Defining rock-forming components of Holocene freshwater carbonates via univariate statistical and mixture analysis of computer tomography data

• Autorzy: Alzoubi Nour Nayef Hassan , Geiger Janos , Gulyas Sandor

Identyfikatory

DOI

10.24425/sq.2022.140887

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Carbonate rocks are among the sedimentary systems which preserve information on the formation and diagenetic history expressed in its composition (distribution of its major rock-forming components (RFC). For estimating RFC proportions at the micro-scale, a simple counting of visible RFCs in thin sections using overlaid grids is a long-used, well-established technique. However, computer tomography (CT) analysis provides us with quantitative data in 3D at both the scale of the entire sample and a resolution defined by dimensions of the voxels at the micro-scale. The quantitative data expressed in Hounsfield units (HU) correlates with the density of RFCs. In this work statistical properties of CT-based data for selected freshwater carbonate samples from the Danube-Tisza Interfluve have been assessed using histograms and boxplots. Univariate statistical parameters characterize each sample. The maximum-likelihood method of mixture analysis has been adapted to recover and estimate the parameters of these subpopulations. Subpopulations have been defined in the form of overlapping intervals using statistical parameters gained (mean±2STD). Five major components have been defined: empty and partially or entirely filled pores by calcite, limestone micrite, dolomite micrite matrix and limonite saturated matrix.

Słowa kluczowe

EN

CT data; mixture analysis; rock-forming components; freshwater carbonates

• Wydawca: Institute of Geological Science Polish Academy of Science
• Czasopismo: Studia Quaternaria
• Rocznik: 2022
• Tom: Vol. 39, Nr 2
• Strony: 113--128
• Opis fizyczny: Bibliogr. 45 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Alzoubi Nour Nayef Hassan

• University of Szeged, Department of Geology, 2-6 Egyetem u., H-6722, Szeged, Hungary

autor

Geiger Janos

• University of Szeged, Department of Geology, 2-6 Egyetem u., H-6722, Szeged, Hungary

autor

Gulyas Sandor

• University of Szeged, Department of Geology, 2-6 Egyetem u., H-6722, Szeged, Hungary

Bibliografia

• Abutaha, S.M., Geiger, J., Gulyás, S., Fedor, F., 2021. Evaluation of 3D small-scale lithological heterogeneities and pore distribution of the Boda Claystone Formation using X-ray computed tomography images (CT). Geologia Croatica 74 (3), 305–318. doi: 10.4154/gc.2021.17
• Akaike, H., 1974. A new look at statistical model identification. IEEE 19/6, 716–723. doi: 10.1109/TAC.1974.1100705
• Bender, M.L., Lorens R.B., Williams, D.F., 1975. Sodium, Magnesium And Strontium in the tests of planktonic foraminifera. Micropaleontology 21 (4), 448–459.
• Bolliger, S.A., Oesterhelweg, L., Spendlove, D., Ross, S., Thali, M.J., 2009. Is Differentiation of Frequently Encountered Foreign Bodies in Corpses Possible by Hounsfield Density Measurement? Journal of Forensic Sciences 54 (5), 1119–1122.
• Chen, Y., Shen, A., Pan, L., Zhang, J., Wang, X., 2017. Features, origin and distribution of microbial dolomite reservoirs: a case study of 4th member of Sinian Dengying Formation in Sichuan Basin, SW China. Petroleum exploration and development 44 (5), 745–757.
• Choquette, P.W., Pray, L.C., 1970. Geologic nomenclature and classification of porosity in sedimentary carbonates. American Association of Petroleum Geologists Bulletin 54, 207–250.
• Cnudde, V., Masschaele, B., Dierick, M., Vlassenbroeck, J., Van Hoorebeke, L., Jacobes, P., 2006. Recent progress in X-ray ct as a geosciences tool. Applied geochemistry 21 (5), 826–832. doi:10.1016/j.apgeochem.2006.02.010
• De Boever, W., Derluyna, H., Van Loob, D., Van Hoorebekec, L., Cnudde, V., 2015. Data-fusion of high-resolution X-ray CT, SEM and EDS for 3D and pseudo-3D chemical and structural characterization of sandstone. Micron 74, 15–21. doi: 10.1016/j.micron. 2015.04.003.
• Dempster, A.P., Laird, N.M., Rubin, D.B., 1977. Maximum likelihood from incomplete data via the EM algorithm, Journal of Royal Statistical Society 39 (1), 1–38.
• Fang, Y., Xu, H., 2019. A new approach to quantify the ordering state of Protodolomite using XRD, TEM, and Z-contrast imaging. Journal of sedimentary research 89 (6), 537–551. doi:10.2110/jsr.2019.29
• Földes, T., Árgyelán, G.B., Kiss, B., Repa, I., Bogner, P., 2004. Application of medical Computer Tomography measurements to 3D reservoir characterization. Acta geologica hungarica 47(1), 63–73. doi: 10.1556/AGeol.47.2004.1.5
• Gaines, A.M., 1977. Protodolomite redefined. Journal of sedimentary petrology 47/2, 543–546.
• Hammer, Ø., Harper, D.A.T., Ryan, P.D., 2001. PAST : Paleontological Statistics software package for education and data analysis, 275 pp.
• Hicks, P.J., Ram Narayanan, K., Deans, H.A., 1994. An experimental study of miscible displacements in heterogeneous carbonate cores using X-ray CT. SPE Formation Evaluation 9 (01), 55–60.
• Jenei, M., Gulyás, S., Sümegi, P., Molnár, M., 2007. Holocene Lacustrine Carbonate Formation: old ideas in the light of new radiocarbon data from a single site in central Hungary. Radiocarbon 49(2), 1017–1021.
• Kenter, J.A.M., 1989. Applications of Computerized Tomography in Sedimentology. Marine geotechnology 8 (3), 201–211. doi: 10.1080/10641
• Markussen, Ø., Dypvik, H., Hammer, E., Long, H., Hammer, Ø., 2019. 3D characterization of porosity and authigenic cementation in Triassic Conglomerates/Arenites in the Edvard Grieg field using 3D Micro-CT Imaging. 2019. Marine and Petroleum Geology 99, 265–281. doi: 10.1016/j.marpetgeo.2018.10.015.
• Maurício, A., Pereira, M.F., Rocha, C., Figueiredo, C., Marques, J.M., 2017. X-ray Micro-CT study of Cabeço De Vide Serpentinites and carbonate rock samples: a preliminary approach. Procedia earth and planetary science 17, 952–955. doi:10.1016/j.proeps.2017.01.034.
• Miháltz, I., 1947. A Duna-Tisza – csatorna geológiai viszonyainak tanulmányozása – A Duna-Tisza – csatorna, Földm. Min. Kiadványa, Budapest, 3–12 (in Hungarian).
• Miháltz, I., 1953. A Duna-Tisza köze déki részének földtani felvétele – MÁFI évi jelentése az 1950. évről, 113–148 (in Hungarian).
• Miháltz, I., Faragó, M., 1946. A Duna-Tisza közi édesvízi mészkőképződmények – Az Aéfölf Tudományos Intézet 1944–45. évi Évkönyve 1. Szeged, 371–384 (in Hungarian).
• Molnár, B., 1961. A Duna-Tisza közi eolikus rétegek felszini és felszin alatti kiterjedése – Földtani Közlöny 91.3, 294–297 (in Hungarian).
• Molnár, B., 1970. On the origin and hydrogeology of natron lakes in the southern great Hugarian palin, Móra Ferenc Múzeum Évkönyve/1, 65–76.
• Molnár, B., 1980. Hiperszalin dolomitképződés a Duna-Tisza közen – Földtani Közlöny 100.1, 45–64 (in Hungarian).
• Molnár, B., 1981. Szeimentológia I. k. – JATE TTK egzetemi jegyzet, Szeged. 298 p. (in Hungarian).
• Molnár, B., 1983. A Duna-Tisza közi tavak keletkezése, fejlődéstörténete és hasznositása – Akadémiai Doktori Értekezés, Szeged, 156P. (in Hungarian).
• Molnár, B., 1985. Földtani kutatások a Kiskunsági Nemzeti Parkban – in Tóth K. (szerk.) Tudományos kutatások a kiskunsági Nemzeti
• Parkban 1975–1984, OKHT kaidása, 29–58 (in Hungarian). Molnár, B., 1988. Quaternary geohistory of the Hungarian part of of the Danube-Tisza Interfluve. Proceedings of geoinstitute 21, 61–78, Belgrade.
• Molnár, B., 1991. Modern lacustrine Calcite, Dolomite and Magnesite Formation in Hungary. Publication of the department of Quaternary geology, University of Turku, 1–22.
• Molnár, B., 1996. A szegedi Fehér-tó keletkezése és vízföldtana. Hidrológiai Közlöny 76. 5., 266–271 (in Hungarian).
• Molnár, B., 2000. A Duna-Tisza köz délnyugati részének negyedidőszak végi földtani fejlődéstörténete. In: Fábian, Sz.Á. – Tóth J. (Eds.),Geokronológia és domborzati fejlődés, Pécsi Tud. Egyetem Term. Tud. Kar Földrajzi Int. Kiadványa, Pécs, 101–121 (in Hungarian).
• Molnár, B., 2015. A Kiskunsági nemzeti park – Földtana és vízföldtana, JatePress, 523 pp.
• Molnár, B., Geiger, J., 1981. Homogénnek látszó rétegsorok tagoláai lehetősége zedimentológiai, őslénytani és matematikai módszerek kombinált alalmazásával – Földtani köz. 111. 2., 238–257.
• Molnár, B., Murvai, M.I., 1976. A kisunsági Nemzeti Park fülöphaázi szikes tanvainak kialakulása és földtani története – Hidrológiai közlöny 56. 2, 67–77.
• Molnár, B., Szónoky, M., 1976. On the Origin and Geohistorical Evolution of the Natron lakes of the Bugac Region – Móra F. Múzeum Évkönyve, Szeged 1974/75. 257–270.
• Molnár, B., Murvai, M.I., Hegyi-Pakó, J., 1976. Recent lacustrain Dolomite formation in the great Hungarian plain. Acta geologica academiae socientiarum Hungaricae, Tumus 20 (3–4), 179–198.
• Molnár, B., Hum, L., Fényes, J., 1995. Investigation of modern geological processes in Holocene lacustrine carbonates in the Danube-Tisza Interfluve – Hungary. Acta mineralogica-petrographica, Szeged, XXXVI, 73–87.
• Mucsi, M., 1963. Finomrétegtani visózsgálatok a kisunsági édesvizi karbonátképződményekben, Földtani közlöny. Bulletin of the Hungarrian Geological Society 93/3, 373–386.
• Müller, G., 1970. “High-Magnesian Calcite and protodolomite in lake Balaton (Hungary) sediments. Nature 226, 749–750.
• Müller, G., Irion, G., Förstner, U., 1972. Formation and diagenesis of inorganic Ca-Mg carbonates in the lacustrine environment. Die naturwissenschaften 59 (4), 158–164.
• Müller, G., Wagner, F., 1978. Holocene carbonate evolution in Lkae Balaton (Hungary): a response to climate and impact of man. special publication int. ass. sediment., 2, 57–81.
• Sümegi, P., Molnár, D., Sávai, Sz., Náfrádi, K., Novák, Z., Szelepcsényi, Z., Törőcsik, T., 2015a. First Radiocarbon dated paleoecological data from the freshwater carbonates of the danubetisza interfluve. Open geosciences 7(1), 40–52. doi: 10.1515/geo-2015-0003
• Sümegi, P., Náfrádi, K., 2015b. A radiocarbon-dated cave sequence and the Pleistocene/ Holocene transition in Hungary. Open geosciences (1), 783–798. doi:10.1515/geo-2015-0051.
• Tullner, T., Cserny, T., 2003. New Aspects of Lake-Level Changes: Lake Balaton, Hungary. Acta Geologica Hungarica 46 (2), 215–238.
• Wilding, M., Lesher, C. E., Shields, K., 2005. Applications of neutron Computed Tomography in the geosciences. Nuclear instruments and methods in physics research, section, A, 542 (1–3), 290–295. doi:10.1016/j.nima.2005.01.151