Organic matter and clay minerals as indicators of the Mikulov Marls maturity

Mgr. Iva Sedláková, Ph.D.

Doctoral thesis

Abstract:

Předkládaná disertační práce se zaobírá termální zralostí horninové formace mikulovských slínovců v oblasti jižní Moravy. Ke studiu byly využity dva typy analýz, které vypovídají o tepelné přeměně hornin: (1) analýza organické hmoty a (2) analýza jílových minerálů. Celkem bylo hodnoceno 41 vzorků horninových jader ze 14 vrtů. Provedeny byly analýzy: geochemická pyrolýza Rock-Eval 6, měření odraznosti vitrinitu, macerálová analýza, stanovení mineralogického složení a stanovení jílových minerálů. Uvedené metody umožnily stanovit hlavní minerály mikulovských slínovců. Hlavní složky ve všech vzorcích tvoří karbonáty 54.4%, jíly 26.6%, 17.5 % křemen a živce. Jejich vzájemný poměr řadí mikulovské slínovce do skupiny slínovců a vápnitých jílovců. Detailní zhodnocení v optickém mikroskopu prokázalo dominanci kalcitu nad dolomitem a přítomnost minerálu glaukonitu. Obsah expandabilní složky ve smíšeno-vrstevnatém minerálu ilit-smektitu se pohybuje v širokém rozpětí od 70% do 28%. Mikroskopické zhodnocení doložilo přítomnost řasové organické hmoty, typ kerogenu II. Z důvodu nedostatku přítomnosti macerálů vitrinitu bylo měření odraznosti vitrinitu obtížné, nicméně naměřené hodnoty se pohybují v rozmezí 0.55% až 0.75%.Kvalita organicko-geochemických analýz je výrazně ovlivněna vysokým obsahem karbonátů. Avšak hodnoty Tmax, HI, OI řadí mikulovské slínovce z hlediska tepelné zralosti do fáze ropného okna. Vzájemná korelace parametrů tepelné zralosti z organické hmoty a jílových minerálů prokázala hranici ropného okna v hloubce pod 3300 m, počátek plynného okna lze předpokládat v hloubce pod 5000 m. Tepelný gradient mikulovských slínovců podložený změnami poměru expandabilní složky ve smíšeno-vrstevnatém minerálu ilit-smektitu může být srovnáváno s tepelným gradientem Vídeňské pánve. Tím je tak potvrzen obecně akceptovaný geologický koncept maximálního zanoření jurských mikulovských slínovců v období miocénu, kdy došlo k jejich zatížení nasouvanými příkrovy Západních Karpat. (Krejčí et al. 1996, Krejčí et al. 2001, Pícha et al. 2006).

Abstract:

This dissertation evaluates the thermal maturity of the fine-grained Upper Jurassic formation (Mikulov Marls) from the area of South Bohemia (Czech Republic). Two major approaches for thermal evaluation and assessment were applied: (1) study of the organic matter and (2) study of the clay minerals. Total amount of 41 core samples from 14 different wells were examined. Samples were subject of the further analyses: geochemical analysis Rock-Eval 6, vitrinite reflectance measurements, maceral identification, determination of the bulk mineralogy and clay mineralogy. Based on the mineralogical analyses, Mikulov Marl´s mineralogical composition was dentified: 54.4% of carbonates, 26.6% of clays and 17.5 % quartz and feldspar. Optical observation moreover helped to distinguish proportion of calcite > dolomite, pointed to the presence of glauconite. In clay fraction, dominates illite > kaolinite > illite-smectite > chlorite. The amount of the expandable component in the mixed-layered mineral I-S decreases from 70% to 28%. Geochemical outcomes pointed to the presence of the kerogen type II. That is characteristic by the presence of algal organic matter with deficiency of vitrinite matter. Therefore the measurement of the vitrinite reflectance was difficult; however, values of Ro range from 0.55% to 0.75%. Based on the measured vitrinite reflectance and maximum pyrolytic temperature (Tmax) Mikulov marl´s thermal maturity is supposed to be on the boundary early mature/mature. Mutual correlation of thermal maturity parameters taken from organic matter and clay minerals sets the transition between immature and mature zone to the depth between 3 100 and 3 300 m. The inception of gas window is expected in depth greater than 4 500 m. For Mikulov Marls, the geothermal gradient based on smectite illitization is comparable to the one in the Vienna Basin and supports the geological concept that expects maximum burial of Jurassic Mikulov Marls during the Miocene when the West Carpathian nappes overthrusted the region (Krejčí et al. 1996, Krejčí et al. 2001, Pícha et al. 2006).

Keywords

Mikulovské slínovce, termální zralost, odraznost vitrinitu, illitizace, mineralogické složení

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 19. 4. 2017

Thesis defence

• Date of defence: 21. 6. 2017
• Supervisor: doc. RNDr. Jaromír Leichmann, Dr.
• Reader: RNDr. Juraj Franců, CSc., Mgr. Dalibor Všianský, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Geology (4-years) / Geological Sciences