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Petrophysics and geochemical characterization of the Middle Miocene (Badenian) Leitha limestone, Austria
Ahmed Ali
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Doktoratsstudium NAWI aus dem Bereich Naturwissenschaften (Dissertationsgebiet: Erdwissenschaften)
Betreuer*in
Michael Wagreich
DOI
10.25365/thesis.47837
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-28781.33519.856266-7
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Die Leithakalke stellen eine charakteristische mittelmiozäne Gesteinseinheit der Zentralen Paratethys dar, die im wesentlichen aus Rotalgen und anderen Fossilschutt zusammengesetzt wird. Eine kombinierte petrophysikalische und geochemische STudie wurde an diesen Plattformkarbonaten von sechs Lokalitäten durchgeführt (Österreich: Mannersdorf, Wöllersdorf, Bruckneudorf, Kummer, Rosenberg; Ungarn: Fertőrákos) die dem Wiener Becken, dem Eisenstadt-Sopron Becken und dem Steirischen Becken zuzurechnen sind. Die Untersuchungen zielen vor allem auf eine petrophysikalische Charakterisierung von Reservoireigenschaften und eine geochemische Charakterisierung bezüglich Paläoumweltbedingungen und Sedimentherkunft an Hand des Übergangs von reinen zu verunreinigten Kalken.
In den Lokalitäten des Wiener Beckens (Mannersdorf, Wöllersdorf, Bruckneudorf) tritt eine schlecht sortierte massige Rudstone-Fazies auf, die einen hohen Diagenesegrad aufweist, petrophysikalisch charakterisiert durch intesive Zementation, geringe Porositäten und Permeabilitäten und hohe P-Wellen-Geschwindigkeiten, sowie geochemisch durch geringe Mg- und Sr-Gehalte. Einige Proben aus Mannersdorf zeigen allerdings die Erhaltung vo.n primären Gefügeeigenschaften und primäre interpartikuläre Porosität. Eine geochemische Rekonstruktion des Ablagerungsmilieus wird durch den starken Einfluss des detritären Eintrages auf die chemischen Signale von REE-Muster und Ce-Anomalien verhindert.
Sandige Flachwasserkarbonate der Leithakalke aus dem Eisenstadt-Sopron Becken (Kummer, Fertőrákos) zeigen unterschiedliche petrophysikalische und geochemische Eigenschaften. Petrophysikalisch können die Kalke unterteilt werden in: 1) gutsortierte Grainstones mit hohen Porositäten und extrem hohen Permeabilitäten; 2) schlecht sortierte massige Rudstones mit geringen Porositäten und Permeabilitäten, die jene des Wiener Beckens allerdings übertreffen. Diagenetische Effekte durch Lösung in der Grainstone-Fazies und Zementation/Drucklösung in der massigen Rudstone-Fazies kontrollieren hier die petrophysikalischen Eigenschaften. Geochemisch handelt es sich um reine Kalke im Bezug auf detritären Eintrag, daher wird das primäre Ablagerungssignal eines gut durchlüfteten seichtmarinen Environments gut erhalten.
Leithakalke aus dem Steirischen Becken (Steinbruch Rosenberg)zeigen den Einfluss vulkanoklastischen Eintrages. Petrophysikalisch sind die aufgenommenen Packstone- und Wackestone-Faziesbereiche durch intrapartikuläre Zementation gekennzeichnet, wobei Unterschiede durch die primäre Zusammensetzung und Ablagerungsbedingungen resultieren. Geochemisch sind diese Leithakalke durch vulkanoklastische und siliziklastische Ereignisse des Mittelmiozäns des Steirischen Beckens geprägt, abgebildet etwa durch hohe Sr-Gehalte und eine Dolomitisierung, die Mg aus den Tufflagen bezieht.
Eine lokale Beeinflussung der Leithakalke ist offensichtlich durch das wechselnde Ablagerungsmilieu und kleinräumige diagenetische Veränderungen. Der primäre Charakter der Ablagerungen spielt die Hauptrolle für die Ausbildung der petrophysikalischen Eigenschaften. Hochporöse und permeable weiche Rudstone- Bereiche mit großen Korngrößen weisen dementsprechend große intrapartikuläre Porenräume auf, die die Fluidzirkulation vereinfachen und daher die Auflösungen verstärken und die Zementation behindern. Unter dementsprechnder Überlagerung können diese Faziestypen exzellente Reservoirs für Kohlenwasserstoffe und Grundwasser bilden. Andererseits können die schlecht sortierten, feinkörnigeren und kompaktierten Rudstones bevorzugte Zementationen durch langsameren Fluidstrom aufweisen. Ähnliche Überlegungen gelten auch für die anderen Faziesbereiche die im wesentlichen die Daigenese kontrollieren
Die Ablagerung der Leithakalke wurde beeinflusst von detritären und vulkanoklastischen Eintrag der sich in einem Kontinuum von reinen zu verunreinigten Kalken abbildet die über den Al2O3 Gehalt charakterisiert werden können. Obwohl die Ablagerungsbedingungen für unreine Kalke geochemisch damit kaum rekonstruiert werden können, geben diese Signale gut Informationen über die Herkunft des klastischen Materials. Parameter und Indizes für die Ursprungsgesteine, die Materialherkunft, und über das Paläoklima bzw. die herrschende Verwitterung sind gut anwendbar und interpretierbar selbst in nur gering verunreinigten Kalken. Die reinen Kalke zeigen dagegen vor allem Spuren des Ablagerungsmilieus in Hinblick auf Sauerstoffgehalt und Salinität.
Abstract
(Englisch)
Leitha limestones constitute a prominent Middle Miocene lithological unit of the
Central Paratethys Sea, composed mainly of corallinacean algae and other fossil debris. Combined petrophysical and geochemical studies were carried out on these shallow-water platform carbonates in six localities named Mannersdorf, Wöllersdorf, Bruckneudorf, Kummer and Rosenberg from Austria, and Fertőrákos from Hungary, covering the Vienna Basin, the Eisenstadt-Sopron Basin and the Styrian Basin. The study aims at a petrophysical characterisation of these wide-spread carbonates in terms of reservoir properties, and a geochemical characterisation in regards of palaeoenvironments and provenance, exemplified from studying a continuum of pure to impure limestones.
In the Vienna Basin Leitha limestones localities including Mannersdorf, Wöllersdorf and Bruckneudorf, the poorly sorted massive rudstone facies shows a considerable degree of diagenesis represented petrophysically by intensive cementation, low porosity and permeability and high P-wave velocities and chemically by the low Mg and Sr contents in limestones. Apart from that some facies from Mannersdorf quarry display primary depositional features, for instance, the preservation of primary interparticle pores. Geochemically, the reconstruction of the depositional environments is inhibited by the influence of detrital input on the chemical signal derived from REEs patterns and Ce anomalies.
The Eisenstadt-Sopron Basin Leitha limestones localities including Kummer and Fertőrákos, in which limestones were deposited as carbonate sand shoals, have different petrophysical and geochemical features. Petrophysically, limestones are classified into 1) well-sorted soft grainstone with high porosities and extreme high permeabilities; 2) poorly- sorted massive rudstone with lower porosities and permeabilities but still higher than massive rudstone from the Vienna Basin. Diagenetic effect dominated by dissolution in grainstone facies and cementation/pressure solution in massive rudstone facies mainly influenced the petrophysics of limestones in these localities. Geochemically, these limestones are pure in regard to detrital input and still retain the primary depositional signal which is well-oxygenated shallow marine environments.
The Styrian Basin is represented by carbonates from the Rosenberg quarry, where limestones display the impact of accompanying volcanoclastics deposition. Petrophysically, the recorded packstone and wackestone facies were diagenetically affected in a similar
manner represented by cementation of the interparticle pores, hence the differences in petrophysics are regarded to depositional conditions. Geochemically, these Leitha limestones were impacted by volcanoclastic and siliciclastic events took place during Middle Miocene in the Styrian Basin represented by preservation of Sr and dolomitization in which tuff layers provides Mg to the system.
Local influences on Leitha limestones from the studied localities are clear, where depositional environments and diagenetic modifications of the rock unit vary. The primary depositional characters of the Leitha limestones facies play the main role in the petrophysical nature of these facies. High porous and permeable soft rudstone possesses coarse grains with large interparticle pores which facilitate the fluid flow and hence, enhanced the dissolution and diminish the cementation which may provide, when buried, excellent reservoirs for hydrocarbons and ground water. On the other hand, the poorly- sored, finer grained and closed packed massive rudstone behaves in a different manner where the fluid flow was slower which allowed the cementation process to take place. In a similar fashion, the various limestones facies with different depositional features govern the diagenetic evolution.
Leitha limestones were influenced by detrital and volcaniclastic input during deposition resulting in a variety of pure to impure limestones as evidenced by the Al2O3 content. Although this detrital influence besides of diagenesis inhibit the reconstruction of the depositional signals, the former gives valuable information about the provenance. The source rock signal and various provenance and palaeoclimate/weathering indicators are applicable and interpretable even in only slightly impure limestones. Pure limestones preserve tracers for the primary depositional conditions such as oxygenation and salinity.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
petrophysics geochemistry Middle Miocene Paratethys Leitha limestones porosity permeability
Schlagwörter
(Deutsch)
Petrophysik Geochemie Mittel Miozän Paratethys Leithakalke Porosität Permeabilität
Autor*innen
Ahmed Ali
Haupttitel (Englisch)
Petrophysics and geochemical characterization of the Middle Miocene (Badenian) Leitha limestone, Austria
Publikationsjahr
2017
Umfangsangabe
117 Seiten : Illustrationen, Diagramme, Karten
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Andreas Rohatsch ,
Otilie Lintnerova
Klassifikation
38 Geowissenschaften > 38.00 Geowissenschaften: Allgemeines
AC Nummer
AC14507148
Utheses ID
42268
Studienkennzahl
UA | 796 | 605 | 426 |