Zagłębie północnoniemieckie
Basen północnoniemiecki to pasywno-czynny basen ryftowy położony w środkowej i zachodniej Europie, leżący w najbardziej wysuniętych na południowy wschód częściach Morza Północnego i południowo-zachodniego Morza Bałtyckiego oraz w poprzek lądowych części północnych Niemiec, Holandii i Polski. Basen północnoniemiecki jest zlewnią południowego basenu permskiego, która stanowi połączenie basenów wewnątrzkontynentalnych składających się z osadów od permu do kenozoiku, które nagromadziły się do grubości około 10–12 kilometrów (6–7,5 mil). Złożona ewolucja basenu odbywa się od permu do kenozoiku i jest w dużej mierze pod wpływem wielu etapów ryftowania, osiadania i zdarzeń tektonicznych solnych. Zagłębie Północnoniemieckie obejmuje również znaczną ilość zasobów gazu ziemnego w Europie Zachodniej, w tym jeden z największych na świecie zbiorników gazu ziemnego, pole gazowe Groningen.
Regionalna ewolucja tektoniczna
Regionalna ewolucja tektoniczna basenu północnoniemieckiego zbiega się z ewolucją południowego basenu permskiego, basenu w Europie Środkowej i Zachodniej. Od późnego neoproterozoiku do karbonu Europa przechodziła orogenezę kaledońską i orogenezę waryscyjską . Te wydarzenia związane z akrecją skorupy ziemskiej stworzyły obecną regionalną litosferę, a do czasu postorogenicznego upadku orogenezy waryscyjskiej superkontynent Pangea całkowicie się uformował. Po utworzeniu Pangei znaczna część regionu uległa niestabilności skorupy ziemskiej, co spowodowało rozwój rozległej permo-karbońskiej prowincji magmowej. Ten magmatyzm doprowadził do wytłoczenia obfitych sukcesji wulkanicznych, takich jak basen północno-wschodnich Niemiec, basen północno-zachodni Polski i szczelina Oslo , jednocześnie powodując powstanie 70 basenów ryftowych w całym basenie permskim. Regiony najbardziej rozwinięte i obszerne magmatyzm występowały w basenie północnoniemieckim w latach 297-302 mln lat temu.
Ewolucja basenu
Początkowy rifting
Zapoczątkowanie basenu północnoniemieckiego miało miejsce w późnym karbonie około 295-285 mA (mln lat temu) w asocjacyjnym upadku orogenezy waryscyjskiej w wyniku szarpania tektoniki w nadmiernie pogrubionej skorupie na północnym przedpolu orogenezy waryscyjskiej. Inicjacja utworzona przez pękanie i skręcanie skorupy ziemskiej oprócz ogromnych ilości wulkanizmu (>40 000 km 3 ) i magmatyzmu , można datować tylko w przybliżeniu ze względu na rozległe (> 250 mA) wielofazowe osiadanie regionu. Najbardziej ewidentna metoda datowania została przeprowadzona przy użyciu wieku cyrkonu SHRIMP (Sensitive High-Resolution Ion Microprobe), co pozwala na datowanie osadów powstałych podczas rozbłysku magmy w permie. Tektonika klucza, inflacja magmy i erozja litosfery płaszcza spowodowały regionalne wypiętrzenie, pozwalające na wzrost erozji skorupy ziemskiej.
Główna faza osiadania
20 milionów lat po ryfcie basen północnoniemiecki doświadczył gwałtownego nagromadzenia osadów, > 2700 m (8900 stóp) warstw od jednostki górnego czerwonego spągowca do jednostki Bunter, doświadczając w ten sposób maksymalnego osiadania termicznego od późnego permu do środkowego triasu . To szybkie zakopywanie osadów prowadzi do tempa osiadania 220 m na milion lat z powodu drastycznego wzrostu obciążenia skorupy ziemskiej. Inny ważny wpływ tego osiadania wynika z termicznej relaksacji litosferycznej inflacji magmowej, umożliwiając w ten sposób pogłębienie basenu wraz z nagromadzeniem osadów. [ potrzebne źródło ]
Ryft wtórny
Podczas triasu i wczesnej jury, od 252 do 200 mln lat temu, nastąpiła faza nowych szczelin z północy na południe z powodu rozpadu superkontynentu Pangea , który spowodował rozszerzenie WE na basen północnoniemiecki. Te rozszerzenia w skorupie stworzyły rowki triasowe, takie jak lokalny rowek Gluckstadt, jednocześnie inicjując tektonikę solną obserwowaną w regionie. Po tym zdarzeniu ryftowym nastąpiła kolejna faza osiadania z powodu obciążenia osadów i relaksacji termicznej litosfery. [ potrzebne źródło ]
Dominowanie
W środkowej i późnej jurze centrum Morza Północnego przeszło kopułę, co zostało potwierdzone przez niezgodność erozyjną środkowej jury, erozję > 1000 m (3300 stóp) warstw górnego triasu i dolnej jury. Kopuła wzniosła się nad poziom morza w środkowej jurze i zaczęła opadać z powodu szczelin w późnej jurze. Chociaż mechanizm tworzący Kopułę Szczeliny Morza Północnego nie jest szczególnie dobrze poznany, rozwój kopuły wydaje się być zgodny z modelem aktywnej szczeliny z szeroką (1250 km lub 780 mil średnicy) głową pióropuszu wpływającą na szczelinę późnej jury.
Ryftowanie trzeciorzędowe
W późnej jurze trzecia rifting miał miejsce w odpowiedzi na kopułę na Morzu Północnym. Główne uskoki ekstensjonalne i szczeliny rozpoczęły się około 157-155 mln lat temu, pozwalając ewaporatom cechsztynu na utworzenie oderwania między skałami piwnicznymi a górną stratygrafią, co w dużym stopniu wpłynęło na formację gazu ziemnego i ropy naftowej obserwowaną w basenie północnoniemieckim. Bogate w substancje organiczne mułowce z formacji Kimmeridge Clay są źródłem większości węglowodorów basenu północnoniemieckiego, których migracja w górę została ograniczona przez sól cechsztyńską. [ potrzebne źródło ]
Inwersja
W późnej kredzie nastąpiła znacząca faza inwersji, spowodowana reaktywacją uskoków podłoża schodkowo-poślizgowego. Odwrócenie regionu znacząco reagowało na orientację kompresji, tak że uskoki, takie jak EW Elbe Fault System, zostały odwrócone o 3–4 km (1,9–2,5 mil), podczas gdy NS Grabens nie doświadczył znaczącego wypiętrzenia.
Ostateczne osiadanie
W kenozoiku nastąpiła ostatnia faza osiadania. W okresie od oligocenu do miocenu wiele uskoków piwnic zostało reaktywowanych przez uskoki ślizgowe podczas inwersji późnej kredy. Reaktywacja tych piwnicznych usterek wywołała więcej halokinezy . Niewielka inwersja spowodowana tektoniką solną pozwoliła na pojawienie się niewielkich ilości osadów miocenu i pliocenu, które zostały później zasypane przez rozległe osady deltowe i lodowcowe w czwartorzędzie, co spowodowało szybkie osiadanie.
Stratygrafia
Historia depozycji basenu północnoniemieckiego jest zapisana w sekwencji stratygraficznej osadów tworzących basen. Depozycję wielofazową basenu można podzielić na jednostki stratygraficzne, z których każda ma swoją własną, odrębną charakterystykę. Basen sedymentacyjny powstał powyżej podłoża krystalicznego dolnego paleozoiku utworzonego podczas orogenezy kaledońskiej około 420-400 mA.
Era paleozoiczna
- Najniższa jednostka stratygraficzna, grupa dolnego czerwonego spągowca , składa się z wulkanów permo-karbońskich, składających się głównie z ignimbrytów, ryolitów i andezytów , a także z niewielkimi ilościami bazaltów. Te osady wulkaniczne mają grubość od 1600 do 2500 metrów (5200 do 8200 stóp) w całym basenie, z tendencją do bycia najgrubszymi na wschodzie w pobliżu linii Rheinsberg i najcieńszymi na południu w pobliżu systemu uskoków Łaby.
- Osady zdeponowane w dolnym permie pochodzą z grupy górnego czerwonego spągowca, a konkretnie z formacji Parchim, która, jak się uważa, została osadzona w okresie od 266 do 264 mln lat. Te eoliczne i rzeczne piaskowce i mułowce mają maksymalną grubość 900 m (3000 stóp).
- W górnym permie jednostka cechsztyńska zaczęła się gromadzić na jednostce czerwonego spągowca około 260 mA. Jednostka cechsztyńska zbudowana jest z naprzemiennych warstw węglanów i osadów odparowanych, takich jak anhydryt i halit. Miąższość cechsztynu jest niezwykle zróżnicowana ze względu na podepozycyjną tektonikę solną, chociaż w północno-zachodnim regionie basenu północnoniemieckiego następuje ogólny wzrost miąższości.
Era mezozoiczna
- W dolnym triasie jednostka Bunter została zdeponowana nad jednostką cechsztyńską. Jednostka Bunter składa się z pokładów czerwonego piaskowca z drobnymi konglomeratami i gliną. Pierwotna grubość jednostki została zdeformowana z powodu tektoniki solnej, chociaż jest oczywiste, że sedymentacja jednostki Bunter osiągnęła najbardziej wysunięty na północ kraniec basenu północnoniemieckiego, nad depocentrum, w którym znajduje się 1400 m (4600 stóp) rzecznego, jeziornego , a nagromadziły się złoża Buntera w jeziorze Playa.
- W środkowym triasie węglany wapienia muszlowego gromadziły się na głębokości do 100 m (330 stóp) od 240 do 230 mA. Obfitość muszli małży znalezionych w naprzemiennych pokładach wapienia i dolomitu prowadzi do nazwy jednostek wapienia muszlowego, co po niemiecku oznacza „kreda z małży”. [ potrzebne źródło ]
- W środkowo-późnym triasie jednostka Keuper złożona z dolomitu, łupków i ewaporatów gromadziła się do około 1200 m (3900 stóp). Jednostka Keuper jest podzielona na trzy grupy: Kajper Górny, głównie szary dolomit i zanieczyszczone węgle, Hauptkeuper, głównie margle, gips i dolomit, i wreszcie Kohlenkeuper, głównie gliny i piaskowiec. [ potrzebne źródło ]
- Od późnego górnego triasu do dolnej jury jednostka liasu składa się z piaskowca, łupków, wapieni i gliny. Jednostka ta została osadzona w przedziale 200-180 mA, chociaż jej miąższość jest szczególnie trudna do określenia ze względu na dużą przerwę , która występuje powyżej tej jednostki. Ta przerwa w depozycji, późna niezgodność cymeryjska, trwała do środkowej kredy około 110 mln lat.
- W kredzie dolnej formacja Valhall pojawia się pod koniec późnej niezgodności cymeryjskiej. Formacja Valhall składa się głównie z łupków, wapieni i piaskowców o grubości 10–40 metrów (33–131 stóp). Po tej formacji następuje transgresja cenomanu, mająca miejsce w górnej kredzie, a konkretnie w cenomanie. Jednostka ta składa się głównie z wapienia kredowego i margli nagromadzonych o grubości od 400 do 550 m (1310 do 1800 stóp). Na początku eocenu następuje kolejna przerwa od zakończenia górnej kredy. [ potrzebne źródło ]
Era kenozoiczna
- Wreszcie w kenozoiku, a konkretnie w okresie od eocenu do oligocenu, jednostka chattyjska utworzyła około 30 milionów lat temu. Jednostka ta składa się głównie z naprzemiennych warstw piaskowca i mułowca. Istnieje kolejna przerwa między jednostką czatyjską a jednostką czwartorzędową, która została zdeponowana w ciągu ostatnich 2 mln lat. Jednostka ta zbudowana jest głównie z czwartorzędowych osadów glacjalnych.
Zasoby energii
Zagłębie północnoniemieckie ma szczególnie obfite zasoby gazu ziemnego . Te duże nagromadzenia węglowodorów zostały utworzone i zlepione razem przez jeden całkowity system naftowy (TPS) zwany TPS karbonu-czerwonego spągowca. Około 85% całej produkcji gazu pochodzi z piaskowców eolicznych grupy czerwonego spągowca zachowanych w jednostce cechsztyńskiej, podczas gdy 13% pochodzi z triasowych piaskowców rzecznych, również zachowanych w jednostce cechsztyńskiej, ale z powodu migracji soli, a nie chronologicznie umieszczony poniżej jednostki cechsztyńskiej. Pole gazowe Groningen znajduje się poniżej regionu północno-wschodniej Holandii i jest największym rezerwatem basenu, a także jednym z największych pól gazowych na świecie o pojemności do 100 bilionów stóp sześciennych (2,8 × 10 12 m 3 ) gazu ziemnego. Basen północnoniemiecki wraz z basenem anglo-holenderskim i prowincją Graben na Morzu Północnym zawiera większość zasobów ropy i gazu zidentyfikowanych w całej Europie Zachodniej. [ potrzebne źródło ]