Северогерманский бассейн - Википедия - North German basin

Северогерманский бассейн, расположенный в Западной Европе, представленный как зеленый регион, определяемый USGS

В Северогерманский бассейн пассивно-активный трещина бассейн расположен в центральной и западной Европе, в самых юго-восточных частях Северное море и юго-западный Балтийское море и через наземные части северной Германии, Нидерландов и Польши.[1] Северогерманский бассейн - это суббассейн Южного Пермского бассейна, который представляет собой смесь внутриконтинентальных бассейнов, состоящих из пермских и кайнозойских отложений, которые накапливаются до толщины около 10–12 километров (6–7,5 миль).[2][3] Сложная эволюция бассейна происходит от перми до кайнозоя и в значительной степени зависит от нескольких этапов рифтогенеза, погружения и солевых тектонических событий. На Северогерманский бассейн также приходится значительная часть ресурсов природного газа Западной Европы, включая одно из крупнейших в мире газовых месторождений - газовое месторождение Гронинген.[4]

Региональная тектоническая эволюция

Региональный тектонический эволюция Северо-Германского бассейна совпадает с эволюцией Южный Пермский бассейн, бассейн в Центральной и Западной Европе. С конца Неопротерозойская эра к Каменноугольный период, Европа пережила Каледонский орогенез и Варисканский орогенез.[5] Эти события аккреции земной коры сформировали современную региональную литосферу, а к моменту посторогенного коллапса Варисканского орогенеза - суперконтинент. Пангея полностью сформировались.[5][6] После образования Пангеи значительная часть региона испытала неустойчивость земной коры и, таким образом, образовалась обширная Пермо-карбон магматическая провинция.[5][7] Этот магматизм привел к экструзия обильных вулканических последовательностей, таких как Северо-Восточная Германская впадина, Северо-Западная Польская впадина и Осло Рифт, вызывая формирование 70 рифтовых бассейнов по всему Пермскому бассейну.[6] Области наиболее развитого и обширного магматизма произошли в пределах Северо-Германской впадины и датируются 297-302 млн лет.[8]

Эволюция бассейна

Начальный рифтинг

Зарождение Северо-Германской котловины произошло в конце Каменноугольный примерно 295-285 млн лет назад в связи с коллапсом Варисканский орогенез из-за мучительный тектоника в чрезмерно утолщенной коре северного выступа Варисканского орогенеза.[9][10][11] Инициирование сформировано коровой рифтинг и мучения в дополнение к огромному количеству вулканизм (> 40 000 км3 ) и магматизм, может быть датирован только приблизительно из-за обширного (> 250 млн лет) многофазного погружения региона.[2] Наиболее очевидный метод датирования был сделан с использованием возраста циркона SHRIMP (чувствительный ионный микрозонд высокого разрешения), позволяющий датировать отложения, образовавшиеся во время магматического всплеска во время пермского периода.[8] Тектоника гаечного ключа, магматическая инфляция и эрозия мантийной литосферы привели к региональному поднятию, что привело к увеличению эрозии земной коры.[11]

Основная фаза проседания

Спустя 20 миллионов лет после рифтогенеза в Северо-Германской впадине произошло быстрое накопление отложений, более 2700 м (8900 футов) толщи от верхней части Ротлигенды до толщи Бантер, что привело к максимальному термическому опусканию от поздней перми до среднего триаса. .[2][12] Такое быстрое захоронение отложений привело к скорости опускания до 220 м / миллион лет из-за резкого увеличения нагрузки на земную кору.[12] Другое важное влияние этого проседания связано с термической релаксацией литосферной магматической инфляции, что позволяет бассейну углубляться по мере накопления осадка.[нужна цитата ]

Вторичный рифтинг

В течение триаса-ранней юры, 252–200 млн лет назад, произошла фаза новых рифтовых событий с севера на юг из-за распада суперконтинента. Пангея вызвало расширение W-E через Северный Германский бассейн.[5] Эти расширения в коре создали триасовые грабены, такие как местный Глюкштадтский грабен, а также инициировали соляную тектонику, наблюдаемую в этом регионе.[2] Затем за этим рифтовым событием последовала еще одна фаза опускания из-за осадочной нагрузки и термической релаксации литосферы.[нужна цитата ]

Купол

В течение средней-поздней юры центр Северного моря претерпел купол, подтвержденный эрозионным несогласием средней юры, эрозией более 1000 м (3300 футов) слоев верхнего триаса и нижней юры.[13] Купол поднялся над уровнем моря в средней юре и начал сдуваться из-за рифтинга в поздней юре.[14] Хотя механизм формирования рифтового купола в Северном море не особенно хорошо изучен, развитие купола, по-видимому, согласуется с моделью активного рифта, имеющей широкую (1250 км или 780 миль в диаметре) шапку плюма, влияющую на позднеюрский рифтогенез.[15]

Третичный рифтинг

В поздней юре произошло третье событие рифтинга в ответ на купол в Северном море. Крупные разломы растяжения и рифтогенез начались приблизительно 157-155 млн лет назад, что позволило эвапоритам Цехштейна образовать отрыв между породами фундамента и верхней стратиграфией, в значительной степени влияя на образование природного газа и нефти, наблюдаемое в Северогерманском бассейне. Богатые органическими веществами аргиллиты глинистой формации Киммеридж являются источником большинства углеводородов Северо-Германского бассейна, миграция которых вверх была ограничена из-за соли Цехштейна.[нужна цитата ]

Инверсия

В позднем меловом периоде произошла значительная фаза инверсии из-за реактивации сдвиговых нарушений фундамента.[13] Инверсия региона в значительной степени отреагировала на ориентацию сжатия, так что разломы, подобные системе разломов В-З и Эльбе, были перевернуты на 3–4 км (1,9–2,5 мили), в то время как Северо-Южные Грабены не испытали значительного подъема.[2]

Окончательное проседание

В кайнозое произошла последняя фаза погружения. В период от олигоцена до миоцена многие разломы фундамента были реактивированы сдвигами во время позднемеловой инверсии. Реактивация этих разломов подвала спровоцировала больше галокинез.[12][13] Небольшая инверсия из-за соляной тектоники позволила образовать небольшие количества миоценовых и плиоценовых отложений, которые позже были погребены широко распространенными дельтовидными и ледниковыми отложениями в четвертичный период, что привело к быстрому проседанию.[1][13]

Стратиграфия

Этот рисунок разбивает стратиграфические единицы Северо-Германского бассейна во времени.

История осадконакопления Северо-Германской впадины зафиксирована в стратиграфической последовательности отложений, составляющих бассейн. Многофазные отложения бассейна можно разбить на стратиграфические единицы, каждая из которых имеет свои отличительные характеристики. Осадочный бассейн сформировался над нижнепалеозойским кристаллическим фундаментом, образовавшимся во время каледонского орогении около 420-400 млн лет назад.[16]

Палеозойская эра

  • Самая нижняя стратиграфическая единица, Нижняя Rotliegend Группа представлена ​​пермско-каменноугольными вулканическими породами, сложенными преимущественно игнимбритами, риолиты, и андезиты, при этом также имеет незначительное количество базальтов.[17] Эти вулканические отложения имеют диапазон толщины от 1 600 до 2 500 метров (5 200 8 200 футов) по всему бассейну, наиболее толстые на востоке около линеамента Райнсберга и самые тонкие на юге около системы разломов Эльбы.[2]
  • Отложения, отложившиеся в течение нижней перми, относятся к верхней ротлигендской группе, в частности, к пархимской свите, отложившейся в период от 266 до 264 млн лет назад.[2][17] Эти эолийский и речной песчаники и алевролиты имеют максимальную мощность 900 м (3000 футов).[2]
  • В верхней перми толща цехштайн начала накапливаться на поверхности ротлигендской толщи около 260 млн лет назад. Блок Цехштайн состоит из чередующихся слоев карбонатов и испаряющихся отложений, таких как ангидрит и галит.[10] Мощность Zechstein чрезвычайно разнообразна из-за пост-осадочной соляной тектоники, хотя в северо-западной части Северо-Германской впадины наблюдается общее увеличение мощности.[10][18]

Мезозойская эра

  • В нижнем триасе Бантер Единица была депонирована над Единицей Цехштейна. Пачка Бантер сложена пластами красного песчаника с небольшими конгломератами и глиной. Первоначальная мощность толщи была деформирована из-за соляной тектоники, хотя очевидно, что осадконакопление толщи Бантера достигло самой северной окраины Северо-Германской впадины, над уровнем моря. депоцентр на котором накопилось 1400 м (4600 футов) речных, озерных и плайя-озерных отложений Бантера.[2]
  • В среднем триасе Muschelkalk карбонаты накапливались на глубине до 100 м (330 футов) от 240 до 230 млн лет назад. Обилие раковин мидий, найденных в чередующемся известняке и доломит кровати ведут к названию подразделения Muschelkalk, что в переводе с немецкого означает «мел мидий».[нужна цитата ]
  • В среднем-позднем триасе Keuper Пачка, состоящая из доломита, сланца и эвапоритов, накапливалась примерно до 1200 м (3900 футов).[2] Подразделение Keuper делится на три группы: Верхний Keuper преимущественно серый доломит и нечистые угли, Hauptkeuper в основном мергель, гипс, и доломит, и, наконец, Коленкеупер, прежде всего, глины и песчаники.[нужна цитата ]
  • В позднем верхнем триасе - нижнеюрском периоде Lias Пачка состоит из песчаника, сланца, известняка и глины. Эта пачка образовалась между 200-180 млн лет назад, хотя ее толщину особенно сложно определить из-за большой перерыв, который происходит над этим блоком. Эта пауза в осаждении, позднее киммерийское несоответствие длилась до среднего мела примерно 110 млн лет назад.[19][20]
  • В нижнем меловом периоде формация Вальхалл появляется в конце позднего киммерийского несогласия. Формация Валхалл состоит в основном из сланца, известняка и песчаника и имеет толщину 10–40 метров (33–131 фут).[2][21] За этой формацией следует сеноманская трансгрессия, которая имела место в верхнем меловом периоде, а именно в сеномане. Эта пачка состоит в основном из мелового известняка и мергелей толщиной от 400 до 550 м (от 1310 до 1800 футов).[2][22] Есть еще один перерыв в конце верхнего мела в начале эоцена.[нужна цитата ]

Кайнозойская эра

  • Наконец, в течение кайнозоя, особенно в период от эоцена до олигоцена, формация Chattian сформировалась приблизительно 30 млн лет назад.[23] Этот блок в основном состоит из чередующихся слоев песчаника и аргиллита.[2] Есть еще один перерыв между хаттской толщей и четвертичной толщей, отложившейся в течение последних 2 млн лет. Эта пачка в основном сложена четвертичными ледниковыми отложениями.[2][24]

Энергетические ресурсы

В Северогерманском бассейне особенно много натуральный газ. Эти большие скопления углеводородов были созданы и сгруппированы одним общая нефтяная система (TPS) называется TPS карбона-ротлигенды.[4] Приблизительно 85% всей добычи газа было получено из эоловых песчаников группы Ротлигенд, сохранившихся в блоке Цехштайн, в то время как 13% могут приходиться на флювиальные песчаники триасового периода, также сохранившиеся в блоке Цехштайн, но из-за миграции соли, а не хронологически. размещен ниже подразделения Zechstein.[13] В Газовое месторождение Гронинген расположен ниже региона к северо-востоку от Нидерландов, является крупнейшим запасом бассейна, а также одним из крупнейших газовых месторождений в мире, вмещающим до 100 триллионов кубических футов (2,8×10^12 м3) природного газа. Северогерманский бассейн, а также англо-голландский бассейн и провинция Грабен в Северном море содержат большую часть запасов нефти и газа, выявленных по всей Западной Европе.[нужна цитата ]

Рекомендации

  1. ^ а б Хабшер, К. (28 октября 2009 г.). «Структура и эволюция Северо-Восточного Германского бассейна и его переход на Балтийский щит». Морская и нефтяная геология. 27 (4): 923–938. Дои:10.1016 / j.marpetgeo.2009.10.017.
  2. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м п Шек, М. (ноябрь 1999 г.). «Эволюция бассейна Северо-Восточной Германии - выводы из трехмерной структурной модели и анализа оседания». Тектонофизика. 313 (1–2): 145–169. Дои:10.1016 / с0040-1951 (99) 00194-8.
  3. ^ Геммер, Ликке (сентябрь 2002 г.). «Поздний мел – кайнозойская эволюция Северо-Германского бассейна - результаты трехмерного геодинамического моделирования». Тектонофизика. 373: 39–54. Дои:10.1016 / с0040-1951 (03) 00282-8.
  4. ^ а б Готье, Дональд Л. (2003). «Общее описание нефтегазовой системы каменноугольно-ротлигендских отложений и сводка результатов оценки». Геологическая служба США (2211).
  5. ^ а б c d Фараон, Тим (2008). «Атлас Южного Пермского бассейна; понимание тектонической эволюции от протерозоя до кайнозоя в западной части Центральной Европы». Международный геологический конгресс.
  6. ^ а б Макканн, Т. «Постварисканская (конец карбона - ранняя пермь) эволюция бассейна в Западной и Центральной Европе». Геологическая служба Норвегии.
  7. ^ Скек-Вендерот, Магдалена (декабрь 2004 г.). «Память земной коры и эволюция бассейнов в Центральноевропейской бассейновой системе - новое понимание трехмерной структурной модели». Тектонофизика. 397: 143–165. Дои:10.1016 / j.tecto.2004.10.007.
  8. ^ а б Брейткройц, К. (1999). «Магматическая вспышка на границе карбона и перми в северо-восточной части Германской впадины, выявленная по возрастам циркона SHRIMP». Тектонофизика. 302 (3–4): 307–326. Дои:10.1016 / с0040-1951 (98) 00293-5.
  9. ^ Зиглер, Питер (1993). «Позднепалеозойская - раннемезозойская реорганизация плит: эволюция и гибель варисканского складчатого пояса». Домезозойская геология Альп: 203–216.
  10. ^ а б c Бринк, Хайнц-Юрген (2005). «Эволюция Северо-Германской впадины и метаморфизм нижней коры». Международный журнал наук о Земле (Геол Рундш). 94 (5–6): 1103–1116. Дои:10.1007 / s00531-005-0037-7.
  11. ^ а б Ван Вис, Дж. Д. (2000). «О происхождении Южной Пермской впадины, Центральной Европы». Морская и нефтяная геология. 17 (1): 43–59. Дои:10.1016 / s0264-8172 (99) 00052-5.
  12. ^ а б c Гленни, К. (1995). «Пермский и триасовый рифтогенез на северо-западе Европы». Специальное издание Геологического общества. 91: 1–5. Дои:10.1144 / gsl.sp.1995.091.01.01.
  13. ^ а б c d е Балсон, Питер (2001). "ГЕОЛОГИЯ СЕВЕРНОГО МОРЯ". Британская геологическая служба.
  14. ^ Граверсен, Оле (2006). «Юрско-меловой рифтовый купол Северного моря и эволюция связанных бассейнов». Статья "Поиск и открытие".
  15. ^ Андерхилл, Дж. Р. (1993). «Юрское термальное купол и дефляция в Северном море: последствия стратиграфических данных последовательностей». Серия конференций по нефтегазовой геологии. 4: 337–345.
  16. ^ Саджад, Номан (2013). «Структурное восстановление фаз мезозойского рифтогенеза в северной части Северного моря». Нефтяные науки о Земле.
  17. ^ а б Джордж, Гарет (1993). «Новая литостратиграфия и модель осадконакопления для Верхней Ротлигенды британского сектора южной части Северного моря». Специальные публикации Геологического общества. 73: 291–319. Дои:10.1144 / gsl.sp.1993.073.01.18.
  18. ^ Мазур, Станислав (2005). «Различные режимы позднемеловой раннетретичной инверсии в Северогерманском и Польском бассейнах». Международная наука о Земле. 94 (5–6): 782–798. Дои:10.1007 / s00531-005-0016-z.
  19. ^ Kyrkjebo, Rune (2004). «Несоответствия, связанные с синрифтом юры – меловым периодом – пострифтовым переходом северной части Северного моря». Журнал геологического общества. 161: 1–17. Дои:10.1144/0016-764903-051.
  20. ^ Роусон, П.Ф. (1982). «Последние юрские - раннемеловые события и« позднекиммерийское несоответствие »в районе Северного моря». Бюллетень AAPG. 66: 2628 из 2648. Дои:10.1306 / 03b5ac87-16d1-11d7-8645000102c1865d.
  21. ^ Йохансен, Стивен (1994). «Генетическая стратиграфия формации Валхалл (мел), Внешняя Мурена-Ферт, британский сектор, Северное море». Информационные страницы AAPG. Артикул № 90986.
  22. ^ Милмсен, Маркус (2003). «Последовательная стратиграфия и палеоокеанография сеноманского яруса на севере Германии». Меловые исследования. 24 (5): 525–568. Дои:10.1016 / s0195-6671 (03) 00069-7.
  23. ^ Берггрен, Уильям (2007). «Шкала времени кайнозоя - некоторые значения для региональной геологии и палеобиогеографии». Lethaia. 5 (2): 195–215. Дои:10.1111 / j.1502-3931.1972.tb00852.x.
  24. ^ Кэмерон, Т. Д. (1987). «История четвертичного осадконакопления в британском секторе бассейна Северного моря». Журнал геологического общества. 144: 43–58. Дои:10.1144 / gsjgs.144.1.0043.