania, oczyszczania i analizy masowo-spektrometrowej argonu do datowania minerałów. Elektronika, 38: 49-53.
• [14] HARTMANN B.H., JUHASZ-BODNAR K., RAMSEYER K., MATTER A., 1999 — Effect of Permo-Carboniferous climate on illite-smectite, Haushi Group, Sultanate of Oman. Clays and Clay Minerals, 47: 131-143.
• [15] 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 Minerals, 47: 269-585.
• [16] HORTON D.G., 1985 — Mixed-layer illite/smectite as a paleotempereature indicator in Amethyst vein system, Creede district, Colorado, USA. Contrib. Mineral. Petrol., 91: 171-179.
• [17] HOWER J., HURLEY P.M., PINSON W.H., FAIRBAIRN H.W., 1963 — The dependence of K-Ar age on the mineralogy of various particle size range in shale. Geochim. Acta, 27: 405-410.
• [18] JAHREN J.S., AAGAARD P., 1989 — Compositional variations in diagenetic chlorites and illites and relationships with formation-water chemistry. Clay Minerals, 24: 157-170.
• [19] JAWOROWSKI K., 1987 — Kanon petrograficzny najczęstszych skał osadowych. Prz. Geol., 35, 4: 205-209.
• [20] KANTOROWICZ J.D., 1984 – The nature, origin and distribution of authigenic clay minerals from Middle Jurassic Ravenscar and Brent Group sandstones. Clay Minerals, 19: 359-375.
• [21] KOZŁOWSKA A., 2004 — Diageneza piaskowców górnego karbonu występujących na pograniczu rowu lubelskiego i bloku warszawskiego. Biul. Państw. Inst. Geol., 411: 5-70.
• [22] KOZŁOWSKA A., 2008 — Diageneza a rozwój przestrzeni porowej w piaskowcach pensylwanu Pomorza Zachodniego. Biul. Państw. Inst. Geol., 430: 1-28.
• [23] KOZŁOWSKA A., 2009 —Procesy diagenetyczne kształtujące przestrzeń porową piaskowców karbonu w rejonie Lublina. Prz. Geol., 57: 335-342.
• [24] MACAULAY C.I., FALLICK A.E., HASZELDINE R.S., 1993 — Textural and isotopic variations in diagenetic kaolinite from the Magnus Oilfield sandstones. Clay Minerals, 28: 625-639.
• [25] 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, Londyn.
• [26] MOORE D.M., REYNOLDS R.C. Jr., 1989 — X- ray diffraction and identification and analysis of clay minerals. Oxford Univ. Press, Oksford.
• [27] 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 Minerals, 29: 591-608.
• [28] PETTIJOHN F.J, POTTER P.E., SIEVER R., 1972 — Sand and sandstone. Springer-Verlag, Nowy Jork.
• [29] RUSSEL J.D., 1987 — Infrared methods. W: A handbook of determinative methods in clay mineralogy (red. M.J. Wilson): 133-173. Blackie, Nowy Jork.
• [30] STOCH L., 1974 — Minerały ilaste. Wyd. Geol., Warszawa.
• [31] ŚRODOŃ J., 1996 — Minerały ilaste w procesach diagenezy. Prz. Geol., 44, 6: 604-607.
• [32]WAKSMUNDZKA M. I., 2007a — Karbon. Litologia, stratygrafia i sedymentologia. W: Busówno IG 1 (red. J. Pacześna). Profile Głęb. Otw. Wiert. Państw. Inst. Geol., 118: 124-130.
• [33] WAKSMUNDZKA M.I., 2007b — Karbon. Litologia, stratygrafia i sedymentologia. W: Lublin IG 1 (red. M.I. Waksmundzka). Profile Głęb. Otw. Wiert. Państw. Inst. Geol., 119: 112-116.
• [34] WAKSMUNDZKA M.I., 2008 — Karbon. Litologia, stratygrafia i sedymentologia. W: Łopiennik IG 1 (red. J. Pacześna). Profile Głęb. Otw. Wiert Państw. Inst. Geol., 123: 161-166.
• [35] 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). Reprint series volume 4 of the International Association of Sedimentologists: 3-44. Blackwell, Oksford.
• [36] ZIEGLER K., SELLWOOD B.W., FALLICK A.E., 1994 — Radiogenic and stable isotope evidence from age and origin of authigenic illites in the Rotliegend, Southern North Sea. Clay Minerals, 29: 555-565.
• [37] ZINKIEWICZ J.M., 1980 — Metody uzyskiwania wiązek jonowych. W: Spektrometria mas i elektromagnetyczna separacja izotopów (red. W. Żuk): 72-104. PWN, Warszawa.