The German Central Graben (North Sea)

Tectonostratigraphic evolution and hydrocarbon systems

verfasst von

Simon Maximillian Müller

betreut von

Jutta Winsemann

Abstract

Der Deutsche Zentralgraben ist Teil des Zentralgrabens in der südlichen Nordsee, welcher im Wesentlichen eine Mesozoische Halbgraben-Struktur darstellt. Aktive Grabenbildung in Verbindung mit Salztektonik beeinflussten dessen Struktur und Stratigraphie, so dass eine differenzierte Becken-Architektur mit mehreren untergeordneten Becken entstand. Der südliche Zentralgraben beherbergt auch bedeutende Kohlenwasserstoffvorkommen der Niederlande und Dänemarks. Deshalb und wegen einer freizügigeren Gesetzeslage zur Veröffentlichung von Daten, konzentrieren sich die meisten geowissenschaftlichen Studien der Gegend auf den dänischen und niederländischen Teil des Grabens. Das Ziel dieser Arbeit ist es, die Forschung zu Kohlenwasserstoffsystemen und der geologischen Entwicklung dieses im Vergleich wenig erforschten Teils des Zentralgrabens voranzubringen. Diese Arbeit fand größtenteils im Rahmen der Projekte „Tieferer Untergrund Norddeutsches Becken (TUNB)“ und „Establishing the European geological surveys research area to deliver a geological service for Europe (GeoERA)“ statt. In diesem Rahmen konnten 2D und 3D reflexionsseismische und bohrlochgeophysikalische Daten ausgewertet werden. Amplitudenanomalien, die Hinweise auf Gasvorkommen liefern können, wurden in reflexionsseismischen Daten kartiert, welche die nordwestliche deutsche Nordsee, einschließlich des deutschen Zentralgrabens, umfassen. Diese Anomalien kommen vornehmlich in unkonsolidierten känozoischen Sedimenten oberhalb von Zechstein-Salzdiapiren vor. Als Beispiele werden drei seismische Profile mit Häufungen dieser Anomalien, einschließlich deutlich erhöhter Amplituden („bright spots“), Abschwächungen des seismischen Signals („seismic attenuation“) und verlängerter Laufzeiten des seismischen Signals („velocity pull-down“) diskutiert und mit dem seismischen Abbild von derzeit produzierenden niederländischen Flachgas-Feldern verglichen. Austrittsstellen von Methan im Meeresboden der nordwestlichen deutschen Nordsee, oberhalb des deutschen Zentralgrabens, wurden mit Hilfe eines schiffbasierten Mehrfachstrahl-Echolots kartiert. Die meisten dieser Austrittstellen traten oberhalb von Salzstrukturen auf, welche in reflexionsseismischen Daten Amplitudenanomalien in ihrem Deckgebirge aufweisen. Aufgegebene Offshore-Bohrlöcher zeigen dagegen keine Beziehung zu den Austrittstellen. Die Analyse von sowohl boden- als auch oberflächennahen Wasserproben an den Austrittstellen zeigte erhöhte Methankonzentrationen und weist auf einen Beitrag zum atmosphärischen Treibhausgashaushalt hin. Das Potential zur Kohlenwasserstoffgenerierung von sechs Formationen der Obersten Trias bis zur Untersten Kreide wurde untersucht. Diese Formationen beinhalten bedeutende Kohlenwasserstoff-Mutter-gesteine des südlichen Zentralgrabens, wie den unterjurassischen Posidonienschiefer und die oberjuras-sischen bis unterkretazischen „Hot Shales“, welche beide mit Hilfe reflexionsseismischer Daten neu kartiert wurden. Zusätzlich wurden andere marine oder terrestrische Formationen untersucht, welche Tonsteine oder Kohleschichten enthalten. Die Ergebnisse zeigen, dass Formationen, welche ansonsten nicht im Fokus stehen, wahrscheinlich Kohlenwasserstoffe gebildet haben und die wahrscheinlichsten Quellen für mögliches thermisch gebildetes Gas innerhalb der Flachgasvorkommen im Untersuchungs-gebiet sind. Die tektonostratigraphische Entwicklung des deutschen Zentralgrabens wurde rekonstruiert. Dafür wurden neun lateral verfolgbare Horizonte des Unteren Juras bis zur Unteren Kreide mit Hilfe reflexions-seismischer Daten kartiert, einschließlich der Basishorizonte von tektonostratigraphischen Megasequenzen. Die Ergebnisse stellen die Entwicklung des Beckens von rift- zu salzdominierter, zu thermisch induzierter Subsidenz dar. Sie werden in die tektono- und sequenzstratigraphischen Konzepte der Niederlande und Dänemarks eingeordnet und hinsichtlich des tektonischen Einflusses auf die (Litho-)stratigraphie diskutiert.

Organisationseinheit(en)

Institut für Geologie

Typ

Dissertation

Anzahl der Seiten

206

Publikationsdatum

2023

Publikationsstatus

Veröffentlicht

Ziele für nachhaltige Entwicklung

SDG 14 – Lebensraum Wasser

Elektronische Version(en)

https://doi.org/10.15488/13228 (Zugang: Offen)