Disputas: Brit Inger Thyberg

Prøveforelesning

Bedømmelseskomité

Dr. Paul Nadeau, StatoilHydro, Stavanger
Museumsdirektør Elen Roaldset, Naturhistorisk Museum, Universitetet i Oslo
Professor Per Aagaard, Institutt for geofag, Universitetet i Oslo

Leder av disputas:  professor Nils Roar Sælthun

Sammendrag

Store deler av den sedimentære lagpakken fra kritt og kenozoikum i nordlige Nordsjøen består av sand og leire som presses sammen til sandsteiner og leirsteiner eller skifre med økende begravningsdyp/temperatur. Denne kompaksjon inkluderer både mekaniske og kjemiske prosesser som forårsaker betydelige endringer i de fysiske egenskapene til leirsteinene. Det gjelder særlig tettheten og hastigheten for lydbølger i sedimentene og det er variasjoner i disse egenskapene som registreres ved seismiske målinger.
Hovedformålet med studien har vært å bidra til å øke forståelsen for og kunnskapen om hvilke faktorer som påvirker graden av kompaksjon av leiresteiner. De fysiske egenskapene til leirsteiner og skifre er viktig kunnskap for petroleumsindustrien i forbindelse med tolkning av seismiske data, matematiske modelleringer av innsynkningen av bassenget og stabiliteten av brønner under boring.
I denne avhandlingen har geofysiske data som f. eks tetthets- og hastighetsdata fra borehulls logger og seismikk blitt kombinert med kjemiske, mineralogiske og petrografiske data. Kombinasjonen av disse dataene gir informasjon om kjemiske/fysiske endringer som funksjon av leirsteines sammensetning med økende begravningsdyp/temperatur.
Leire og leirstein består i hovedsak av ulike leirmineraler, i tillegg til silt, sand, biogent og organisk materiale. Leirmineralene har forskjellige kjemiske og fysiske egenskaper som påvirker kompaksjonsgraden av leirsteinene under begravning. Leirmineralsammensetning til leirsteiner varierer, som en funksjon av erosjon av ulike kildeområder, klima, avsetningsmiljø, samt variasjoner i vulkansk og klastisk materiale. Sedimentsammensetningen ved avsetningstidspunktet er bestemmende for den fysiske (mekaniske) kompaksjonen ned til begravningsdyp/temperaturer <2.0-3.0 km (<70-100 ºC). Studien har dokumentert at grovkornete glasiale leirer kompakteres mekanisk forholdsvis raskt, mens finkornete smektitt-rike leirer dannet fra vulkanske materiale kompakteres mye langsommere.
Den kjemiske kompaksjonen av leirsteiner dominerer fra og med ca 2.0-3.0 km (70-90C), og er en prosess som er kontrollert av temperatur og reaksjonshastigheter. Et viktig aspekt ved den kjemiske kompaksjonen av leirsteiner av kritt alder i den nordlige Nordsjø er at leirmineralet smektitt gradvis omvandles til leirmineralet illite. Reaksjonsproduktet fra denne leirmineralovergangen er silika men det har ikke vært kjent hvordan og hvor denne blir felt ut som kvarts. Denne studien presenterer for første gang i litteraturen dokumentasjon (petrografiske bevis) på betydelige mengder finkornet kvartssement lokalt utfelt i leirsteiner. Utfellingen av finkornet kvartssement fører til dannelse av nettverk og aggregater som stiver opp leirsedimentet slik at hastigheten for lydbølger blir større. Dette kan dokumenteres på brønnlogger gjennom lag som har inneholdt mye smektitt som har gått over til illitt.
Doktorgradsarbeidet består av 5 publiserte vitenskapelige artikler i internasjonale fagtidsskrift samt et innsendt manuskript. Avhandlingen er en del av et større forskningsprosjekt ved Instituttet for geofag i samarbeid med flere eksterne aktører i hovedsak finansiert av Norges Forskningsråd gjennom PETROMAKS-programmet.

Kontaktperson

For mer informasjon, kontakt Anita Sørlie.