Cyfrowy model deltowej asocjacji facjalnej na przykładzie grup Ecca i Beaufort (nadgrupa Karoo) w południowo-zachodniej części Botswany, Afryka południowa

Abstract

The objective of this thesis was to create a digital 3D model representing the deltaic facies of the Karoo Supergroup (Carboniferous-Jurrasic) in the south-western part of Botswana. It is the first work of this kind. Creating the model was done with the use of the Petrel software application owned by the Schlumberger Company. The input data consisted of a series of cores obtained from drilling operations conducted in south-west Botswana. As a result a simple model of the Karoo Ecca-Beaufort succession has been created. The boreholes intersected only the uppermost part of the underlying complex of glaciogenic Karoo sediments known as the Dwyka group and did not reach the basement rocks. Due to the small number of boreholes and their disadvantageous locations only a simple model, which gives general insight in to the structure of the Ecca and Beaufort units, could have been created. However, the results enabled to show the general time–space relations and lateral thickness changes of the distinguished lithostratigraphic divisions. These relations reveal the main subsidence zones, their changes and links between subsidence and the facies variability of the sediments. The facies variations were controlled by the evolution of the main supply system and depositional zones within the delta. The detrital material was derived from the north (beyond the research area) and was transported towards the south. During the early phase of the Ecca sedimentation main zones of deposition were defined by the topography of the marine basin. The basin bottom was covered with glaciogenic sediments (the Dwyka Group) in which two major depressions were interpreted – most likely glacial valleys. They are located in the northern part of the area and extended from north to south. During the main phase of the delta development, proximal coarse grained sediments of delta channels and sandy lobes were filling up these depressions causing local subsidence, most likely by loading into thick complex of glaciogenic mudstones and siltstones. Between delta channels, interchannel sediments were deposited in delta-top lakes and swamps. The last sedimentation phase resulted in a vast deposit of fine-grained material (Beaufort Group) – muds and silts of lacustrine origin with minor fluvial fine-grained sands.

Celem niniejszej pracy było stworzenie cyfrowego modelu 3D reprezentującego facje deltowe nadgrupy Karoo (Karbon-Jura) południowo-zachodniej części Botswany. Jest to pierwsze opracowanie tego rodzaju. Budowa owego modelu przeprowadzona została przy użyciu oprogramowania Petrel należącego do firmy Schlumberger. Jako dane wejściowe przyjęto szereg sporządzonych w poprzednich latach szczegółowych opisów rdzeni pozyskanych z wierceń przeprowadzonych w południowo-zachodniej Botswanie. W efekcie modelowania uzyskano prosty model sukcesji grup Ecca oraz Beaufort. Odwierty przecinają tylko najwyższą część kompleksu niżej leżących glacjalnych osadów Karoo, t.j. grupy Dwyka i nie docierają do skał starszego podłoża. Z uwagi na niedużą liczbę wierceń jak również ich niezbyt korzystne rozmieszczenie uzyskać można było jedynie prosty model dający ogólny wgląd w struktury jednostek Ecca i Beaufort badanego obszaru. Niemniej jednak, uzyskane wyniki pozwoliły wykazać generalną czasoprzestrzenną zmienność rozprzestrzenienia i lateralnych zmian miąższości wyróżnionych ogniw litostratygraficznych. Relacje te ujawniają główne strefy subsydencji, ich zmiany i relacje między subsydencją a zróżnicowaniem facjalnym osadów. Zmiany zróżnicowania facjalnego sukcesji kontrolowane były przez ewolucję głównych stref dostawy osadów i rozbudowy delty. Dostawa osadów następowała z obszaru źródłowego położonego na północy (poza obszarem badań) i transport materiału ziarnistego postępował ku południowi. W fazie początkowej, główne strefy depozycji były określone przez topografię dna basenu morskiego wyścielonego osadami lodowcowymi zlodowacenia Dwyka, w których stropie zinterpretowano dwie depresje będące prawdopodobnie glacjalnymi dolinami. Występują one w północnej części obszaru i biegną z północy ku południowi. W głównej fazie rozwoju delty, jej proksymalne osady gruboziarniste wypełniały te dolinne depresje i wywołały lokalną subsydencję dna najprawdopodobniej poprzez obciążenie niżejległych miąższych mułów i iłów glacjalnych. Pomiędzy strefami kanałowymi deponowane były osady międzykanałowych jezior i mokradeł. W ostatniej fazie osadzona została rozległa pokrywa utworów drobnoziarnistych (grupa Beaufort) pochodzenia jeziornego z podrzędnymi wkładkami osadów rzecznych.