Petrography and diagenesis of the Jurassic sandstones of the Nordmela and Stø formations in the Bjørnøya East and Bjørnøya South area inthe Barents Sea

Abstract

The Early Jurassic Nordmela and Early to Middle Jurassic Stø formations are represented in well 7321/8-1 located in the Bjørnøya East area and in well 7219/9-1 in the Bjørnøya South area in the Barents Sea. The main objectives of this study are to understand the petrography and map the diagenetic development and influence on the reservoir quality of the sandstones of the Stø and Nordmela formations. The study is based on macroscopic analysis, optical thin section microscopy and scanning electron microscopy. The sandstones are classified as compositionally mature quartz arenites. The quartz content in the sandstones of the Nordmela and Stø formations in well 7321/8-1 is increasing towards the top of the Stø Formation. The sandstones of well 7219/9-1 are even more compositionally mature than in well 7321/8-1. Higher feldspar content is observed in the uppermost part of the Fruholmen Formation in well 7321/8-1 than in the overlying formations. The mature quartz arenites and the mineralogical shift match previous interpretations of a characteristic shift in mineralogy in the contact between the Late Triassic and Early Jurassic. The higher content of quartz cement in well 7219/9-1 than in well 7321/8-1 may reflect the deeper burial of the sediments of well 7219/9-1. The sediments of well 7321/8-1 may also have been uplifted to a higher level resulting in adecrease in temperature. The main source of quartz cement is dissolution of detrital quartz grains at stylolites. The stylolites are formed where thin laminae of clay occur between detrital quartz grains, where the dissolved silica is precipitated close to the stylolites. A lack of or a lower content of clay laminae may result in lower degree of quartz cement. These interpretations support the model made of Walderhaug and Bjørkum (2003) in the quartz-rich sandstones of the Stø Formation in the Hammerfest Basin. The porosity in the sandstones ofthe Stø Formation in both wells mainly is reduced by cementation, while the porosity in the sandstones of the Nordmela Formation mainly is reduced by mechanical compaction, but also cementation. The porosity is still well preserved and the reservoir quality of the sandstones of the Stø Formation in well 7321/8-1 and the Nordmela and Stø formations in well 7219/9-1 is quite good. The reservoir quality in the Nordmela Formation in well 7321/8-1 may not be good due to high frequency of alternating layers of sand and clay/mud, but is not negligible.

Den tidlig jurassiske Nordmela formasjonen og tidlig til midtre jurassiske Stø formasjonen er representert i brønn 7321/8-1 som befinner seg i Bjørnøya Øst området og i brønn 7219/9-1 i Bjørnøya Sør området i Barentshavet. Målsetningen med dette studiet er å få en bedre forståelse av petrografien og kartlegge den diagenetiske utviklingen og innflytelsen på reservoarkvaliteten til sandsteinene i Stø og Nordmela formasjonene. Studiet er basert på makroskopisk analyse, optisk tynnslip mikroskopering og scanning electron microscopy (SEM). Sandsteinene er klassifisert som kvarts arenitter som er modne i sammensetning.Kvartsinnholdet i sandsteinene fra Nordmela og Stø formasjonene i brønn 7321/8-1 øker mottoppen av Stø formasjonen. Sandsteinene fra brønn 7219/9-1 er mer modne enn i brønn7321/8-1. Et høyere innhold av feltspat enn i de overliggende formasjonene, er observert i den øverste delen av Fruholmen formasjonen i brønn 7321/8-1. Modne kvarts arenitter og et mineralogisk skift stemmer overens med tidligere tolkninger av et karakteristisk skift i mineralogi i kontakten mellom sen Trias og tidlig Jura. Det høyere innhold av kvartssement i brønn 7219/9-1 enn i brønn 7321/8-1 kan ha sammenheng med at sedimentene fra brønn7219/9-1 har blitt begravd dypere. Sedimentene fra brønn 7321/8-1 kan også ha blitt hevet til et høyere nivå, noe som har resultert i minkende temperatur. Hovedkilden for kvartssement er oppløsning av detritale kvartskorn ved stylolitter. Stylolittene er dannet der tynne lag av leire forekommer mellom detritale kvartskorn. Den oppløste silikaen blir utfelt nær stylolittene. En mangel på, eller lavt innhold av disse lagene kan resultere i en lavere grad av kvartssement. Disse tolkningene støtter modellen til Walderhaug og Bjørkum (2003) fra de kvartsrike sandsteinene i Stø formasjonen i Hammerfestbassenget. Porøsiteten til sandsteinene i Støformasjonen i begge brønnene er hovedsakelig redusert ved sementering, mens porøsiteten i sandsteinene fra Nordmela formasjonen er hovedsakelig redusert ved mekanisk kompaksjon, men også sementering. Porøsiteten er likevel godt bevart og reservoarkvaliteten tilsandsteinene i Stø formasjonen i brønn 7321/8-1 og Nordmela og Stø formasjonen i brønn7219/9-1 er relativt god. Reservoarkvaliteten i Nordmela formasjonen i brønn 7321/8-1 er nok ikke spesielt god på grunn av høy tetthet av vekslende lag av sand og leire/slam, men porøsiteten er ikke ubetydelig.