[PDF] Az evaporitok szerepe a szénhidrogén rendszerekben: kitekintés a Kárpát- és Mediterrán-térségekre

Standard

En: Evaporate role-plays in hydrocarbon systems: an outlook to the Carpathian and Mediterranean regions – a review of recent developments in science

KIVONAT

A fizikai-kémiai definíción túl, a szénhidrogén iparban evaporitként elsősorban a kősót és az anhidrit formációkat emlegetjük. Annak ellenére, hogy a normál tengervízből párologtatással karbonátokat is nyerhetünk, a karbonátüledékek elsöprő többsége biogén eredetű és legalább cianobaktériumok tevékenységéhez köthető a tengervízből történő kiválásuk, egy pár szárazföldi forrásmészkövet leszámítva (lásd a 90m vastagságú, Ca-Mg-SO4-HCO3 típusú, 35-56°C hévízekből kicsapodó Pamukkale travertinjeit), amelyek azonban tömegüket tekintve többnyire jelentéktelenek. Annak ellenére, hogy az evaporit megnevezés rajtuk ragadt, a földtörténet számos mélyvízi kősóformációt is ismer, mint például az Erdélyi-medence kősóját, avagy a Mediterrán térség almedencéiben kicsapódó messinai sót, tehát az evaporitkiválás besűrűsödött medencefenéki vizekben is megtörténhet. Széles térbeli és időbeli elterjedésüknek, különleges fizikai tulajdonságainak, különösen képlékenységüknek köszönhetően számos üledékes medencében képezik a szénhidrogén rendszerek kulcsfontosságú részét. Előadásomban az evaporitok azon a funkcióit keresem, amelyek világszerte szénhidrogén felhalmozódásokhoz vezettek, és köztük is a legnagyobb kőolaj és földgáz mezőkhöz (Horn, 2002), megaóriásokhoz (> 50000 millió ohe) pl. katari Északi, Szaúd-Arábiai Ghawar, iráni Pars-mező, és szuperóriásokhoz (>10000 millió ohe), kazahsztáni Kashagan, oroszországi Orenburg, mexikói Samaria-mező. Sótektonikához köthető Románia legnagyobb kőolajmezője a Moreni-mező, de a közelmúlt számos szuperóriása szintén sóhoz kapcsolódik, így a Brazil offshore Tupi, Jupiter mezői vagy a Mediterrán-tenger Zohr-mezője. Hol érintőlegesen, hol részletbemenőbben a következő evaporitfunkciókat vizsgálom: 1) az elsődleges funkciók közé a fedőkőzet, csapdaképző szerep, az anoxikus körülmények kialakulásában, a szénhidrogén érlelésben, valamint a sódiapírokhoz köthető lokális karbonátgyárak beindításában játszott szerep tartozik, 2) a sóösszletek egy másodlagos szerep révén is befolyásolhatják a szénhidrogén kutatások eredményességét, tudniillik, a só alatti formációk megvilágítása nagy kihívás a geofizikusok számára. Egy tipikus kölcsönhatást, a ritkaföldfémeket is befogadó karbonatitok (lásd az Oldoinyo Lengai vulkán geokémiáját) szerepét is górcső alá vesszük a medencék ion-utánpótlása tekintetében.

Recens példák. Földtörténeti sókrízisek

Az evaporitok kiválási folyamatát recens üledékes környezetekben is nyomon követhetjük, elsősorban az parti árapályöv feletti (szupratidális) környezetekben, ahol a befogadó környezetben alárendelten jelennek meg, úgy a karbonátos mátrixú parti iszapsíkságokban (Abu Dhabi partjai, Shark Bay), mint sziliciklasztitosokban (Kadmah-öböl, Kuwait; Sulaymaniya lagúna, Vörös-tenger). Ezeket együttesen a szebkha kifejezéssel illetjük. A tavi környezetben kifejlődő szebkhákat a playa-tónak nevezi a szakirodalom (Spring-Lake, Ausztrália). Amennyiben egy parti vagy tavi mélyedés huzamosabb ideig van elöntve, a sókiválás besűrűsödés révén vízalatti körülmények közt is beindulhat, ezek lesznek a szálárok (Salar di Uyuni, Salar Grande) és szalinák (Sleaford Mere és a Coorong lagúna, Ausztrália ), v.ö. Warren (2006). A Globális Óceáni Anoxikus Események rapszodikuságához hasonlóan a földtörténet során számos nagyon jól elkülöníthető Sókrízis Eseményt (Mediterranean Salinity Crysis, Selli, 1954, Hsü et al., 1972) eredményezett, ráadásul meleg- (kambrium, devon, triász, júra) vagy hidegháztartási körülményektől függetlenül (perm, neogén) (Zharkov, 1981). A bevezetőben felsorolt környezetek közül azonban egyetlen egy sem képes az ún. földtörténeti sókrízisek sóülepedési folyamatait kellőképpen sem leírni, sem magyarázni, akár rétegvastagság, térfogat vagy anyagtisztaság tekintetében, de ugyanúgy sem a teljes platform szélességet átfogó eseményeket, sem a teljes medencét felölelő eseményeket, miként ezt több forrásban is megtalálhatjuk. A só esetében úgy tűnik a jelen nem teljes mértékben kulcs a múlthoz. Habár nyilvánvaló, hogy nem élünk földtörténeti sókrízis időszakban, még így is sokféle folyamatot megfigyelhetünk. A hagyományos felfogás szerint minden sókrízis sóionutánpótlása egy bűvös dobozból, egy bűvös csap révén, a világóceánból származik (lásd a Mediterrán-tenger Gibraltár-szoroson keresztül történő elöntését). Meglátásunk szerint a sóionutánpótlás története sokkal árnyaltabb, a világóceán sóforrásain túl, nyugodtan lehet helyi ionforrásokban is gondolkodni, és itt két másik, kiegészítő mechanizmust tartunk fontosnak: 1) a korábbi sókrízisek üledékeinek fokozott erózióját, illetve áthalmozását, 2) magas alkálifém és alkáliföldfém tartalmú hidrotermális oldatok közvetlen medencealjzati hozzájárulását. És itt kezdődik a detektív munka: megtalálni, melyek azok a magmatípusok, amelyek magas alkálifém és alkáliföldfém koncentrációkat tudnak biztosítani, milyen szerkezeti körülmények közt keletkeznek, és kitérképezhetők-e a földtani tanúk, található-e hozzájuk recens példa?

Kárpát–Mediterrán-térségi evaporitok. Globális oldaleltolódásos lemeztektonikai összefüggések

No alt text provided for this image

Bár ismerünk az Északi-Alpokban perm – alsótriász evaporitokat(Haselgebirge, Schorn et al., 2013) és a Dinaridákban perm anhidriteket (Palinkaš et al., 2010), ezidáig a Kárpát-térségben nem sikerült kimutatni őket. Régiónkban a legkorábbi evaporit formációk az Erdélyi Paleogén Medencében találhatók, a későlutéciai gipsz és anhidrit tartalmú Foidaș-formáció, valamint a középpriabónai Zsoboki-gipszformáció. Az Erdélyi-medencében maradva, az üledéksorban még egyszer fordulnak elő evaporitok jelentősebb mennyiségben, a bádeni (wilieliczkai) időszak idején, amikor két egyidejű fáciesben gipsz (Mészkői Formáció) és kősó is ülepedik (Désaknai Formáció). Az Erdélyi-medencében számos gázmező boltozata kötődik sópárnákhoz, egy-két teknőspáncél szerkezet is működik, de sófalakhoz köthető komplex sótektonikai csapdák tudásunk szerint még nem ismertek, habár a Parajdi sófal rejthet némi lehetőségeket. A Kárpátok-előterében két sóformációt tartunk számon, egy burdigáliait és egy bádenit. Ez utóbbi szinttáj anhidritjei jelentős kiterjedésű területeken szolgálnak fedőkőzetként. A szintén szalina-típusú só (Schreiber, 2007) a Kárpátok orogénjében is jelen van, különböző ásványtársulások kíséretében (pl. metaszideronátrittal, gélesedett szénnel, Wagner et al., 2010), de nagyobb allochton sótestekről nincs tudomásunk. Jelentősebb mennyiségben kálisó a Tazló és Găleanu szerkezetekben található (Stoica et al., 1981). Triász só és anhidrit Afrika északi régióiban Algíriában és Tunéziában található, ahol az Atlasz orogenézisének következtében Tunéziában a sódiapírok felszínközeli helyzetbe jutottak, és annak rendje-módja szerint nagymértékben ki is oldódtak. Ez a diapírvonulat az olaszországi Calabriai-ív irányába is továbbfolytatódik. Egy kissé északabbra, az Appennin-félsziget közepén a karbonatitos vulkanizmusnak jut fontos szerep, a Mediterrán-tenger partjait több helyen is K-dús vulkanizmus szegélyzi, nem csoda, hogy megpróbálhatjuk a térség messinai sóháztartásának történetét továbbgondolni, és egy kissé dinamikusabb lemeztektonikai környezetbe helyezni, mint amit a klasszikus szubdukciós történet megenged.