Perspektywiczne obszary poszukiwañ wêglowodorów w kambrze
polskiej czêœci platformy wschodnioeuropejskiej
Florian Stolarczyk*, Joanna Stolarczyk*, Hanna Wysocka*
Primary areas for hydrocarbon prospecting in the Cambrian of the Polish Part of the East European Platform. Prz. Geol., 52: 403–412.
S u m m a r y. Perspectives of prospecting for hydrocarbons in the Platform Cambrian strata of NE Poland are evaluated. The evaluation includes previous studies on type and distribution of sedimentary facies, possibilities of generating, accumulating and retention of hydrocarbons, reservoir properties of rocks, and presence of local structures. The results of their analysis presented herein allowed to delineate the optimum zone of occurrence of hydrocarbons, and to indicate primary areas within that zone to be prospected first. According to these criteria, the perspective zone for hydrocarbon prospecting in the Cambrian strata occurs on the Western slope of the East European Platform and in its regional depressions, where the Cambrian occurs at depth 1500–3000 metres. A detailed analysis of geological data permits to pinpoint the following especially promising areas within that zone (fig. 7), best suited for hydro-carbon accumulation and deserving special attention: the Siedlce palaeoelevation; the Olsztyn palaeoelevation; an area near the Pol-ish state border near Braniewo, Górowo I³aweckie and Bartoszyce; peri-Baltic part of the £eba Elevation.
Key words: East European Platform, Middle Cambrian, perspective zone, prospective area.
Poszukiwania wêglowodorów w polskiej czêœci plat-formy wschodnioeuropejskiej s¹ prowadzone z ró¿nym nasileniem od ponad 40 lat. Pokrywa osadowa stanowi¹ca przedmiot badañ i poszukiwañ wêglowodorów na tym obszarze rozpoznana jest bardzo nierównomiernie. Doty-czy to szczególnie kompleksu ska³ staropaleozoicznych, który zbadany jest stosunkowo dobrze wierceniami i metodami geofizycznymi w strefach p³ytszych. W brze¿nej czêœci platformy, gdzie utwory staropaleozoiczne wystê-puj¹ na wiêkszych g³êbokoœciach (powy¿ej 4 km), ich roz-poznanie jest bardzo s³abe. Niemniej jednak analiza uzyskanych danych geologicznych w tej czêœci kraju pozwala okreœliæ regionalny styl budowy geologicznej (ryc. 1), a w tym tak¿e litologiczno-facjalne, strukturalne i geochemiczne czynniki warunkuj¹ce powstawanie i zachowanie wêglowodorów.
Dotychczasowe wyniki
G³ównym osi¹gniêciem w dotychczasowych poszuki-waniach wêglowodorów w kambrze pó³nocnowschodniej Polski jest uzyskanie w nadmorskiej czêœci wyniesienia £eby w dziesiêciu otworach wiertniczych przyp³ywów ropy naftowej o znaczeniu przemys³owym. Pozytywne rezultaty uzyskano w poszukiwaniach wêglowodorów na obszarze Ba³tyku, a tak¿e w bliskim s¹siedztwie pó³nocnej granicy pañstwa w okolicach Mamonowa i £aduszkina (po³udniowe okolice Kaliningradu). Nieco dalej od grani-cy (30 km) w równole¿nikowej strefie wyniesieñ central-nej czêœci Obwodu Kaliningradzkiego Rosji odkryto kilkanaœcie z³ó¿ ropy naftowej w stropie kambru œrodko-wego. Jak mo¿na s¹dziæ g³ówn¹ przyczyn¹ s³abszych wyników poszukiwawczych w polskiej czêœci platformy by³o niezadawalaj¹ce rozpoznanie warunków akumulacji wêglowodorów, a w tym w szczególnoœci niedostateczne okreœlenie uk³adu przestrzennego ska³ pokrywy osadowej, co wynika³o z ograniczonych mo¿liwoœci technicznych i
metodycznych ówczesnych badañ sejsmicznych. Ponadto we wstêpnych koncepcjach poszukiwawczych brano pod uwagê tak¿e mo¿liwoœci akumulacji wêglowodorów w strefach wyklinowañ zbiornikowych osadów starszego paleozoiku w obrze¿eniu wyniesienia mazursko-suwal-skiego dla których uszczelnienie stanowiæ mia³y osady mezozoiczne (Stolarczyk, 1988). Tezy tej nie potwierdzi³y odwiercone otwory. Wykonane dotychczas wiercenia w polskiej czêœci platformy wschodnioeuropejskiej, poza obszarem syneklizy peryba³tyckiej, mia³y w olbrzymiej wiêkszoœci charakter badawczy lub te¿ ich celem by³o poszukiwanie innych z³ó¿ mineralnych ni¿ ropa naftowa i gaz ziemny. Podstaw¹ ich szczegó³owej lokalizacji by³y badania sejsmiczne o ma³ym zagêszczeniu pozwalaj¹ce w miarê poprawnie okreœliæ uk³ad przestrzenny osadów per-momezozoicznych. Starsze horyzonty œledzono na prze-krojach sejsmicznych z du¿ymi przerwami lub fragmentarycznie. Wyznaczone na ich podstawie obiekty strukturalne nie by³y w pe³ni wiarygodne. Dotyczy to w szczególnoœci obni¿enia podlaskiego, a tak¿e zapadliska w³odawskiego.
Nieporównanie wiêkszy zakres badañ sejsmicznych wykonano w procesie poszukiwañ wêglowodorów w syne-klizie peryba³tyckiej. Po zachêcaj¹cych wynikach z³o¿owych otworu Kêtrzyn IG–1, gdzie z wapieni gruz³owych dolnego syluru uzyskano s³aby przyp³yw ropy naftowej i odkryciu z³o¿a ropy naftowej w rejonie Kra-snoborska w Obwodzie Kaliningradzkim, badaniami sejsmicznymi, maj¹cymi na celu wykrycie lokalnych struktur dla wierceñ poszukiwawczych, objêto obszary po³o¿one w okolicach Kêtrzyna i Bartoszyc. W tym rejonie wykonane wczeœniej pojedyncze przekroje sejsmiczne charakteryzowa³y siê relatywnie lepsz¹ jakoœci¹. W bada-niach geofizyki refleksyjnej, choæ we fragmentach, ale wyraŸne i przekonywuj¹ce odbicia uzyskiwano od stropu ordowiku, a czêœciowo tak¿e od stropu pod³o¿a krystalicz-nego, co pozwala³o w sposób poœredni wnioskowaæ o ukszta³towaniu stropu perspektywicznych osadów kambru œrodkowego. Niestety, z otworów poszukiwawczych na tak przygotowanych strukturach, nie uzyskano pozytywnych efektów z³o¿owych.
*Polskie Górnictwo Naftowe i Gazownictwo S.A. ul.
Przyczyn¹ niepowodzeñ, oprócz mniejszej perspekty-wicznoœci brze¿nych stref wschodniej czêœci syneklizy, by³a niedoskona³oœæ ówczesnych geofizycznych metod badawczych.
St¹d te¿, w miarê nap³ywu informacji o budowie geolo-gicznej i postêpu jakoœciowego prac sejsmicznych, poszu-kiwaniami wêglowodorów obejmowano stopniowo obszary g³êbszej czêœci syneklizy peryba³tyckiej po³o¿one na pó³noc i zachód od Lidzbarka Warmiñskiego i Górowa
USKOK £OSIC USKOK GRÓJCA HANNY TEKT ONICZNA STREF A R Ó W L UB E L S KI ZAPADL ISK O W£O DA WS KI E OB NI ¯E NI E TE REB IÑS K IE ZRÊB OW E W YNI ES IENI E KU MO WS KI E USKO KW £ODZ IMIE RSKI USKOK IZBICA – ZAMOŒÆ USKOK URSYNÓW KAZIMIERZ PODNIESIENIE RADOMSKO KRAŒNICKIE USKO K US KOK ŒW IÊCI CY KOCKA W I S Z N I C K I E OB NI ¯ E N I E P O DL AS KI E W Y N I E S I E N I E O B N I ¯ E N I E B R Z E ¯ N E USKOK SIERPCA £ U K O W S K O W YNI ES IENI E S Y N E K L I Z A P E R Y B A £ T Y C K A OB NI ¯E NI E GD AÑ SK I E M A Z U R S K O – S U W A L S K I E – GDAÑSK Gdynia ELBL¥G Tczew GRUDZI¥DZ Kwidzyñ SIEDLCE Bielsk Podlaski BIA£YSTOK WARSZAWA SUWA£KI CIECHANÓW £OM¯A TORUÑ W£OC£AWEK P£OCK LUBLIN ZAMOŒÆ RADOM OLSZTYN CHE£M Bia³a Podlaska
Braniewo GórowoI³awieckie Bartoszyce
AUGUSTÓW 1000 1500 1000 1000 1000 1000 500 500 500 5500 1000 500 500 1500 2000 1000 3000 3000 2000 2500 2500 4000 4000 4000 4000 5000 5000 5000 5000 5000 3500 3000 4500 4500 4500 4500 4500 3500 3500 2500 2500 3000 1500 1500 1500 6500 7000 1000 1500 2000 2000 C2 A Sl-lu A C1 Sl D1 O S S Sp Slu Slu Slu Sp Sp Sl-lu Sl-lu Sl-lu O O O O O O C C Pt Pt Pt Pt Pt Pt Eo Pt A A A A Sw Sw Sl Sw Cm1 Eo Eo Cm2 Cm Cm Sp Sp S S Slu Slu D2+1 Sl C1 C2 C1 C1 Cm2 D2 D3 D1 D2 D3 D1 D2 D3 D1 D1 D2 D3 D3 Cm1 Cm2 Cm1 Cm2 Cm2 Cm1 D3 C1 C1 C2 C2 C2 C2 C2 D3 D3 D3 C1 D3 D1
sylur? – ska³y wylewne
Silurian? – volcanic rocks
sylur–podlasie Silurian–Podlasie sylur–ludlow Silurian–Ludlovian sylur–wenlok Silurian–Wenlockian sylur–landower Silurian–Llandoverian sylur – landower-ludlow Silurian – Llandoverian-Ludlovian Sw Sl Sl-lu S Sp Slu dewon dolny Lover Devonian
dewonœrodkowy+dolny
Middle and Lover Devonien
dewon œrodkowy
Middle Devonian
karbon–ska³y wylewne
Carboniferous – volcanic rocks
karbon dolny Lower Carboniferous karbon górny Upper Carboniferous dewon górny Upper Devonian D1 D2+1 D2 C C1 C2 D3 ordowik Ordovician eokambr Eocambrian kambr œrodkowy Middle Cambrian kambr dolny Lower Cambrian kambr nierozdzielony Cambrian O Cm2 Cm1 Eo Cm archaik Archeozoic proterozoik Proterozoic A Pt
Otwory, w których przewiercono kompleks permsko-mezozoiczny
boreholes piercing the Permian-Mesozoic complex
izohipsy powierzchni stropowej utworów starszych od permu (m)
isohypses of the top erosional surfaces older than Permian deposits (m)
2500 40km 20 0 uskoki brze¿nej strefy platformy wschodnioeuropejskiej
Margin zone faults
inne uskoki (pewne i przypuszczalne) other faults(proven and supposed)
Ryc. 1. Mapa geologiczno-strukturalna obszaru platformy wschodnioeuropejskiej bez utworów m³odszych od karbonu. Mapê opraco-wali: F. Stolarczyk, J. Stolarczyk, H. Wysocka-Kud³a na podstawie materia³ów archiwalnych BG Geonafta oraz map i publikacji Pañstwowego Instytutu Geologicznego ze szczególnym uwzglêdnieniem opracowañ R. Dadleza, P. Karnkowskiego, S. Kubickiego, L. Mi³aczewskiego, J. Porzyckiego, W. Po¿aryskiego, W. Ryki, H.Tomczyka, J. Znoski, A. ¯elichowskiego. Opracowanie graficzne: H. Godlewska, H. Koœnik
Fig.1. Geological Structure Map of East European Craton without rocks younger than the Carboniferous; Elaborated by F. Stolarczyk, J. Stolarczyk, H. Wysocka-Kud³a, on the basis of authors data and published reports Geological Bureau Geonafta and Polish Geological Institute. Materials of the following scientists were used: R. Dadlez, P. Karnkowski, S. Kubicki, L. Mi³aczewski, J. Porzycki, W. Ryka, H. Tomczyk, J. Znosko, A. ¯elichowski. Computer technical assistance: H. Godlewska, H. Koœnik
I³aweckiego, gdzie spodziewano siê wystêpowania osa-dów staropaleozoicznych w korzystniejszych warunkach do generowania i akumulacji wêglowodorów w pu³apkach o wiêkszych rozmiarach.
Pomimo jakoœciowej poprawy w œledzeniu horyzon-tów sejsmicznych w osadach paleozoicznych, ujawnione metodami sejsmicznymi domniemane pu³apki z³o¿owe, tak¿e w tej strefie nie uzyska³y pe³nego potwierdzenia. Zbadane wierceniami obiekty strukturalne okazywa³y siê znacznie mniejsze, a ich partie szczytowe znacznie przesu-niête w planie, niektóre zaœ okaza³y siê strukturami pozor-nymi. Istotn¹ przeszkod¹ w uzyskiwaniu wiarygodnego obrazu struktur staropaleozoicznych s¹ tutaj bardziej mi¹¿sze i zró¿nicowane litologicznie utwory salinarnego cechsztynu, obecnoœæ ska³ wylewnych w obrêbie syluru a ponadto stosunkowo gruby, bo ponad 200 m, kompleks najm³odszych utworów przypowierzchniowych o bardzo zró¿nicowanej i ma³ej prêdkoœci fal sejsmicznych.
W ostatnich latach jakoœciowy rozwój geofizycznych metod badawczych pozwala rozwi¹zywaæ te zadania ze znacznie lepszymi efektami. Potwierdzeniem tego mog¹ byæ prace sejsmiczne z pocz¹tku lat 90. na wyniesieniu £eby, gdzie w sposób ci¹g³y uda³o siê przeœledziæ nie tylko horyzont „Or” (strop ordowiku), ale tak¿e i starsze hory-zonty sejsmiczne w kambrze (Wilk, 1995).
Znaczny postêp w ostatnich latach uzyskano tak¿e w rozpoznaniu genezy litologiczno-petrograficznego charak-teru kambru, co ma istotne znaczenie w procesie poszuki-wañ wêglowodorów (Jaworowski, 1979, 1997; Sikorska, 1988; Sikorska & Paczeœna, 1997) .
Warto dodaæ, ¿e obecnie wykonawcy prac wiertni-czych dysponuj¹ urz¹dzeniami pozwalaj¹cymi w sposób ci¹g³y œledziæ techniczne parametry wiercenia, jakoœæ przewiercanych ska³ i badaæ nasycenie ska³ wêglowodora-mi za pomoc¹ nowoczesnych próbników z³o¿a.
Rozk³ad facji w osadach kambru
W staropaleozoicznym kompleksie ska³ osadowych znaczenie poszukiwawcze maj¹ praktycznie tylko utwory kambru, a zw³aszcza kambru œrodkowego. W obszarze obni¿enia podlaskiego cechy ska³ zbiornikowych posia-daj¹ tak¿e niewielkiej mi¹¿szoœci piaskowce tremadoku, lecz stanowi¹ one wraz z kambrem jeden poziom hydrody-namiczny. Osady kambru le¿¹ na erozyjnej i urozmaiconej morfologicznie powierzchni utworów starszych (ryc. 1). Na lubelskim stoku platformy oraz w krañcowo wschod-nich obszarach kraju pod³o¿e kambru stanowi¹ piaskowco-wo-mu³owcowo-i³owcowe osady formacji lubelskiej najwy¿szego wendu (Lendzion, 1972, 1983; Areñ i in., 1979), w obszarze zachodniej syneklizy seria okruchowa formacji ¿arnowieckiej, w pozosta³ej czêœci ska³y krysta-liczne fundamentu platformy.
Dane paleontologiczne Lendzion (1972, 1983) wska-zuj¹ na obecnoœæ w obrêbie polskiej czêœci platformy wschodnioeuropejskiej kambru dolnego, œrodkowego i górnego. Najstarsze ogniwa kambru dolnego zosta³y stwierdzone w czêœci po³udniowo-wschodniej omawiane-go obszaru, a udokumentowany kambr górny wystêpuje w najbardziej pogr¹¿onej czêœci zbiornika sedymentacyjne-go syneklizy peryba³tyckiej.
Osady kambru dolnego powsta³y w rozleg³ym basenie sedymentacyjnym ci¹gn¹cym siê wzd³u¿ po³udniowo-za-chodniego brzegu platformy wschodnioeuropejskiej. Na platformie by³o to p³ytkie szelfowe morze epikontynental-ne. ród³em materia³u okruchowego dla osadów kambru by³y starsze utwory eokambru oraz pod³o¿a krystaliczne-go. Sp¹gowe osady kambru dolnego p³ytszej, przybrze¿nej strefy zbiornika sedymentacyjnego s¹ reprezentowane g³ównie przez piaskowce drobno- i œrednioziarniste, przy pewnym udziale ziaren skaleni i glaukonitu, miejscami wystêpuj¹ w nich ró¿nej gruboœci wk³adki mu³owców i i³owców. W g³êbszej czêœci zbiornika, gdzie sedymentacja odbywa³a siê poni¿ej podstawy falowania udzia³ mu³owców i i³owców jest wiêkszy. Wy¿sza czêœæ profilu kambru dolnego charakteryzuje siê wystêpowaniem wza-jemnych przek³adek piaskowcowo-i³owcowych z licznymi sedymentacyjnymi strukturami deformacyjnymi œwiadcz¹cymi o niespokojnym przebiegu sedymentacji.
Ruchy dŸwigaj¹ce w obrêbie starej platformy spowo-dowa³y w œrodkowym kambrze sp³ycenie morza. Powsta³y osady charakterystyczne dla morza regresywnego a miano-wicie — piaskowce drobno- i œrednioziarniste z mniejszym udzia³em przewarstwieñ ilastych. Ziarna kwarcu w piaskowcach s¹ na ogó³ dobrze obtoczone, kuliste.
Osady kambru górnego s¹ reprezentowane przez i³owce czarne z soczewkami wapieni, a w najbardziej wschodnim obszarze ich wystêpowania równie¿ przez pia-skowce i zlepieñce z bardzo liczn¹ faun¹ agnostusow¹ (M³ynary 1; Stolarczyk, 1979).
Porównanie profilów litologicznych kambru (Stolar-czyk & Tyski, 1972; Stolar(Stolar-czyk, 1979) z poszczególnych otworów wskazuje, ¿e najwiêksze ró¿nice facji obserwuje siê na liniach prostopad³ych do brzegu platformy, przy czym w kierunku na wschód od brzegu platformy zwiêksza siê udzia³ piaskowców, zaœ wk³adki ilaste i mu³owcowe zanikaj¹. Ponadto ze szczegó³owych porównañ profili litologicznych kambru wynika, ¿e w kierunku wschodnim poszczególne ogniwa stratygraficzne w kambrze tak¿e wyklinowuj¹ siê. Podobnie z analizy rozk³adu mi¹¿szoœci utworów m³odszych wynika, ¿e mi¹¿szoœci te wzrastaj¹ w kierunku po³udniowo-zachodnim, zgodnie z regionalnym uk³adem staropaleozoicznego planu tektonicznego. Naj-wiêksz¹ mi¹¿szoœæ kambru stwierdzono w otworze £opiennik IG–1 (na SE od Lublina) i wynosi ona 942 m. Podkreœliæ wiêc nale¿y, ¿e zmiany facjalne i mi¹¿szoœcio-we zarówno kambru dolnego, jak i œrodkomi¹¿szoœcio-wego generalnie uk³adaj¹ siê strefowo, zgodnie z przebiegiem zachodniej granicy platformy wschodnioeuropejskiej, z tym jednak, ¿e w strefach zarysowuj¹cych siê ju¿ w tym czasie platfor-mowych obni¿eñ na pó³noc i po³udnie od obecnego wynie-sienia mazurskiego odchylaj¹ siê i rozszerzaj¹ na NE (Areñ i in., 1979; Lendzion, 1983).
Warunki generowania i akumulacji wêglowodorów
Wed³ug powszechnie przyjmowanych pogl¹dów, wœród osadów starszego paleozoiku kryteria ska³ macie-rzystych dla generowania wêglowodorów najlepiej spe³niaj¹ utwory kambru górnego, ordowiku w szczegól-noœci karadoku i dolnego syluru zw³aszcza landoweru (Merta, 1991; Swadowska & Sikorska, 1998; Burzewski,
1998; i inni). Zawartoœæ wêgla organicznego przekracza w nich 0,5%, a maksymalnie osi¹ga 2,6% (Grotek, 1999). Dominuj¹cym typem materii organicznej zawartej w tych utworach jest syngenetyczny materia³ sapropelowy, a ponadto macera³y witrynitopodobne. G³ównym czynni-kiem wp³ywaj¹cym na charakter przemian organicznych mia³y warunki termalne zwi¹zane z maksymalnym pogr¹¿aniem oraz wielkoœci¹ paleogradientu termicznego (Grotek, 1999). Najprawdopodobniej proces ten rozpocz¹³ siê ju¿ w sylurze i trwa³ co najmiej przez okres dewonu i karbonu (Depowski i in., 1979; Witkowski, 1990; Burzew-ski, 1998).
Jednym ze wskaŸników stopnia zaawansowania tych przemian jest refleksyjnoœæ witrynitu (R0). Wed³ug badañ
Nering-Lefeld i in. (1997), Swadowskiej i Sikorskiej (1999), jak równie¿ Grotek (1999) wskaŸnik ten dla ska³ kompleksu staropaleozoicznego w skrajnie brze¿nej strefie platformy jest najwy¿szy i przekracza 4%. Tak wysoka wartoœæ wskaŸnika R0 pozwala przypuszczaæ, ¿e ska³y
kompleksu staropaleozoicznego przesz³y tu ju¿ g³ówn¹ fazê generowania wêglowodorów i osi¹gnê³y koñcowy etap generowania gazów suchych lub nawet wesz³y w sta-dium zmetamorfizowane (Swadowska & Sikorska, 1998). Analiza rozwoju pokrywy osadowej na omawianym obsza-rze wskazuje, ¿e osady starszego paleozoiku osi¹gnê³y optymalne warunki dla generowania wêglowodorów p³ynnych i gazowych w nieco p³ytszych strefach, a w tym tak¿e w syneklizie ba³tyckiej i obni¿eniu podlaskim, gdzie wed³ug Grotek (1999) gradient paleotemperatur wynosi ok. 40oC/km, a wartoœæ wskaŸnika R0zamyka siê w
grani-cach 0,82 do 2,3%. Nie dotyczy to jednak krañcowo wschodniej Polski (na wschód od Olsztyna i
Kocka), gdy¿ tu osady te nie spe³ni³y warunków umo¿liwiaj¹cych generowanie wêglowodorów. Gradienty termiczne w tym obszarze s¹ niskie, np. w otworze Bartoszyce IG–1 — 25o
C/km (Swadowska & Sikorska, 1998).
Podobne wnioski wyp³ywaj¹ tak¿e z naj-nowszych metodycznych badañ poziomu doj-rza³oœci substancji organicznej opartych na zmiennoœci wskaŸnika przeobra¿enia barwy konodontów CAI. Nehring-Lefeld i in. (1997) w badaniach wskaŸnika CAI i refleksyjnoœci witrynitu utworów ordowiku zaobserwowali wyraŸnie strefowe ich u³o¿enie, zgodne z prze-biegiem zachodniego brzegu platformy wschodnioeuropejskiej. WskaŸniki te s¹ niskie na wschodzie i zwiêkszaj¹ siê wyraŸnie ku brze¿nym, bardziej pogr¹¿onym czêœciom plat-formy (ryc. 2). Utwory ordowiku stref CAI 1 i CAI 1,5 wed³ug wymienionych autorów zawie-raj¹ niedojrza³y materia³ organiczny. Wartoœci wskaŸnika strefy CAI–2 wskazuj¹ na stopieñ przeobra¿enia materia³u organicznego, odpo-wiadaj¹cy g³ównej fazie generowania ciek³ych wêglowodorów. Osady ordowiku zaliczone do strefy CAI–3 osi¹gnê³y fazê generowania gazów mokrych, natomiast strefy CAI–4 i CAI–5 gazów suchych.
Zmiany uk³adu przestrzennego ska³ jakie nast¹pi³y w okresie posylurskim umo¿liwi³y poprzez oboczne kontakty kambru z seriami
m³odszymi przemieszczanie siê wêglowodorów z m³odszych ska³ macierzystych do ska³ zbiornikowych kambru. Lateralnej migracji wêglowodorów nawet na znaczne, co najmniej kilkudziesiêciokilometrowe odleg³oœci, sprzyja³y, daj¹ce siê obserwowaæ, regionalnie wzrastaj¹ce wartoœci porowatoœci i przepuszczalnoœci w kierunku wzniosu warstw ska³ zbiornikowych kambru (ryc. 3). St¹d te¿, odkryte dotychczas z³o¿a w syneklizie peryba³tyckiej wystêpuj¹ nie tylko w strefach o najkorzyst-niejszych warunkach generacji wêglowodorów, ale tak¿e w ich otoczeniu, a nawet w strefach brze¿nych syneklizy, lecz wtedy s¹ to z³o¿a ropy naftowej o mniejszym wyk³adniku gazowym (np. z³o¿e Ku³diga w po³udniowej £otwie — zawartoœæ gazu w ropie 17 m3/t, lub ostatnio odkryte z³o¿e Domnowskoje w Obwodzie Kaliningradz-kim ok. 20 km na pó³noc od otworu Bartoszyce IG–1 (informacja ustna uzyskana w ramach wspó³pracy z geolo-gami rosyjskimi).
Ska³y zbiornikowe kambru
Istotnym czynnikiem dla akumulacji wêglowodorów s¹ w³aœciwoœci zbiornikowe perspektywicznych pozio-mów (ryc. 3). Porowatoœæ osadów kambru wskazuje na wyraŸny zwi¹zek z ich zró¿nicowaniem facjalnym, a w tym w szczególnoœci z wielkoœci¹ zailenia piaskowców. Szczegó³owe badania petrograficzne Rydzewskiej (1974), Sikorskiej (1988, 1998), £abêckiego (1994) i in. wskazuj¹, ¿e w brze¿nej strefie platformy, gdzie udzia³ przewar-stwieñ ilastych w osadzie jest du¿y, zachodzi³y silne proce-sy proce-sylifikacji, które istotnie ogranicza³y pierwotnie wysok¹
oznaczenia CAI wykonane przez autorów
CAI measurements according to the authors
oznaczenia CAI pochodz¹ce z prac publikowanych
CAI volues taken from published data
Strefy CAI: CAI zones: 0 200km CAI 4 CAI 1 CAI 5 CAI 2 CAI 1,5 CAI 3 CAI 6 1 1 1 1 1 1 1 1 1,5 1,5 1,5 1,5 1 1 1 1 1 1 2 2 1,5 2 4 1,5 5 3 3 3 3 2 6 5 5 2 3 4 4 2 3 3 3 3 2 4
Ryc. 2. Zmiennoœæ wskaŸnika CAI w utworach ordowiku zachodniej czêœci platformy wschodnioeuropejskiej (wg Nehring-Lefeld i in., 1997)
Fig. 2. Veriability of CAI values in the western part of the East-European Plat-form (after Nehring-Lefeld et al., 1997)
porowatoœæ piaskowców. Jedn¹ z g³ównych przyczyn ini-cjuj¹cych proces sylifikacji by³o ciœnienie warstw nad-leg³ych. Pod jego wp³ywem krzemionka uwalniana z przewarstwieñ ilastych mog³a migrowaæ do porowatych osadów piaszczystych i wytr¹ca³a siê w strefach mniej-szych g³êbokoœci, a st¹d tak¿e mniejmniej-szych ciœnieñ i tempe-ratur. Szczegó³owe korelacje profili litologicznych kambru œrodkowego z oznaczeniami porowatoœci warstw piaskowcowych w kambrze œrodkowym na wyniesieniu £eby pozwoli³y zauwa¿yæ (Stolarczyk i in., 1995), ¿e nawet w warunkach generalnie silnej kwarcytyzacji poszczególne warstwy piaskowcowe w pionowym profilu wykazuj¹ znacz¹ce ró¿nice porowatoœci. W stropie i czêœciowo w sp¹gu s¹ silniej scementowane i mniej porowate (poni¿ej 2%) w partiach œrodkowych zaœ porowa-toœci s¹ relatywnie wy¿sze i osi¹gaj¹ warporowa-toœci nawet do 5–7%. W dotychczasowych badaniach kambru platformo-wego, zw³aszcza œrodkoplatformo-wego, zaobserwowano pewne wyraŸne regionalne zale¿noœci w rozk³adzie wielkoœci tego parametru, a mianowicie:
porowatoœæ zale¿y od g³êbokoœci wystêpowania osa-dów, a jej wzrost nastêpuje w kierunku regionalnego wzniosu warstw kambru; dalej na NE od brzegu platformy, gdzie kambr le¿y p³ycej w osadach dominuj¹ piaskowce, porowatoœæ jest wysoka, natomiast wraz z rosn¹c¹ g³êbo-koœci¹ zalegania utworów kambryjskich proces sylifikacji nasila siê powoduj¹c zmniejszanie porowatoœci
miêdzy-ziarnowej; jednak sylifikacja nie jest prost¹ funkcj¹ obecnej g³êbokoœci wystêpowania osa-dów, a o jej wielkoœci decydowa³y warunki w jakich znalaz³ siê osad w czasie nasilenia proce-sów kwarcytyzacji;
w obszarach lokalnych wyniesieñ poro-watoœæ jest relatywnie wiêksza w obni¿eniach zaœ mniejsza;
ze wzrostem porowatoœci wzrasta rów-nie¿ przepuszczalnoœæ;
ponadto obserwuje siê znaczne zró¿nico-wanie porowatoœci i przepuszczalnoœci w profi-lu pionowym. W stropie kambru œrodkowego wystêpuj¹ najczêœciej piaskowce silnie sce-mentowane i zwarte o znacznie obni¿onych wartoœciach porowatoœci i przepuszczalnoœci.
Mapa œrednich porowatoœci piaskowców kambru œrodkowego wskazuje, ¿e w brze¿nej strefie platformy, tj. na SW od Kocka–Warsza-wy–Koœcierzyny i £eby porowatoœæ kambru wynosi 1–2%, w pobli¿u wschodniej granicy pañstwa zaœ osi¹ga 20% (ryc. 3). Przebieg izoli-nii œredniej porowatoœci równej 2% traktowaæ mo¿na na obecnym etapie rozpoznania omawia-nego obszaru jako po³udniowo-zachodnie ogra-niczenie perspektyw poszukiwawczych w kambrze platformowym Polski. Wystêpowanie akumulacji wêglowodorów na wyniesieniu £eby uzasadnia przyjêcie tej granicy na izolinii 2%. Wszystkie odkryte tu z³o¿a mieszcz¹ siê pomiêdzy izoliniami 2 i 5% œredniej porowato-œci kambru œrodkowego. Choæ na zachód od izolinii równej 2% mog³y w kambrze wystêpo-waæ lokalnie poziomy o nieco wiêkszej porowatoœci, gene-ralnie osady te nie rokuj¹ nadziei na uzyskanie przyp³ywu wêglowodorów. Pewien dodatni wp³yw na polepszenie w³aœciwoœci zbiornikowych w strefie brze¿nej platformy mo¿e mieæ szczelinowatoœæ (Strzetelski, 1979). Powoduje ona, ¿e nawet ska³a nieporowata mo¿e byæ przepuszczalna. Silniejsze zaanga¿owanie tektoniczne i wiêksza podatnoœæ ska³ na odkszta³cenia nieci¹g³e ze wzglêdu na wy¿szy sto-pieñ diagenezy kompleksu staropaleozoicznego w tej strefie stwarza warunki powstawania szczelin. Wstêpne badania tego typu zjawisk na wyniesieniu £eby prowadzone w IGNiG (Lenk i in., 1993) wskazuj¹, ¿e szczelinowatoœæ ska³ zbiornikowych kambru ma ograniczone znaczenie ze wzglêdu na trudnoœci trafnego jej prognozowania. G³ówn¹ zatem rolê w ocenie warunków zbiornikowych kambru odgrywa porowatoœæ i przepuszczalnoœæ porowa.
Warunki hydrogeologiczne
Ska³y zbiornikowe kambru zosta³y przykryte grubymi seriami ska³ nieprzepuszczalnych ordowiku i syluru. Potwierdzaj¹ to w pe³ni badania wód kambryjskich. Bada-nia hydrogeologiczne (Bojarski, 1996) ujawBada-niaj¹ w kam-brze platformy poziom¹ strefowoœæ hydrologiczn¹ analogiczn¹ do rozk³adu facji i warunków zbiornikowych. Solanki kambryjskie nale¿¹ do typu wód chlorkowo-wap-niowych o stosunkowo wysokim stopniu przeobra¿enia
5 15 15 10 2 2 15 10 5 2 5 2 10 20 20 15 5 2 5 5 2 2 10 15 20 GDAÑSK ELBL¥G OLSZTYN SUWA£KI BIA£YSTOK WARSZAWA SIEDLCE BIA£A PODLASKA LUBLIN ZAMOŒÆ CHE£M £OM¯A £EBA KOŒCIERZYNA KOCK CIECHANÓW TORUÑ W£OC£AWEK P£OCK
zasiêg osadów kambru
extent of the Cambrian Formation
zasiêg osadów ordowiku
extent of the Ordovician Formation
uskoki
faults
otwory wiertnicze z rozpoznanymi utworami starszego paleozoiku
boreholes
0 50km
izolinie œrednich porowatoœci kambru œrodkowego (pewne i przypuszczalne)
porosity index contours (proven and supposed) 5 < 2% 2 - 5% 5 - 10% 10 - 15% 15 - 20% > 20% Obszary o œredniej wartoœci porowatoœci kambru srodkowego (%):
Area with average porosity value of the Middle Cambrian Formation (%):
Ryc. 3. Mapa œrednich wartoœci porowatoœci osadów kambru œrodkowego Fig. 3. Map of average porosity value of the Middle Cambrian Formation
chemicznego przy rNa : rCl poni¿ej 0,6. W regionalnym ujêciu mineralizacja solanek wzrasta od peryferyjnych do centralnych czêœci basenu. Najwiêksze mineralizacje o wartoœciach wynosz¹cych powy¿ej 200g/l stwierdzono w otworach zlokalizowanych w g³êbszej czêœci platformy (Okuniew IG–1). Ma³e wartoœci mineralizacji wystêpuj¹ w krañcowo wschodnich rejonach kraju, a po czêœci tak¿e w pobli¿u wychodni osadów kambru na stokach wyniesie-nia mazursko-suwalskiego i ³ukowsko-wisznickiego, gdzie brak jest izolacji kambru nieprzepuszczalnymi wêglanowymi osadami ordowiku i ilastymi syluru (ryc. 1, 4). W g³êbokich partiach basenu mineralizacja jest bar-dziej wyrównana, a jej zmiany nie nastêpuj¹ skokowo. Ze wzrostem mineralizacji na ogó³ wzrasta tak¿e stopieñ metamorfizmu wód, który nie przekracza 0,3. W pobli¿u wychodni kambru, a zw³aszcza w otworach usytuowanych w bliskim s¹siedztwie stref dyslokacyjnych (np. w rejonie Barcian we wschodniej czêœci syneklizy) zaobserwowano lokalnie znaczne zmniejszenie mineralizacji wód kambryj-skich (ryc. 4). Mo¿na zatem przyj¹æ, ¿e dyslokacje te s¹ drogami ³atwiejszego pionowego przep³ywu wód, wcze-œniej natomiast mog³y tak¿e odgrywaæ destrukcyjn¹ rolê w procesie akumulacji wêglowodorów. Niskie wartoœci mine-ralizacji wód kambryjskich, œwiadcz¹ce o gorszych warun-kach jego uszczelnienia we wschodniej czêœci polskiego wycinka platformy, mo¿na wiêc przyj¹æ jako jedno z kryte-riów oceny prognoz ropogazonoœnoœci i wyznaczenia wschodniej granicy optymalnej strefy dla wystêpowania i poszukiwañ wêglowodorów.
W roponoœnej czêœci syneklizy peryba³tyckiej minera-lizacja wód kambryjskich wynosi z regu³y 100–200g/l, w
Obwodzie Kaliningradzkim 120–200 g/l, a najmniejsz¹ mineralizacjê wielkoœci 50g/l jaka towarzyszy³a akumula-cji wêglowodorów stwierdzono na £otwie na z³o¿u Ku³diga. Przez analogiê tê wielkoœæ przyjêto jako jeden ze wskaŸników okreœlaj¹cych w miarê korzystne warunki zachowania wêglowodorów w polskiej czêœci obszaru platformowego.
Regionalne warunki tektoniczne akumulacji
wêglowodorów
Niezmiernie wa¿nym dla oceny mo¿liwoœci akumula-cji i zachowania wêglowodorów jest okreœlenie zasiêgu ska³ uszczelniaj¹cych, ich mi¹¿szoœci i stopnia zaanga-¿owania tektonicznego. Rolê ska³ uszczelniaj¹cych dla kambru spe³niaj¹ w wiêkszoœci osady wêglanowe ordowiku i i³owce syluru. Na ich obecnoœæ i wspó³czesny zasiêg naj-wiêkszy wp³yw wywar³a posylurska przebudowa planu strukturalnego pokrywy osadowej na platformie wywo³ana fa³dowaniem obszaru geosynklinalnego rozci¹gaj¹cego siê na zachodzie (Dadlez, 1998). Kompresyjne naprê¿enia na platformie w czasie ruchów kaledoñskich i waryscyjskich wzd³u¿ kierunku SW–NE stwarza³y sprzyjaj¹ce warunki formowania pu³apek i akumulacji wêglowodorów wzd³u¿ dyslokacji zgodnych z brzegiem platformy. Uaktywnienie w tym czasie systemu poprzecznych do brzegu platformy dys-lokacji i zró¿nicowanych g³ównie pionowych ruchów fun-damentu platformy by³o przyczyn¹ ostatecznego wyodrêbnienia i uformowania w jej obrêbie wyniesionych i obni¿onych jednostek tektonicznych (ryc. 1). PóŸniejsze intensywne procesy erozji w obszarach wyniesieñ mazur-sko-suwalskiego, ³ukowsko-wisznickiego i kumowskiego doprowadzi³y do usuniêcia prawie ca³ej pokrywy ska³ kompleksu staropaleozoicz-nego. Przed erozj¹ ocala³y jedynie osady dolnych ogniw kambru na wyniesieniu kumowskim i czêœciowo ³ukowsko-wisznickim. Ukszta³towany w wyniku erozji zasiêg nieprze-puszczalnych osadów ordowiku i syluru jest tak¿e jednym z istotnych czynników ograni-czaj¹cych mo¿liwoœci poszukiwañ wêglowodo-rów w kambrze.
Kompleks osadów staropaleozoicznych na zboczach wyniesieñ jest silnie zdyslokowany i posiada zdecydowanie wiêksze nachylenie w kierunku osiowych stref platformowych obni¿-eñ lub brzegu platformy. Poprzeczne do brzegu platformy dyslokacje na stokach wyniesieñ w dewonie i karbonie by³y uskokami normalnymi, stanowi¹c raczej drogi destrukcji z³ó¿ wêglo-wodorów. W tego typu warunkach obecnoœæ i mo¿liwoœæ udokumentowania roponoœnych
200 250 200 150 50 150 100 200 200 250 250 150 150 100 200 50 50 100 100 200 250 50 150 200 GDAÑSK ELBL¥G OLSZTYN SUWA£KI BIA£YSTOK WARSZAWA SIEDLCE BIA£A PODLASKA LUBLIN ZAMOŒÆ CHE£M £OM¯A £EBA KOŒCIERZYNA KOCK CIECHANÓW TORUÑ W£OC£AWEK P£OCK izolinie mineralizacji wód (g/l) TDS index contours (g/l)
zasiêg osadów kambru
extent of the Cambrian Formation
zasiêg osadów ordowiku
extent of the Ordovician Formation
uskoki
faults
otwory wiertnicze z rozpoznanymi utworami starszego paleozoiku
boreholes 200
0 50km
Obszary wód o mineralizacji ogólnej (g/l):
Area with waters of given TDS (g/l): < 50 50-100 100-150 150-200 200-250
> 250 TDS – Total Dissolved Solids
¬
Ryc. 4. Mapa mineralizacji wód kambru œrodkowego Fig. 4. Map of water mineralization (TDS) of the Middle Cambrian Formation
lokalnych elementów strukturalnych wydaje siê mniej prawdopodobna. Pó³nocno-wschodni¹ granicê realnych perspektyw poszukiwañ wêglowodorów w kambrze okre-œlaj¹ zatem:
zasiêg osadów ordowiku przykrywaj¹cych serie zbiornikowe kambru,
mineralizacja wód kambryjskich wiêksza ni¿ 50g/l,
sprzyjaj¹ce warunki strukturalne formowania i zachowania z³ó¿.
Strefy i obszary perspektywiczne
Przedstawione dane geologiczne pozwalaj¹ w kambrze platformowym NE Polski wyznaczyæ strefy i obszary o ró¿nych warunkach akumulacji i mo¿liwoœci poszuki-wawczych wêglowodorów (ryc. 7).
1. Ma³o perspektywiczna strefa poszukiwañ wêglo-wodorów. Osady kambru le¿¹ tu na wyraŸnie pochylonym stoku krystalicznego fundamentu platformy na g³êbokoœci powy¿ej 3000 m, wykszta³cone w facji ilasto-piaskowco-wej, silnie scementowane i zwiêz³e, s¹ przykryte gruby-mi seriagruby-mi m³odszych ska³ nieprzepuszczalnych dla ewentualnej migracji wêglowodorów. Jest to obszar bardzo ograniczonych mo¿liwoœci poszukiwañ wêglowodorów ze wzglêdu na bardzo s³abe w³aœciwoœci zbiornikowe ska³ kambryjskich. Równoczeœnie jednak, w nastêpstwie silnej diagenezy, osady kambru s¹ tu bardziej podatne na odkszta³cenia nieci¹g³e. W tych warunkach lokalnie bar-dzo niska porowatoœæ miêdzyziarnowa ska³ mo¿e byæ powiêkszona o pojemnoœæ szczelinow¹. Znaczenie tego typu kolektorów jest jednak ograniczone i trudne do prognozowania. Z tych wzglêdów za zdecydowanie niece-lowe uwa¿amy podejmowanie akcji poszukiwawczych w kambrze obni¿enia gdañskiego lub rowu lubelskiego (ryc. 1).
2. Perspektywiczna strefa poszukiwañ wêglowodo-rów. Obszar ten le¿y bezpoœrednio na wschód od wy¿ej
okreœlonej, ma³o perspektywicznej strefy brze-¿nej, a od wschodu jest ograniczony g³ównie zasiêgiem m³odszych serii uszczelniaj¹cych i wielkoœci¹ mineralizacji wód kambryjskich. Osady kambryjskie kwalifikowane s¹ w tej stre-fie jako macierzyste dla generowania wêglowo-dorów, a równoczeœnie w znacznej czêœci ich profilu wystêpuj¹ poziomy o korzystnej charak-terystyce zbiornikowej. W tego typu warunkach kambru platformowego odkryto dotychczas z³o¿a wêglowodorów na wyniesieniu £eby i poza pó³nocn¹ granic¹ kraju. Akumulacje wêglowodorów mog¹ tu wystêpowaæ w pu³apkach typu litologicznego i strukturalnego. Aktualny stan rozpoznania tej strefy pozwala wyró¿niæ tu dodatkowo obszary o optymalnych warunkach akumulacji wêglowodorów i pierw-szoplanowym znaczeniu dla poszukiwañ:
A) Paleowyniesienie Siedlec. Paleowy-niesienie to znajduje siê w œrodkowej czêœci obni¿enia podlaskiego na NW przed³u¿eniu wyniesienia ³ukowsko–wisznickiego. W roz-woju kompleksu staropaleozoicznego podnie-sienie zaakcentowa³o siê wzrostem poziomów piaskowcowych w kambrze œrodkowym (Stolarczyk i in., 1997), a w ordowiku wyraŸn¹ redukcj¹ mi¹¿szoœci (ryc. 5), jak równie¿ zmianami litologicznymi, polegaj¹cymi na wiêkszym udziale sedymentów p³ytszych facji (Modliñski, 1992). Znaczne ró¿nice litologiczne i redukcje mi¹¿szoœci niektórych ogniw syluru zaobserwowano tu tak¿e w czasie szczegó³owych badañ litologiczno-stratygraficznych sylu-ru (Tomczyk & Tomczyk, 1979) — (ryc. 6). Mo¿na zatem przypuszczaæ, ¿e lokalne formy strukturalne mog³y two-rzyæ siê tu ju¿ stosunkowo wczeœnie, tj. przed g³ówn¹ faz¹ generowania wêglowodorów. Wyznaczony na mapie (ryc. 7) obszar wysoko perspektywiczny zajmuje ok. 1600 km2
. Dalsze prace badawczo poszukiwawcze powinny tu zmierzaæ do dok³adniejszego poznania uk³adu przestrzen-nego kompleksu osadów staropaleozoicznych i wyznacze-nia pu³apek z³o¿owych.
B) Paleowyniesienie olsztyñskie. Paleowyniesienie olsztyñskie obejmuje obszar po³o¿ony na zachód od Olsz-tyna na stoku wyniesienia mazursko-suwalskiego. Choæ wyniesienie to nie zosta³o dotychczas rozpoznane wierce-niami, o jego obecnoœci i charakterze œwiadcz¹ wyniki regionalnych badañ sejsmiki zw³aszcza refrakcyjnej, a w sposób poœredni tak¿e rezultaty wierceñ usytuowanych w bliskim jego s¹siedztwie (Prabuty IG–1, Olsztyn IG–1 i 2). Sygnalizowane na pojedynczych profilach refrakcyjnych p³ytsze wystêpowanie pod³o¿a krystalicznego fundamentu platformy na zachód od Olsztyna pozostaje w pe³nej zgod-noœci z pomiarami stopnia geotermicznego w otworach Olsztyn IG–1 i Prabuty IG–1. W otworze Olsztyn IG–1, po³o¿onym w strefie wychodni osadów kambru na pó³noc-nym sk³onie domniemanego wyniesienia olsztyñskiego, wartoœæ stopnia geotermicznego okreœlono na 56 m/1°C. Bardzo zbli¿on¹ wartoœæ stopnia geotermicznego równ¹ 51m/1oC stwierdzono w otworze Prabuty IG–1 usytuowa-nym ok. 60 km na zachód od Olsztyna IG–1, a zarazem tak¿e bezpoœrednio na pó³noc od wyniesienia olsztyñskie-go (Depowski i in., 1979). Choæ stopnieñ geotermiczny nie jest prost¹ funkcj¹ g³êbokoœci ska³ krystalicznych
funda-otwór wiertniczy
borehole
izolinie mi¹¿szoœci ordowiku (m)
contours of the Ordovician thickness (m)
zasiêg ordowiku
extent of the Ordovician deposits 60 10km WARSZAWA Wyszków Siedlce £uków Parczew Che³m 20 40 60 80 60 80 40 60 40 20 40 60 40
Ryc. 5. Mapa mi¹¿szoœci osadów ordowiku w obni¿eniu podlaskim Fig. 5. Thickness map of the Ordovician deposits in Podlasie Depression
mentu platformy, tak relatywnie wysokie jego wartoœci wskazuj¹ na ich p³ytsze wystêpowanie. Zbie¿ny z tym pogl¹dem jest równie¿ obraz strukturalny stropu kambru przedstawiony przez Modliñskiego i ¯elichowskiego (Paczeœna & Sikorska, 1997).
Na podstawie szczegó³owych badañ litologiczno-sedy-mentologicznych kambru platformowego Jaworowski (1997) przyjmuje model facjalny, w którym zak³ada istnie-nie na zachodnim sk³oistnie-nie platformy wiele synsedymenta-cyjnych lokalnych wyniesieñ dna zbiornika stwarzaj¹cych warunki do powstania rozleg³ych stref akumulacji piaskowców w postaci lobów wychodz¹cych z pó³noc-no-wschodnich czêœci obszaru, gdzie przewa¿a³a depozy-cja materia³u piaszczystego. Wkracza³y one na obszar o dominacji heterolitów mu³owcowych zanikaj¹c w kierun-ku po³udniowo-zachodnim, tj. do brzegu platformy wschodnioeuropejskiej. Tego typu osady zdaniem Jawo-rowskiego nale¿¹ do bardzo obiecuj¹cych z punktu widze-nia mo¿liwoœci nagromadzeñ wêglowodorów. Jedn¹ z takich form przedstawia obraz szkicu litologiczno-pale-ogeograficznego kambru dolnego w obszarze po³o¿onym na zachód od Olsztyna (Jaworowski, 1997).
O istnieniu obecnoœci paleowyniesienia olsztyñskiego œwiadczy zró¿nicowanie facji osadów dolnego syluru (dol-nego i œrodkowego landoweru wg Tomczyka, 1968). U podstawy osadów syluru we wschodniej czêœci syneklizy le¿y kompleks jasnoszarych wapieni o strukturach bula-stych i gruz³owych, w których bu³y i gruz³y pokrywaj¹ pow³oki ilaste. Jaworowski i Modliñski (1968) wi¹¿¹
powstanie tego typu osadów z procesem synsedymentacyjnego budina¿u, tj. rozrywania warste-wek wapieni pod wp³ywem pio-nowych ruchów dna zbiornika sedymentacyjnego zachodz¹cych na zboczu wyniesienia. Z rozk³adu mi¹¿szoœci ocala³ych przed posylursk¹ erozj¹ wapieni gruz³owych przedstawionych w opracowaniach Jaworowskiego i Modliñskiego (1968), a tak¿e Depowskiego i in. (1979), wyni-ka, ¿e wyniesienie to przebiega³o od rejonu Stoniszek i Kêtrzyna w kierunku Olsztyna i dalej na zachód. Obecnoœæ tego wyniesie-nia w czasie sedymentacji dolno-sylurskiej, w po³¹czeniu z ruchami fazy takoñskiej (Tomczyk, 1968), spowodowa³a postanie sprzy-jaj¹cych warunków dla rozwoju struktur budina¿owych na jego pó³nocnym stoku.
W cechsztynie paleowynie-sienie olsztyñskie akcentuje siê
wyraŸnie zmniejszeniem
mi¹¿szoœci zw³aszcza starszych cyklotemów Z1 i Z2, a w ich obrêbie znacznie szerszym roz-wojem p³ytszych facji, tj. facji wêglanowej i siarczanowej (Depowski i in., 1979; Wagner, 1994).
Obszar ten mieœci siê w strefie przewidywanych korzystnych cech zbiornikowych osadów kambru. Za tak¹ ocen¹ przemawiaj¹ obserwacje regionalnych zmian cech zbiornikowych kambru. Dane o wielkoœci porowatoœci i przepuszczalnoœci piaskowców kambru w poszczególnych otworach wiertniczych jednoznacznie wskazuj¹, ¿e osady te w strefach staropaleozoicznych podniesieñ charaktery-zuj¹ siê relatywnie korzystniejszymi cechami zbiorniko-wymi. Perspektywiczne osady kambru przykryte s¹ tu m³odszymi uszczelniaj¹cymi utworami ordowiku i syluru o znacznej mi¹¿szoœci.
Przed wznowieniem akcji wiertniczo-poszukiwawczej koniecznym bêdzie wykonanie tu nowoczesnych badañ sejsmiki refleksyjnej.
C) Przygraniczny obszar Braniewo–Górowo I³aweckie. Staropaleozoiczny kompleks osadów charak-teryzuje siê tu stosunkowo p³askim i spokojnym u³o¿e-niem, niewielkimi zrzutami uskoków i st¹d korzystniejszymi warunkami do formowania i zachowania akumulacji wêglowodorów. Najbardziej perspektywiczne osady kambru œrodkowego posiadaj¹ tu korzystne cechy zbiornikowe (ryc. 3) i przykryte s¹ seriami relatywnie du¿ej mi¹¿szoœci ska³ uszczelniaj¹cych. Potwierdzeniem dobrej izolacji kolektorów kambryjskich jest wysoka mineralizacja wód wynosz¹ca 150–200g/l (ryc.4).
Strzetelski (1979) na podstawie badañ litofacjalnych, w tym w szczególnoœci udzia³u piaskowców w profilu kambru œrodkowego, nie widzia³ perspektyw
poszukiwaw-0 5 1poszukiwaw-0 15 2poszukiwaw-0 25km WARSZAWA SIEDLCE BIA£A PODLASKA BIELSK PODLASKI £OSICE £opacianka 1 115,0 ¯ebrak IG 1 93,5 54,0 Rówce 1 78,0 Polaki 1 Wrotnów IG 1 Soko³ów Podlaski 1 89,0 121,5 T³uszcz IG 1 £ochów IG 2 105,0 104,0 Urle 1 Radzymin 1 72,0 Okuniew IG 1 88,0 110,0 Dobre 1 Terespol 1 78,0 >40,0 Bia³a Podlaska 2 Bia³a Podlaska 1 Stadniki IG 1 95,0 >61,0 >77,5 >20,0 Mielnik IG 1 148,0 Widowo IG 1 Sobótka IG 1 Proniewicze IG 1 Krzy¿e IG 1 150 140 130 120 110 80 90 100 110100 90 120 130 140 90 100 110 150 160 160 140 130 120 110 170 180 190 80 90 100 110 120 130 70 140
izopachyty osadów górnego wenloku (m)
isopachytes of Upper Venlockian deposits (m)
prawdopodobne izopachyty osadów górnego wenloku (m)
probable isopachytes of Upper Venlockian deposits (m)
osie paleoobni¿eñ
directions of axes of subsided paleostructures
osie paleoopodniesieñ
directions of axes of uplifted paleostructures
90
90
wychodnie ordowiku pod kompleksem permo-mezozoiczno-kenozoicznym, a lokalnie i pod karbonem
outcrops of Ordovician deposits under Permian-Mezozoic-Cainozoic and locally Carboniferous cover
g³ówne uskoki
main faults
otwory wiertnicze
boreholes
mi¹¿szoœæ osadów górnego wenloku w otworze boreholes which thicknes of Upper Venlockian deposits zasiêg osadów górnego wenloku nie objêtych erozj¹
range of Upper Venlockian deposits not affectedby erosion
115,0
Ryc. 6. Mapa mi¹¿szoœci osadów górnego wenloku (piêtro Bielsk), w obni¿eniu podlaskim (wg Tomczyk & Tomczyka, 1979)
Fig. 6. Thickness map of Upper Venlockian deposits (Bielsk series) in Podlasie Depression (after Tomczyk & Tomczyk, 1979)
czych na wschód od po³udnika Pas³êka, gdy¿ piaskowce kambru œrodkowego „s¹ tutaj zbyt mi¹¿sze, a profil jest s³abo rozcz³onkowany i pozbawiony ekranuj¹cych prze-warstwieñ ilastych, co uniemo¿liwia akumulacjê wêglo-wodorów”. Kryterium to wydaje siê nieprzekonywuj¹ce wobec licznych w tym obszarze bezpoœrednich przejawów wêglowodorów w rdzeniach i w badaniach z³o¿owych, jak równie¿ odkrycia z³ó¿a ropy naftowej na pó³noc od Barto-szyc w Obwodzie Kaliningradzkim w odleg³oœci zaledwie kilku kilometrów od granicy pañstwa (informacja ustna w ramach wspó³pracy z geologami rosyjskimi). Natomiast w pe³ni zgodziæ siê nale¿y z negatywn¹ ocen¹ wspomnianego autora w odniesieniu do wystêpowania wêglowodorów w osadach kambru na obszarze przyleg³ym bezpoœrednio do wyniesienia mazursko-suwalskiego (patrz ni¿ej strefa 3 i 4). Nieco dalej na pó³noc od granicy Polski w równo-le¿nikowej strefie wyniesieñ ujawniono w stropie kambru œrodkowego kilkanaœcie z³ó¿ ropy naftowej. Pozwala to oczekiwaæ pozytywnych wyników poszukiwañ tak¿e po stronie polskiej w bezpoœrednio przyleg³ym obszarze do pó³nocnej granicy pañstwa.
Podstawow¹ trudnoœci¹ w dotychczasowych poszukiwa-niach wêglowodorów w tym obszarze by³o dok³adne okre-œlenie pu³apek z³o¿owych.
Istotn¹ przeszkod¹ w
uzyskaniu dobrych jakoœcio-wo wyników sejsmicznych s¹ zró¿nicowania litologiczne utworów salinarnego cechsz-tynu. Jak siê okazuje
obec-noœæ lokalnych wa³ów
anhydrytowych charaktery-zuj¹cych siê wysokimi prêd-koœciami fal sejsmicznych mo¿e powodowaæ b³êdy w odwzorowaniu g³êbokoœci staropaleozoicznych horyzon-tów sejsmicznych nawet do 25 m (Klecan & G³ogowski, 2002; Górecki, 2002). Unik-niêcie takich b³êdów jest mo¿liwe przez dodatkowe potwierdzenie obecnoœci pu³apek kambryjskich istnie-niem redukcji mi¹¿szoœci osa-dów w utworach m³odszych od kambru, tj. redukcji mi¹¿szoœci serii skalnych pomiêdzy horyzontami sej-smicznymi (Z1–Or — sp¹g cechsztynu — strop ordowiku lub Or–Cm2 strop ordowi-ku–strop kambru). Tego typu praktyka stosowana w Obwo-dzie Kaliningradzkim daje bardzo dobre wyniki.
D) przymorska czêœæ wyniesienia £eby. Ropo-noœnoœæ kambru œrodkowego wyniesienia £eby potwier-dzona zosta³a dotychczas odkryciem kilku niewielkich z³ó¿. Akumulacje wêglowo-dorów wystêpuj¹ w poziomach piaskowców o ma³o korzystnych warunkach zbiornikowych (ryc. 3), st¹d te¿ uzyskiwane przyp³ywy ropy naftowej s¹ niewielkie i wynosz¹ od jednej do kilku ton na dobê. Œrednia porowa-toœæ piaskowców kambru œrodkowego wynosi tu 2–5%, a w roponoœnych poziomach piaskowcowych ok. 5–7%.
W dotychczasowych poszukiwaniach roponoœne oka-za³y siê dwa przystropowe poziomy piaskowcowe, przy czym faktycznie zdolnoœæ transportow¹ mediów z³o¿owych posiadaj¹ tylko kilkumetrowej mi¹¿szoœci nie-co s³abiej zsylifikowane piaskowce wystêpuj¹ce w œrod-kowych i dolnych czêœciach poziomów piaskowcowych. Pu³apki z³o¿owe s¹ wiêc typu strukturalno-litologicznego. Warunki strukturalne w kambrze rozpoznano tu pracami sejsmicznymi w latach 90. w sposób zadawalaj¹cy.
Dalsze prace poszukiwawcze powinny w pierwszej kolejnoœci zmierzaæ do wyznaczenia stref o korzyst-niejszych cechach zbiornikowych wybranych horyzontów piaskowcowych kambru œrodkowego. Jak siê wydaje
zada-100
2
0 50km
perspektywiczna strefa poszukiwañ wêglowodorów
prospective hydrocarbon exploration zone
Wysokoperspektywiczne pierwszoplanowe obszary poszukiwañ wêglowodorów w obrêbie strefy perspektywicznej: A - paleowyniesienie Siedlec, B - paleowyniesienie Olsztyna,
C -obszar przygraniczny Braniewo-Górowo, D– przymorska czêœæ wyniesienia £eby,
High prospective and main hydrocarbon exploration areas within prospective zone: A – the Siedlce palaeoelevation, B – the Olsztyn palaeoelevation,
C – an area near the Polish state border near Braniewo, Górowo I³aweckie, D – peri-Baltic part of the £eba Elevation
dyslokacje pewne i przypuszczalne
faults (proven and probable)
zasiêg kambru
extent of Cambrian deposits
zasiêg ordowiku
extent of Ordovcian deposits
izolinia œrednich porowatoœci kambru œrodkowego 2%
isoline of average porosity 2%
izolinie mineralizacji wód kambryjskich (g/l)
isolines of total mineralization
of the Middle Cambrian formation waters (g/l)
ma³operspektywiczna strefa poszukiwañ wêglowodorów
(z uwagi na niekorzystne cechy zbiornikowe osadów kambru œrodkowego)
low prospective hydrocarbon exploration zone (poor reservoir of the Middle Cambrian deposits)
strefa ograniczonych mo¿liwoœci poszukiwañ wêglowodorów (z uwagi na ma³okorzystne warunki zachowania z³ó¿)
zone of low prospectivity (low probability preservation of fields)
strefa bardzo ma³ych poszukiwañ wêglowodorów
zone of very low prospectivity
B C D A 2 2 2 2 2 100 50 50 100 50 100 50 GDYNIA GDAÑSK ELBL¥G GÓROWO I£AWECKIE BARTOSZYCE BRANIEWO OLSZTYN WARSZAWA BIA£YSTOK £OM¯A BIA£A PODLASKA SIEDLCE W£ODAWA LUBLIN £EBA ORNETA KOŒCIERZYNA KOCK B
Ryc. 7. Strefy perspektywiczne i pierwszoplanowe obszary poszukiwañ wêglowodorów w kam-brze œrodkowym NE Polski
Fig. 7. Prospective zones and main areas assigned for petroleum exploration of the Middle Cam-brian deposits of NE Poland
nie to jest mo¿liwe do rozwi¹zania metodami sejsmiczny-mi. Wstêpne wyniki tego typu prac (Wróbel i in., 2002) s¹ zachêcaj¹ce.
3. Strefa ograniczonych mo¿liwoœci poszukiwañ wêglowodorów. Przebudowa planu strukturalnego platfor-mowej pokrywy osadowej w okresie dewonu i karbonu wzmog³a migracjê wêglowodorów z obszarów najbardziej obni¿onych. W tym czasie nastêpowa³o intensywne podnoszenie siê wyniesienia mazursko-suwalskiego i ³ukowsko-wisznickiego. Konsekwentne podnoszenie siê tych wyniesieñ oraz wyodrêbnionych bloków na ich sto-kach wzmog³o procesy erozyjne, co nie sprzyja³o zacho-waniu wêglowodorów, gdy¿ mog³o spowodowaæ destrukcjê z³ó¿. Dotyczy to w szczególnoœci pó³nocnego i po³udniowego stoku wyniesienia mazursko-suwalskiego.
Raczej kompresyjna geneza dyslokacji zgodnych z zachodnim brzegiem platformy w okresie waryscyjskim sprzyja³a nieco wiêkszej mo¿liwoœci hamowania migracji w przydyslokacyjnych strefach spêkañ na zachodnim sto-ku wyniesienia mazursko-suwalskiego i byæ mo¿e tak¿e wzd³u¿ strefy dyslokacyjnej Kocka.
4. Strefa bardzo ma³ych perspektyw poszukiwaw-czych wêglowodorów. Obejmuje ona krañcowo wschodnie rejony kraju (ryc. 7), gdzie osady kambru wystêpuj¹ na g³êbokoœci mniejszej ni¿ 1500 m, maj¹ bardzo korzystne cechy zbiornikowe, lecz s¹ niedostatecznie uszczelnione m³odszymi osadami o czym œwiadczy bardzo niska minera-lizacja wód z³o¿owych. Ponadto ska³y kambryjskie i m³odsze zawieraj¹ niedojrza³y materia³ organiczny.
Przedstawiona ocena perspektyw poszukiwañ wêglo-wodorów w kambrze na platformie prekambryjskiej w Polsce jest rozwiniêciem i udokumentowaniem tez czê-œciowo zarysowanych we wczeœniejszych publikacjach geologicznych Depowskiego, Tyskiego (1968), Depow-skiego, Stolarczyka, Tyskiego (1979) i Stolarczyka i in. (1995, 1997). Uwzglêdnienie tych ocen w racjonalnie pojêtym procesie poszukiwañ wêglowodorów jest konieczne dla uzyskania korzystnych efektów z³o¿owych.
Literatura
AREN B., JAWOROWSKI K., JUSKOWIAKOWA M. & LENDZION K. 1979 — The vendian and Lower Cambrian in the Polish part of the East-Europaen Platform. Biul. Inst. Geol., 318: 43–58.
BOJARSKI L. 1996 — Atlas hydrochemiczny i hydrodynamiczny paleozoiku i mezozoiku oraz ascenzyjnego zasolenia wód podziem-nych na Ni¿u Polskim. Pañstw. Inst. Geol., Warszawa.
BURZEWSKI W. 1998 — Problems of oil potential of the Polish petroleum provinces. Oil and Gas News from Poland, 8: 91–99. DADLEZ R. 1990 — Tektonika po³udniowego Baltyku. Kwart. Geol., 34: 1–20.
DADLEZ R. 1998 — Epikontynentalne baseny sedymentacyjne w Pol-sce od dewonu po kredê — zale¿noœci rozwoju od budowy skorupy krystalicznej. Pr. Pañstw. Inst. Geol., 165: 17–30.
DEPOWSKI S. & TYSKI S. 1968 — Budowa geologiczna syneklizy peryba³tyckiej i warunki wystêpowania bituminów. Prz. Geol., 16: 324–330.
DEPOWSKI S., STOLARCZYK F. & TYSKI S. 1979 — Ropo- i gazo-noœnoœæ paloozoiku polskiej czêœci syneklizy peryba³tyckiej. Prz. Geol., 27: 593–599.
GÓRECKI W. 2002 — Analiza litofacjalna i strukturalna oraz okreœle-nie stref i rejonów optymalnych do podjêcia poszukiwan zló¿ ropy naftowej i gazu ziemnego w utworach kambru wschodniej czêœci syne-klizy peryba³tyckiej. Etap I: Reprocessing i reiterpretacja przekrojów sejsmicznych na koncesji PGNiG S.A., Arch. PGNiG — BG Geonafta. GROTEK I. 1999 — Origin and thermal maturity of the organic matter in the Lower Palaeozoic rock of the Pomeranian Caledonides and their foreland (northern Poland). Geol. Quart., 43: 297–312.
JAWOROWSKI K. & MODLINSKI Z. 1968 — Dolnosylurskie wapienie gruz³owe w pó³nocno-wschodniej Polsce. Kwart. Geol., 12: 493–505.
JAWOROWSKI K. 1979 — Transgresja morza kambryjskiego w pó³nocnej Polsce. Pr. Inst. Geol., 40.
JAWOROWSKI K. 1997 — Depositional environments of the Lower and Middle Cambrian sandstone bodies; Polish part of the East Europe-an Craton. Biul. Pañstw. Inst. Geol., 377.
JAWOROWSKI K. 1997 — Warunki depozycji cia³ piaszczystych kambru dolnego i œrodkowego w polskiej czêœci platformy wschodnio-europejskiej. Biul. Pañst. Inst. Geol.
KLECAN A. & G£OGOWSKI L. 2002 — Opracowanie badañ sejsmicz-nych reprocessing i reinterpretacja. Temat: Górowo I³aweckie. Arch. PGNiG — BG Geonafta.
LENDZION K. 1972 — Stratygrafia kambru dolnego na obszarze Pod-lasia. Biul. Inst. Geol., 233: 69–117.
LENDZION K. 1983 — Rozwój kambryjskich osadów platformowych Polski. Pr. Inst. Geol., 105.
LENK T. 1993 — Badania szczelinowatoœci [W:] — Koñcowe opraco-wanie wyników badañ geochemicznych, w³asnoœci petrofizycznych i petrograficznych ska³ zbiornikowych, uszczelniaj¹cych, szczelinowatoœci i karota¿u geomikrobiologicznego — Etap II. Grocholski P. i Zespó³ Arch. Inst. Naft., Kraków.
£ABÊDZKI J. 1994 — Ocena stopnia diagenezy i w³asnoœci zbiorni-kowych utworów kambru na wyniesieniu £eby. Arch. PGNiG — BG Geonafta.
MERTA H. 1991 — Analiza mo¿liwosci generowania i akumulacji weglowodorów w osadach paleozoicznych wyniesienia £eby. Arch. PGNiG — BG Geonafta.
MODLIÑSKI Z. 1982 — Rozwój litofacjalny i paleotektoniczny ordo-wiku na obszarze platformy prekambryjskiej w Polsce. Pr. Inst. Geol., 102.
NARKIEWICZ K. & NEHRING-LEFELD M. 1993 — Zastosowanie wskaŸników CAI w analizie basenów sedymentacyjnych. Prz. Geol., 41: 757–763.
NEHRING-LEFELD M., MODLIÑSKI Z. & SWADOWSKA E. 1997 — Termal evolution of the Ordovician in the western margin of the East-European Platform: CAI and Ro data. Geol. Quart., 41: 129–137. RYDZEWSKA K. 1974 — Kambr. Ska³y platformy prekambryjskiej w Polsce. Cz. 2. Pokrywa osadowa. Pr. Inst. Geol., 74: 42–48.
SIKORSKA M. 1988 — Mikrofacje ska³ osadowych kambru œrodko-wego w polskiej czêœci platformy wschodnioeuropejskiej. Pr. Pañstw. Inst. Geol., 126.
SIKORSKA M. & PACZEŒNA J. 1997 — Quartz cementation in Cam-brian sandstones on the back ground of their burial history (Polish part of the East European Craton). Geol. Quart., 41: 265–272.
STOLARCZYK F. & TYSKI S. 1972 — Geologiczne warunki wystêpowania wêglowodorów w osadach kambru we wschodniej czêœci syneklizy peryba³tyckiej. Prz. Geol., 20: 371–379.
STOLARCZYK F. 1979 — Powstawanie lokalnych form tektonicz-nych w polskiej czêœci syneklizy peryba³tyckiej na tle rozwoju geolo-gicznego ca³ej jednostki. Acta Geol. Pol., 29: 519–558.
STOLARCZYK F., STOLARCZYK J., WYSOCKA H. & BUCHELT M. 1995 — Rozk³ad przestrzenny ska³ zbiornikowych kambru w aspekcie akumulacji wêglowodorów na wyniesieniu £eby. Nafta–Gaz, 51: 81–87 .
STOLARCZYK F., STOLARCZYK J., WYSOCKA H. & BUCHELT M. 1997 — Strefy perspektywiczne dla wystêpowania wêglowodorów w kambrze lubelsko-podlaskiej czêœci starej platformy. Prz. Geol., 45: 171–175.
STOLARCZYK J. 1988 — Rozwój koncepcji poszukiwawczych w starszym paleozoiku platformy prekambryjskiej. Prz. Geol., 36: 257–261.
STRZELECKI W. 1979 — Litofacja i szczelinowatoœæ roponoœnych utworów kambru w syneklizie peryba³tyckiej. Pr. Geol., 116. SWADOWSKA E. & SIKORSKA M. 1998 — Historia pogrzebania ska³ kambruna podstawie refleksyjnoœci macera³ów witrynitopodobnych w polskiej czêœci platformy wschodnioeuropejskiej. Prz. Geol., 46: 699–706. TOMCZYK H. 1968 — Stratygrafia syluru w obszarze nadba³tyckim Polski na podstawie wierceñ. Kwart. Geol., 12: 15–34.
TOMCZYKOWA E. & TOMCZYK H. 1979 — Middle Silurian in the Podlasie Depression (Eastern Poland). Biul. Inst. Geol., 318: 59–103. WAGNER R. 1994 — Stratygrafia osadów i rozwój basenu cehsztyn-skiego na Ni¿u Polskim. Pr. Pañstw. Inst. Geol., 146.
WILK W. 1995 — Opracowanie badañ sejsmicznych. Temat: £eba–¯arnowiec. Arch. PGNiG — BG Geonafta.
WITKOWSKI A. 1990 — Geodynamiczne i geotermiczne przes³anki ropo-gazonosnosci po³udniowego Baltyku. Kwart. Geol., 34: 67–75. WRÓBEL K., GLOGOWSKI L. & ZARZYKA M. 2002 — Opracowa-nie badañ sejsmicznych — Temat: £eba–¯arnowiec. Arch. PGNiG — BG Geonafta.
