Model sedimentární a erozivní historie boskovické brázdy

Bc. Petr Holzer

Master's thesis

Model of depositional and erosional history of the Boskovice furrow

Abstract:

Boskovická pánev je tvořena svrchně karbonskými a permskými sedimenty uloženými na krystaliniku moravika svratecké klenby. Sedimentace v říčním a jezerním prostředí probíhala ve stephanu a autunu, na jejichž rozhraní se nachází 1. uhelná sloj doprovázená dvěmi menšími slojemi (Malý 1993a). Permské jílovce a pískovce obsahují několik markerových horizontů bitumenních slínovců a pelokarbonátů. Na východě je pánev omezena brněnským masivem s útržky kulmu na kontaktu. Jejich klasty se nachází v rokytenských slepencích, které lemují vyzvednutý blok krystalinika. Celkem 11 vzorků uhlí a uhelných prachovců bylo vyhodnoceno použitím odrazové a fluorescenční mikroskopie. V analyzovaných vzorcích měl alginit a sporinit jasně žlutou až oranžovou fluorescenci, což odpovídá přeměně organické hmoty v podmínkách zóny tvorby ropy („ropného okna“). Teplně více přeměněné vzorky byly bez fluorescence. Tato data potvrzují další dříve změřené hodnoty tepelné zralosti - odraznost vitrinitu Ro = 0,76–2,15 % a Tmax = 436–516 °C (Franců a Sýkorová 2011). Pro hlubší analýzu subsidenční a tepelné historie byl sestrojen trojrozměrný model na základě digitalizovaných archivních důlních dat, digitálního modelu reliéfu terénu a geologické mapy. Při tvorbě 3D modelu byly využity programy firmy Golden Software (Didger 5, Surfer, Voxler) a ArcGIS. Vytvořený 3D model umožňuje bližší náhled na geometrii pánve a prostorové vztahy v rozložení sedimentárních vrstev. Jednorozměrný model subsidenční a termální historie byl vytvořen v programu PetroMod 1D pro „seismický“ vrt PH-1 situovaný z povrchu do nejhlubšího konce chodby dolu Jindřich (Antonín). Jeho přesnost byla kalibrována měřenými hodnotami odraznosti vitrinitu (Ro). V modelu je řešena otázka, jak velké množství nadložních sedimentů bylo odstraněno erozí. Varianta modelu 1 simuluje vývoj bez jakékoliv eroze. Vypočítaný trend tepelné přeměny s hloubkou má paralelní průběh s Ro, je však významně posunut do nižších hodnot. Varianta modelu 2 uvažuje existenci vysokého tepelného toku v karbonu a permu. Výsledkem takovéhoto vývoje je trend tepelné přeměny křižující měřená data. Varianta 3 uvažuje s pokračující sedimentací ve svrchním permu, následným výzdvihem a erozí ca 2550 m v mezozoiku. Ve výsledku tohoto modelu byla dosažena optimální shoda předpovídané a měřené tepelné zralosti.

Abstract:

The Boskovice basin is formed of Carboniferous and Permian sediments deposited on the crystalline basement of moravikum, svratecká klenba. Sedimentation in the fluvial and lacustrine environment took place in stephan and autun, at their borderline there is the first coal seam accompanied by two smaller seams (Malý 1993a). Permian claystone and sandstone contain several marker horizons of bituminous marlites and marl concretions. The eastern edge of the basin is bounded by brněnský masiv with fragments of Culm. Their fragments are contained in conglomerates (rokytenské slepence), which are lined with raised block of brněnský masiv. A total of 11 samples of coal and coal siltstone were evaluated using reflection and fluorescence microscopy. In the analyzed samples, the alginite and sporinite had bright yellow to orange fluorescence, corresponding to the thermal maturity of organic matter in the conditions of oil window. More thermally mature samples were without any fluorescence. This information supports other previously measured values of thermal maturity – vitrinite reflectance Ro = 0.76 - 2.15% and Tmax = 436 - 516 ° C (Franců and Sýkorová 2011). For better characterization of subsidence and thermal history a three-dimensional model was constructed based on digitized archive mining data, a digital relief terrain model and a geological map. Products of Golden Software company (Didger 5, Surfer, Voxler) and ArcGIS were used to create the 3D model. Which provides a closer look at the basin geometry and spatial relationships between sedimentary layers. A one-dimensional model of subsidence and thermal history was created in the PetroMod 1D for the „seismic“ well PH-1 located from the surface to the deepest part of the Jindrich (Antonin) mine corridor. Its accuracy was calibrated by measured values of vitrinite reflectance (Ro). The model was constructed to answer the question of how large amounts of overburden sediments have been removed by erosion. Model 1 simulates development of basin without any erosion. The calculated trend of thermal maturity with depth has a parallel direction with Ro but is significantly shifted to lower values. Model 2 considers the existence of a high heat flow in Carboniferous and Permian. The result of this development is the trend of thermal maturation that crosses the measured data. Model 3 contemplates continued sedimentation in the Upper Permian, subsequent elevation and erosion of about 2550 m in Mesozoic. As a result of this model, optimal matching of predicted and measured thermal maturity was achieved.

Keywords

boskovická brázda, petromod, odraznost vitrinitu, uhlí, tepelná zralost, fluorescenční mikroskopie, Boskovice basin, vitrinite reflectance, fluorescence microscopy, coal, thermal maturity

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 11. 5. 2018

Thesis defence

• Date of defence: 14. 6. 2018
• Supervisor: doc. RNDr. Rostislav Melichar, Dr.
• Reader: Mgr. Jan Černý, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Geology / Applied and Environmental Geology