A fluorescence contribution to the recognition of fluids trapped in minerals in the Carpathian outcrops

• Autorzy: Jarmołowicz-Szulc Katarzyna

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0013.0825

Warianty tytułu

PL

Znaczenie fluorescencji w rozpoznaniu fluidów zamkniętych w minerałach skał w odkrywkach karpackich

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Based on the assumption that fluorescence studies are an important tool in search and characterization of hydrocarbons, samples of rocks, minerals and the organic matter were collected in the Western Carpathian area spreading from the Mszana Górna region in the west to the Bieszczady Mts. in the east, and continuously, towards SE outside the Polish frontier, in Ukraine and Slovakia. Analytical procedures comprised preparation, microscopic observation of the material (organic matter and minerals) from the point of view of inclusions and fluorescence followed by detailed luminescence studies. Those steps have been followed by the microthermometric determinations. The application of the fluid inclusion methods, which are one of the newest analytical tools in the last two decades have led to the characteristics of fluids trapped in the inclusions in the area. The fluorescence studies showed some diversity of hydrocarbons both in compositions and in distribution. The analyses were performed in double-sided polished thin sections prepared based on cold techniques. Fluorescence of inclusions in two minerals, quartz and calcite, was checked in those specific thin sections either in glued wafers, or loose (single) crystals. The fluid inclusion studies were accompanied later on by solid organic matter inclusion studies. Those point to the presence of the following minerals: quartz, dolomite, calcite, clay minerals, gypsum with anhydrite admixture, traces of pyrite and siderite, feldspars. General distribution of fluorescing and not fluorescing inclusions suggests the presence of light hydrocarbons (methane) in the west and south of the area, being enriched in higher hydrocarbons (oil) towards the east.

PL

Badania fluorescencji podjęto w skałach, minerałach i bituminach w Karpatach Zachodnich w rejonie rozciągającym się od Mszany Górnej po Bieszczady i dalej – poza granicami Polski – na Ukrainie i Słowacji. Procedury analityczne obejmowały preparatykę, ocenę mikroskopową materiału (organika i minerały) z punktu widzenia występowania wrostków i fluorescencji inkluzji oraz zasadnicze badania świecenia. Po tych analizach wykonano oznaczenia mikrotermometryczne. Wszystkie badania przeprowadzono stosując nowe metody i nowoczesny sprzęt analityczny. W wyniku użycia metod badań inkluzji fluidalnych, będących jednym z najnowszych narzędzi analitycznych w ostatnim dwudziestoleciu, uzyskano charakterystykę fluidów zamkniętych w postaci inkluzji w minerałach. Badania fluorescencji wykazały zróżnicowanie wypełnień węglowodorowych. Analizy przeprowadzano w obustronnie polerowanych płytkach, przygotowanych na zimno. Badano dwa minerały – kwarc i kalcyt – zarówno w preparatach, jak i luźnych kryształach naturalnych (kwarc – diamenty marmaroskie). Badaniom inkluzji fluidalnych towarzyszyły analizy wrostków organicznych (np. badania czarnych agregatów występujących w odkrywkach w formie soczewek). W ich wyniku stwierdzono obecność następujących minerałów: kwarc, dolomit, kalcyt, minerały ilaste, mieszanina gipsu z anhydrytem, ślady pirytu i syderytu oraz skalenie. Ogólny rozkład fluorescencji wrostków w minerałach i inkluzji niewykazujących wzbudzenia sugeruje obecność lekkich węglowodorów (metan) w części zachodniej obszaru i na południu oraz wyraźne wzbogacanie w wyższe węglowodory (ropa naftowa) w kierunku wschodnim.

Słowa kluczowe

EN

fluorescence; organic matter; fluid inclusions; quartz; Carpathians

PL

fluorescencja; bituminy; inkluzje fluidalne; kwarc; Karpaty

• Wydawca: Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego
• Rocznik: 2019
• Tom: nr 474
• Strony: 7--22
• Opis fizyczny: Bibliogr. 47 poz., rys., tab., zdj.

Twórcy

autor

Jarmołowicz-Szulc Katarzyna

• Polish Geological Institute – Polish Research Institute, 4 Rakowiecka Street, 00-975 Warsaw, Poland

Bibliografia

• 1. BODNAR R.J., 1990 – Petroleum migration in the Miocene Monterey Formation, California, USA: constraints from fluid inclusion studies. Mineral. Mag., 54: 295–304.
• 2. BRATUS M.D., MAMCZUR H.P., KOWALYSZYN Z.I., SZABO Z.V., 1975 – Carbon isotopic composition of the organic minerals from the hydrothermal ore deposits from Zakarpacie. Dop. AN URSR, Ser. B, 6: 490–492 [in Russian].
• 3. BROWN P., 1989 – FLINCOR – A microcomputer program for the reduction and investigation of fluid inclusion data. Am. Min., 74: 1390–1393.
• 4. CIECHANOWSKA M., URZĘDOWSKA W., JAWORSKI J., LUBAŚ J., SUCH P. (eds.), 2015 – Wybrane aspekty systemu naftowego a nowe spojrzenie na geologię Karpat. Przewodnik. Instytut Nafty i Gazu – PIB, Kraków.
• 5. DUDOK I.V., 1991 – Mineralogical – geochemical features of vein formation in the flysch deposits of the Ukrainian Carpathians (in respect to oil and gas contents). Unpublished thesis. Lvov [in Russian].
• 6. DUDOK I.V., JARMOŁOWICZ-SZULC K., 2005 – Zilni utvorennia u fliszi Karpat pivdenno-schidnoj castiny Pol’sci. Vein-rock formations of the Flysch Carpathians on South-East Poland. Geol. i Geochim. Gorjuc. Kopalin, 1: 68–84 [in Ukrainian].
• 7. DUDOK I.V., KOTARBA M., JARMOŁOWICZ-SZULC K., 2002 – Employment of pyrolitic methods in geochemical studies of organic matter of the vein formations in the flysch of the Carpathians Mts. Geologia i geochimia goriuczych kopalin, 1: 76–87 [in Ukrainian].
• 8. HURAI V., FRANCU J., BAJOVA L., GAVACOVA H., 1989 – Hydrocarbon inclusions in “Marmarosh diamonds” from flysch sediments of Eastern Slovakia. In: Fluids in geological processes, Czechoslovakian Contributions to the Session devoted to Fluid Inclusions. Abstracts: 5–6. Bratislava.
• 9. HURAI V., ŚWIERCZEWSKA A., TOKARSKI A., 2001 – pT conditions in the Tertiary accretion prism in the Western Carpathians – based on the hydrocarbon fluid inclusion studies. Prz. Geol., 49, 4: 340 [in Polish].
• 10. HURAI V., KIHLE J., KOTULOVA J., MARKO F., ŚWIERCZEWSKA A., 2002 – Origin of methane in quartz crystals from the Tertiary accretionary wedge and forc-arc basin of the Western Carpathians. Applied Geochemistry, 17: 1259–1271.
• 11. JANKOWSKI L., 2015 – Rola kompleksów chaotycznych w procesie formowania górotworu Karpat – ujęcie dyskusyjne. Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu –PIB, 202.
• 12. JANKOWSKI L., JARMOŁOWICZ-SZULC K., 2004 – Introductory characteristics of tectonic melange in the Bieszczady Mts. Materials of LXXV Zjazd PTG. Iwonicz Zdrój [in Polish].
• 13. JANKOWSKI L., JARMOŁOWICZ-SZULC K., 2009 – Particular tectonic zones (the mélange zones) as potential and significant paths for fluid migration and mineral formation. Mineral. Rev., 59, 1: 31–44.
• 14. JARMOŁOWICZ-SZULC K., 1999 – Systematyka inkluzji fluidalnych w wypełnieniach przstrzeni porowej. Prz. Geol., 47, 6: 542–546.
• 15. JARMOŁOWICZ-SZULC K., 2000 – Mineralogical and geochemical environment of formation of the ”Marmarosh diamonds” – on the base of fluid inclusion studies in vein minerals in the Outer Carpathians. Unpublished thesis. National Geological Archives PGI-NRI, Warsaw [in Polish].
• 16. JARMOŁOWICZ-SZULC K., 2001 – Characteristic features of vein fillings in the southeastern part of the Polish Carpathians (calcite, quartz, bitumens). Prz Geol., 49, 9: 785–792 [in Polish].
• 17. JARMOŁOWICZ-SZULC K., 2009 – A recent contribution to mineralogical and geochemical studies in the Carpathians. Mineral. Rev., 59, 2: 42–55.
• 18. JARMOŁOWICZ-SZULC K., 2015 – Fluid inclusion analysis of minerals in sedimentary rocks in Poland – an overview and remarks. Biul. Państw. Inst. Geol., 464: 25–42 [in Polish].
• 19. JARMOŁOWICZ-SZULC K., 2016 – Hydrocarbon inclusions in cements of sedimentary rocks and in vein minerals – characteristics and significances. Biul. Państw. Inst. Geol., 466: 87–102 [in Polish].
• 20. JARMOŁOWICZ-SZULC K., 2017 – Estimation of oil characteristics: results based on fluorescence phenomenon and fluid inclusion synthesis and analysis. International Journal of Advanced Current Research, 6, 2: 2014–2021.
• 21. JARMOŁOWICZ-SZULC K., DUDOK I.V., 2000 – Fluid inclusion studies in vein minerals of the Carpathians, Poland– Ukraine. In: Abstracts of XIth Congress of Regional Commitee in Mediterranean Neogene Stratigraphy, Fes, Morocco: 132.
• 22. JARMOŁOWICZ-SZULC K., DUDOK I.V., 2001 – Vein minerals of Polish and Ukrainian Flysch Carpathians. Prz. Geol., 49, 4: 341–342 [in Polish].
• 23. JARMOŁOWICZ-SZULC K., DUDOK I.V., 2005 – Migration of palaeofluids in the contact zone between the Dukla and Silesian units, Western Carpathians – evidence from fluid inclusions and stable isotopes in quartz and calcite. Geol. Quart., 49, 3: 291–304.
• 24. JARMOŁOWICZ-SZULC K., JANKOWSKI., 2008 – Studies of minerals and the organic matter in the mélange zone in the Bieszczady region. In: Chaotic complexes in Polish Carpathians, Kraków–Polańczyk: 5–7 [in Polish].
• 25. JARMOŁOWICZ-SZULC K., JANKOWSKI L., 2010 – Results of advanced mineralogical and geochemical studies in the Carpathian mélange zones and units (Polish-Ukrainian-Slovak “triangle”). In: XIX Congress of the Carpathian-Balcan Geological Association, Thessaloniki, Greece. Geologia Balcanica, 39, 1–2: 173.
• 26. JARMOŁOWICZ-SZULC K., JANKOWSKI., 2011 – Analiza geochemiczna i korelacje genetyczne bituminów i skał typu czarnych łupków w jednostkach tektonicznych Karpat Zewnętrznych w południowo-wschodniej Polsce i na obszarze przyległym. Biul. Państw. Inst. Geol., 444: 73–98.
• 27. JARMOŁOWICZ-SZULC K., MATYASIK I., JANKOWSKI L., 2005 – Comparative studies of mineral assemblages in the Bieszczady region. Pr. Specjalne PTM, 25: 307–312 [in Polish].
• 28. JARMOŁOWICZ-SZULC K., DUDOK I.V., JANKOWSKI L., 2008 – Organic matter in the Carpathian rocks from Poland and Ukraine. Proceedings of the 33rd International Geological Congress, Oslo, 3: 1939.
• 29. JARMOŁOWICZ-SZULC K., MATYASIK I., JANKOWSKI L., 2010 – Kontynuacja badań materii organicznej i minerałów w Karpatach – wyniki z obszaru pogranicza polsko-ukraińskiego. Geopetrol 2010. Pr. Nauk. INiG, 170: 689–694.
• 30. JARMOŁOWICZ-SZULC K., KARWOWSKI Ł., MARYNOWSKI L., 2012 – Fluid circulation and formation of minerals and bitumens in the sedimentary rocks of the Outer Carpathians – based on studies on the quartz-calcite organic matter association. Marine and Petroleum Geology, 32, 1: 138–158.
• 31. KALIUZHNYJ V.A., 1982 – The principles of studies of the mineral- forming fluids. Nauk. Dumka, Kiev [in Russian].
• 32. KALIUZHNYJ V.A., SACHNO B.E., 1998 – Prospects for prognostics of the useful materials on the base of typomorphic features of the hydrocarbon and carbon dioxide fluid inclusions. Geochimia i Geologia goriuczych kopalin, 3: 133–147 [in Russian].
• 33. KARWOWSKI Ł., DORDA J., 1986 – The mineral forming evnvironment of ”Marmarosh diamonds”. Min. Pol., 17, 1: 3–12 [in Polish].
• 34. KOTARBA A., KOWALSKI A., KOWALSKI T., WIĘCŁAW D., NOWAK-BATOR M., 2000 – Geochemical analyses of the organic matter in the Flysch Carpathians. National Geological Archives PGI-NRI, Warsaw [unpublished materials in Polish].
• 35. KOZŁOWSKI A., 1982 – Hydrocarbons in the fluids penetrating sedimentary rocks, on the base of gas – liquid inclusions. In: Materiały Konf. Nauk. Serock [in Polish].
• 36. KOZŁOWSKI A., METZ P., MŁYNARCZYK M., 1996 – Crystallization conditions of Marmarosh diamonds from the Carpathian flysch, as indicated by fluid inclusion studies. In: Berichte der Deutschen Mineralogischen Gesellschaft, Nachtrag der Kurzreferaten. Beiheft zum Eur. J. Miner., 8.
• 37. LEŚNIAK G., JANKOWSKI L., JARMOŁOWICZ-SZULC K., 2009 – Szczegółowe badania petrograficzne skał z melanżu tektonicznego w Jabłonkach. Prz. Geol., 57, 4: 307.
• 38. LUMB D.M., 1978 – Organic luminescence. In: Luminescence spectroscopy (ed. D.M. Lumb): 93–148. Acad. Press, New York.
• 39. MASTELLA L., KOJSAR A., 1975 – Connection between presence of bitumens in the flysch with the tec tonic structure of the eastern Podhale. Geol. Quart., 19, 4: 861–874 [in Polish].
• 40. MATYASIK I., LEŚNIAK G., SUCH P., 2015 – Elementy systemu naftowego Karpat. Pr. Nauk. Instytutu Nafty i Gazu – PIB, 203.
• 41. REYNOLDS T.J., 1991 – Fluid Inc. adapted U.S.G.S gas-flow heating – freezing system. Instruction Manual. Denver [unpublished materials].
• 42. RIPUN M.B., 1970 – On the orientation , timing and connections of the oil – gas contenets in the mineral fissures from the flysch deposits in the Carpathians. Geologia i Geochimia, 23: 71–78 [in Russian].
• 43. ROEDDER E., 1984 – Fluid inclusions. Reviews in Mineralogy, 12.
• 44. TOKARSKI J., 1905 – O dyamentach marmaroskich. Kosmos, 30: 443–468.
• 45. VITYK M.O., BODNAR R.J., DUDOK I.V., 1995 – Natural and synthetic Re-equilibration textures of fluid inclusions in quartz (Marmarosh diamonds) evidence of refilling under conditions of compressive loading. Eur. J. Miner., 7: 1071–1087.
• 46. VITYK M.O., BODNAR R.J., DUDOK I.V., 1996 – Fluid inclusions in Marmarosh Diamonds: evidence for tectonic history of the folded Carpathian Mts, Ukraine. Tectonophysics, 255: 163–174.
• 47. WOZHNIAK D.K., GRYCIK V.V., KVASNYCYA V.M., GALABNITE Y.A., 1973 – On the oil inclusions in ”Marmarosh diamonds”. Dopov. Ak. Nauk Ukr., 12: 1050–1062 [in Russian].

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019)