Sosnowiec,

Transkrypt

1 Sosnowiec, prof. dr hab. Leszek Marynowski Katedra Geochemii, Mineralogii i Petrografii Wydział Nauk o Ziemi Uniwersytet Śląski leszek.marynowski@us.edu.pl RECENZJA rozprawy doktorskiej mgr Piotra Słomskiego pt. Petrografia i charakterystyka porowatości wybranych ordowickich i sylurskich mułowców z polskiej części basenu bałtyckiego 1. Wstęp Rozprawa doktorska mgr Piotra Słomskiego została przygotowana w Zakładzie Geologii Fizycznej w Instytucie Nauk Geologicznych, Wydziału Nauk o Ziemi i Kształtowania Środowiska Uniwersytetu Wrocławskiego. Promotorem rozprawy jest prof. UWr dr. hab. Jacek Szczepański. Recenzowana dysertacja, napisana w formie monografii w języku polskim liczy sobie 271 stron tekstu łącznie z rycinami, tabelami, ze spisem literatury, spisem figur i tabel oraz załącznikami (tabele i ryciny). Praca składa się z siedmiu rozdziałów głównych, podzielonych w większości (za wyjątkiem rozdziału 2) na liczne podrozdziały, z których część wstępna, teoretyczna obejmuje 43 strony, a pozostałą część pracy stanowi metodyka badań, wyniki i ich dyskusja oraz wnioski sformułowane w dwóch obszernie opisanych punktach. Dodatkowe rozdziały w pracy (od 8 do 11) to kolejno: załączniki, spis tabel i rycin oraz literatura. Pierwotna struktura pracy musiała być inna, bo we wprowadzeniu, w rozdziale 1.1. Organizacja pracy doktorskiej, Doktorant wspomina o dziewięciu rozdziałach (wymieniając z nazwy osiem z nich). 1

2 2. Temat, cel i konstrukcja pracy Temat pracy jest poprawny, choć zdaniem recenzenta niezbyt fortunny, gdyż kładzie nacisk na metodę a nie na wynik. W tytule podkreślono to, co było analizowane (petrografia i porowatość), podczas gdy należało raczej uwypuklić uzyskane wyniki i wnioski, czyli na przykład model rozwoju porowatości, potencjalne ścieżki migracji węglowodorów czy też możliwość sekwestracji CO 2 w paleozoicznych mułowcach. Cele pracy zostały wypunktowane we wstępnym rozdziale 1.3. Doktorant w swojej rozprawie postawił trzy główne cele. Zdaniem recenzenta dwa z nich to rzeczywiste cele badawcze (drugi i trzeci), natomiast cel pierwszy ( wykonanie kompleksowej charakterystyki petrograficznej badanych próbek skalnych oraz opisanie ich sieci porowej ) jest w rzeczywistości planem badań, który ma doprowadzić do realizacji celu badawczego numer 2 i 3. W tym samym rozdziale Doktorant wyszczególnił trzy zasadnicze grupy badań realizowane w ramach rozprawy: i/ badania petrograficzne i geochemiczne, ii/ badania porowatości oraz iii/ symulacje numeryczne. Do struktury rozprawy recenzent nie ma zarzutów, jest ona klarowna i zgodna z przyjętymi ogólnie zasadami konstruowania prac doktorskich, gdzie po wstępie następują rozdziały wprowadzające, metodyka badań, wyniki, ich dyskusja oraz wnioski. Recenzowana rozprawa nieco odbiega od tego typowego schematu (grupy poszczególnych wyników badań są poprzedzane wprowadzeniem i metodyką), ale jest to struktura akceptowalna, a praca przy takiej konstrukcji jest nawet wygodniejsza w czytaniu. 3. Mocne strony pracy Do mocnych stron pracy należy z całą pewnością zaliczyć bardzo obszerne spektrum nowoczesnych badań instrumentalnych, które zostały wykorzystane przy badaniach ordowicko sylurskich mułowców. Recenzent jest pod wrażeniem liczby metod, które doktorant musiał poznać, zrozumieć i wyniki których opisał. Duża liczba zastosowanych, często komplementarnych metod, powoduje, że prezentowane rezultaty są wiarygodne i nie budzą zastrzeżeń / wątpliwości. Spośród wielu wykorzystanych metod, wrażenie robią trójwymiarowe rekonstrukcje porowatości i porównanie wyników do porowatości całkowitej (Ø KIP ). Wykonanie takich rekonstrukcji wymagało niemałego wysiłku, nakładu środków finansowych (drogie badania FIB SEM) i zaznajomienia się z obsługą oprogramowania Avizo i Fuji. Uzyskany efekt jest jednak imponujący. Badania porowatości i interpretacja wyników stanowią z resztą kwintesencję pracy, i to właśnie te badania mają najistotniejsze znaczenie 2

3 przy definiowaniu wniosków. Jednak informacje dotyczące składu mineralogicznego, zawartości całkowitego węgla organicznego czy dojrzałość termiczna materii organicznej to również istotne dane, które jako uzupełniające, były wykorzystywane przy interpretacji wyników i konstruowaniu wniosków. Nie jestem specjalistą od modelowania sekwestracji dwutlenku węgla w skałach ilastych, ale tę część pracy oceniam bardzo pozytywnie, zauważając wnikliwość Doktoranta i jego nowatorskie w skali kraju podejście do problematyki. 4. Słabe strony pracy W tej części recenzji zwrócę uwagę na uchybienia i nieścisłości dostrzeżone w tekście, a także, w rozdziale 5 przedstawię moje pytania, wątpliwości i kwestie dyskusyjne. Zastrzeżenia budzi rozdział wstępny 2, pt: Dotychczasowa badania mułowców z basenu bałtyckiego. Tak zatytułowany rozdział, sugeruje przegląd literatury obejmujący większość prowadzonych w basenie bałtyckim badań, a co najmniej badań geochemiczno - petrograficznych. Tymczasem dostajemy raczej krótki i mało wnikliwy rys historyczny, bez próby omówienia krótko najważniejszych wyników prowadzonych dotychczas w tym rejonie prac badawczych. Co więcej, zabrakło przytoczenia tak istotnych publikacji jak monografia Podhalańskiej z 2009 roku ( Późnoordowickie zlodowacenie Gondwany zapis zmian środowiskowych w sukcesji osadowej obniżenia bałtyckiego Pr. Inst. Geol. 193, ), prezentująca nie tylko stratygrafię graptolitową utworów mułowcowych, ale także bardzo obszerne badania geochemiczne, wykorzystane przy rekonstrukcji warunków sedymentacji skał ordowicko sylurskich. Nie przytoczono również jednej z prac Tomasza Topóra i współautorów dotyczącej generacji gazu z łupków (o wynikach dwóch innych jego artykułów Doktorant wspomina; Topór T., Derkowski A., Ziemiański P., Marynowski L., McCarty D.K., Multi-variable constraints of gas exploration potential in the Lower Silurian shale of the Baltic Basin (Poland). International Journal of Coal Geology 179, ), w której prezentowane są takie dane jak: TOC, wartości refleksyjności graptolitów czy wskaźniki geochemiczne dla obszary basenu bałtyckiego. Recenzent uważa, że obie ww. prace byłyby przydatne przy interpretacjach danych w niniejszej rozprawie doktorskiej. Istotnym zastrzeżeniem jest brak dyskusji (lub niewystarczająca dyskusja) części prezentowanych w pracy wyników badań. Badania składu maceralnego, refleksyjność graptolitów i stałych bituminów czy charakterystyka chemiczna materii organicznej zostały przedstawione w formie wykresów i tabel, ale wyniki te prawie nie zostały omówione. Inna 3

4 sprawa, że na podstawie tych wyników trudno o kluczowe wnioski, o czym Doktorant wspomina na stronie 100, pisząc o niewielkiej rozpiętości dojrzałości termicznej badanych próbek. Tym niemniej zbyt lakoniczna dyskusja i niemal brak interpretacji uzyskanych wyników (ani porównań do danych innych artykułów) uważam za poważne uchybienie. W pracy dostrzeżono, na szczęście nieliczne, niedociągnięcia terminologiczne. Mowa jest na przykład o ordowickich i sylurskich osadach (str. 218), a nie skałach osadowych (mamy do czynienia ze zdiagenezowanymi mułowcami). W części opisu petrograficznego wielokrotnie jest mowa o drobnych (kilkunasto- do kilkudziesięcio- mikrometrowych) konkrecjach pirytowych. Konkrecje te, to powszechne w utworach ordowiku i syluru framboidy pirytowe, wykorzystywane z resztą powszechnie do rekonstrukcji natlenienia kolumny wody. Na stronie 105 Doktorant nazywa te skupiska konkrecjami framboidalnymi, co jest terminologicznie akceptowalne, choć część framboidów tworzy się w kolumnie wody a nie bezpośrednio w skale, co już wymyka się spod definicji konkrecji. W niektórych przypadkach nie do końca właściwie stosowany jest termin dojrzałość termiczna. Na przykład:...dojrzałość termiczna graptolitów jest większa niż stałego bituminu... albo W próbkach z otworu B1 stały bitumin wykazuje dojrzałość termiczną od 1,04 do 1,17%... (str. 96). Dojrzałość termiczna jest to termin ogólny charakteryzujący stopień przeobrażenia termicznego materii organicznej (niski, wysoki, na poziomie okna roponośnego itp.). W opisie Doktoranta należało posługiwać się konkretnymi wartościami pomierzonej refleksyjności. Również przywołania literatury mogłyby być bardziej konsekwentne. Na przykład zacytowanie pracy Schimmelmann i in., (2006) dotyczącej zmian składu izotopów wodoru zachodzących wraz z diagenezą materii organicznej, przy terminie okno ropne (str. 92; przy okazji, w Polsce częściej stosuje się określenie okno roponośne ) jest niefortunne. Oczywiście autorzy używali tego terminu w swoim artykule, ale w przypadkach pojęć ogólnych, należy cytować książki będące podwaliną geochemii organicznej (jak np. Hunta, czy Tissot i Welte) a nie szczegółowe artykuły dotyczące zagadnień pokrewnych. 5. Zagadnienia dyskusyjne Ta części recenzji zawiera kwestie dyskusyjne, których omówienia recenzent oczekuje w trakcie publicznej obrony rozprawy doktorskiej. Zamieściłem tu również pytania o charakterze ogólnym, do dyskusji w trakcie obrony. I. Doktorant wykonał pomiary refleksyjności graptolitów i stałych bituminów. Bardzo słusznie, uzyskane wyniki przeliczono na wartości refleksyjności witrynitu, stosując formuły 4

5 zaczerpnięte z literatury. Do graptolitów wykorzystano wzór zaczerpnięty z pracy Petersen i in., (2013). Pytanie, dlaczego właśnie ten? Znane są jeszcze co najmniej dwa inne wzory, z prac: Xianming, X., Wilkins, R.W.T., Dehan, L., Zufa, L., & Jiamu, F. (2000). Investigation of thermal maturity of Lower Palaeozoic hydrocarbon source rocks by means of vitrinite-like maceral reflectance a Tarim Basin case study. Organic Geochemistry, 31(10), oraz Schmidt, J.S., Araujo, C.V., Souza, I.V.A.F. & Chakas, R.B.A. (2015). Hydrous pyrolysis maturation of vitrinite like and humic vitrinite macerals: Implications for thermal maturity analysis. International Journal of Coal Geology, , Co więcej, przeliczone wartości refleksyjności witrynitu dają w Górach Świętokrzyskich najbardziej realistyczne szacunki dla wzoru z pracy Schmidt i in., (2015), co wykazano w artykule Smolarek i in., (2014) Vitrinite equivalent reflectance of Silurian black shales from the Holy Cross Mountains, Poland. Mineralogia 45, Czy tak byłoby w przypadku basenu bałtyckiego, trudno powiedzieć, ale próba taka nie została poczyniona. II. W pracy omawiane są poszczególne jednostki litostratygraficzne, traktowane jako całość (jeden rozpatrywany kompleks). Jednakże w ich obrębie mogą występować (i występują) duże różnice w zawartości węgla organicznego (tabele z załącznika C). Co może być tego przyczyną i jakie czynniki / procesy mogły spowodować podwyższone koncentracje TOC w niektórych warstwach / sekwencjach warstw w obrębie poszczególnych jednostek? Dlaczego w ogniwie z Jantaru i w formacji z Sasina rozpiętość wartości TOC jest największa? III. Ryciny 3.46 i 3.47 pokazują, że praktycznie nie ma zmienności wartości refleksyjności stałych bituminów i graptolitów z głębokością. Dlaczego? IV. Doktorant stwierdza, że pierwotna porowatość badanych mułowców obecna na etapie wczesnej diagenezy była większa od obecnej porowatości tych skał. Jaka mogła być różnica pomiędzy porowatością zdiagenezowanych skał (stan obecny) w porównaniu do tych samych skał z etapu wczesnej diagenezy (nawiązuję do Fig prezentującej model ewolucji porowatości)? Czy istnieje jakiś sposób, żeby to oszacować? 6. Ocena końcowa Przytoczone powyżej uwagi krytyczne, często o charakterze dyskusyjnym z całą pewnością nie podważają merytorycznej wartości pracy. Recenzowana rozprawa doktorska mgr Piotra Słomskiego jest oryginalnym opracowaniem i bez wątpienia wnosi istotny wkład do wiedzy na temat rozwoju porowatości ordowicko sylurskich skał mułowcowych basenu bałtyckiego. Istotną i nowatorską w skali kraju problematyką jest ocena możliwości 5

6 sekwestracji CO 2 do warstw badanych mułowców. Doktorant wykazał się wnikliwością i opanował wiele metod badawczych oraz nauczył się interpretować uzyskane wyniki. Praca doktorska mgr Piotra Słomskiego pt. Petrografia i charakterystyka porowatości wybranych ordowickich i sylurskich mułowców z polskiej części basenu bałtyckiego w całości spełnia warunki i wymagania stawiane rozprawom doktorskim, określone w Ustawie o stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki z dnia 14 marca 2003r (Dz.U. nr 65 poz. 595 z późniejszymi zmianami). Z uwagi na powyższe, stawiam wniosek o jej dopuszczenie do dalszych etapów przewodu doktorskiego. Leszek Marynowski 6