dc.contributor.author
Lohr, Tina
dc.date.accessioned
2018-06-08T00:37:53Z
dc.date.available
2008-01-25T00:00:00.649Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/12215
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-16413
dc.description
Titel, Contents, Summary, Zusammenfassung
1\. Introduction 1
1.1. Overview 1
1.2. Objectives and motivation 1
1.3. Working procedure 4
1.3.1. 3D reflection seismic interpretation 4
1.3.2. Tectonic modelling 8
1.3.3. Analogue modelling 9
2\. Strain partitioning due to salt insights from interpretation of a 3D
seismic data set in the NW German Basin 11
2.1. Introduction 11
2.2. Tectonic setting 12
2.3. Data base 14
2.4. 3D structures 14
2.4.1. General stratigraphy 14
2.4.2. Carboniferous/Permian deformation 18
2.4.3. Zechstein salt 20
2.4.4. Late Triassic and Jurassic deformation 20
2.4.5. Late Jurassic/Early Cretaceous deformation 23
2.4.6. Late Cretaceous deformation 24
2.4.7. Cenozoic deformation 25
2.5. Discussion 25
2.5.1. Kinematics derived from structures 25
Carboniferous/Permian 26
Late Triassic and Jurassic 26
Late Jurassic/Early Cretaceous 27
Late Cretaceous 28
Cenozoic 29
2.5.2. Deformation around the Aller-lineament 30
2.5.3. Interaction between faulting and salt movements 31
2.5.4. Comparison with other basins of the Southern Permian Basin 32
2.6. Summary 33
3\. Prediction of sub-seismic faults and fractures integration of 3D
seismic data, 3D retro-deformation, and well data on an example of deformation
around an inverted fault 35
3.1. Introduction 35
3.2. Data base and reservoir characterisation 37
3.3. Workflow 37
3.3.1. Tectonic deformation history 37
3.3.2. Coherency analysis and geostatistical fault prediction 38
3.3.3. 3D kinematic modelling (retro-deformation) 39
3.3.4. Fracture interpretation from well data 42
3.4. Discussion 43
3.4.1. Interpretation of modelling results 43
3.4.2. Comparison between coherency, modelling, and well data 44
3.4.3. Applications 46
3.5. Conclusions 47
4\. Evolution of a fault-surface from 3D attribute analysis and displacement
measurements 49
4.1. Introduction 49
4.2. Data base and Methods 50
4.3. Fault analysis 52
4.3.1. Large-scale fault analysis 52
4.3.2. Small-scale fault analysis 54
4.4. Discussion 57
4.4.1. Fault corrugations and displacement calculations 57
4.4.2. Implications for fracture prediction, scaling, and seismic hazard
assessment 58
4.5. Conclusions 59
5\. Analogue modelling of fault-growth processes 61
5.1. Introduction 61
5.2. Scaling of the sandbox model 61
5.3. Model setup 63
5.4. Results 64
5.5. Discussion 70
5.6. Conclusion 71
6\. Paleostress analysis from 3D seismic data an outlook 73
6.1. Introduction 73
6.2. Data base and methods 73
6.3. Results 73
6.4. Discussion 75
7\. Final conclusions 77
References 81
Acknowledgements 87
Appendix DVD: siehe Bemerkung unten / see notes below
dc.description.abstract
The evolution of sedimentary basins is often strongly affected by deformation.
Large-scale, subsurface deformation is typically identified by the
interpretation of seismic data and evaluated by palinspastic reconstructions.
However, sub-seismic small-scale deformation and the thereby generated
fractures play an important role: they may accommodate a significant
proportion of the total strain during basin evolution, lateral variation may
cause compartmentalised deposits and reservoirs, and fracture networks may act
as conduits for diagenetic fluids. These aspects depend primarily on the
magnitude of deformation, the strain accumulation in space and time, and the
processes that control both during basin evolution under varying kinematic
constraints. However, methodology limitations result in information gaps
between large crustal-scale 2D seismic lines, high-resolution upper-crustal-
scale 3D seismic data, and very small-scale 1D bore-hole data. To bridge these
gaps in size and dimension between the different methods, and to correlate the
deformation over large scale ranges, it is necessary to get the most out of
the data with respect to the method s resolution, and to simulate the
processes which are responsible for the next lower-scale deformation by
appropriate modelling approaches. For this purpose we analysed the
orientation, distribution, and evolution of tectonic structures by using the
following methods: analysis of 3D seismic data, analysis of well data, 3D
kinematic modelling (retro-deformation), and analogue modelling. A high-
resolution 3D seismic data set with corresponding well data, located within
the NW German Basin, was interpreted in detail. Large-scale deformation was
analysed in terms of sedimentation, salt diaprism, as well as orientation,
distribution, displacement, kinematic and timing of faulting. Processes like
strain partitioning, as well as coupling/decoupling due to salt have been
recognised, and several deformation phases from Carboniferous to Tertiary have
been documented for the study area, and compared with the superimposed Central
European Basin System. On a smaller scale, 3D fault-surfaces have been
studied. Displacement measurements and fault-attributes (dip, azimuth,
curvature) helped not only to analyse the kinematics of these faults and the
principal stress direction during Permian extension, but also to investigate
fault-growth and linkage over time and over several scales down to the limits
of seismic resolution. A scale below, 3D kinematic retro-deformation of the
fault s hanging wall volume helped to reveal information about orientation and
density of sub-seismic strain during a special deformation period. Comparison
of these medium-scale modelling results with large-scale seismic data and very
small-scale well data allowed the quantification of sub-seismic strain, and to
bridge the information gap between these scales, in the here investigated
working area. A final analysis integrating the timing of deformation over a
broad scale range has been carried out with scaled physical sandbox models. A
cohesive mixture of sand and gypsum was used for the observation of fault-
growth processes, such as initiation and propagation of fractures, fault-
segment-linkage, and the alternation of activity between different faults
through time. All here presented investigations from several scale ranges show
a similar result: deformation is expressed as large heterogeneity in
orientation, density, and timing of faults and fractures, and can have a
similar pattern over a large scale range. However, this heterogeneity
underlies different spatiotemporal causes dependent on processes relevant on
the actual scale, and therefore complicates and questions a correlation.
de
dc.description.abstract
Die Entwicklung von Sedimentbecken ist oft sehr stark durch Deformation
beeinflusst. Großskalige Deformation im Untergrund wird typischerweise mit
Hilfe von seismischen Daten und palinspastischen Rekonstruktionen analysiert.
Allerdings spielt kleinskalige, subseismische Deformation und die durch sie
erzeugten Strukturen ebenso eine wichtige Rolle: sie können einerseits einen
entscheidenden Teil der Gesamtverformung während der Beckenentwicklung
akkumulieren, und andererseits tragen laterale Veränderungen zur Bildung von
kleinen, abgeschlossenen Lagerstätten und Reservoiren bei. Ebenso können
kleinskalige Bruchnetzwerke als Aufstiegsbahnen für Fluide genutzt werden.
Dies alles ist in erster Linie abhängig von der Magnitude der Deformation, der
Akkumulation von Verformung in Raum und Zeit, sowie den Prozessen, die beides
während der Beckenentwicklung unter veränderlichen kinematischen
Randbedingungen kontrollieren. Methodische Grenzen führen jedoch zu
Informationslücken zwischen z.B. großen krustenskaligen 2D seismischen
Profilen, hochauflösenden oberkrustenskaligen 3D seismischen Datensätzen,
sowie kleinskaligen 1D Bohrlochdaten. Um diese Skalen- und Dimensionslücken zu
überbrücken, und die Deformation über verschiedene Skalenbereiche zu
korrelieren, ist es notwendig, bis zur Auflösungsgrenze das Bestmögliche aus
den vorhandenen Daten herauszuarbeiten, und anschließend die Prozesse zu
simulieren, die im für die jeweiligen Methoden unzugänglichen Skalenbereich
liegen. Um dieser Aufgabe gerecht zu werden, analysierten wir die
Orientierung, Verteilung und Entwicklung tektonischer Strukturen mit Hilfe
folgender Methoden: Analyse eines 3D seismischen Datensatzes, Analyse von
Bohrungsdaten, 3D kinematische Modellierung (Rückdeformation), sowie
Analogmodellierung. Wir interpretierten einen 3D seismischen Datensatz mit
dazugehörigen Bohrungsdaten aus dem Nordwestdeutschen Becken. Großskalige
Deformation wurde in Hinsicht auf Sedimentation, Salztektonik, sowie
Orientierung, Verteilung, Versatz, Kinematik und Zeitlichkeit von Störungen
untersucht. Dabei analysierten wir Prozesse wie Verformungspartitionierung und
durch Salz bedingte Kopplung und Entkopplung von Krustenstockwerken. Wir
konnten verschiedene Deformationsphasen vom Karbon bis ins Tertiär für das
Arbeitsgebiet dokumentieren und mit dem übergeordneten Zentraleuropäischen
Beckensystem vergleichen. Eine Größenordnung darunter untersuchten wir
Störungsflächen in 3D. Mittels Versatzanalyse und Störungsattributen
(Einfallen, Streichen, Krümmung) konnten wir nicht nur die Kinematik dieser
Störungen festlegen und die Spannungsrichtung während der Permischen Extension
bestimmen, sondern auch Wachstum und Verlinkung von Störungen in Raum und Zeit
bis hinunter zur Grenze der seismischen Auflösung analysieren. Im
darunterliegenden Skalenbereich untersuchten wir mit Hilfe 3D kinematischer
Modellierung (Rückdeformation) den Hangendblock einer permischen Störung, um
Informationen über Orientierung und Dichte subseismischer Verformung während
eines Deformationsereignisses zu erhalten. Der Vergleich dieser mittelskaligen
Modellierungsergebnisse mit den großskaligen seismischen Strukturen und den
kleinskaligen Bohrungsdaten ermöglichte es uns, die subseismische Verformung
zu quantifizieren und die Informationslücke zwischen den einzelnen
Skalenbereichen im Untersuchungsgebiet zu schließen. Um die Zeitlichkeit der
Deformation über einen großen Skalenbereich umfassend zu betrachten, führten
wir außerdem eine Untersuchung mit Hilfe von skalierten physikalischen
Sandboxmodellen durch. Wir verwendeten eine Mischung aus Sand und Gips, um
Störungswachtumsprozesse wie z.B. Initiierung, Ausbreitung und Verlinkung von
Störungen sowie die wechselseitige Aktivierung von Brüchen in der Zeit zu
analysieren. Zusammenfassend zeigen alle Untersuchungen aus den einzelnen
Skalenbereichen ein gemeinsames Ergebnis: Deformation äußert sich in einer
großen Heterogenität in Orientierung, Dichte und Zeitlichkeit von Störungen
und Brüchen, und kann über einen großen Maßstab hinweg ähnliche Muster
aufweisen. Allerdings unterliegen dieser Heterogenität unterschiedlichste
zeitliche und räumliche Ursachen, abhängig vom jeweils betrachteten
Skalenbereich, was demzufolge ihre tatsächliche Korrelation und damit
Vorhersagbarkeit nicht nur erschwert, sondern auch in Frage stellt.
de
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
analogue modelling
dc.subject
retro-deformation
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::550 Geowissenschaften, Geologie::550 Geowissenschaften
dc.title
Seismic and sub-seismic deformation on different scales in the NW German Basin
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Onno Oncken
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Charlotte M. Krawczyk
dc.date.accepted
2007-10-31
dc.date.embargoEnd
2008-01-31
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000003465-0
dc.title.translated
Seismische und sub-seismische Deformation auf verschiedenen Skalen im
Nordwestdeutschen Becken
de
refubium.affiliation
Geowissenschaften
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000003465
refubium.mycore.transfer
http://www.diss.fu-berlin.de/2008/97/
refubium.note.author
Appendix on DVD (movies from analogue modelling) can be obtained from the
author.
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000003465
dcterms.accessRights.dnb
free
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open access