Tom 28 2012 Zeszyt 1
LIDIA DZIEWIÑSKA*, RADOS£AW TARKOWSKI**
Budowa geologiczna struktury Choszczna (niecka szczeciñska)
w œwietle interpretacji sekcji efektywnych wspó³czynników odbicia
dla potrzeb podziemnego sk³adowania CO
2Wprowadzenie
Wstêpna charakterystyka struktury Choszczna pod k¹tem podziemnego sk³adowania dwutlenku wêgla zosta³a przedstawiona w monograficznym opracowaniu pt: Potencjalne
struktury geologiczne do sk³adowania CO2w utworach mezozoiku Ni¿u Polskiego
(cha-rakterystyka oraz ranking) (Marek, Tarkowski, Dziewiñska 2010). Wskazano w niej i
scha-rakteryzowano dolnojurajski poziom (formacja komorowska pliensbachu górnego) jako odpowiedni do sk³adowania dwutlenku wêgla. W ramach programu krajowego pt:
Roz-poznanie formacji i struktur do bezpiecznego geologicznego sk³adowania CO2wraz z ich
programem monitorowania struktura Choszczna by³a rozpatrywana jako potencjalne
miej-sce do zat³aczania i sk³adowania dwutlenku wêgla. Szczegó³owe jej rozpoznanie sta³o siê jednym z istotnych problemów. W tym celu postanowiono równie¿ podj¹æ siê opracowania i interpretacji materia³ów sejsmicznych przetworzonych do postaci efektywnych wspó³-czynników odbicia, ze zwróceniem szczególnej uwagi na piaskowcowe poziomy zbior-nikowe dolnej jury i uszczelniaj¹ce poziomy jury œrodkowej. Tego typu badania prowadzone w innych obszarach Polski da³y zadawalaj¹ce wyniki w zakresie szczegó³owego rozpoznania warstw skalnych oraz ich tektoniki (Dziewiñska i JóŸwiak 2000; Dziewiñska i Petecki 2004; Dziewiñska, Petecki i JóŸwiak 2000) oraz w rozpoznaniu struktury Wilków pod k¹tem
sk³adowania CO2 (Dziewiñska, Petecki i Tarkowski 2011).
* Dr in¿., Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energi¹ PAN, Kraków. ** Dr hab. in¿., Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energi¹ PAN, Kraków.
1. Dotychczasowe rozpoznanie geologiczno-geofizyczne
Antyklina Choszczna po³o¿ona jest w po³udniowo-zachodniej czêœci niecki szczeciñ-skiej w strefie granicznej z przyleg³ym na S blokiem Gorzowa (rys. 1). Prace sejsmiczne w rejonie Choszczna wykonano w latach osiemdziesi¹tych ubieg³ego wieku w ramach tematu Chociwel–Czaplinek (Grzesik, Bia³ek 1987). Rozpoznanie sejsmiczne tego rejonu ma charakter zdjêcia pó³szczegó³owego, a wyniki badañ sejsmicznych, co nale¿y podkreœliæ, s¹ s³abo skontrolowane g³êbokimi otworami wiertniczymi. W dalszym otoczeniu struktury znajduje siê kilka otworów (Trzebin 1, Banie 1, Myœlibórz 1 i Obrzycko 1), które osi¹gnê³y
pod³o¿e cechsztynu. M³odsze poziomy refleksyjne cechsztynu Z3, a zw³aszcza poziomy
mezozoiczne, wi¹zane ze stropem Tp2(pstry piaskowiec œrodkowy) i stropow¹ powierzchni¹
erozyjn¹ jury s¹ trochê lepiej zweryfikowane wierceniami (w s¹siedztwie Suliszewo 1, P³awno 1, Radêcin 1). Natomiast w zasiêgu samej struktury znajduje siê tylko jeden otwór Choszczno IG 1 usytuowany w jej S-E czêœci i nieprzewiercaj¹cy utworów jury dolnej.
Dotychczasowe analizy odnoœnie mo¿liwoœci podziemnego sk³adowania CO2
dopro-wadzi³y do wniosku, ¿e optymalnym poziomem zbiornikowym, udokumentowanym wiert-niczo, jest piaszczysta formacja komorowska pliensbachu górnego (Marek, Tarkowski, Dziewiñska 2010).
Zadaniem przedstawianej pracy by³o dok³adniejsze rozpoznanie budowy geologicznej
struktury Choszczno, wytypowanej do potencjalnego sk³adowania CO2, ze zwróceniem
szczególnej uwagi na piaskowcowe poziomy zbiornikowe i poziomy uszczelniaj¹ce. Przed-stawiana w dotychczasowych opracowaniach budowa struktury jest w znacznym stopniu uproszczona. Wynika to z niewystarczaj¹cej rozdzielczoœci rejestrowanych granic na sek-cjach sejsmicznych, niezbêdnych do przeprowadzania rozwa¿añ dotycz¹cych zmian lito-logicznych i wyznaczania stref nieci¹g³oœci tektonicznych. Sytuacja ta wymaga³a podjêcia prac w zakresie przetwarzania danych sejsmicznych w celu zwiêkszenia rozdzielczoœci zapisu. Przedmiotem prezentowanej pracy jest opracowanie i interpretacja materia³ów sejs-micznych przetworzonych do postaci efektywnych wspó³czynników odbicia.
Do rozwi¹zania zadania wytypowano przekszta³cenie fragmentu profilu sejsmicznego 25-III-86W (W0250386) o kierunku SW-NE tj. poprzecznego do kierunku rozci¹g³oœci struktury w postaæ efektywnych wspó³czynników odbicia oraz identyfikacjê charakterysty-cznych kompleksów litostratygraficharakterysty-cznych i wyznaczenie dyslokacji o ma³ej amplitudzie.
2. Obliczenie sekcji efektywnych wspó³czynników odbicia
2.1. P o d s t a w y m e t o d y c z n e
Obliczenie efektywnych wspó³czynników odbicia umo¿liwia przekszta³cenie falowego obrazu sejsmicznego w ci¹g wspó³czynników odbicia, przedstawiaj¹cych kolejne warstwy buduj¹ce badany oœrodek geologiczny. Wykorzystuje siê w tym celu jedn¹ z
najwa¿-24-III-86 1-VIII-73T 24-III-85 18A-III-86 18A-III-83 34-III-84 34A-III-84 22-I-84 21-III-83/84 17-III-83 17A-I-84 Fig. 18 26-III-86 23-III-86 23-III-84 27-III-86 19-III-86 33-III-85 32-III-85 9-XI-72T 11 -VI-68T 14-XI-73T 13-XI-73T 14-XIII-70T 2-VI-68T 15-XL-67 2-VIII-73T 19-VI-68T 9-VI-68T 17-XI-67 2-VIII-73T 1A-VIII-73T 1-XI-73T 3-XIII-68T 3-X-69T 2-X-69T 3-XI-73T 8-X-69T 15-VIII-73T 15-VIII-73T CHOSZCZNO IG-1 DOLICE Geo-1 DRA WNO 1 DRA WNO G eo-1 DRA WNO G eo-2 DRA WNO G eo-3 DRA WNO G eo-4 M¥KOW A R Y -1 P£A W NO 1 RADÊCIN 1 SULISZEWO 1 ¯ABICKO G eo-1 -2245,5 -2121,5 Kalisz P om. Recz Barlinek Choszczno 0 2 6 8 4 10 km otwory wiertnicze profile sejsmiczne 1-XI-73T profil sejsmiczny r einterpretowany metod¹ efektywnych (W0250386) wspó³czynników odbicia 25-III-86 25-III-86 53 00 53 10 53 10 15 10 15 20 15 30 15 30 15 40 15 40 Rys. 1. Mapa lokalizacji p rof ili sejsm iki ref leksyjnej i o twor ów wiertniczych na obszarze niecki szczeciñskiej i b loku Gorzowa Fig. 1. Location m ap of seism ic ref lection p rof ile s and boreholes in the S zczecin T rough and Gorzów Block
niejszych cech zapisu sejsmicznego – amplitudê, której wielkoœæ przyjmuje siê za proporcjo-naln¹ do wspó³czynnika odbicia dla okreœlonej granicy geologicznej. Podstawy metodyczne obliczeñ przedstawia dok³adniej m. in. praca dotycz¹ca zastosowania tej transformacji do rozpoznania budowy geologicznej struktury Wilków (monoklina przedsudecka) (Dziewiñ-ska, Petecki, Tarkowski 2011).
Na sekcji wspó³czynników odbicia poziome kreski wyznaczaj¹ po³o¿enie granic odbija-j¹cych pomiêdzy dwoma oœrodkami ró¿ni¹cymi siê prêdkoœciami, a pionowe kreski wskazuj¹ znak i wielkoœæ wspó³czynnika odbicia. D³ugoœæ pionowych kresek jest proporcjonalna do wartoœci wspó³czynnika odbicia, tzn. do ró¿nicy twardoœci akustycznej s¹siaduj¹cych ze sob¹ warstw. Zastosowanie tego sposobu przekszta³cenia tras sejsmicznych umo¿liwia bardziej szczegó³owe odwzorowanie przekroju geologicznego ani¿eli na amplitudowej sekcji sejs-micznej, z równoczesn¹ charakterystyk¹ uk³adu geometrycznego i fizycznego buduj¹cych go warstw.
Metoda ta jest szczególnie przydatna przy rozpoznawaniu warstw o ma³ej mi¹¿szoœci, wyznaczaniu drobnych dyslokacji oraz œledzeniu wzd³u¿ profilu sejsmicznego zmian w wy-kszta³ceniu litologicznym danej warstwy.
2.2. Z a k r e s p r a c
Przez strukturê Choszczno biegnie poprzecznie profil 25-III-86W (rys. 1). Dla rozwi¹-zania postawionego zadania wykonano przetwarzanie fragmentu profilu archiwalnego przy wykorzystaniu metody efektywnych wspó³czynników odbicia oraz przeprowadzono po-nown¹ korelacjê i interpretacjê granic sejsmicznych.
Podstaw¹ do obliczenia wspó³czynników by³ materia³ przygotowany przez zespó³ specja-listów Geofizyki Toruñ na podstawie zachowanych archiwalnych danych sejsmicznych w postaci zbiorów czasowych amplitudowej sekcji sejsmicznej. Wspó³czynniki opracowano zgodnie ze schematem przetwarzania stosowanym dla tego typu opracowañ na podstawie dostêpnych algorytmów z wykorzystaniem w³asnego oprogramowania (autor Z. ¯uk). Opra-cowane zbiory wspó³czynników odbicia poddane zosta³y standaryzacji z zastosowaniem poziomego i pionowego sumowania i przedstawione w postaci przekroju sejsmicznego, na którym wykreœlone zosta³y przekszta³cone na postaæ impulsow¹ trasy sejsmicznej.
Odcinek profilu o d³ugoœci ~26 km obejmuj¹cy swym zasiêgiem antyklinê i przyleg³e niecki zosta³ przekszta³cony i zinterpretowany w przedziale czasowym 100–3900 ms, co odpowiada g³êbokoœci do 6000 m. Dla potrzeb interpretacji utworzone zosta³y dla profilu sejsmicznego zbiory czasowej sekcji wspó³czynników odbicia, na której odpowiedni¹ szra-fur¹ (w wersji oryginalnej odpowiednio kolorami czerwony i niebieski) wyró¿niono do-datnie i ujemne wartoœci wspó³czynników (rys. 2). Podstaw¹ do wydzielenia kompleksów charakteryzuj¹cych budowê strukturaln¹ i litologiczn¹ na przekroju by³a podobna amplituda i znak wspó³czynników odbicia na s¹siednich trasach. Nastêpny etap stanowi³a transfor-macja czasowo-g³êbokoœciowa, w wyniku której uzyskano przekrój w wersji g³êbokoœ-ciowej (rys. 3).
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 11 0 0 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 2600 2700 2800 2900 3000 3100 3200 3300 3400 3500 3600 3700 3800 3900 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 2600 2700 2800 2900 3000 3100 3200 3300 3400 3500 3600 3700 3800 3900 2650 2700 2750 2800 2850 2900 2950 3000 3050 3100 3150 3200 3250 3300 3350 3400 3450 3500 3550 3600 3650 3700 3750 CDP 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 odleg³oœæ [km] K3sp J2sp Fkm Wtstr Psk_t Tm Tp2 Zstr Z3 Z2 Zsp sp¹g kredy górnej sp¹g jury œrodkowej formacja k omorowska piaskowiec trzcinowy wapieñ muszlowy pstry piaskowiec œrodkowy strop c echsztynu leine stassfurt sp¹g cechsztynu K3sp J2sp Fkm Wtstr Psk_t Tm Tp2 Zstr Z3 Z2 Zsp sp¹g kredy górnej sp¹g jury œrodkowej formacja k omorowska piaskowiec trzcinowy -s p¹g wapieñ muszlowy pstry piaskowiec œrodkowy strop c echsztynu leine stassfurt sp¹g cechsztynu piaskowiec trzcinowy -s trop 2T[ms] 2T[ms] K3sp J2sp Fkm Wtstr Psk_t Tm Tp2 Zstr Z3 Z2 Zsp sp¹g kredy górnej sp¹g jury œrodkowej formacja k omorowska piaskowiec trzcinowy -s p¹g wapieñ muszlowy pstry piaskowiec œrodkowy strop c echsztynu leine stassfurt sp¹g cechsztynu piaskowiec trzcinowy -s trop Tk kajper Fkm WT strWT WT str Fkm Fkm Fkm Fkm Z3 Zstr Tm WT str Fkm Fkm Fkm K3sp Fkm J2sp Fkm Z3 Z3 Z3 J2sp J2sp Fkm Fkm Fkm Fkm Fkm Fkm Fkm Psk_t Z2 Zsp Zsp Psk_t Fkm K3sp K3sp J2sp J2sp J2sp J2sp Tk Tk Tk Tm Tp2 Zstr Zstr Z3 uskoki Ry s. 2. Czasowa sekcja efekty w ny ch wspó³czy nników odbicia – pr ofil W 0 250386 Fig. 2. TWT section o f ef fective ref lec tion coef fi cients – p rof ile W0250386
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 11 0 0 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 2600 2700 2800 2900 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 11 0 0 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 2600 2700 2800 2900 2650 2700 2750 2800 2850 2900 2950 3000 3050 3100 3150 3200 3250 3300 3350 3400 3450 3500 3550 3600 3650 3700 3750 CDP 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 odleg3ooa [km] g³êbokoœæ p.p.m. [m] g³êbokoœæ p.p.m. [m] SW NE Fkm Psk_t WT Psk_t Fkm Fkm Fkm Fkm Z3 Zstr Tm WT str Fkm Fkm Fkm K3sp Fkm J2sp Fkm J2sp J2sp J2sp Tk Tk Tk Tm Tp2 Zstr Z3 J2sp J2sp Fkm Fkm Fkm Fkm Fkm Fkm Fkm Psk_t Psk_t Fkm K3sp K3sp J2sp K3sp J2sp Fkm Wtstr Psk_t Tm Tp2 Zstr Z3 Z2 Zsp sp¹g kredy górnej sp¹g jury œrodkowej formacja k omorowska piaskowiec trzcinowy wapieñ muszlowy pstry piaskowiec œrodkowy strop c echsztynu leine stassfurt sp¹g cechsztynu K3sp J2sp Fkm Wtstr Psk_t Tm Tp2 Zstr Z3 Z2 Zsp sp¹g kredy górnej sp¹g jury œrodkowej formacja k omorowska piaskowiec trzcinowy -s p¹g wapieñ muszlowy pstry piaskowiec œrodkowy strop c echsztynu leine stassfurt sp¹g cechsztynu piaskowiec trzcinowy -s trop K3sp J2sp Fkm Wtstr Psk_t Tm Tp2 Zstr Z3 Z2 Zsp sp¹g kredy górnej sp¹g jury œrodkowej formacja k omorowska piaskowiec trzcinowy -s p¹g wapieñ muszlowy pstry piaskowiec œrodkowy strop c echsztynu leine stassfurt sp¹g cechsztynu piaskowiec trzcinowy -s trop Tk kajper uskoki Ry c. 3. G³êbokoœciowy p rzekr ó j efekty w ny ch ws pó³czy nników odbicia z inter pr etacj¹ – pr ofil W 0250386 Fig. 3. Depth-conver ted section o f effective reflectio n coefficients and its inter p re tation –pr ofile W 0 250386
W obrêbie struktury efektywne wspó³czynniki odbicia odznaczaj¹ siê dobr¹ dynamik¹ w prawie ca³ym kompleksie permomezozoicznym. Brak ci¹g³oœci korelacji granic wskazuje na wystêpowanie linii nieci¹g³oœci tektoniczno-litologicznych, uskoków i mikrouskoków lub wyklinowañ warstw. Zaznaczono wybijaj¹ce siê i koreluj¹ce na d³u¿szych odcinkach wspó³czynniki odbicia powsta³e na wyraŸnie wyró¿niaj¹cych siê twardoœci¹ akustyczn¹ warstwach. Wydzielenie przewodnich, wyró¿niaj¹cych siê w³aœciwoœciami fizycznymi warstw o charakterystycznej litologii i rozprzestrzenieniu wzd³u¿ profilu – pozwoli³o na odtworzenie stosunków mi¹¿szoœciowych poszczególnych serii na tle budowy struktu-ralno-tektonicznej.
W wyniku interpretacji litologiczno-strukturalnej przekroju wydzielono nastêpuj¹ce przewodnie granice sejsmiczne zwi¹zane z utworami:
K2sp – sp¹g utworów kredy/strop jury górnej (J3) J2sp – sp¹g utworów jury œrodkowej
Tk – przystropowe utwory kajpru
Tm – przystropowe utwory wapienia muszlowego
Tp2 – przystropowe utwory œrodkowego pstrego piaskowca Zstr (Z4) – strop cechsztynu (soli najstarszej cyklotemu Aller) Z3 – strop anhydrytu g³ównego (przysp¹gowa czêœæ cyklotemu Leine) Z2 – strop anhydrytu podstawowego (przysp¹gowa czêœæ cyklotemu Stassfurt) Zsp (Z1’) – sp¹g cechsztynu (wapienia podstawowego cyklotemu Werry).
Granic g³êbszych od cechsztynu ze wzglêdu na brak danych nie przyporz¹dkowano utworom geologicznym.
Ponadto z ogólnego t³a wydzielono dwie warstwy o odmiennym charakterze zapisu, odwzorowuj¹ce poziomy zbiornikowe odpowiednio: piaskowce formacji komorowskiej jury dolnej (Fkm) oraz piaskowiec trzcinowy (œrodkowy kajper).
Po³o¿enie w ma³ych odleg³oœciach od siebie dodatnich i ujemnych efektywnych wspó³-czynników odbicia wewn¹trz poszczególnych kompleksów miêdzy wyznaczonymi g³ów-nymi granicami sejsmiczg³ów-nymi wskazuje na istnienie cienkowarstwowych oœrodków w tych kompleksach.
Nale¿y tu zaznaczyæ, ¿e brak otworów utrudnia³ wykonanie jednoznacznej identyfikacji granic sejsmicznych, a co siê z tym wi¹¿e – okreœlenie mi¹¿szoœci poszczególnych kom-pleksów.
3. Interpretacja sekcji efektywnych wspó³czynników odbicia
Utworom jurajskim zosta³o przyporz¹dkowanych kilka granic. Najbardziej dynamiczn¹ stanowi koreluj¹ca siê w sposób ci¹g³y granica miêdzy jur¹ a kred¹. G³êbsze granice tego kompleksu nie posiadaj¹ ju¿ takiej ci¹g³oœci w korelacji. Ten pierwszy horyzont sejsmiczny wi¹¿e siê ze sp¹giem utworów kredy na kontakcie z przystropowymi utworami wapieni oksfordu jury górnej (J3). Charakteryzuje siê on bardzo du¿ymi prêdkoœciami,
wyka-zuj¹cymi bardzo ma³e zró¿nicowanie. Obraz sejsmiczny efektywnych wspó³czynników odbicia wyznacza doœæ jednolit¹ cienkowarstwow¹ strefê o sta³ej mi¹¿szoœci utworów ~50 m. Pod ni¹ spoczywa kompleks jury œrodkowej (J2). W obrêbie jury œrodkowej charakter u³o¿enia granic i intensywnoœæ zapisu wspó³czynników odbicia na ca³ej d³ugoœci inter-pretowanego przekroju s¹ zbli¿one. Utwory jury œrodkowej charakteryzuj¹ siê doœæ dobr¹ ci¹g³oœci¹ œledzenia i w stosunku do ni¿ej leg³ych utworów jury dolnej (J1) podwy¿szonymi wartoœciami efektywnych wspó³czynników odbicia, co œwiadczy o du¿ej zmiennoœci litolo-gicznej tych utworów.
Pasma zwiêkszonych efektywnych wspó³czynników odbicia mog¹ byæ zwi¹zane z posz-czególnymi warstwami piaskowców wystêpuj¹cymi wœród utworów i³owcowo-mu³owco-wych tego kompleksu, odznaczaj¹cego siê prawie sta³¹ mi¹¿szoœci¹ ~170 m.
Nastêpny horyzont sejsmiczny w utworach mezozoicznych oznaczony symbolem J2sp oddziela utwory jury œrodkowej od osadów jury dolnej (J1) i rejestruje zak³ócenie ci¹g³oœci w czêœci szczytowej struktury. Utwory J1 rozpoczyna formacja gryficka (ciechociñska) o mi¹¿szoœci ~60 m w rejonie szczytu antykliny, zwiêkszaj¹cej siê do nawet ~100 m na sk³onach struktury. Uk³ad granic w obrêbie tego kompleksu wskazuje na wystêpowanie naprzemianleg³ych warstewek mu³owcowo-i³owcowych z przewarstwieniami piaskowco-wymi. Na uwagê zas³uguj¹ anomalne strefy zaniku granic lub ich chaotycznego u³o¿enia, które mog¹ byæ zwi¹zane z cia³ami o innych parametrach fizycznych w stosunku do ilasto-piaskowcowych osadów (np. z wêglanowymi).
Poni¿ej tych warstw interpretacja efektywnych wspó³czynników odbicia pozwoli³a na wydzielenie serii odpowiadaj¹cej warstwom komorowskim wytypowanym jako poziom zbiornikowy. Wy¿ej opisane warstwy gryfickie stanowi¹ seriê uszczelniaj¹c¹ dla tego poziomu. Zaprezentowany obraz sejsmiczny potwierdza piaskowcowe wykszta³cenie tej formacji z nielicznymi wk³adkami i³owcowo-mu³owcowymi, wystêpuj¹cymi g³ównie w czê-œci dolnej. Mi¹¿szoœæ kompleksu wynosi ~80 m, a jego granice charakteryzuj¹ siê zmienn¹ intensywnoœci¹ zapisu w ró¿nych czêœciach przekroju. Ponadto ich przebieg – zw³aszcza w czêœci stropowej – jest nieregularny i nieznacznie pofa³dowany, obrazuj¹c wyraŸne flek-suralne przegiêcia.
Charakter efektywnych wspó³czynników odbicia wskazuje niew¹tpliwie na odrêbnoœæ litologiczn¹ i granicê miêdzy warstwami komorowskimi a ni¿ej le¿¹cymi utworami J1. Kompleks tych utworów charakteryzuje siê zmienn¹ i generalnie mniejsz¹ w stosunku do w/w intensywnoœci¹ zapisu, s³ab¹ ci¹g³oœci¹ œledzenia, czêsto nieregularnym u³o¿eniem wzglêdem siebie oraz wzglêdem granic wy¿ej i ni¿ej leg³ych.
Budowê geologiczn¹ triasu charakteryzuj¹ trzy g³ówne granice: przystropowe utwory kajpru (Tk), przystropowe utwory wapienia muszlowego (Tm) oraz przystropowe utwory œrodkowego pstrego piaskowca (Tp2), z których dwa ostatnie odznaczaj¹ siê szczególn¹ intensywnoœci¹. £¹czna mi¹¿szoœæ ca³ego kompleksu triasowego zmienia siê nieznacznie w obrêbie antykliny i wynosi ~1300 m.
Utwory kajpru wykazuj¹ wyraŸn¹ trójdzielnoœæ, wynikaj¹c¹ ze zmian zachodz¹cych w wykszta³ceniu litologicznym. Interpretacja zró¿nicowanego obrazu efektywnych
wspó³-czynników odbicia stanowi³a podstawê do wyró¿nienia kompleksu formacji piaskowca trzcinowego o odmiennym wykszta³ceniu litologicznym w stosunku do otoczenia. Utwory tej serii charakteryzuj¹ siê na skrzydle NE doœæ wyrównan¹ mi¹¿szoœci¹ ~60 m, z lokalnymi wahaniami. Natomiast w czêœci osiowej struktury, z niewyraŸnym zamkniêciem na samym szczycie na g³êbokoœci ~1300 m jej mi¹¿szoœæ zmniejsza siê do ~40 m. Na zboczu SW antykliny nastêpuje wzrost mi¹¿szoœci do nawet ~100 m. Odnoœnie wykszta³cenia lito-logicznego, wed³ug obrazu efektywnych wspó³czynników odbicia s¹ to ska³y piaszczyste z przewarstwieniami mu³owcowo-ilastymi, z tym ¿e osady piaszczyste grupuj¹ siê w górnej czêœci tego poziomu.
Seriê uszczelniaj¹c¹ stanowi pakiet kajpru górnego z warstwami gipsowymi górnymi wykazuj¹cymi najwiêksze zró¿nicowanie mi¹¿szoœciowe. W czêœci centralnej struktury obserwuje siê redukcjê mi¹¿szoœci tego kompleksu do ~100 m, przy mi¹¿szoœciach na sk³onach dochodz¹cych do ~200 m. W warstwach tych dominuj¹ i³owce i mu³owce. Pod utworami piaskowca trzcinowego zalega pakiet warstw gipsowych dolnych o odwrotnych stosunkach mi¹¿szoœciowych. Najwiêksze mi¹¿szoœci wystêpuj¹ w czêœci szczytowej struk-tury.
G³êbsza analiza obrazu sejsmicznego pod k¹tem okreœlenia bezpieczeñstwa w procesie
sk³adowania CO2wymaga nawi¹zania do regionalnego rozpoznania budowy tektonicznej
rejonu (Jaskowiak-Schoeneichowa (red.) 1979). Na tle ogólnego stopniowego wynurzania siê granic przysp¹gowych cechsztynu P2 w kierunku na S wydzielaj¹ siê struktury uk³a-daj¹ce siê w jeden ci¹g poduszek solnych Choszczno–P³awno–Radêcin o kierunku zbli¿o-nym do W-E i pokrywaj¹ce siê z tras¹ wg³êbn¹ regionalnej strefy uskokowej Pyrzyce– –Choszczno–Krzy¿ stanowi¹c¹ granicê miedzy N czêœci¹ bloku Gorzowa a SW niecki szczeciñskiej. Struktura Choszczna zlokalizowana w tej strefie w miejscu przeciêcia jej z inn¹ stref¹ o kierunku przebiegu NE-SW Dêbno–Z³ocieniec znajduje siê w rejonie wêz³a tektonicznego, którego g³êbokie za³o¿enia potwierdzaj¹ wyniki sejsmicznych badañ re-frakcyjnych.
Prawdopodobnie zwi¹zany z tym miejscem system spêkañ w pod³o¿u P2 kontynuuje siê w górê w postaci stref silnych zaburzeñ obrazu sejsmicznego. Dwóm z nich, wystêpuj¹cym na sk³onach struktury, towarzysz¹ linie nieci¹g³oœci tektoniczno-litologicznych zarejestro-wane w utworach J1, obejmuj¹ce w tym równie¿ poziom zbiornikowy formacji komo-rowskiej. Trzecia strefa, najsilniejsza, przebiegaj¹ca przez centraln¹ czêœæ antykliny, na-rusza kolejne warstwy a¿ do utworów kredowych, tworz¹c na szczycie struktury gêst¹ sieæ spêkañ, obejmuj¹c¹ swym zasiêgiem równie¿ ska³y formacji komorowskiej.
W morfologii stropu pod³o¿a cechsztynu P2 obserwowany w tym miejscu pas zwiêk-szonego nachylenia w kierunku NE powoduje obni¿enie sp¹gu kompleksu w granicach interpretowanego przekroju z g³êbokoœci rzêdu 4000 m do g³êbokoœci 4400 m. Odpowiednio dotyczy to równie¿ wy¿szych utworów. Sp¹g kredy górnej wystêpuj¹cy w kulminacji struktury na g³êbokoœci ~600 m na NE sk³onie obni¿a siê do ~1500 m, a na SW skrzydle le¿y na g³êbokoœci ~1200 m. Konsekwentnie analogiczn¹ asymetriê wykazuj¹ wszystkie pozo-sta³e powierzchnie strukturalne.
Kszta³t i amplitudê oraz zasiêg poduszki solnej okreœlaj¹ granice Z3 i Z4 (Zstr) prawie równolegle do siebie, z tym ¿e granica Z4 koreluje siê s³abiej. Granice cechsztyñskie Z1’ (Zsp) i Z2 przebiegaj¹ce niemal równolegle wzglêdem siebie posiadaj¹ charakterystyczny ci¹g³y zapis. Przyjmuj¹c wed³ug danych sejsmicznych, ¿e strop cechsztynu w strefie osiowej antykliny wznosi siê do g³êbokoœci ~2500 m, wysokoœæ poduszki solnej wynosi ~1500 m.
Antyklina Choszczna stanowi ³agodn¹ formê tektoniki solnej – poduszkê soln¹ nie przebijaj¹c¹ siê przez nadk³ad mezozoiczny. W obni¿eniu synklinalnym towarzysz¹cym strukturze zarejestrowano strefê znacznego wyciœniêcia serii soli cechsztyñskich.
Podsumowanie
Przeprowadzona korelacja wydzielonych warstw odzwierciedla budowê litologiczno--strukturaln¹ oœrodka skalnego. Pozwoli³a ona na okreœlenie mi¹¿szoœci wyznaczonych serii, zmian w ich obrêbie oraz – opieraj¹c siê na danych geologicznych – powi¹zaæ poszczególne warstwy z wydzieleniami litologicznymi. Rozpoznanie dotyczy ca³ego kompleksu cech-sztyñsko-mezozoicznego struktury Choszczna ze szczególnym zwróceniem uwagi na serie,
w których wystêpuj¹ potencjalne poziomy zbiornikowe do sk³adowania CO2. Wyniki badañ
potwierdzaj¹ piaskowcowe wykszta³cenie warstw komorowskich z nielicznymi wk³adkami ilasto-mu³owcowymi g³ównie w czêœci dolnej, wskazuj¹ na 80-metrow¹ mi¹¿szoœæ tego kompleksu, nieregularn¹ ich powierzchniê stropow¹ oraz wyraŸn¹ odrêbnoœæ litologiczn¹ od
ni¿ej le¿¹cych warstw jury dolnej. Informacje te nie wp³ywaj¹ na potencja³ sk³adowania CO2
rozpatrywanych warstw. Otrzymano nowe dane o ska³ach wy¿ej leg³ych. Stwierdzono zmienn¹ mi¹¿szoœæ (60–100 metrów) ska³ nadleg³ego uszczelniaj¹cego nadk³adu (formacji gryfickiej), wystêpowanie naprzemianleg³ych warstewek mu³owcowo-i³owcowych z prze-warstwieniami piaskowcowymi oraz obecnoœæ cia³ o innych parametrach fizycznych (np. wêglanowe soczewki). W wy¿ej leg³ych sp¹gowych ska³ach jury œrodkowej, w szczytowych czêœciach struktury stwierdzono zak³ócenia w ci¹g³oœci warstw.
Wykonana interpretacja istotnie wzbogaci³a zakres informacji przedstawianych w stan-dardowych dokumentacjach sejsmicznych. Oceniaj¹c przydatnoœæ wyznaczonych
pozio-mów zbiornikowych do sk³adowania CO2nale¿y zwróciæ uwagê na zaburzenia tektoniczne
wystêpuj¹ce w obrêbie formacji komorowskiej, szczególnie w szczycie struktury Choszcz-na. Stwierdzono, ¿e spêkania w pod³o¿u permu górnego kontynuuj¹ siê w górê profilu. Na sk³onach struktury zarejestrowano dwie nieci¹g³oœci tektoniczno-litologiczne, kontynuuj¹ce siê w obrêbie poziomu zbiornikowego formacji komorowskiej. Trzecia strefa najsilniej zaburzona przebiega przez centraln¹ czêœæ antykliny i dochodzi do utworów kredowych, tworz¹c na szczycie struktury gêst¹ sieæ spêkañ, obejmuj¹c¹ swym zasiêgiem ska³y formacji komorowskiej. Stwierdzone spêkania znacz¹co obni¿aj¹ przydatnoœæ rozpatrywanej struk-tury do sk³adowania dwutlenku wêgla.
W œwietle uzyskanych wyników wydaje siê celowe szersze zastosowanie, tak¿e dla innych struktur, procesu przetwarzania materia³ów sejsmicznych w postaæ efektywnych
wspó³czynników odbicia z zadaniem rozpoznania budowy geologicznej potencjalnych
po-ziomów zbiornikowych pod k¹tem okreœlenia ich przydatnoœci do sk³adowania CO2.
Artyku³ opracowano w ramach krajowego programu „Rozpoznanie formacji i struktur do bezpiecznego geologicznego sk³adowania CO2 wraz z ich programem monitorowania” realizowanego na zlecenie Ministerstwa Œrodowiska, finansowanego ze œrodków Narodowego Funduszu Ochrony Œrodowiska i Gospodarki Wodnej.
Autorzy sk³adaj¹ podziêkowania Dyrekcji PGNiG S.A. za wyra¿enie zgody na wykorzystanie danych sejs-micznych, a Zak³adowi Geofizyki Toruñ za ich przygotowanie.
LITERATURA
D z i e w i ñ s k a L., J ó Ÿ w i a k W., 2000 – Zmiany litologiczne w utworach karbonu rowu lubelskiego w œwietle interpretacji geofizycznej. Biuletyn Pañstw. Inst. Geol. nr 392, s. 5–48.
D z i e w i ñ s k a L., P e t e c k i Z., 2004 – Kompleksowa interpretacja badañ geofizycznych pó³nocnego obrze¿enia Gór Œwiêtokrzyskich. Instrukcje i Metody Badañ Geologicznych nr 58, 107 s.
D z i e w i ñ s k a L., P e t e c k i Z., J ó Ÿ w i a k W., 2000 – Model strukturalno-gêstoœciowy NW obrze¿enia Gór Œwiêtokrzyskich na podstawie interpretacji pomiarów geofizycznych. Biuletyn Pañstw. Inst. Geol. nr 392, s. 49–74.
D z i e w i ñ s k a L., P e t e c k i Z., T a r k o w s k i R., 2011 – Budowa geologiczna utworów permu struktury Wilków (monoklina przedsudecka) w œwietle interpretacji sekcji wspó³czynników odbicia. Przegl¹d Gór-niczy 3–4, s. 64–72.
G r z e s i k H., B i a ³ e k A., 1987 – Dokumentacja badañ sejsmicznych, temat: Chociwiel–Czaplinek. Cenr. Arch. Geol. PIG.
J a s k o w i a k - S c h o e n e i c h o w a M. (red.), 1979 – Budowa geologiczna niecki szczeciñskiej i bloku Gorzowa. Pr. Inst. Geol. 96, 178 s.
M a r e k S., T a r k o w s k i R., D z i e w i ñ s k a L., 2010 – Potencjalne struktury geologiczne dla podziemnego sk³adowania CO2. [W:] Potencjalne struktury geologiczne do sk³adowania CO2w utworach mezozoiku Ni¿u
Polskiego (Charakterystyka oraz ranking). R. Tarkowski (red.). Studia Rozprawy i Monografie 164, IGSMiE PAN, s. 16–111.
T a r k o w s k i R. (red.), 2010 – Potencjalne struktury geologiczne do sk³adowania CO2w utworach mezozoiku Ni¿u Polskiego (Charakterystyka oraz ranking). R. Tarkowski (red.). Autorzy: L. Dziewiñska, S. Marek, R. Tarkowski, B. Uliasz-Misiak, Studia Rozprawy i Monografie 164, IGSMiE PAN, 138 s.
T a r k o w s k i R., M a r e k S., U l i a s z - M i s i a k B., 2009 – Wstêpna geologiczna analiza struktur do sk³a-dowania CO2w rejonie Be³chatowa. Gospodarka Surowcami Mineralnymi t. 25, z. 2, s. 37–45.
U l i a s z - M i s i a k B., T a r k o w s k i R., 2010 – Ranking struktur do podziemnego sk³adowania CO2na Ni¿u Polskim. [W:] Potencjalne struktury geologiczne do sk³adowania CO2w utworach mezozoiku Ni¿u
Pol-skiego (Charakterystyka oraz ranking). R. Tarkowski (red.), Studia Rozprawy i Monografie 164, IGSMiE PAN, s. 112–123.
BUDOWA GEOLOGICZNA STRUKTURY CHOSZCZNA (NIECKA SZCZECIÑSKA) W ŒWIETLE INTERPRETACJI SEKCJI EFEKTYWNYCH WSPÓ£CZYNNIKÓW ODBICIA DLA POTRZEB PODZIEMNEGO SK£ADOWANIA CO2
S ³ o w a k l u c z o w e
Niecka szczeciñska, budowa geologiczna, sk³adowanie CO2, nieci¹g³oœci tektoniczne, sekcje efektywnych
S t r e s z c z e n i e
Celem badañ by³o dok³adniejsze rozpoznanie budowy geologicznej struktury Choszczna pod k¹tem poten-cjalnego sk³adowania CO2. W artykule przedstawiono interpretacjê materia³ów sejsmicznych dla jednego
wy-branego profilu sejsmicznego przetworzonego do postaci sekcji wspó³czynników odbicia, charakteryzuj¹cych siê zwiêkszon¹ rozdzielczoœci¹ zapisu w stosunku do obrazu falowego. Szczególn¹ uwagê zwrócono na kompleksy geologiczne zwi¹zane ze ska³ami zbiornikowymi jury, w których w antyklinalnej strukturze wystêpuj¹ poziomy zbiornikowe do sk³adowania dwutlenku wêgla.
Przeprowadzona korelacja wydzielonych warstw odzwierciedla budowê litologiczno-strukturaln¹ oœrodka skalnego. Pozwala na okreœlenie mi¹¿szoœci wyznaczonych serii oraz zmian w ich obrêbie oraz zezwala powi¹zaæ poszczególne warstwy z wydzieleniami litologicznymi na podstawie danych geologicznych. Rozpoznanie dotyczy ca³ego kompleksu cechsztyñsko-mezozoicznego struktury Choszczna ze szczególnym zwróceniem uwagi na serie, w których wystêpuj¹ potencjalne poziomy zbiornikowe do sk³adowania CO2.
Wykonana interpretacja istotnie wzbogaci³a zakres informacji przedstawianych w standardowych doku-mentacjach sejsmicznych. Oceniaj¹c przydatnoœæ wyznaczonych poziomów zbiornikowych do sk³adowania CO2
nale¿y zwróciæ uwagê na zaburzenia tektoniczne wystêpuj¹ce w obrêbie formacji komorowskiej, szczególnie w szczytowej czêœci struktury Choszczna. Warstwa piaskowca trzcinowego pod tym wzglêdem jest bardziej ci¹g³a. W œwietle uzyskanych wyników wydaje siê celowe szersze zastosowanie, tak¿e dla innych struktur, procesu przetwarzania materia³ów sejsmicznych w postaæ efektywnych wspó³czynników odbicia z zadaniem rozpoznania budowy geologicznej.
GEOLOGICAL STRUCTURE OF THE CHOSZCZNO ANTICLINE (SZCZECIN TROUGH) IN THE LIGHT OF INTERPRETATION OF THE SECTIONS OF EFFECTIVE REFLECTION COEFFICIENTS FOR UNDERGROUND CO2STORAGE
K e y w o r d s
Szczecin Trough, geological structure, CO2storage, tectonic discontinuities, effective reflection coefficients
A b s t r a c t
The aim of this study was to identify thoroughly the geological structure of the Choszczno Anticline for potential CO2storage. The paper presents the interpretation of seismic materials for a selected seismic profile
reprocessed into a section of reflection coefficients characterized by increased recording resolution as compared to the wave image. Particular attention was paid to the geological complexes associated with the Jurassic reservoir formations suitable for carbon dioxide storage within the anticline.
The correlation of the identified layers reflects the lithology and structure of the rock series. It allows determination of the thicknesses of the series and changes within them, and enables linking the individual layers with the lithologic units, based on geological data. The study refers to the whole Zechstein-Mesozoic succession of the Choszczno Anticline, with special emphasis on these series, in which there are potential reservoir formations for CO2storage.
The interpretation has significantly expanded the amount of data provided in standard seismic documentations. While assessing the suitability of the formations for CO2storage, special attention should be paid to the tectonic
disturbances within the Komorowo Formation, especially in the top part of the Choszczno structure. The Reed Sandstone bed is more continuous in this respect. The obtained results seem to suggest wider application of reprocessing of seismic materials into effective reflection coefficients to study the geological structure, also for other structures.
