Współczesna geodynamika kompleksu paleozoicznego w podłożu Karpat zewnętrznych na podstawie analizy karotaży i rdzenia wiertniczego w otworze Tarnawa 1

• Autorzy: Jarosiński M.

Warianty tytułu

EN

Present-day geodynamics of Palaeozoic complex beneath the outer carpathians basing on logs and core examinations in the Tarnawa 1 well

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Analizę geodynamiczną przeprowadzono na podstawie karotażu upadomierza sześcioramiennego SED i skanera akustycznego CAST dla paleozoicznego kompleksu w otworze Tarnawa 1, w interwale głębokości 3025–5521 m. Dobrej jakości zapis struktur breakouts pozwolił na wyznaczenie kierunku maksymalnej współczesnej poziomej kompresji tektonicznej na 163 ±11°. Stwierdzono ponadto rotacje kierunków naprężeń pierwszego rzędu od 170 ±7° dla sekwencji permo-triasu, przez 161 ±9° w terygenicznym kompleksie karbońskim, do 153 ±13° dla węglanowego kompleksu dewońsko-karbońskiego. Rotacje te świadczą o oddziaływaniu skrętnego pola naprężeń w płaszczyźnie poziomej. Analizowano również rotacje naprężeń drugiego rzędu w sąsiedztwie uskoków, świadczące o ich reaktywacji lub anizotropii mechanicznej skały w ich sąsiedztwie. Strefy tych uskoków powinny charakteryzować się podwyższoną szczelinowatością i drożnością hydrauliczną, dodatkowo stymulowaną współczesnym polem naprężeń. Zestawienie wyników badań tektonicznych i geodynamicznych wskazuje, że potencjalnie reaktywowane uskoki są strome i mają biegi w granicach od WNW–ESE do N–S. Dystrybucja biegów takich uskoków pozwala przypuszczać, że w sąsiedztwie otworu panuje reżim uskoków przesuwczych (transtensyjny) oraz, że strefa tektoniczna Kraków–Lubliniec, w swym przedłużeniu pod Karpatami, jest współcześnie reaktywowana jako prawoskrętny uskok przesuwczy. Przeprowadzono również analizę spękań relaksacyjnych na rdzeniu i w ścianie otworu wiertniczego. Przedstawiono model powstawania tych spękań oraz pokazano sposób ich wykorzystania dla orientacji rdzenia wiertniczego względem stron świata.

The analysis of present-day geodynamics of the Palaeozoic complex from the well Tarnawa 1 was performed on the base of six-armed dipmeter (SED) and acoustic scanner tool (CAST) data. The method of wellbore breakout analysis was used to determine directions of contemporary maximum horizontal stresses (SH). For the Palaeozoic complex, the average direction of SH was determined on 163±11°. First-order SH rotations with change of depth were also observed. For separated rock complexes, mean SH directions are as follows: 1707 for Permian-Triassic complex, 161±9° for Carboniferous clastic complex, 153±13° for lower Carboniferous-Devonian carbonates. To characterise the nature of this stress field distortion, interaction between faults and the borehole wall failure was examined. Those faults, which cause deviations of breakout orientation or their frequency, are assumed to be geodynamically active faults or at least mechanically weak structures. So defined active faults strike in the range of azimuths from WNW-ESE to N-S, with three dominants therein. It was postulated that right-lateral strike-slip movement along the nearby Kraków-Lubliniec fault zone might be responsible for recent reactivation of these fault sets. Reactivated faults can create surfaces of mechanical anisotropy in the Palaeozoic complex and probably work as hydraulically conductive structures. The idea was proposed how to utilise drilling-induced cracks in the drill-core, for core samples orientation to the North. These kind of cracks which developed in Carboniferous and Devonian limestone have characteristic shape, dipping from both sides of the core towards its axes, what allows to discriminate them from natural tectonic fractures. Drilling-induced cracks keep stable orientation along the core pieces. Because they were also developed at the borehole wall, and were recorded with the CAST image, it was shown that they stroke in direction perpendicular to breakouts, thus parallel to the S_H. While orientation of S_H is known from dipmeter data processing, these cracks can orient the core samples.

Słowa kluczowe

PL

współczesne naprężenia tektoniczne; geodynamika sieci uskokowej; podłoże Karpat zewnętrznych

EN

contemporary tectonic stresses; present-day fault's reactivation; basement fo the outer Carpathians

• Wydawca: Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Prace Państwowego Instytutu Geologicznego
• Rocznik: 2001
• Tom: T. 174
• Strony: 119--132
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz.

Twórcy

autor

Jarosiński M.

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

Bibliografia

• 1. Aleksandrowski, P. (2001). Structural analysis of Palaeozoic-Triassic complex in Tarnawa 1 well (Western Outer Carpathians) based on halliburton sed dipmeter data.
• 2. Aleksandrowski, P., Inderhaug, O. H., & Knapstad, B. (1991). Tectonic structures and wellbore breakout orientation. Paper presented at the U.S. Symposium on Rock Mechanics, 29.
• 3. Amadei, B., & Stephansson, O. (1997). Rock stress and its measurement. Rock Stress and its Measurement.
• 4. Bada, G., & Horvath, F. (1998). Present-Day Geodynamics of the Pannonian Basin and its Surroundings: A Review, 35, 51-75
• 5. Bankwitz, P., & Bankwitz, E. (1993). Stress analysis on KTB drill cores derived from fractographic features. KTB Report, (2), 213-218.
• 6. Barton, C. A., Tesler, L. G., & Zoback, M. D. (1991). Interactive image analysis of borehole televiewer data. Automated Pattern Analysis in Petroleum Exploration, 223-248.
• 7. Bell, J. S., & Babcock, E. A. (1986). The stress regime of the western Canadian basin and implications for hydrocarbon production. Bulletin of Canadian Petroleum Geology, 34(3), 364-378.
• 8. Bell, J. S., & Gough, D. I. (1979). Northeast-southwest compressive stress in Alberta evidence from oil wells. Earth and Planetary Science Letters, 45(2), 475-482. doi:10.1016/0012-821X(79)90146-8
• 9. Engelder, T. (1992). Stress regimes in the lithosphere. Stress Regimes in the Lithosphere.
• 10. Jarosinski, M. (2001). Tectonic evolution of the Upper Palaeozoic complex from structural analysis of the borehole core and acoustic scanner log from the Tarnawa 1 well.
• 11. Jarosiński, M. (1999). Badania współczesnych naprężeń skorupy ziemskiej w głębokich otworach wiertniczych w Polsce metoda analizy struktur breakouts. Instr.Met.Bad.Geol, 56, 1-147.
• 12. Jarosiński, M. (1998). Contemporary stress field distortion in the polish part of the Western Outer Carpathians and their basement. Tectonophysics, 297(1-4), 91-119. doi:10.1016/S0040-1951(98)00165-6
• 13. Jarosiński, M. (1994). Directions of present-day tectonic compression in Poland as determined by mean of borehole breakouts analysis method. Prz.Geol., 42(12), 996-1003.
• 14. Jarosiński, M. (1994). Metody badania współczesnych naprężeń skorupy ziemskiej w głębokich otworach wiertniczych. Prz.Geol., 42(7), 564-569.
• 15. Jarosiński, M. (2000). Oddziaływanie współczesnych naprężeń skorupy ziemskiej na struktury tektoniczne a anizotropia drożności szczelinowych kolektorów wȩglowodorów. Arch.Geonafta.
• 16. Jarosiński, M. (1999). Present-day tectonic stress directions in Poland and their relation to intra-plate motions as dermined by mean of GPS. 2.Euroconference on WSM - Deformation and Stress in the Earth's Crust.
• 17. Jarosiński, M. (1997). Rozwarstwienie współczesnego pola naprężeń w zachodniej czȩści polskich Karpat Zewnȩtrznych. Przegląd Geologiczny, 45(8), 768-776.
• 18. Jarosiński, M., & Krysiak, Z. (1995). Badania sedymentologiczne, stratygraficzne, tektoniczne i geodynamiczne w otworze Lachowice 7 cz. II - Tektonika I Geodynamika.
• 19. Jarosiński, M., & Zoback, M. D. (1998). Comparison of six-arm caliper and borehole televiewer data for detection of stress induced wellbore breakouts: Application to 6 wells in the Polish Carpathians. Stanford Rock Physics and Borehole Geophysics, 64, 1-23.
• 20. Jaroszewski, W. (1989). Tektonika uskoków i fałdów. Wyd. Geol.
• 21. Kulander, B. R., Dean, S. L., & Ward, B. J. (1990). Fractured core analysis: Interpretation, logging, and use of natural and induced fractures in core. AAPG Methods in Exploration Series, 8(8)
• 22. Moos, D., & Zoback, M. D. (1990). Utilization of observations of well bore failure to constrain the orientation and magnitude of crustal stresses: Application to continental, deep sea drilling project, and ocean drilling program boreholes. Journal of Geophysical Research, 95(B6), 9305-9325. doi:10.1029/JB095iB06p09305
• 23. Santarelli, F. J., & Brown, E. T. (1987). Performance of deep wellbores in rock with a confining pressure-dependent elastic modulus. Paper presented at the 6th ISRM Congress 1987, 1211-1215.
• 24. Zoback, M. D., Barton, C., Brudy, M., Chang, C., Moos, D., Peska, P., & Vernik, L. (1995). A review of some new methods for determining the in situ stress state from observations of borehole failure with applications to borehole stability and enhanced production in the north sea. Proc. Workshop Rock Stresses in the North Sea, 6-21.
• 25. Zoback, M. L. (1992). First-and second-order patterns of stress in the lithosphere: The world stress map project. Journal of Geophysical Research, 97(B8), 11,703-11,728.