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Dynamik sedimentärer Systeme unter wechselnden Spannungsregimen am Beispiel des zentraleuropäischen Beckensystems / SPP 1135

Dynamics of Sedimentary Systems under Varying Stress Regimes: The Example of the Central European Basin System

18.09.2003

Programmbeschreibung / Programme Summary

Sedimentbecken sind Bereiche in der oberen Erdkruste, in denen über viele Millionen Jahre hinweg große Mengen mineralischen und organischen Materials abgelagert und bei Temperaturen von 0 bis 300°C und Drücken bis ca. 100 MPa umgewandelt wurden. Aufgrund ihrer Langlebigkeit und des hohen Anteils an chemisch metastabilen Komponenten können Becken als Langzeit-Reaktoren angesehen werden. Stoffumsatz und Produktzusammensetzung in einem solchen Georeaktor hängen ganz wesentlich davon ab, welche extern und intern gesteuerten Prozesse auf die Sedimentfüllung während langer geologischer Zeiträume einwirkten. Zentrales Thema dieses Vorhabens ist die Quantifizierung der Prozesse, die für die Bildung und Ausgestaltung von Sedimentbecken, inklusive ihres Fluidinventars, maßgeblich sind, und die mit modernsten geowissenschaftlichen Methoden anhand des zentraleuropäischen Beckensystems untersucht werden sollen. Dazu gehören a) Dehnung oder Verkürzung der Kruste sowie die damit verbundene Entwicklung von Störungssystemen, deren Einfluss auf die Rheologie der Kruste, die Auswirkungen auf die großräumige wie regionale Subsidenz und auf das geothermische Feld, b) die dem sedimentären System inhärenten Prozesse der Kompaktion, Salzbewegung und Fluid-Bildung sowie ihre Überprägung durch die genannten externen Steuerungsfaktoren, c) die Transportprozesse, über die Gase und Flüssigkeiten durch den Porenraum der Gesteine migrieren, entweder als druckgetriebener Ein- oder Mehrphasenfluss oder per Diffusion, ihre Abhängigkeit von Kompaktion, Störungssystemen und geothermischem Feld sowie die dabei auftretenden Wechselwirkungen mit dem Festgestein und d) die Sedimentanlieferung und –verteilung als Spiegel tektonischer Prozesse und klimatischer Veränderungen. Das gewonnene Prozessverständnis soll später auf andere, weit weniger gut erforschte Sedimentbecken übertragen werden. Dieses kann gelingen, da die wesentlichen festen und fluiden Phasen und die dort ablaufenden Prozesse in den verschiedenen Sedimentbecken im Wesentlichen identisch sind.

Sedimentary basins are compartments of the upper crust in which mineral and organic material has accumulated over millions of years. This material undergoes partial transformation at temperatures ranging from 0° to 300°C and pressures up to approximately 100 MPa. Due to their longevity and high contents of chemically metastable components, sedimentary basins can be regarded as long-term reactors. The substance turnover and product composition of such a geo-reactor depends essentially on both externally and internally operating processes which affect the sedimentary basin fill over long geological periods. The main objective of this programme is to quantify the major processes that control or affect the formation and evolution of sedimentary basins, including the fluid inventory, using modern geoscientific methods. The focus is on the complex Central European basin system for which a wealth of seismic and borehole data was made available for this programme by the German petroleum industry. Processes of major interest are a) strain and stress in the upper crust leading to crustal extension and compression, evolution of fault zones, their influence on the crustal rheology and their effects on large scale and regional subsidence as well as on the geothermal field, b) inherent processes of a sedimentary system such as compaction, salt movement and fluid generation under the control of the external factors mentioned above, c) transport processes involving the migration of gas and fluids through the pore space either by pressure-driven single-phase or multi-phase flow or by diffusion, their dependence on compaction, fault zones and the geothermal field as well as associated fluid-rock interactions, and d) the supply and redistribution of sedimentary matter acting as a mirror of tectonic activities and climate changes. Finally, important results of the priority programme will be applied to other, less explored basins. This application of concepts relies on the fact that the essential solid and fluid phases as well as the prevailing processes are similar or identical in different sedimentary basins.

Sprecher / Spokesperson:

Professor Dr. Ralf Littke
Lehrstuhl für Geologie, Geochemie und Lagerstätten des Erdöls und der Kohle der Technischen Hochschule Aachen
Lochnerstraße 4-20 · 52056 Aachen
Tel.: (0241) 80-95748 · Fax.: (0241) 80-92152
E-Mail: littke@lek.rwth-aachen.de