Geochemical, sedimentological, and petrographic study of Jurassic sediments and underlying weathered basement offshore Vesterålen.

Abstract

En kjerne fra offshore Vesterålen i Nord-Norge har blitt logget og analysert ved bruk av ulike metoder. Kjernen består av sedimenter fra Måsnykan Formasjonen fra Jura over forvitret grunnfjell av gneis. Formålet med oppgaven var å finne avsetningsmiljø, paleoklima, forvitringsgrad og reservoarkvalitet for området. Logging, petrografisk tynnslip-mikroskopi og SEM har blitt brukt for å finne litologi, sortering, kornstørrelse, tekstur, modenhet og mulige avsetningsmiljøer i Måsnykanformasjonen. XRD og XRF ble brukt hovedsakelig på det forvitrede grunnfjellet for å fokusere på hovedforvitringen funnet i kjernen, men også på noen lag over i Måsnykanformasjonen.

De forskjellige faciesene er tolket til å være heterolittisk lagdeling, planar bedded sandstein, siltstein og slamstein, bioturbert sandstein, sandstein, slamstein og konglomerat og forvitra gneis. Forvitra gneis facies er i grunnfjellet. Sandstein, slamstein og konglomerat faciesen representerer en marin transgresjon og starten på Måsnykanformasjonen. Faciesene heterolittisk lagdeling, planar bedded sandstein, siltstein og mudstone og bioturbert sandstein er alle i Måsnykanformasjonen. Slamstein og siltlag er foreslått til å være fra en mudderflate. Forskjellige sedimentære strukturer funnet indikerer tidevannsoner mens andre sedimentære strukturer funnet indikerer upper shoreface. Bioturbert sand kan være foreshore eller backshore. Laminert sand indikerer lower shoreface. Konglomeratene er foreslått å være basalkonglomerat som er avsatt under en transgresjon over den forvitrede gneisen. De forskjellige faciesene kombinert gir et grunnmarint avsetningsmiljø.

Detaljert analyse av det forvitrede gneisgrunnfjellet viser at det er mer av forvitringsproduktet kaolinitt i øvre del (øker fra 27,4% kaolinitt i laveste del av profilen til 72,5% i øvre del av profilet). Det ble også funnet kaolinitt i de sedimentære lagene over det forvitrede grunnfjellet.

Resultatene fra XRF hovedelementanalysen stemte overens med resultatene fra XRD og SEM. Resultatene fra sporelementanalysen ble sammenlignet med tidligere arbeid gjort på land på Andøya og viste lignende verdier, men noe anomalier som høyere verdier av Ba og Zr. Trendene til hoved- og sporelementene viste effekten av forvitringen ved minkende mengde av noen sporelementene som Rb og Ba og minkende trend i SiO2/Al2O3 vekt % forhold.

De forskjellige gradene av forvitring ble delt inn i et forvitringsskjema lagd av Irfan og Dearman(1978), men noen av tynnslipprøvene viste seg å overskride skjemaet. Dette kan være fordi forvitringen i dette studiet ikke førte til dannelse av jord som det gjorde i deres studie.

Kaolinitt ble funnet i det forvitra grunnfjellet og deler av Måsnykan formasjonen og indikerer et fuktig klima. Kull indikerer også et fuktig klima.

Reservoarkvaliteten i noen av sandstein-faciesene var bra på grunn av høy porøsitet og modenhet. Andre sandstein-facies hadde dårligere reservoarkvalitet på grunn av mindre porøsitet, mindre modenhet og kalsittsementering som reduserer permeabiliteten.

A core from offshore Vesterålen in Northern Norway was logged and examined using different methods. The core consists of sediments of the Måsnykan Formation from the Jurassic over a weathered gneiss basement. The main objective of this thesis has been to find the depositional environment, paleoclimate, weathering degree, and reservoir quality. Core study, petrographical thin-section microscopy, and SEM were used to characterize lithology, sorting, grain size, texture, maturity, and possible depositional environments in the Måsnykan Formation. XRD and XRF were performed mostly on the weathered basement to focus on the weathering aspect of the core, but also on some layers above in the Måsnykan Formation.

The different facies are interpreted to be heterolithic bedding, planar bedded sandstone, siltstone and mudstone, bioturbated sandstone, interlayered sandstone, mudstone and conglomerate, and weathered gneiss. The weathered gneiss facies is in the basement. The interlayered sandstone, mudstone, and conglomerate represent a marine transgression and the start of the Måsnykan Formation. The heterolithic bedding, planar bedded sandstone, siltstone and mudstone, and bioturbated sandstone are all in the Måsnykan Formation. The mudstones and siltstones are interpreted to be mudflat sediments. Some of the sedimentary structures indicate tidal to subtidal environments while others indicate upper shoreface. Bioturbated sand suggests foreshore or backshore. Laminated sand indicates a lower shoreface. The conglomerates could be basal conglomerates settled during transgression over the weathered gneiss. The different facies combined gives a shallow marine environment.

Detailed analysis of the weathered gneiss basement shows more of the weathering product kaolinite in the upper part (increasing from 27.4% kaolinite in the lower part of the profile to 72.5% in the upper part of the profile). There is also some kaolinite in the sedimentary layers above the weathered basement.

XRF major element analysis of the weathered gneiss correlates well with the results from XRD and SEM analysis. The results for the trace elements are compared to previous research onshore Andøya and show similar values, but with some anomalies like higher values of Ba and Zr. The trends of the major- and trace element analyses show the effects of weathering by the decreasing amount of some of the trace elements like Rb and Ba, and decreasing trend in SiO2/Al2O3 weight % ratio.

The different degrees of weathering were put into the weathering degree scheme by Irfan and Dearman(1978). However, some of the thin sections of weathered gneiss exceeded the scheme. This could be because the weathering in this study did not lead to soil formation, as it did in their study.

Kaolinite found in the weathered basement and parts of the Måsnykan Formation indicates a humid climate. Coal also indicate a humid climate.

The reservoir quality was good in some of the sandstone facies, due to high porosity and maturity, while other sandstone facies had a poorer reservoir quality with less porosity, less maturity, and calcite cement reducing permeability.