Możliwość zastosowania neutronowej analizy aktywacyjnej w badaniach stref rafogenicznych dolomite głównego cechsztynu

(1)

and oil fields and copper ore deposits. A remarkable progress was also made in paleogeography and pa-leotectonics.

The paper presents the main achievemcmts of the studies. The studies made it possible to reconstruct geological setting of minerał raw material dcposits occurring in the Permian and they markedly contri-buted to increase in effectiveness of the search. The paleogeographic studies were found to be highly in•-portant as their results madc it possibl'e to define new perspective areas of gas and oil fields and me-tal ore deposits.

PE3IOME

MccJie,zi.OBaRMH rrepMCKHX OTJIOiKeRHił B rrJiaTcPOP-MeRRbiX paiłORaX liOJibliiH xapaKTepH3HpyiOTCH CKO-pbiM pa3BJ1THeM CBH3aHRbiM C IIOHCKaMH J1 pa3Be,D;KOfi MHRepaJibHOrO CblpbH, a npeiK,n;e BCęrO - MeCTOpOiK-,n;eHHM Me,n;H, KaMeRROM SOJIH, KaJIHMHhiX COJiei1:, a

TaK-iKe rrpHpO,n;Horo ra3a H HecpTH. Oco6oe ycHJieRHe 3THX HCCJie,D;OBaHHM Ra6JIIO,D;aeTCH IIOCJie OTKpbiTHH B 1957 r. O,D;HHX J13 CaMbiX 60JibliiJ1X B MHpe MeCTOpOiK,D;eHHM Me,n;u B patioHe Jiro6uH-CepoiiiOBHI.\e (HHiKHHH

Cu-Jie3HH), a TaKLI<: e MeCTOpOiK,D;eHJ1ił HecPTJ1, ra3a J1 IIOJIJ1-raJIHTa. BOJibliiHHCTBO HCCJie,D;OBaHI1M - JIHTOcPal\.I1aJib-HbiX, CTpaTHrpacPW-IeCKHX, rreTpOrpacPU'tJeCKHX, reOcPH-3J1'Ie·CKJ1X H 6ypeRHH CKBaiKJ1R 6biJIO IIpOBe,D;eRO B ac-rreKTe pacrrpOCTpaReHVIH MeCTOpOiK,D;eHHM HecpTH, ra3a H Me,D;HhiX py,n;. BhiJIH npoBe,n;eHhi TaKiKe rraJieoreo-rpacl>u"tJeCKHe H IIaJieOTeKTOHH'tJeCKHe HCCJie,D;OBaHHH. B CTaThe IIPHBe,n;eHbi pe3yJibTaTbi 3THX HCCJie,D;OBaHt·IM, KOTOpbie C,D;eJiaJIH B03MOiKRbiM OIIpe,D;eJieHHe reOJIOrl1-'<IeCKJ1X ycJIO'BHił pacrrpocTpaHeRHH MecTopmK,n;eRHił MHRepaJibHOrO CbipbH B rrepMCKHX OTJIOiKeRHHX J1 Be-,n;eRHe 3<lJcpeKTHBRbiX IIOHCKOB. 0co6oe 3Ra'tJeRJ1e HMe-IOT, no MHeHHH aBTOpOB, rraJieoreorpacl>H"tJecKHe HCCJie-,n;oBaHHH ,D;JIH Orrpe,n;eJieHHH ROBbiX 30R, rrepCIIeKTHB-HbJX B 06JI8.CTJ1 RaXO:R{,D;eHHH MeCTOpO:iK,D;emn1 HecpTM, ra3a l1 py ,n; MeTaJIJIOB.

WŁADYSŁAVv MOSKAL Przeds. Poszuk. Nafty i Gazu w Pile

1\<IOZLIWOśC

ZASTOSOWANIA NEUTRONOWEJ ANAL

I

ZY AKrfY,VACYJNEJ

W BADANIACH STREF R:AFOGENICZNYCH DOLOM

I

TU

GŁOWNEGO

CECHSZTYNU

Jednym z poziomów ropogazonośnych Niżu Pol-skiego, interesujących przemysł naftowy, jest dolo-mit główny cechsztynu (5). W jego obrębie wystę pują utwory o cechach osadów rafogenicznych (8,

9, 11), zwanych barierą główną (1-4, 7, 15), z

któ-rymi wiąże się największe możliwości odkrycia złóż węglowodorów.

Roponośność bariery głównej na terenie NRD oraL możliwość jej przebiegu na znacznym obszarze Pol-ski spowodowała, pod koniec lat sześćdziesiątych, wzrost zainteresowania tym problemem również geo-logów polskich. Do śled:?enia przebiegu bariery głów nej w NW Polsce zastosowano model miąższościowy, który uzupełniano później badaniami petrograficz-nymi, chemicznymi i geofizycznymi. Podobny mo-del miąższościowo-facjalny, rozbudowany o dane z zakresu geochemii naftowej, stosowano w NRD (1, 14, 15). Stwierdzono, że model miąższościowo-fac jalno-geochemiczny sprawdza się także na obszarze

NW Polski (6, 13).

W obecnie opracowanym modelu miąższościowo -facjalnym, stosowanym do śledzenia przebiegu ba-riery głównej i innych form rafogenicznych dolomi-tu głównego, dużo uwagi przywiązuje się do typów litologicznych skał. Korelacja według wydzielonych typów litologicznych jest jednak skomplikowana, a główną trudność stanowi znalezienie odpowiadają cych sobie poziomów litologicznych w różnych stre-fach facjalnych. Ostatnio stwierdzono możliwość prześledzenia w utworach dolomitu głównego

równo-UKD 551.7:36.3.022.4:551.438.23 :552.53'143 :550.835.52:556.314.6: 546.14( 438) wiekov,-ycl1 p:;z~cr: .. ó-v;.r sedymentacyjnych, przy uży ciu najnowocześniejszej techniki analitycznej, jaką jest neutronowa analiza aktywacyjna (12, 20).

Istota neutronowej an:::tlizy aktywacyjnej polega na napromieniowaniu analizowanej próbki strumie-niem neutronów, w celu-uzyskania sztucznych izo-topów pierwiastków znajdujących się w próbce. Do analizy aktywacyjnej jako źródła neutronów wyko-rzystuje się reaktor atomowy. Po napromieniowaniu próbki i wzorca, schładza się je, a następnie przeno-si pod spektrometr gamma z odpowiednim licznikiem scyntylacyjnym, gdzie rejestrowane jest widmo prób-ki i wzorca. Z porównania obu widm, po odpowied-nich przeliczeniach otrzymuje się wyniki analizy

(12, 20). Pośrednie wyjaśnienie przesłanek, upoważ niających do zastosowania neutronowej analizy ak-tywacyjnej w badaniu utworów dolomitu głównego, znajdzie czytelnik w nowych koncepcjach sedymen-tacji osadów chemicznych (16, 17, 18). Nie wdając się w dyskusję, czy wymienione koncepcje sprawdza-ją się w sedymentacji utworów cechsztynu, autor pragnie zwrócić uwagę na rolę geochemii bromu, podkreślaną w wymienionych modelach.

Wykonanie "profilów bromowych" pozwala do-kładniej prześledzić historię sedymentacji osadów ewaporatowych (17, 18), ponieważ stwierdzono, że każde zmniejszenie dopływu świeżych wód oceanicz-nych do basenu ewaporatowego wpływa na wzrost koncentracji soli i bromu w wodach i osadach ba-senu. Natomiast dopływ świeżych wód oceanicznych

·-r---~O~o _ _ _ _ _ _ _ _.2o._o _ _ _ _ _ _ _....;3:;.;;0~0---~~~~~~E~U;,.;.LI;,.;.ZA;,.;.C~JA-ijlitr

Ryc. l. Korelacja pomiędzy mine-ralizacją a koncentracją bromu w wodach złożowych dolomitu

głów-<,o 2,E> ~.o

.,

---=-

---·

_-

-..-...•

.

_..

...

:

...

..

.

...

,

.

..

,

.

'

\

'

\ ·~

nego cechsztynu NW Polski.

Fig. 1. Correlation of mineraliza-tion and bromine concentramineraliza-tion in deposit waters from the Main Do-lomite (Zechstein) of NW Poland.

(2)

5r Co.~o, 40 Z o 40 z o 30 lw 2HS

~r

PP"' uso

--

~-,_

_{"..._}

_..,... -w :::>

-0 z _{- - - -}

--

r-2890 >- :z t- o N .J <f) _o :r D u w 5 u >

_o

z 3: .. n :~ _-o

₈

o ..>J :L _'-" <( o d) ₂₆₀₀ n UT t- 0 ~ :c <( n:: o _:;;.. --1---_J :l- ~ z o "... uJ c _- 0 i - '*"" z

++

+

=1- o .,.... Jp- ::.::

:~~

_"...

+

-

....,.._

+

2810

--

₊

+

--

+

'1-Jo--- +-

+

l. B l~

-

--

- - . . , . . . :!oo-

+-++

Ryc. 2. Profil bromowy i anhydrytowy dolomitu

głównego z otworu św.-4.

Fig. 2. Bromine and anhydrite profiLe of the Main Dolomite from the św. - 4 borehole.

lub zmiana ilości wód w izolowanym basenie

wywo-łana opadami, prowadzi do spadku koncentracji bro-mu w wodach i osadach basenu.

Ogólnym potwierdzeniem tego rodzaju zależnoś

ci, tylko w okresie sedymentacji dolomitu głównego,

mogą być wyniki wstępnej analizy hydrochemicznej

wód złożowych NW Polski, wykonanej przez W.

Kic-mana (ryc. 1). Stwierdzono, że w wodach dolomitu

głównego NW Folski wraz ze wzrostem mineraliza-cji, wzrasta koncentracja bromu, a wody o wyso-kiej mineralizacji występują w strefach

zastoisko-wych.

Wykonanie profilu bromowego dla utworów do-lomitu głównego stało się możliwe po nawiązaniu

współpracy PPNiG w Pile z Zakładem Chemii

Po-. litechniki świętokrzyskiej. W Zakładzie Chemii, kierowanym przez S. Z. Zrojewskiego, wykonano badania śladowych koncentracji szerokiego zestawu pierwiastków w próbkach skał, bituminach i ropach dolomitu głównego, z kilku otworów NW Polski.. Uzyskane wyniki pozwoliły autorowi wykonać pro-fil bromowy dla dolomitu głównego z otworu św-4,

który skorelowano z procentową ZSlwartością anhy-drytu. Analiza przedstawionych wyników pozwala

wydzielić recesywne i progresywne cykle

sedymen-tacyjne (19). Cykle recesywne, charakteryzujące się

niską koncentracją bromu i niską zawartością

siar-czanów, związane z dopływem świeżych wód. ocea-.. nicznych, oznaczono znakami

"+".

Cykle progre-sywne, cechujące się zwiększeniem koncentracji bromu i siarczanów w skale, co wiązać należy ze

zmniejszaniem się ilośd wód w basenie, oznaczono znakami "-" (ryc. 2).

Zmiana warunków sedymentacji, zgodnie z pro-filem bromowym, wpływa na rozwój organizmów rafotwórczych. Zatem, cykle sedymentacyjne mogą być biorytmami sedymentacyjnymi (9), związanymi

ze sprzyjającymi lub nie sprzyjającymi dla roz-woju organizmów rafotwórczych warunkami panują

cymi w tym samym czasie w całym basenie. Z

po-wyższego wynika, że zmiana warunków sedymenta-cji utworów dolomitu głównego mogła być

wywoły-704

2860 ·u _." o "' o dl Ul- ZB65 ~ r-2810 2: o - J o Q ~f:\75

Ryc. 3. ProfiL bromowy dla bitumicznych ekstrak-tów chloroformowych z dolomitu głównego

nawier--conego otworem św.-5.

Fig. 3. Bromine profile of chloroform bitumen ex-tracts from the Ivfain Dolomite entered by the

św. ~ 5 borehole.

wana zmianą ilości wód w basenie, albo ruchliwoś cią dna basenu. Główną przyczynę zmian pozwala

wskazać profil bromowy.

Analiza koncentracji bromu w ekstraktach chlo-roformowych z- dolomitu głównego otworu św-5 po-zwala wydzielić też 8 cykli sedymentacyjnych (ryc.

3). Ponieważ innymi badaniami geochemicznymi

stwierdzono, w znacznej -ezęści profilu, bituminy syngenetyczne, wydzielone cykle potwierdzają

spo-strzeżenia dokonane dla otworu Sw-4. Stwierdzono

także, że bituminy epigenetyczne najczęściej łączone są z cyklami recesywnymi i charakteryzują się bra-kiem lub niską koncentracją bromu, podobnie jak

i ropy naftowe, w których koncentracja bromu wa-ha się od 0,06 do 0,54 ppm .

W podsumowaniu przedstawionych wniosków

na-leży podkreślić, że są one wysnute na podstawie sto-sunkowo niewielkiej ilości danych (kilkadziesiąt pró-bek z paru otworów). Niemniej, wstępne wykorzy-stanie wyników neutronowej analizy aktywacyjnej dla potrzeb geologii polskiej w świetle wzrastającej

progresji tej metodyki w pracach geochemicznych prowadzonych w St. Zj., Kanadzie i ZSRR (10, 20),

należy uznać za sukces nauki polskiej. LITERATURA

1. A d a rri ski A., H ti n erb e i n G. Zur Geo-chemie der Er dol d as. .O berperm N ordostmeck-lenburgs. V Internationale Geochemische Kon--ferenz, Magdeburg 1967.

2. A n t o n o w i c z L., K n i e s z ner L. - O ra-fach dolomitu głównego w Polsce. Nafta · 1975 nr 3/4.

3. D i ki e n s z t i ej n G. Ch. i in. - Miestorożdie

nija niefti i gaza Siewiero-Zapadnojewropiejskoj nieftiegazonosnoj prowincii. Niedra Moskwa 1975.

4. F ti c h t b a u er H. Fazies,· PorosiHit und, Gas-inhalt der Karbonatgesteine das norddeutschen Zechsteins. Z. Dtsch. Geol. Ges., Bd. 114/III 1962.

(3)

5. Gurari F., Karnkowskij P . - ltogi i dal-niejszije zadaczi poiskow miestoro~dienij niefti i gaza w Polsze. Gieołogija niefti i gaza, 19'17

no. 4.

6. Halama A., Moskal W . - Główne kryteria geologiczno-geochemiczne w metodyce badania czasu tworzenia się złóż węglowodorów. Referat z Sesji Naukowej Akademii Górniczo-HutniczE'j

w Krakowie, Mogilany 1976.

7. K e r k m a n K. - Riffe und Algenbanke in Zecbstein von Thtiringen, Freiberger F' orschungs-hefte, C 252 Pali:iontologie, Leipzig Hl69. 8. Ki n g R. - Stratigraphic Oil and Gas

Fields-classification, Exploration Methods, and Case Histories. AAPG Memoir 16, Tulsa Hl72.

9. Karo l u k I. K. i in. - Iskopajemyje organo-giennyje postrojki, rify, mietody ich izuczenija i nieftiegazoposnosti. Nauka, Moskwa 1975. 10. L e v i n s o n A. A. - Introduction to

Explora-tion Geochemistry. Applied Publishing Ltd. Ca-lgary 1974.

11. L e v o r s e n A. J. - Geologia ropy naftowej i gazu ziemnego. Wyd. Geol. 1972.

12. M i n c z e w s ki .J., M a r c z e n k o

z. -

Chemia analityczna. PWN 1976.

SUMMARY

The thickness-facies analyses used in search for reef-type deposits in the Main Dolomite (Zechstein) of Foland are discussed. The possibility of use of neutron activation analysis in these studies is shown. In accordance with same new views on sedimenta-tion nf chemical deposits, bromine profile was uscd for zonation of the Main Dolomite. Progressive and regressive sedimentary cycles were differentiated with reference to the bromine profile. L appeared that · epigenetic bitumens should be regarded as re-lated to regressive cycles. This is furtber supported

·by the data concerning bromine concentra.tion in oil from the Main Dolomite (Zechstein) horizon.

13. M o ska l W. - Rola badań geochemicznych w ocenie perspektywności utworów Niżu POlskie-go. Nafta 1975 nr 6.

14. M ti 11 er E. P. - Geochemische Gesetzmassig-keiten und Isotopen Geochemie der organische Substanz in Oberperm des Nordostdeutschen Flachlandes. V Internationale Geochemische

Konferenz, Magdeburg 1967.

15. Mtiller E. P., Wienholz Z . - O gieniezisie uglewodorow w łaboratnych otłożenijach ciech-sztiejna na tierritorii Giermanskoj Diemokrati-czeskoj Riespubliki. Gieołogija niefti i gaza 1968 no. 5.

16. P h l e g er F. B. - A modern evaporite depo-site in Mexico. Bull. AAPG, 1969, no. 4. 17. S c h m a l z R. F. - Deep-water evaporite

de-position as genetic model. Bull. AAPG 1969 no. 4. 18. S l o s s L. L. - Evaporite deposition from

layer-col solutions. Ibidem.

19. S z a n i a w ski H. - Stratygrafia, sedymenta-cja i paleogeografia cechsztynu na obszarze Po-morza: Acta Geol. Pol. 1970 nr 3.

20. Z dr oj e w ski Z. - Teoretyczno-eksperymen-talne studium zastosowań przemysłowych metod

śladowej analizy instrumentalnej (liTA). Zesz.

Nauk. Folitechniki świętokrzyskiej, Ch - 5, Kielce 1976.

PE3IOME

OrrMCaHbi MO~HOCTHO-cpa~MaJihHbie MCCJie.n;oBaHM.H rrpMMeH.HeMbie ,IJ;JI.H Ha6mo.n;em.rn: 3a pMcporeHHbiMM Oca.n;KaMM OCHOBHOrO ,IJ;OJIOMMTa ~eXIIITe:tiHa B ilOJibiiie. YKa3aHa B03M02KHOCTb npMMeHeHM.H pe3yJihTaTOB He:ti-TpOHHoro aKTMBa~HOHHOrO aHaJIM3a B 3Tl1X VlCCJie,IJ;O-BaHYI.HX. CorJiacHo HOBbiM KOH~en~H.HM ce.n;HMeHTa~MM

Xl1MJ1qecKHX OTJI02KeHMH, ,IJ;JI.H paCCJIOeHHJil OCa,IJ;KOB OCHOBHOrO ,!l.OJIOMMTa llpMMeH.HeTC.H 6pOMHbiH npo-cpi1Jib. Ha ero OCHOBaHMM Bhi,IJ;eJI.HIOTC.H nporpeccHBHbre

M perpeccMBHhie ce.n;MMeHTa~MOHHhie ~MKJibi. ABTOP

TIJ)HXO,II;VlT K BbiBO,IJ;y, q TO 3ITHreHeTJ1qeCKl1e 6HTYMbi CBJI3aHbi C pe~eCCVlBHbiMH ~litKJiaMM. 3TO MHeHM:e ITO,!(-TBep:m:.n;aiOT ,IJ;aHHbie ITO KOH~eHTpa~l1l1 6pOMa B He-cpTRX OCHOBHOrO ,IJ;OJIOMV!Ta ~eXIIITeMHa.

ANDRZEJ SATERNUS

Uniwersytet warszawski

NO\iVE DANE O TEKTO

· NICE P ASMA

MASŁOWSKIEGO

Omawiany obszar obejmuje odcinek Pasma

Ma-słowskiego Gór świętokrzyskich, pomiędzy

kamienio-łomem w Wiśniówce Wielkiej na zacl:wd:~ie i Górą

Radostawą na wschodzie, ze sz2zególnym uwzględ

nieniem leżącej pośrodku góry Klonów ki (ryc. l).

VJ'edług podziału litostratygraficznego kambru świę

tokrzyskiego (5), utwory budujące to pa~:mo należą

do trzech jednostek litostratygraficznych. Są to: a) czarne łupki ałunowe, częściowo mułoweowe z minimalnym udziałem kwarcytów; buduj.ące połud

niowe stoki, należą ·do wyższej cżęści formacji łup

ków z Gór Pieprzowych, obejmującej środkową i

górną część kambru środkowego;

b) kwarcyty z podrzędną ilością łupków; tworzą

ce partie grzbietowe, należą do formacj l piaskow-ców z Wiśniówki (dolna część kambru górnego);

c) naprzemianległe łupki i kwarcyty, z:1ane z pol-nocnych stoków oraz z wierceń w Dolinie Wilkow-skiej (9), należą do formacji łupków z Klonówki

(środkowa i górna część kambru górnego oraz

dol-ny tremadok).

Miąższości poszczególnych ogniw w przekroju

po-między Mąchocicami Górnymi i Zagórnymi wynoszą

UKD 551.243:552.45 + 552.43:551.732.3/.4(438.13:23 Pasmo Masłowskie)

wg obUczeń autora, odpowiednio: 250 m, 800 m, 400

m (w ostatnim przypadku bez odcinka znanego

wy-łącznie z wierceń). ·

Położenie warstw

Liczne pomiary położenia warstw wykazały, że

azymuty większości biegów zawierają się w grani-cach od 105° na zachodzie (Wiśniówka) do 120° na wschodzie (Klonówka). Upady są skierowane wyłącz

nie na północ. ·Autor nigdzie nie stwierdził położe

nia odwróconego, co oznaczałoby, że Pasmo Masłow

skie ma zasadniczo budowę monoklinalną.

Stanowisko to jest sprzeczne z poglądami o sfał

dowaniu całego kambru łysogórskiego (3) oraz o nie-zgodnym zaleganiu łupków z Klonówki (fm) na sfał

dowanych utworach starszych (8). Niezgodność, o któ-rej m~wa wyżej, jest nie do wykrycia przy obec-·

nym stanie odsłonięć. Zdaniem autora, jeśli w ogó--le ona istnieje, to tylko jako przerwa w sedymen-tacji lub nieznaczna różnica upadów.

We wschodniej części Pasma Masłowskiego brak jest odsłonięć formacji łupków z Gór Pieprzowych