Examensarbete i geologi, naturvetenskapliga fakulteten, Lunds universitet
Högupplösande korrelationsmetoder för studie av sedimentära
karbonatbergarter
Martin Stockfors
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.
Swedish official title: Högupplösande korrelationsmetoder för studie av sedimentära
karbonatbergarter
Number in series: 99
Swedish credits: 20p
E-mail address of first author: [email protected]
Supervisor: Mikael Jacobsson, Geology
Submission date/time: 10/2/1998
Examensarbete i geologi, naturvetenskapliga fakulteten, Lunds universitet
High-resolution methods for study of carbonate rock: a tool for
correlating the sedimentary record
Martin Stockfors
Geology, Historical Geology and Paleontology
Autumn 1998
Abstract in English
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 in Swedish
Högupplösande korrelationsmetoder för studie av sedimentära
karbonatbergarter
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 innehåll av
karbonat i en karbonatbergart indikerar en proportionellt högre tillförsel av terrestriskt material till
bassängen, vilket återspeglas av ler- eller lerstenshorisonter i lagerföljden med höga halter organiska
ämnen och hög magnetisk susceptibilitet. Gråskaleanalys visar mörkare färg i klastiskt och organiskt
rika märgel- och lerstenslager, samt ljusare färg i karbonatrika coquinor och kalkstenslager. För att
kunna använda erhållna data som korrelationsverktyg konverterades rådatakurvorna till trendkurvor,
vilka visar de storskaliga generella variationerna i karbonathalt, halten organiskt kol, magnetisk
susceptibilitet och gråskala. Detta för att möjliggöra upptäckt av eventuella sedimetära cykler i
lagerföljden. Gråskaleanalysen visade att sekvenser innhållandes lersten i samexistens med coquinor,
trots lerstenens mörka färg, påvisar en ljusare färgton än karbonatrik märgel. Den höga upplösning
gråskaleanalysen ger blir reducerad i proportion till i vilken grad trendkurvan sätts. För att jämföra
gråskalan med karbonathalt, halten organiskt kol och magnetisk susceptibilitet måste gråskalan
beräknas ur ett stort antal täta mätpunkter. Detta resulterar i många ”gömda” varitioner, samt ger en
sämre överensstämmelse med kurvorna från de andra analyserna, som är beräknade ur ett färre antal
mätpunkter. Studien visar att gråskaleanalys kan vara svårt att använda som korrelationsverktyg där
coquinor och lerstenshorisonter samexisterar, medan karbonathalt, organiskt kol och magnetisk
susceptibilitet har en hög överensstämmelse.
