Proveniensanalyse

GEUS har stor ekspertise med petrografi og diagenese af sandsten i forbindelse med karakterisering af olie-gas reservoirs egenskaber og kvalitet. Vores solide erfaring er opnået igennem deltagelse i en lang række forskellige forskningsprojekter og konsulentarbejde for olie-gas industrien.

Ved proveniensanalyse bestemmes kildeområdet (proveniens) for en sedimentprøve. Formålet er at rekonstruere kilden, dvs. moderbjergarten eller de oprindelige geologiske legemer som sandstenen er dannet af samt tidspunktet for aflejringen af sandet, og (om muligt) de fremherskende klimaforhold for sandstenen på aflejringstidspunktet.

GEUS anvender forskellige laboratorie-teknikker til bestemmelsen af et sediments proveniens, f.eks. Laser Ablation Inductively Coupled Plasma massespektrometri (LA-ICPMS) og automatiseret Skanning-elektronmikroskopi (SEM).

Kildebjergarten ”rekonstrueres” ved at sammenligne aldersfordelingen (geokronologi), og tungmineral-sammensætningen (automatiseret mineralogi-bestemmelse) i sandstenen med aldersfordelingen og mineralsammensætningen i potentielle kildebjergarter.

Zirkon er det mest anvendte mineral til karakterisering af aldersfordelingen, men andre mineraler som kan dateres (såsom rutil, titanit, monazit og apatit) benyttes i stigende omfang til proveniens-analyse, fordi disse mineraler kan bidrage med andre oplysinger end zirkon alene er i stand til.

undefined

Proveniens analyse for et område I det centrale Østgrønland (klik på billedet for at se det i fuld størrelse) 

Proveniensanalyse bidrager typisk med vigtige informationer om form, omfang og udstrækning af de de reservoirbjergarter som kan indeholde olie eller gas. Proveniensanalyse benyttes også ifm. efterforskning af geothermal energi. Når kildeområdet for et interessant sediment er etableret bruges denne viden til bassinanalyse og -modellering.

Proveniensanalyse bidrager til forståelsen af mønstre og retninger for sedimenttransport, hældningen af paleo-bassiner, og til geodynamisk rekonstruktion af bjergkæder eller sedimentære bassiner. Diagenese af sandsten er afhængig af den oprindelige (detritale) mineralsammensætning. Derfor er parametre som kildebjergart(er) og paleoklima, såvel som omdannelse under tranporten af mineralerne samt den naturlige sortering ved sedimentation af sedimentet vigtige. Automatiseret mineralogisk analyse er derfor et vigtigt redskab ifm. studier af diagenese i reservoirbjergarter.

Ud over oprindelsen for sandstenslegemer baseret på alders- og tungmineralfordelinger, kan proveniensen af naturlige (uorganiske) materialer ligeledes bestemmes vha. de samme analysemetoder. LA-ICPMS bruges f.eks. til at måle det nøjagtige sporelementindhold i forskelligartede geologiske materialer såsom ædelsten (f.eks. rubin, korund, safir), metallisk malm, og mineraler som f.eks. kvarts, feldspat, granat, zirkon o.l., samt biologiske materialer såsom muslingeskaller og fiskeskæl. Den kemiske signatur (ofte kaldet ”fingeraftryk”) for disse materialer bliver derefter brugt til at etablere den formodede oprindelse for den pågældende prøve.

 

Automatiseret mineralogisk analyse

 

Skanning-Electronmikroskopet (SEM) kan anvendes til at karakterisere sandsten, malme og mineraler samt en variation af forskellige naturlige materialer, herunder beton og støv. Der kan analyseres for både den kemiske sammensætning (dvs. indholdet af hoved- og sporelementer) og visse materialeegenskaber (f.eks. kornstørrelse og kornform) ved at kombinere Energi-dispersiv røntgen spektrometri (EDX) målinger med forskellige former for billedeanalyse.

På GEUS udføres der rutinemæssigt to typer af halvautomatiske SEM-analysemetoder: (1) computer-styret skanning-elektronmikroskopi (CC-SEM) måles på løse partikler eller mineralkorn, og (2) Automatiseret mineralogisk analyse (Mineralogisk skanning) udføres begge på polerede tyndslib eller epoxy blokke. Analyserne er typisk forbundet med undersøgelser ifm. minedrift og mineraleksploration, geovidenskablig efterforskning, eller studier af reservoirbjergarter ifm. efterforskningen af olie og gas eller geothermal energi.

 

Geokronologi

 

Laser Ablation Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometrisk (LA-ICPMS) analyse benyttes til at bestemme den geologiske alder af en bjergart eller af de geologiske processer som har fundet sted. Geokronologisk analyse uføres rutinemæssigt på korn af zirkon, et mineral der typisk optræder i mindre omfang men i mange forskellige sedimentære og krystalline bjergarter.

Den grundlæggende metodik for geokronologisk analyse er baseret på princippet om radioaktivt henfald af uran (238U og 235U) som henfalder til bly (206Pb og 207Pb, hhv.), og at zirkon (eller andre mineraler) som regel indeholder tilstrækkeligt uran til at kunne aldersdateres vha. U/Pb metoden.

Med LA-ICPMS analyseres rutinemæssigt mineralkorn som er plukket under mikroskop og monteret I epoxyplast. Alternativt kan man analysere mineralkorn in-situ i bjergarten f.eks. fra tyndslib. Foruden zirkon har LA-ICPMS laboratoriet erfaring med aldersdatering af andre mineraler såsom rutil, titanit, monazit, apatit, xenotime, baddeleyit, perovskit, allanit m.fl., hvoraf f.eks. baddeleyit, perovskit, allanit og rutil tit optræder i bjergarter hvor zirkon er fraværende. Aldersdatering af disse mineraler til brug i proveniensanalyse (f.eks. for apatit og monazite) er et relativt nyt felt, hvor vi fortsat videreudvikler vores procedurer – vi er derfor altid interesserede i projekter som kan være med til at drive denne udvikling.