Biogeochemistry of intertidal microbial mats from Qatar: new insights from organic matter characterisation

Understanding early organic matter (OM) alteration and preservation in marine carbonate-evaporite systems could improve understanding of carbon cycling and hydrocarbon source rock prediction in such environments. It is possible that organic-rich microbial mats are important contributors to preserved hydrocarbons and, to explore this, we examined changes in lipid composition in such a mat from a mesohaline intertidal lagoon, eastern Qatar. The mat reaches > 5 cm thickness over a carbonate mud substrate, rich in seagrass, gastropods and other small bioclasts. Clear lamination, with distinct downward colour changes from green to pink to brown, reflects different microbial mat communities. The layers contain spheroids of probable dolomite, the precipitation of which was plausibly bacterially-mediated. Lipids [n-alkanes, fatty acids (FAs), hopanoids, isoprenoid hydrocarbons, dialkyl glycerol diethers (DAGEs), and isoprenoid (0–4) and branched (Ia–IIIa) GDGTs] reflected the diverse mat-building phototrophic, heterotrophic and chemoorganotrophic microorganisms, as well as some likely allochthonous material (i.e. steroids, n-alkanols, high molecular weight n-alkanes). The lipids clearly documented the change in microbial community, with phytene(s) being the predominant hydrocarbon in the phototrophic surface layer. O2 and pH dropped significantly 0.2 cm below the mat surface, coincident with the predominance of Deltaproteobacteria and increased concentrations of archaeal and bacterial glycerol dialkyl glycerol tetraether lipids and C15/C16 and C16/C17 dialkyl glycerol ether lipids in the deeper layers. Archaeol, likely of methanogen origin, was most abundant in the deepest layer. Allochthonous inputs occurred throughout the mat, including abundant steroids, especially dinosterol and dinostanol, possibly related to periodic algal (dinoflagellate) blooms in the Arabian Gulf. Both n-alkanes and n-alkanols appeared to be derived from seagrass. OM content decreased in the deepest mat; this suggests an overall low preservation potential of OM in intertidal mesohaline-hypersaline mats of the Arabian Gulf, which in turn suggests that these are not the major source of hydrocarbons in microbially-dominated carbonate-evaporite systems

Shale-gas potential of the Mid-Carboniferous Bowland-Hodder Unit in the Cleveland Basin (Yorkshire), Central Britain

The shale-gas potential of mid-Carboniferous mudrocks in the Bowland-Hodder unit in the Cleveland Basin (Yorkshire, northern England) was investigated through the analysis of a cored section from the uppermost part of the unit in the Malton-4 well using a multidisciplinary approach. Black shales are interbedded with bioturbated and bedded sandstones, representing basinal-offshore to prodelta – delta-front lithofacies. The total organic carbon (TOC) content of the shales ranges from 0.37 to 2.45 wt %. Rock-Eval pyrolysis data indicate that the organic matter is mainly composed of Type III kerogen with an admixture of Type II kerogen. Tmax (436–454°C), 20S/(20S+20R) C29 sterane ratios, and vitrinite reflectance values indicate that organic matter is in the mid- to late- mature (oil) stage with respect to hydrocarbon generation. Sedimentological and geochemical redox proxies suggest that the black shales were deposited in periodically oxic-dysoxic and anoxic bottom waters with episodic oxic conditions, explaining the relatively low TOC values. The Rock-Eval parameters indicate that the analysed mudrocks have a limited shale-gas potential. However, burial and thermal history modelling, and VRr data from other wells in the region, indicate that where they are more deeply-buried, the Bowland-Hodder shales will be within the gas window with VRr > 1.1 % at depths in excess of 2000 m. Therefore although no direct evidence for a high shale-gas potential in the Cleveland Basin has been found, this cannot be precluded at greater depths especially if deeper horizons are more organic rich

Biogeochemistry of intertidal microbial mats from Qatar: new insights from organic matter characterisation

Understanding early organic matter (OM) alteration and preservation in marine carbonate-evaporite systems could improve understanding of carbon cycling and hydrocarbon source rock prediction in such environments. It is possible that organic-rich microbial mats are important contributors to preserved hydrocarbons and, to explore this, we examined changes in lipid composition in such a mat from a mesohaline intertidal lagoon, eastern Qatar. The mat reaches > 5 cm thickness over a carbonate mud substrate, rich in seagrass, gastropods and other small bioclasts. Clear lamination, with distinct downward colour changes from green to pink to brown, reflects different microbial mat communities. The layers contain spheroids of probable dolomite, the precipitation of which was plausibly bacterially-mediated. Lipids [n-alkanes, fatty acids (FAs), hopanoids, isoprenoid hydrocarbons, dialkyl glycerol diethers (DAGEs), and isoprenoid (0–4) and branched (Ia–IIIa) GDGTs] reflected the diverse mat-building phototrophic, heterotrophic and chemoorganotrophic microorganisms, as well as some likely allochthonous material (i.e. steroids, n-alkanols, high molecular weight n-alkanes). The lipids clearly documented the change in microbial community, with phytene(s) being the predominant hydrocarbon in the phototrophic surface layer. O2 and pH dropped significantly 0.2 cm below the mat surface, coincident with the predominance of Deltaproteobacteria and increased concentrations of archaeal and bacterial glycerol dialkyl glycerol tetraether lipids and C15/C16 and C16/C17 dialkyl glycerol ether lipids in the deeper layers. Archaeol, likely of methanogen origin, was most abundant in the deepest layer. Allochthonous inputs occurred throughout the mat, including abundant steroids, especially dinosterol and dinostanol, possibly related to periodic algal (dinoflagellate) blooms in the Arabian Gulf. Both n-alkanes and n-alkanols appeared to be derived from seagrass. OM content decreased in the deepest mat; this suggests an overall low preservation potential of OM in intertidal mesohaline-hypersaline mats of the Arabian Gulf, which in turn suggests that these are not the major source of hydrocarbons in microbially-dominated carbonate-evaporite systems

Microfacies and diagenesis of the main dolomite (Ca2) strata in the Międzychód barrier area (Grotów Peninsula, Western Poland)

Utwory dolomitu głównego stwierdzone w rejonie Międzychodu stanowią fragment dolomitowej bariery oolitowej obejmującej zachodnią część półwyspu Grotowa. Profile z otworów wiertniczych Międzychód-4, Międzychód-5 i Międzychód-6 składają się z bogatego spektrum odmian mikrofacjalnych, wskazujących na depozycję w zróżnicowanych subśrodowiskach szeroko pojętej strefy bariery węglanowej. Przeobrażenia diagenetyczne oraz rozwój przestrzeni porowej zachodziły wielostopniowo i związane były zarówno z etapem depozycyjno-diagenetycznym (eodiageneza), jak również z etapem pogrzebania (mezodiageneza). Niektóre z nich przyczyniły się do obniżenia potencjału zbiornikowego (kompakcja, cementacja, neomorfizm), inne w znacznym stopniu go poprawiły (rozpuszczanie, szczelinowatość). Najbardziej niekorzystnie na zabudowę przestrzeni porowej wpłynęła cementacja dolomitowa i anhydrytowa. Także halit, minerały ilaste oraz impregnacja bitumiczna przyczyniły się do jej ograniczenia. Neomorfizm doprowadził niekiedy do całkowitego zatarcia pierwotnych cech strukturalno-teksturalnych skały. Rozpuszczanie i szczelinowatość w znacznym stopniu polepszyły właściwości zbiornikowe (porowatość, przepuszczalność). W wyniku rozpuszczenia niestabilnych bioklastów oraz jąder ziarn węglanowych doszło do powstania porowatości moldycznej.The Main Dolomite rocks found in the Międzychód area are associated with a fragment of a dolostone oolite barrier comprising the western part of the Grotów Peninsula. The sections from the Międzychód-4, Międzychód-5 and Międzychód-6 wells contain diverse microfacies types characteristic of deposition in differentiated subenvironments within the carbonate barrier zone. Diagenetic transformations and development of pore space occurred as multistage processes. They were associated with both the diagenetic-depositional zones (eodiagenesis) and the burial stage (mesodiagenesis). Some of them lowered the reservoir potential (compaction, cementation, neomorphism), whereas others significantly improved it (dissolution, fracturing). Dolomite and anhydrite cementation, halite, clay minerals and bitumen impregnation reduced the pore space filtration properties. In some places neomorphism affected primary structural-textural features of the rocks. Dissolution and fracturing significantly improved reservoir properties (porosity, permeability). Dissolution of unstable bioclasts and cores of carbonate grains resulted in formation of moldic porosity

Fluid inclusion microthermometry and burial/thermal history modeling combined to reveal hydrocarbon origin and accumulation in the main dolomite (Ca2) rocks of northwestern Poland (well Benice-3)

Badania inkluzji fluidalnych są bardzo pomocne w zrozumieniu procesów cementacji w skałach zbiornikowych oraz określenia relacji między nimi a migracją węglowodorów. W połączeniu z modelowaniem basenów badania te pozwalają uszczegółowić historię pogrążania, temperatury i ciśnienia danego basenu sedymentacyjnego. Przykład integracji tych metod badawczych stanowią prezentowane w artykule wyniki badań przeprowadzonych na próbkach z otworu wiertniczego Benice-3. Próbki pobrano z utworów węglanowych dolomitu głównego (Ca2), występujących w obrębie platformy węglanowej Kamienia Pomorskiego (PWKP, Pomorze Zachodnie). Obszar ten stanowi północno-zachodnią część polskiego basenu cechsztyńskiego. Na obszarze PWKP znajduje się jedno z największych polskich złóż ropy naftowej Kamień Pomorski, występujące w węglanowych facjach platformowych Ca2. Skały zbiornikowe reprezentują facje doloziarnitów zdeponowanych w strefie płycizn oolitowych. Inkluzje fluidalne znaleziono we wczesnodiagenetycznych cementach anhydrytowych. Po uzyskaniu danych mikrotermometrycznych obliczono rzeczywiste wartości temperatury i ciśnienia precypitacji cementów anhydrytowych, które wynoszą: 94–110°C oraz 270–330 bary. Stężenie solanki wynosi od 1,6 do 5,2% wag. równoważnika NaCl z małą ilością CO2 oraz CaCl2. Skład jest typowy dla roztworów formacyjnych związanych z procesami anhydrytyzacji skał dolomitu głównego w warunkach płytkiego do średniego pogrzebania. Porównując wyniki otrzymane z pomiarów inkluzji fluidalnych z modelowniami historii pogrzebania basenu sedymentacyjnego stwierdzono, że temperatury 94–110°C zostały osiągnięte przez cementy anhydrytowe w okresie wczesnej–późnej jury, tj. ok. 153–181 mln lat temu. Migracja roztworów niosących węglowodory miała miejsce przed migracją fluidów, które doprowadziły do anhydrytyzacji, ale po procesach dolomityzacji.Fluid inclusion studies can be very helpful in understanding petroleum genesis and hence aid hydrocarbon exploration. When combined with basin modeling, such studies may allow detailed refinements to the general burial–temperature–pressure history of a sedimentary basin. As a case study, borehole data derived from the Main Dolomite (Ca2) carbonates of the Benice-3 well located within the Kamień Pomorski carbonate platform (KPCP, West Pomerania) of the northwestern part of the Polish Zechstein Basin were considered. The KPCP area contains one of the largest Polish oilfields, Kamień Pomorski, localized within the Ca2 platform facies and contains geological reserves of 317974 BBL of oil. The reservoir rocks of the Ca2 are characterized primarily by oolitic dolograinstone facies deposited within the oolite shoal zone. In this study, fluid inclusion data were obtained from early diagenetic anhydrite cements. After pressure correction, these data revealed temperatures within the range 94–110°C with pressures of 270–330 bars. The composition of the brine was found to be from 1.6 to 5.2 wt. % NaCl with small amounts of CO2 and CaCl2. This represents formation brines associated with an anhydritization process of the Main Dolomite rocks during shallow-to-intermediate burial conditionss. By integration of the results of fluid inclusion microthermometry with a basin modeling approach claimed that temperatures of 94–110°C were obtained by anhydrite cements during Early–Late Jurassic time. Migration of hydrocarbon-bearing solutions was before migration of fluids which led to anhydritization but after dolomitization

Mineralogical-gemological and microthermometric studies of spodumenes from the Nilaw mine (Laghman Province, NE Afghanistan)

The aim of the study was mineralogical-gemological and microthermometric analysis of color types of spodumenes (green spodumenes, kunzite) from the Nilaw mine (Laghman Province, Afghanistan). These minerals contain numerous fluid inclusions, both primary and secondary, as well as mineral ones. The analyses of fluid inclusion assemblages (FIA) in green spodumenes showed of temperatures of homogenization (into vapor phase) of carbon dioxide (ThCO2) varing from 27.1 to 27.8°C and total homogenization temperatures (ThTOT) of 252–271°C. Temperature of crystallization after correction varies from 370 to 430°C and pressure - from 1.16 to 1.44 kbar. Composition of brines (in mol%): H2O = 0.93–0.94, CO2 = 0.027–0.038, NaCl = 0.029-0.032, with salinities from 4.33 to 6.59 wt.% NaCl eq. was also calculated. For FIAs in kunzite, temperatures of homogenization of carbon dioxide (ThCO2) range from 27.0 to27.3°C, whereas total temperatures of homogenization (ThTOT) is 238–250°C. Values of Tcr are 300–334°C and Pcr - 0.81–1.12 kbar. Composition of brines (in mol%) is: H2O = 0.57–0.75, CO2 = 0.22–0.40, NaCl ca 0.02; and salinity 4.5–5.7 wt. % NaCl eq. The obtained results show that the studied minerals precipitated from medium-temperature and low-pressure hydrothermal solutions varying in chemical composition. New Polish terminology for English equivalents regarding petrography of fluid inclusions was also proposed

Barrier microfacies and diagenesis of the main dolomite (Ca2) strata in the West Pomerania area

Przeprowadzono mikrofacjalną i diagenetyczną charakterystykę czterech profili reprezentujących środowisko bariery zewnętrznej cechsztyńskiego dolomitu głównego (Ca2) w rejonie platformy węglanowej Kamienia Pomorskiego (Benice-3, Ciechnowo-5) oraz platformy pomorskiej (Czarne-1, Gardomino-1). Analizowane profile składają się z dolomitów wykształconych w następujących mikrofacjach: greinstony i pakstony ooidowe, wakstony bioklastyczne, flotstony, rudstony intraklastowe, madstony stabilizowane mikrobialnie oraz utwory biogeniczne - maty mikrobialne i stromatolity. Bardzo często występuje biostabilizacja mikrobialna. Wyróżniono dwa etapy diagenezy: eodiagenezę - w nieznacznym stopniu wpływającą na pierwotnie wysoką porowatość, oraz związaną ze stopniowym pogrzebaniem osadu mezodiagenezę, która odegrała znacznie większą rolę w obniżeniu potencjału zbiornikowego tych skał. Na tym etapie oddziaływały procesy związane z neomorfizmem agradacyjnym, z kompakcją chemiczną oraz zróżnicowaną cementacją. Miejscami doszło także do znacznego zeszczelinowacenia skał, co spowodowało powstanie potencjalnych dróg migracji dla węglowodorów i roztworów zmineralizowanych. Przeprowadzone badania potwierdzają opinię, że utwory dolomitu głównego związane ze strefami barier na obszarze Pomorza Zachodniego charakteryzują się generalnie słabymi właściwościami zbiornikowymi.Microfacies and diagenetic characteristics of four profiles representing outer barrier environment of the Zechstein Main Dolomite (Ca2) have been performed in the area of the Kamień Pomorski (Benice-3, Ciechnowo-5) and Pomorze (Czarne-1, Gardomino-1) carbonate platforms. The profiles contain the following types of the dolostone microfacies: ooid grainstones and packstones, bioclastic wackstones, intraclast floatstones and rudstones, microbially stabilized mudstones and biogenic forms such as microbial mats and stromatolites. Microbial biostabilization is very common. Two stages of diagenesis have been distinguished: eodiagenesis - which only slightly affected the high primary porosity and mesodiagenesis associated with the gradual burial which played an essential role in lowering of the reservoir potential of the rocks. Aggradational neomorphism, chemical compaction and diverse cementation processes also acted at this stage. Fracturing of the rocks happened in some places causing formation of the potential migration routes for hydrocarbons and mineralized solutions. The studies confirmed previous opinions that the Main Dolomite rocks deposited in the barrier zones of West Pomerania have in general poor reservoir properties