Silurian shales of the East European Platform in Poland : some exploration problems

• Autorzy: Porębski S.J. , Prugar W. , Zacharski J.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The pericratonic Silurian shale succession in Poland, despite its reasonably well-constrained geological framework, entails a number of contentious issues that need to be resolved before this emerging shale gas play will enter a stage of successful development. The succession is thought to have originated in a Caledonian foredeep encroaching distally onto a pericratonic shelf ramp. However, the geochemical signature of the mudrocks is consistent with a cratonic rather than orogenic sourcing, the proximal part of the foredeep basin-fill is apparently missing, and the shale succession juxtaposes in part across the Teisseyre-Tornquist Zone against suspected terranes with no evidence of Silurian tectonism. Organic-rich Llandovery– Wenlock shales form a NW-SE striking central belt that is increasingly calcareous toward the craton (NE) and more silty toward the inferred orogen (SW), with the TOC content decreasing in both directions perpendicular to the strike. The TOC trend seems consistent with the deep-downlap model of black shale deposition suggested for many Paleozoic foredeep basins, but does not quite agree with the outer neritic to upper bathyal depths assumed for the shale deposition. Preliminary results from three wells drilled by Orlen Upstream in the Lublin Basin indicate that the Llandovery–Wenlock shales were deposited on a distal shelf ramp sheltered from the craton by shelf carbonate shoals and periodically affected by weak storm-generated currents. The impact of storms on water column resulted in intermittent rises of oxygen content in the otherwise anoxic to dysoxic near-bottom conditions. The prospective interval is dominated by calcite-cemented clayey mudstones showing moderate to good reservoir qualities. It is cut locally by ENE- or NE-dipping, steep fractures favourable for fluid transmissibility, and a NE or SWdirection is most advantageous for artificial fracturing. This interval is capped with a Ludlow calcite-cemented, laminated siltstone that forms a regional correlation marker and shows soft-sediment deformations attributable to gravitational collapse on a NE-dipping paleoslope. If correct, this interpretation might imply the encroachment of orogen-fed clinothem system onto the SW-inclined craton-margin shelf ramp.

Słowa kluczowe

EN

Silurian; black shale; shale gas; unconventional play

PL

Silurian; czarne łupki; gaz łupkowy; niekonwencjonalna gra

• Wydawca: Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Przegląd Geologiczny
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 61, nr 11-1
• Strony: 630--638
• Opis fizyczny: Bibliogr. 41 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Porębski S.J.

• Faculty of Geology, Geophysics and Environmental Protection, AGH University of Science and Technology, 30 Mickiewicza Avenue, 30-059 Cracow, Poland

autor

Prugar W.

• Orlen Upstream, 31 Przyokopowa Street, 01-228 Warsaw, Poland

autor

Zacharski J.

• Orlen Upstream, 31 Przyokopowa Street, 01-228 Warsaw, Poland

Bibliografia

• 1. BERTHELSEN A. 1998- The Tomquist Zone northwest of the Carpathians: an intraplate pseudosuture. GFF, 120: 223-230.
• 2. BOHACS K.M. 1998 - Contrasting expressions of depositional sequences in mudrocks from marine to non-marine environs. [In:] Schieber J. i in. (eds.) Mudstones and shales. Vol. 1. Characteristics at the basin scale: Stuttgart, Schweizerbart’sche Verlagsbuchhandlung: 32-77.
• 3. CALVERT S.E. & PEDERSEN T.F. 1992 - Organic carbon accumulation and preservation in marine sediments: how important is anoxia? [In:] Whelan J.K. & Farrington J.W. (eds.) Organic matter: productivity, accumulation, and preservation in recent and ancient sediments. Columbia Univ. Press, New York: 231-263.
• 4. CURIALE J.A., COLE R.D. & WITMER R.J. 1992 - Application of organic geochemistry to sequence stratigraphic analysis: four corners platform area, New Mexico, U.S.A. Org. Geochem., 19: 53-65, 67-75.
• 5. DADLEZ R., GRAD M. & GUTERCH A. 2005 - Crustal structure below the Polish Basin: is it composed of proximal terranes derived from Baltica? Tectonophysics, 411: 111-128.
• 6. DADLEZ R., KOWALCZEWSKI Z. & ZNOSKO J. 1994 - Some key problems of the pre-Permian tectonics of Poland. Geol. Quart., 38: 169-190.
• 7. DEMAISON G.J. & MOORE G.T. 1980 - Anoxic environments and oil source bed genesis. AAPG Bull., 64: 1179-1209.
• 8. EOFF J.D. 2012 - Global prediction of continuous hydrocarbon accumulations in self-sourced reservoirs. USGS Open-File Report 2012-1091: 1-4.
• 9. ETTENSOHN F.R. 1994- Tectonic control on formation and cyclicity of major Appalachian unconformities and associated stratigraphic sequences. SEPM Conc. Sediment. Paleont., 4: 217-242.
• 10. HEIDBACH O., TINGAY M., BARTH A., REINECKER J., KURFEß D. & MÜLLER B. 2008 - The World Stress Map based on the database release 2008 [www.world-stress-maorg].
• 11. JAWOROWSKI K. 2000 - Facies analysis of the Silurian shale- -siltstone succession in Pomerania (northern Poland). Geol. Quart., 44: 297-315.
• 12. JAWOROWSKI K. 2002 - Profil dolnego paleozoiku w północnej Polsce - zapis kaledońskiego stadium rozwoju basenu bałtyckiego. Pos. Nauk. Państw. Inst. Geol., 58: 9-10.
• 13. KĘDZIORA., PASZKOWSKI M. & PORĘBSKI S.J. 2013 - Opis rdzeni z otworu Goździk-OU1. Raport dla Orlen Upstream. Arch. Orlen Upstream.
• 14. KLIMUSZKO E. 2002 - Utwory syluru południowo-wschodniej Polski jako skały potencjalnie macierzyste dla dewońskich rop naftowych. Biul. Państw. Inst. Geol., 402: 75-100.
• 15. KRZEMIŃSKI L. & POPRAWA P. 2006 - Geochemiaklastycznych osadów ordowiku i syluru ze strefy Koszalin-Chojnice i zachodniej części basenu bałtyckiego. Pr. Państw. Inst. Geol., 186: 123-148.
• 16. LASH G.G. & ENGELDER T. 2011 - Thickness trends and sequence stratigraphy of the Middle Devonian Marcellus Formation, Appalachian Basin: implications for Acadian foreland basin evolution. AAPG Bull., 95:61-103.
• 17. LAZAUSKIENE J., SLIAUPA S., BRAZAUSKAS A. & MUSTEIKIS P. 2003 - Sequence stratigraphy of the Baltic Silurian succession: tectonic control on the foreland infill. Geol. Soc. London Spec. Publ., 208: 95-115.
• 18. LIS P. 2010 - Drobnoziarniste osady górnoordowicko-dolnosylurskie basenu podlasko-lubelskiego. Prz. Geol., 58: 259-262.
• 19. LOUTIT T.S., HARDENBOL J., VAIL P.R. & BAUM G.R. 1988 - Condensed sections: the key to age determination and correlation of continental margin sequences. [In:] Wilgus C.K. i in. (eds.) Sea-level changes: an integrated approach. SEPM Spec. Publ., 42: 183-213.
• 20. MAZUR S. & JAROSIŃSKI M. 2006 - Budowa geologiczna głębokiego podłoża platformy paleozoicznej południowo-zachodniej Polski w świetle wyników eksperymentu sejsmicznego POLONAISE’97. Pr. Państw. Inst. Geol., 188: 203-222.
• 21. MODLIŃSKI Z. 1982 - Rozwój litofacjalny i paleotektoniczny ordo- wikuna obszarze platformy prekambryjskiej w Polsce. Pr. Inst. Geol., 102: 1-66.
• 22. MODLIŃSKI Z. (ed.) 2010 - Atlas paleogeologiczny podpermskiego paleozoiku kratonu wschodnioeuropejskiego w Polsce i na obszarach sąsiednich 1 : 2 000 000. Państw. Inst. Geol., Warszawa.
• 23. MODLIŃSKI Z. & PODHALAŃSKA T.2010- Outline ofthe litho- logy and depositional features of the Lower Paleozoic strata in the Polish part of the Baltic region. Geol. Quart., 54: 109-121.
• 24. MODLIŃSKI Z., SZYMAŃSKI B. & TELLER L. 2006 - Litostraty- grafia syluru polskiej części obniżenia perybałtyckiego - część lądowa i morska (N Polska). Prz. Geol., 54: 787-796.
• 25. NAWROCKI J. & POPRAWA P. 2006 - Development of Trans-European Suture Zone in Poland: from Ediacaran rifting to Early Palaeozoic accretion. Geol. Quart., 50: 59-76.
• 26. PHARAOH T.C. 1999 - Palaeozoic terranes and their lithospheric boundaries within the Trans-European Suture Zone (TESZ): a review. Tectonophysics, 314: 17-41.
• 27. PODHALAŃSKA T. 2009 - Późnoordowickie zlodowacenie Gondwany - zapis zmian środowiskowych w sukcesji osadowej obniżenia bałtyckiego. Pr. Państw. Inst. Geol., 193: 1-132.
• 28. POPRAWA P. 2006 - Rozwój kaledońskiej strefy kolizji wzdłuż zachodniej krawędzi Baltiki oraz jej relacje do basenu przedpola. Pr. Państw. Inst. Geol., 186: 189-214.
• 29. POPRAWA P. 2010 - Potencjał występowania złóż gazu ziemnego w łupkach dolnego paleozoiku w basenie bałtyckim i lubelsko- -podlaskim. Prz. Geol., 58: 226-249.
• 30. POPRAWA P. & PACZEŚNA J. 2002 - Rozwój ryftu w późnym neoproterozoiku-wczesnym paleozoiku na lubelsko-podlaskim skłonie kratonu wschodnioeuropejskiego - analiza subsydencji i zapisu facjalnego. Prz. Geol., 50: 49-63.
• 31. POPRAWA P., PASZKOWSKI M., FANNING M.C., PÉCSKAYZ., NAWROCKI J. & SIKORSKA M. 2006 - Charakterystyka geochro- nologiczna obszarów źródłowych dla dolnopaleozoicznych utworów z NW kratonu wschodnioeuropejskiego oraz strefy Koszalin-Chojnice; datowania detrytycznych łyszczyków (K/Ar) i cyrkonów (U/Pb SHRIMP). Pr. Państw. Inst. Geol., 186: 149-164.
• 32. POPRAWA P., ŠLIAUPA S., STEPHENSON R. & LAZAUSKIENE J. 1999 - Late Vendian-Early Palaeozoic tectonic evolution of the Baltic Basin: regional implications from subsidence analysis. Tectonophysics, 314: 219-239.
• 33. RUEHLICKE B. & HANSEN B. 2012 - Berejow-OU1 and Syczyn-OU1: FMI based structural geology and geomechanics. Erksfiord Report, 59. Arch. Orlen Upstream.
• 34. SCHIEBER J. 1994 - Evidence for episodic high energy events and shallow-water deposition in the Chattanooga Shale, Devonian, central Tennessee, U.S.A. Sediment. Geol., 93: 193-208.
• 35. SLATT R.M. 2011 - Important geological properties of unconventional resource shales. Cent. Eur. J. Geosci., 3: 435-448.
• 36. SMITH L.B. & LEONE J. 2010 - Integrated characterization of Utica and Marcellus black shale gas plays, New York State. Search Discov., article #50289.
• 37. SPAIN D.R. & ANDERSON G.A. 2010 - Controls on reservoir quality and productivity in the Haynesville Shale, northwestern Gulf of Mexico Basin. Gulf Coast Ass. Geol. Soc. Trans, 60: 657-668.
• 38. SUAREZ-RIVERA R. 2011 - Heterogeneity and anisotropy on tight shales. [In:] McLennan J. (ed.) Workshop on evolution of the mental picture of tight shales. Monograph of the 1st Shale Science Conference, Copernicus Science Centre, Warsaw, Poland, March 28-29, 2011: 97-115.
• 39. TELLER L. 1997 - The subsurface Silurian in the East European Platform. Palaeont. Pol., 56: 7-21.
• 40. TYSON R.V. & PEARSON T.H. 1991 - Modern and ancient continental shelf anoxia: an overview. [In:] Tyson R.V. & Pearson T.H. (eds.) Modern and ancient continental shelf anoxia. Geol. Soc. London Spec. Publ., 58: 1-24.
• 41. WIGNALL P.B. 1991 - Model for transgressive black shales? Geology, 19: 167-170.