DOI: https://doi.org/10.57035/journals/sdk.2026.e41.1914
تاريخ النشر: 2026-01-20
المؤلف: Aurélia Crinière وآخرون
الموضوع الرئيسي: الجيوكيمياء والتحليل العنصري
نظرة عامة
تستكشف هذه الدراسة مجموعة سيديروليثيك، وهي تسلسل رسوبي بسمك 158 متر يقع ضمن عدم توافق كارسيف يمتد عبر حدود الكريتاسي-الباليوجيني، ويتميز بفجوة طبقية كبيرة تبلغ حوالي 94 مليون سنة. باستخدام بيانات الآبار من بئر الاستكشاف الحراري الجيولوجي GEo-02 في حوض جنيف، تدمج الأبحاث التحليلات البتروغرافية والمعادن والجيولوجية الكيميائية والفيزيائية للعينات البالغ عددها 139 لتوضيح تطور هذا النظام الإيداعي المعقد. تم تحديد ست وحدات رسوبية فرعية، تعكس مراحل متميزة من تطور الكارست، مع اختلافات في قيم أشعة غاما تشير إلى تقلب مستويات المياه وتوزيع غير متجانس لحبيبات الكوارتز مما يشير إلى إدخال الحطام من مصادر رياح ومائية. تشير مجموعة المعادن، المكونة أساسًا من سيديريت، كلوريت، وكاولينيت، إلى عمليات التحول تحت ظروف مختزلة، بينما تشير البيانات الجيولوجية الكيميائية إلى ظروف مناخية رطبة أثناء الإيداع، مما يربط مجموعة سيديروليثيك مع ذروة المناخ الإيوسيني الأوسط (MECO).
تتحدى النتائج التفسيرات السابقة للجيولوجيا تحت السطحية من خلال الكشف عن انتقال من الإيداع المائي إلى الإيداع الرياحي بشكل أساسي، حيث تظهر الوحدات الفرعية السفلية علامات تآكل كيميائي مكثف تحت ظروف رطبة، بينما تشير الوحدات الفرعية العليا إلى زيادة الجفاف ونضج الرواسب. تسلط الدراسة الضوء على تأثير الهياكل التكتونية، وخاصة نظام الفوالق NE-SW، على أنماط الترسيب والانخفاض المحلي. أثرت عمليات التحول، بما في ذلك التثبيت المبكر للسيديريت والتغيير اللاحق إلى الكلوريت، بشكل كبير على تطور المسامية، بينما تشير التوقيعات الجيولوجية الكيميائية، بما في ذلك تركيزات الزئبق المرتفعة، إلى تأثير بركاني مرتبط بغمر نيتوثيس خلال MECO. تضع هذه الأبحاث مجموعة سيديروليثيك كأرشيف مهم للمناخ القديم وخزان حراري محتمل، مما يساهم في تقديم رؤى قيمة حول التاريخ الرسوبي والتكتوني لحوض الألب الغربي.
مقدمة
تؤكد مقدمة ورقة البحث على أهمية فهم الخصائص تحت السطحية للأحواض الرسوبية، خاصة فيما يتعلق بتطبيقات الطاقة الحرارية الجيولوجية. تم تحديد حوض جنيف في سويسرا كمنطقة ذات حرارة منخفضة مع تدرج حراري يتراوح بين 25 إلى 30 °C كم\(^{-1}\) وتدفق حراري بين 64 إلى 82 مW م\(^{-2}\). بعد انتكاسة في تطوير الطاقة الحرارية الجيولوجية بعد فشل حفر بئر ثونكس في عام 1993، ظهرت اهتمام متجدد بسبب التزام جنيف بإنتاج حرارة مستدامة. تبرز مجموعة سيديروليثيك، التي تقع فوق منطقة كارسيف مرتبطة بتكوينات كربونية من الكريتاسي السفلي، كخزان حراري محتمل بسبب نفاذيتها المحسنة ومساميتها.
تهدف الدراسة إلى وصف الطبقات الرسوبية، والرسوبية، والتحول لمجموعة سيديروليثيك، مع التركيز على العوامل التكتونية والمناخية التي تؤثر على تشكيلها. تكشف بيانات جديدة من بئر GEo-02 عن فترة غير متوقعة من مجموعة سيديروليثيك، مما يتحدى النماذج الجيولوجية السابقة. تناقش الورقة أيضًا السياق التاريخي للرواسب سيديروليثيك، وموقعها الطبقي فوق عدم توافق كبير، وتأثيرات ذروة المناخ الإيوسيني الأوسط (MECO) على عمليات الترسيب. بشكل عام، تساهم النتائج في فهم أفضل للإمكانات الحرارية الجيولوجية للمنطقة بينما تعالج التعقيدات الجيولوجية لمجموعة سيديروليثيك.
طرق البحث
تستخدم الدراسة بيانات سلك الحفر وقطع الحفر التي تم الحصول عليها من بئر الاستكشاف الحراري الجيولوجي GEo-02، الواقع بالقرب من لولي في كانتون جنيف (الإحداثيات: 46.159 871°N، 6.067 610°E، WGS84). بدأ الحفر في أكتوبر 2019 وتوقف في مايو 2020 عند الوصول إلى وحدات كربونية من العصر الجوراسي العلوي (كيميريدجيان-أوكسفورديان) على عمق 1455.7 متر تحت مستوى سطح الأرض (bgl). يوفر هذا النهج المنهجي أساسًا لتحليل الخصائص الجيولوجية والإمكانات الحرارية للمنطقة.
النتائج
تشير نتائج التحليلات البتروغرافية والمعادن والجيولوجية الكيميائية والفيزيائية التي أجريت على بئر GEo-02 إلى تباين ليثولوجي وتركيبي كبير عند عدم توافق K-Pg. يحدد هذا الانقطاع الحرج الانتقال من منصة كربونية بحرية كارسيف إلى تسلسل رسوبي فوقها. يتميز الأخير بمزيج من الرواسب المائية، والبحيرية، والرياحية المرتبطة بمجموعة سيديروليثيك، والتي تتوج لاحقًا بكربونات بحيرية وطبقات سيليكلستية تم تحديدها على أنها LFM. تؤكد هذه النتائج التاريخ الجيولوجي المعقد والبيئات الإيداعية الموجودة في المنطقة.
المناقشة
تركز قسم المناقشة في ورقة البحث على التطور الرسوبي والتحولي لمجموعة سيديروليثيك في بئر GEo-02، مع التأكيد على تفاعل الضوابط الهيكلية، والتأثيرات المناخية، والعمليات بعد الإيداع. تظهر مجموعة سيديروليثيك سمكًا كبيرًا يبلغ 158 مترًا، مما يتناقض مع الرواسب الأرق في آبار أخرى في حوض جنيف. يُعزى هذا السمك إلى مساحة الإيواء التي تتحكم فيها الفوالق الناتجة عن الفوالق التمددية NE-SW، مما سهل دوران المياه الجوفية والكارست، مما أدى إلى احتجاز الرواسب وملء النظام الكارستي في النهاية بواسطة مجموعة سيديروليثيك وكربونات بحيرية لاحقة.
تأثر تطور النظام الكارستي بشكل ملحوظ بظروف مناخية رطبة من العصر الباليوسين-الإيوسيني، مما عزز عمليات الذوبان والتآكل المائي. تشير الأدلة على التربة القديمة والملفات اللاحقة إلى تعرض طويل للهواء وتآكل مكثف، مع كشف التحليلات الجيولوجية الكيميائية عن تركيزات عالية من العناصر الأرضية النادرة (REE) والمعادن الغنية بالحديد التي تشير إلى تسرب كبير. تشير وجود الكاولينيت والتوقيعات الجيولوجية الكيميائية الملحوظة إلى منظر طبيعي كارسيف استوائي، مع ظروف مناخية تفضل تآكل التربة اللاحقة وتكوين التربة القديمة. تؤكد النتائج على أهمية العوامل الهيكلية والمناخية في تشكيل العمارة الرسوبية والتاريخ التحولي لمجموعة سيديروليثيك، مع آثار لفهم خصائص الخزان في المنطقة.
DOI: https://doi.org/10.57035/journals/sdk.2026.e41.1914
Publication Date: 2026-01-20
Author(s): Aurélia Crinière et al.
Primary Topic: Geochemistry and Elemental Analysis
Overview
This study investigates the Siderolithic Group, a 158 m-thick sedimentary succession located within a karstified unconformity that spans the Cretaceous-Paleogene boundary, characterized by a significant stratigraphic gap of approximately 94 million years. Utilizing borehole data from the GEo-02 geothermal exploration well in the Geneva Basin, the research integrates petrographic, mineralogical, geochemical, and petrophysical analyses of 139 samples to elucidate the evolution of this complex depositional system. Six sedimentological subunits were identified, reflecting distinct phases of karst evolution, with variations in gamma ray values indicating fluctuating water levels and a heterogeneous distribution of quartz grains suggesting detrital input from both aeolian and fluvial sources. The mineral assemblage, primarily composed of siderite, chlorite, and kaolinite, indicates diagenetic processes under reducing conditions, while geochemical data imply humid climatic conditions during deposition, correlating the Siderolithic Group with the Middle Eocene Climatic Optimum (MECO).
The findings challenge previous interpretations of subsurface geology by revealing a transition from fluvial to predominantly aeolian deposition, with lower subunits exhibiting signs of intense chemical weathering under humid conditions, and upper subunits indicating increased aridity and sediment maturity. The study highlights the influence of tectonic structures, particularly a NE-SW fault system, on sedimentation patterns and local subsidence. Diagenetic processes, including early siderite cementation and subsequent alteration to chlorite, significantly impacted porosity evolution, while geochemical signatures, including elevated mercury concentrations, suggest a volcanic influence linked to Neotethys subduction during the MECO. This research positions the Siderolithic Group as a crucial paleoclimate archive and potential geothermal reservoir, contributing valuable insights into the sedimentary and tectonic history of the Western Alpine Foreland Basin.
Introduction
The introduction of the research paper emphasizes the significance of understanding the subsurface characteristics of sedimentary basins, particularly in relation to geothermal energy applications. The Geneva Basin in Switzerland is identified as a low-enthalpy region with a geothermal gradient of 25 to 30 °C km\(^{-1}\) and heat flow between 64 to 82 mW m\(^{-2}\). Following a setback in geothermal development after the unsuccessful Thônex well drilling in 1993, renewed interest has emerged due to Geneva’s commitment to sustainable heat production. The Siderolithic Group, which lies above a karstified zone associated with Lower Cretaceous carbonate formations, is highlighted as a potential geothermal reservoir due to its enhanced permeability and porosity.
The study aims to characterize the stratigraphy, sedimentology, and diagenesis of the Siderolithic Group, focusing on the tectonic and climatic factors influencing its formation. New data from the GEo-02 borehole reveal an unexpectedly thick interval of the Siderolithic Group, challenging previous geological models. The paper also discusses the historical context of the Siderolithic deposits, their stratigraphic positioning above a significant unconformity, and the implications of the Middle Eocene Climatic Optimum (MECO) on sedimentation processes. Overall, the findings contribute to a better understanding of the geothermal potential of the region while addressing the geological complexities of the Siderolithic Group.
Methods
The study utilizes wire-log data and drill cuttings obtained from the GEo-02 geothermal exploration well, located near Lully in the Canton of Geneva (coordinates: 46.159 871°N, 6.067 610°E, WGS84). Drilling commenced in October 2019 and was halted in May 2020 upon reaching the Upper Jurassic (Kimmeridgian-Oxfordian) carbonate units at a depth of 1455.7 meters below ground level (bgl). This methodological approach provides a foundation for analyzing the geological characteristics and geothermal potential of the region.
Results
The results of the petrographic, mineralogical, geochemical, and petrophysical analyses conducted on the GEo-02 well indicate a significant lithological and compositional contrast at the K-Pg unconformity. This critical discontinuity delineates the transition from a karstified marine carbonate platform to an overlying sedimentary succession. The latter is characterized by a combination of fluvial, lacustrine, and aeolian deposits associated with the Siderolithic Group, which is further capped by lacustrine carbonates and siliciclastic layers identified as LFM. These findings underscore the complex geological history and depositional environments present in the region.
Discussion
The discussion section of the research paper focuses on the sedimentary and diagenetic evolution of the Siderolithic Group in the GEo-02 borehole, emphasizing the interplay of structural controls, climatic influences, and post-depositional processes. The Siderolithic Group exhibits a significant thickness of 158 m, contrasting with thinner deposits in other Geneva Basin wells. This thickness is attributed to fault-controlled accommodation space created by NE-SW extensional faulting, which facilitated groundwater circulation and karstification, leading to sediment trapping and the eventual infill of the karst system by the Siderolithic Group and subsequent lacustrine carbonates.
The karst system’s development was notably influenced by humid Paleocene-Eocene climatic conditions, which enhanced meteoric dissolution and weathering processes. Evidence of paleosols and lateritic profiles indicates prolonged subaerial exposure and intense weathering, with geochemical analyses revealing high concentrations of rare earth elements (REE) and iron-rich minerals indicative of significant leaching. The presence of kaolinite and the observed geochemical signatures suggest a tropical karst landscape, with the climatic conditions favoring lateritic weathering and paleosol formation. The findings underscore the importance of structural and climatic factors in shaping the sedimentary architecture and diagenetic history of the Siderolithic Group, with implications for understanding reservoir characteristics in the region.