O GEOLOGII REGIONU I NIE TYLKO

Skały macierzyste bituminów w paleozoiku Gór Świętokrzyskich - Jan Malec

 

W utworach paleozoiku Gór Świętokrzyskich od dawna notowano liczne przejawy obecności substancji bitumicznych w postaci wycieków ropy, grudek asfaltytów, ropy naftowej uwięzionej w żyłach kalcytowych, skorupkach ramienionogów, inkluzjach, bitumicznego zapachu skał oraz obecności metanu. Rejestrowano je w zróżnicowanych litologicznie osadach, obejmujących łupki ilaste, ilasto-margliste, ilasto-krzemionkowe, margle, wapienie i dolomity.

 

Badania zawartości materii organicznej pod kątem występowania i możliwości generacji bituminów prowadzono w szczątkowym zakresie ponad 40 lat temu w wybranych seriach skał paleozoicznych. Z profilu kambru - na obecność bituminów analizowano łupki ilaste z pogranicza kambru środkowego i górnego z regionu łysogórskiego (Krajno, Góry Pieprzowe), w których nie stwierdzono związków ropopodobnych. Niewielką ilość substancji bitumicznej napotkano w łupkach graptolitowych ordowiku z rejonu Zbrzy. W dolnym paleozoiku, najbogatsze koncentracje substancji organicznej zarejestrowano w łupkach graptolitowych dolnego syluru (landoweru). Łupki te, przypadkowo wrzucone do ogniska paliły się dość dobrze. Najbogatsze koncentracje substancji bituminonośnej i bituminów obserwowano w utworach węglanowych górnego dewonu z regionu kieleckiego, głównie z obszaru położonego w obrębie synklinorium kielecko-łagowskiego. Nieznaczną ilość substancji bitumicznych zanotowano w iłowcowych osadach dolnego karbonu (wizenu) z rejonu Górna. W skałach permu (cechsztynu) poszukiwano bituminów w profilach wiertniczych z rejonu Kajetanowa, Ćmińska i Występy. Stwierdzono w ich obrębie wapienie bitumiczne, cienkie wkładki łupków bitumicznych oraz obecność metanu.

 

Pomimo znanych od dawna wystąpień bituminów w skałach paleozoiku Gór Świętokrzyskich, nie prowadzono badań w zakresie ilościowego w nich udziału substancji organicznej. Bardzo ogólne analizy ilościowe wykonano jedynie dla łupków bitumicznych dewonu górnego - famenu z okolic Łagowa. Dopiero w ostatnim okresie, na podstawie badań geochemicznych materii organicznej, opracowano charakterystykę macierzystości utworów późnodewońskich Gór Świętokrzyskich wraz z oceną ich potencjału węglowodorowego. Wykazały one, że w górnym dewonie, najbogatsze w substancję organiczną są osady famenu reprezentowane przez fację marglisto-wapienną.

 

W profilu paleozoiku Gór Świętokrzyskich stwierdzono obecność kilku horyzontów o podwyższonej zawartości materii organicznej. W sylurze, skały bogate w materię organiczną występują w landowerze, gdzie reprezentowane są przez warstwy bardziańskie. W sekwencji dewonu osady o podobnych parametrach macierzystości lokują się głównie w famenie, w obrębie kompleksu marglisto-wapiennego. Karbon świętokrzyski zawiera utwory macierzyste w jego dolnych piętrach (turnej, wizen), wykształconych w postaci warstw zarębiańskich. W profilu permu, do skał macierzystych należy dolny wapień cechsztyński.

 

Na podstawie badań geochemicznych (Rock-Eval) określono wstępną charakterystykę materii organicznej oraz jej procentowy udział w kompleksach skalnych reprezentujących wszystkie systemy paleozoiku Gór Świętokrzyskich.

 

W utworach kambru, potencjalnie perspektywicznych pod względem macierzystości, ujawniono znikome ilości materii organicznej. Pomimo czarnej barwy iłowców kambru środkowego i górnego z regionu łysogórskiego, zawierają one niewielkie ilości węgla organicznego, przy prawie całkowitym braku węglowodorów. Czarna barwa tych skał pochodzi najprawdopodobniej od rozproszonego pirytu.

 

W badanych na macierzystość skałach górnego ordowiku z regionu łysogórskiego stwierdzono bardzo mały udział substancji organicznej.

 

W dolnym sylurze (landowerze) z regionu kieleckiego, łupki ilasto-krzemionkowe zawierają przeciętnie ponad 3% wagowych materii organicznej, co czyni je skałami o bardzo wysokim potencjale węglowodorowym. Mała zawartość substancji organicznej w skałach dolnego syluru z regionu łysogórskiego może wynikać z przegrzania tych utworów i usunięcia z nich węglowodorów. W sposób pośredni mogą na to wskazywać stosunkowo wysokie wartości wskaźników dojrzałości termicznej materii organicznej w tych osadach, uzyskane na podstawie akritarch i konodontów, które w równowiekowych skałach z regionu kieleckiego mają wartości znacznie niższe.

 

W profilu serii marglisto-wapiennej górnego dewonu – famenu, wyróżniają się szczególnie dwa horyzonty o doskonałym potencjale węglowodorowym, w których udział węgla organicznego jest większy niż w pozostałej części tej jednostki. W starszym z nich, reprezentowanym przez kompleks margli i wapieni laminowanych, udział materii organicznej wynosi przeciętnie prawie 2%. W młodszym, wykształconym w postaci czarnych łupków marglistych i wapieni ilastych, występuje kilka poziomów łupków bitumicznych o grubości warstw od 30 do 180 cm, a materia organiczna stanowi w nich od 10 do 22% wagowych. Przeciętna zawartość materii organicznej w kompleksie marglisto-wapiennym famenu wynosi w granicach 1-1,5%, klasyfikując te skały do grupy o wysokim potencjale węglowodorowym.

 

W karbonie skałami o bardzo wysokim potencjale węglowodorowym okazały się turnejskie i wizeńskie czarne iłowce krzemionkowe warstw zarębiańskich, które zawierają przeciętnie około 2,8% wagowych substancji organicznej. Skały permu, reprezentowane przez wapień cechsztyński z dolnej części cechsztynu, należą do utworów o wysokim potencjale węglowodorowym. Przeciętnie zawierają one około 1,6% substancji organicznej.

 

Kompleksy skalne bogate w materię organiczną, niezależnie od wieku, złożone są z osadów o zbliżonych cechach sedymentologicznych. Wykształcone są najczęściej w postaci czarnych i ciemnoszarych osadów o poziomej laminacji, głównie iłowców, iłowców marglistych i margli, o dużej kondensacji stratygraficznej. Reprezentują one generalnie serie o charakterze transgresywnym, deponowane w środowisku głębokomorskim, z anoksycznymi warunkami w przydennych partiach zbiornika. Bogate w materię organiczną osady dolnego syluru (landower) i dolnego karbonu (turnej, wizen) należą do sekwencji prefliszowych.

 

Występujące w paleozoiku Gór Świętokrzyskich horyzonty litologiczne bogate w materię organiczną stanowią duży potencjał węglowodorowy. Z danych paleotermicznych wynika, że w regionie łysogórskim i na obszarze synklinorium kielecko-łagowskiego z regionu kieleckiego skały te przeszły w swej historii etap generacji węglowodorów. Podgrzanie tych skał nastąpiło dopiero po permie, pod przykryciem utworów triasu i prawdopodobnie młodszych, w czasie szeroko pojętej orogenezy alpejskiej. W chwili obecnej można jedynie śledzić szczątkowe pozostałości wygenerowanych z tych skał substancji bitumicznych.

 

Na obszarze trzonu paleozoicznego nie zachowały się złożowe koncentracje bituminów. O ile wcześniej występowały, zostały usunięte w wyniku procesów wietrzeniowych po odsłonięciu skał paleozoicznych spod zerodowanych nadkładów kompleksów mezozoicznych. W sprzyjających uwarunkowaniach paleotermicznych i geotektonicznych sekwencje tych osadów mogą stanowić bardzo dobre skały macierzyste dla węglowodorów. Jest bardzo prawdopodobne, że warunki takie występują w północno-zachodnim obrzeżeniu Gór Świętokrzyskich, gdzie struktury paleozoiku świętokrzyskiego „zanurzają się” pod osady pokrywy mezozoicznej. Wśród tych ostatnich występują także kompleksy skalne uszczelniające (sole i anhydryty cechsztynu) oraz o potencjalnych właściwościach zbiornikowych, do których mogą należeć terygeniczne osady dolnego triasu i dolnej jury. Obszar ten na podstawie sondowań geofizycznych, obejmujących głębiej zalegające struktury geologiczne, wskazywany jest jako najbardziej perspektywiczny dla poszukiwań węglowodorów.

 

Powyższy tekst został opublikowany w pracy zbiorowej „VI Kielecki Festiwal Nauki, 17-25 września 2005. Prezentacje festiwalowe”, Z. Steciak (red.), Kielce, 2006.