High-resolution methods for study of carbonate rock : a tool for correlating the sedimentary record

Abstract

Geophysical and geochemical methods such as investigation of calcium carbonate content, organic carbon content, magnetic susceptibility and grey scale image analysis may be utilised as correlation tools of sedimentary carbonate rocks. Low carbonate content indicates high terrestrial input into a basin and is associated with clay horizons containing high amounts of organic carbon and also high magnetic susceptibility. Grey scale image analysis shows darker colour in clastic and organic rich marlstone and clay strata, and lighter colour in limestone and carbonate rich coquinas. To use the obtained data as correlation tools the graphs showing the raw data were converted into trend curves showing the general variations in calcium carbonate content, organic carbon content, magnetic susceptibility and grey scale to detect e.g. sedimentary cycles. The grey scale trend curve shows that sequences containing claystone in conjunction with coquinas, despite its dark colour, will expose a lighter colour than limestone/marlstone. The high accuracy the grey scale image analysis shows in a high-resolution record, will be reduced in proportion to what extent the trend is set to in the graph. To compare the grey scale image analysis with the calcium carbonate content, organic carbon content, magnetic susceptibility, the trend has to be calculated on a proportionately high amount of closely sampled data. This result in concealed variations in grey scale and less conformity with the trend graphs from the other methods, calculated on less data. The study shows that grey scale image analysis may difficult to use where colour variations are great and frequent i.e. especially where coquinas and claystone co-exists.

Abstract (Swedish)

Populärvetenskaplig sammanfattning: Geofysiska och geokemiska analysmetoder såsom undersökning av innehållet kalciumkarbonater, organiskt kol, magnetisk susceptibilitet (magnetisk påverkan av yttre magnetiska fält), samt bildanalys av gråskala kan användas som korrelationsverktyg av sedimentära karbonatbergarter. Lågt karbonatinnehåll i en karbonatbergart indikerar en proportionellt högre tillförsel av terrestriskt material (ler och organiska ämnen) från land ut till en havsbassäng. Detta återspeglas av ler- eller lerstenshorisonter i karbonatbergarten, som oftast har höga halter organiska ämnen, samt även hög magnetisk susceptibilitet. Gråskaleanalysen är extremt högupplösande och visar mörkare färg i klastiskt och organiskt rika lerlager och ljusare färg i karbonatrika kalkstensnoduler.

För att använda gråskaleanalys som korrelationsverktyg måste en kurva med lägre upplösning än den ursprungliga tagas fram för att kunna urskilja generella svängningar. Detta görs genom att i ett godtyckligt antal punkter beräkna ett medelvärde, vilket ger en "mjukare" kurva som visar den genomsnittliga gråskaleförändringen i ett avsnitt ur bergarten. Genom att studera hur gråskalan varierar kan exempelvis cykler och cykliska sedimentationförlopp detekteras och tillsammans med de andra analysmetoderna fungera som ett viktigt korrelationsverktyg.

I en undersökt kalkstensborrkärna från Slitebrottet på Gotland har ovan nämnda metoder tillämpats. Det visade sig att kalciumkarbonatinnehåll, organisk halt och magnetisk susceptibilitet varierar på ett förväntat sätt, dvs att kalciumkarbonatkurvan svänger motsatt jämfört med organisk halt och magnetisk susceptibilitet och att höga karbonatvärden motsvarar låga halter organiskt material och låg magnetisk susceptibilitet. Gråskalekurvan visade sig däremot svänga tvärtemot det förväntade resultatet pga att hela den undersökta lagerföljden präglades av skalansamlingar (coquinor), vilka huvudsakligen består av karbonatrika skal av brachiopoden Rhipidium tenuistriatum. Dessa ljusare skal förekommer oftast tillsammans med mörkare lerhorizonter. Resultatet blir att tunna lager av lersten registreras som ljusa i gråskaleanalysen pga den ljusa färg kalkskalen uppvisar och följdaktligen kommer resultatet av analysen visa ljus färg för lager bestående av höga halter organiskt material och ler, trots att det motsatta är att förvänta. Detta innebär att, om gråskaleanalys skall kunna användas som korrelationsverktyg, måste metoden användas med försiktighet och under vetskap om de, genom undersökningen, framtagna fakta.

• author: Stockfors, Martin
• supervisor: Mikael Jacobsson
• organization: Department of Geology
• alternative title: Högupplösande korrelationsmetoder för studie av sedimentära karbonatbergarter
• year: 1998
• type: H1 - Master's Degree (One Year)
• subject: Earth and Environmental Sciences
• keywords: method study, carbonate content, organic carbon content, magnetic susceptibility, grey scale image analysis, Slite Beds, Gotland, Sweden
• publication/series: Dissertations in Geology at Lund University
• report number: 99
• language: English
• id: 2344543
• date added to LUP: 2012-10-30 12:16:56
• date last changed: 2012-10-30 12:16:56