The hydrocarbon potential of the deep offshore along the Argentine volcanic rifted margin [Elektronische Ressource] : a numerical Simulation / vorgelegt von Torge Klaus Schümann

Diplom Geologe Torge Klaus Schuemann

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• Publié par: rheinisch-westfalischen_technischen_hochschule_-rwth-_aachen
• Publié le: 01 janvier 2002
• Nombre de lectures: 8
• Langue: English
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Extrait

The Hydrocarbon Potential of the Deep O sho re
along the Argentine Volcanic Rifted Margin
-
A Numerical Simulation
Von der Fakultat fur Bergbau, Hutten wesen und Geowissenschaften
der Rheinisch-Westfalischen Technischen Hochschule Aachen
zur Erlangung des akademischen Grades eines
Doktors der Naturwissenschaften
genehmigte Dissertation
vorgelegt von
Diplom-Geologe
Torge Klaus Schumann
aus Hamburg
Berichter: Univ.-Prof.Dr.rer.nat.R.LittkeDr.J.L.Urai
Prof.a.D.Dr.rer.nat.K.Hinz (BGR)
Tag der mundlic hen Prufung: 18. Dezember 2002
Diese Dissertation ist auf den Internetseiten der Hochschulbibliothek online verfugbar.Dedication
This Dissertation is dedicated to my father, Eike
Edgar Schumann (1928-1989), whose involvement
contributed to my well-being in ways unmeasureable.Abstract
In the Late Jurassic/Early Cretaceous, continental break-up of Gondwana led
to the opening and northward propagating of the South Atlantic. Since 135Ma,
the Paran a/Etendeka continental o od basalts were emplaced, associated with
seaward dipping re ector sequences (SDRS), possibly caused by the Tristan da
Cunha hot spot. After break-up, thermal subsidence a ected predominantly the
development of the rifted volcanic continental margin, especially the elongated
zone of the SDRS and a thick sedimentary column was deposited onto this tran-
sition zone between the continental and the oceanic crust where locally up to
5400m of sediments were accumulated.
With the thermal calibration to available maturation data from multiple wells
drilled in the nearby Colorado Basin integrated 1-D and 2-D basin modelling was
applied to evaluate the thermal history of the sedimentary column. In combina-
tion with the interpretation of more than 20000km of MSC re ection/refraction
seismic data and the mapping of the sedimentary units this led to a maturity-
model for deposits of marine black shales, potential source rocks in the deep
domain of the South Atlantic region, correlated to Cretaceous anoxic events.
With the results of the 2-D basin modelling a zone favorable for the gen-
eration of hydrocarbons from proposed Aptian source rocks was de ned based
on the deposition and the thickness of the overburden rocks and the timing of
the generation and the migration of the generated hydrocarbons was estimated.
Migration pathways were modelled and possible stratigraphic oil plays were local-
ized in onlap structures below the Danian Pedro Luro Formation along the lower
continental rise in 1500 to 2000m water depth approximately 3000m below the
sea bottom.Kurzfassung
Die Interpretation von mehr als 20000km Mehrkanalre exions- und Refrak-
tionsseismik aus dem Bereich des vulkanischen Kontinentrandes von Argen-
tinien ermoglic hte ein besseres Verstandnis der Subsidenz wahrend der Zeit des
fruhen Rift- und Driftstadiums des vulkanischen Kontinentrandes. Senkrecht
zum Streichen des Kontinentrandes wurden vier tektonische Zonen gema ihrer
Basementstruktur de niert: Zone 1 umfa t Extensionsbecken, ausgebildet in
erodierten Palaozoischen Metamorphiten und/oder in Sedimenten, abgelagert
vor Beginn des Riftprozesses. Parallel dem heutigen Kontinentrand sich er-
streckend de niert eine durch synthetische bzw. teilweise antithetische Storun-
gen begrenzte Horststruktur des geophysikalischen Basements Zone II entlang
des au ersten Schelfrandes. Zone III ist gepragt durch in der Regel drei bis zu
11km mac htige, vulkanische Sequenzen, die durch deutliche, seewarts einfallende,
nach oben konvexe, divergente Re ektoren (SDRS { ’seaward dipping re ector se-
quences’) in der Re exionssionseismik au allig werden. Diese mit dem Riftproze
in Verbindung gebrachten SDRS bilden eine Ubergangszone zwischen der gedehn-
ten kontinentalen Kruste im Westen und der jungen ozeanischen Kruste im Os-
ten. Tiefreichende, landwarts einfallende Abschiebungen innerhalb dieser vulka-
nischen Einheiten werden auf tektonische Verstellung in Folge ihrer thermischen
Subsidenz interpretiert. Die Interpretation der teilweise beobachteten, ebenfalls
landwarts einfallenden Re ektoren unterhalb der SDRS gestaltet sich aufgrund
der hohen Impedanz der im Hangenden liegenden Vulkanite extrem schwierig,
es ist jedoch anzunehmen, da sich vereinzelnd Reste kontinentaler Kruste un-
terhalb der SDRS be nden. Ostlich schlie lic h wird Zone IV dominiert von
ozeanischer Kruste, deutlich an einem typischen, rauen, di raktierendem Base-
mentre ektor. Ein weiterer Hinweis auf das Vorhandensein ozeanischer Kruste
ist ein etwa 11km tie iegenden Re ektor im seismischen Basement, wahrschein-
lich hervorgerufen durch Impedanzunterschiede entlang der Mohorovicic· Diskon-
tinuitat (Moho). Weiter ostlich im Bereich der Zone IV treten teilweise, meist
an Unregelma igk eiten in der ozeanischen Kruste gebunden, weitere, wenngleich
geringer ausgedehnte SDRS auf.
Basierend auf der Synthese vorhandener stratigraphischer Konzepte fur
das Colorado Becken und den argentinischen Kontinenthang, sowie detail-
lierter seismostratigraphischer Untersuchungen des konjugierenden Kontinent-
randes von Sudafrik a wurde eine neue stratigraphische Gliederung entwick-iv Kurzfassung
elt und fur die Interpretation der re exionsseismisc hen Daten benutzt. Nach
Ablagerung der Fortin Formation (Neokomian) und der unteren Colorado For-
mation (Barremian/Aptian) entwickelte sich seit dem Aptian eine fur Kontinent-
rander typische, durch einen Schelf, einen Hang und einen Hangfu mit sich
anschlie ender Tiefseebene, gepragte Morphologie. Die Sedimentation der nach-
folgenden oberen Colorado Formation ist weitestgehend durch die thermische
Subsidenz wahrend der Driftphase des argentinischen Kontinentrandes gepragt.
Mit der Sedimentation der Pedro Luro Formation (Danian) konzentriert sich die
Sedimentation im Wesentlichen auf den Bereich der tektonischen Zonen II und
III, wahrscheinlich bedingt durch eine in diesem Bereich anhaltende thermische
Subsidenz. Von der Pedro Luro ub er die Elvira Formation des Eozan bis zur
Barranca Formation des Miozan ndet somit eine gewisse Einebnung des mor-
phologischen Reliefs statt. Weiter ostlic h im Bereich des Argentinischen Beckens
bilden Paleogene Sedimente bis zu 1km machtige, kontinentparallele, dunenartige
Kontourite. Aus den auf Basis der Interpretation der re exionsseismisc hen Daten
angefertigten Isochronenkarten der Sedimentgesamtmac htigkeit, sowie weiterer
wichtiger sedimentarer Einheiten wird eine Fokussierung der Sedimentation auf
den sudlic hen Bereich des Untersuchungsgebietes deutlich, wo lokal bis zu 5400m
machtige Sedimente dem geophysikalischen Basement au iegen.
Da weder der Kontinentalhang noch der Tiefseebereich des Argentinischen
Beckens nahe des Kontinentfu es bislang erbohrt ist, wurden Bohrergebnisse
dreier Bohrungen aus dem nahegelegenen Colorado Becken analysiert um
zunachst die Versenkungs- und die Reifeentwicklung, sowie das Kohlenwasser-
sto p otential des Schelfs zu untersuchen. Die tektonische Versenkung der Re-
gion des Colorado Beckens begann mit dem Beginn des Auseinanderbrechens
von Westgondwana vor etwa 140Millionen Jahren. In den sich anschlie en-
den etwa 20Millionen Jahren fand eine relativ schnelle Versenkung mit etwa
150-200m/Millionen Jahre statt, bevor sich die Versenkung zu gema igteren 20-
40 Jahre verlangsamte. In Verbindung mit den vorhandenen Daten
fur die Reife des organischen Materials der Bohrungen des Colorado Beckens
wurden Reifemodelle fur die Entwicklung des in den Sedimenten eingebetteten
organischen Materials benutzt, um die thermischen Parameter der Modellierung
zu kalibrieren. Fur diese Kalibrierung wurde dabei hauptsachlich auf die Daten
der am besten dokumentierten Cruz del Sur X-1 Bohrung zuruckgegri en, da die
Reifedaten der anderen zur Verfugung stehenden Bohrungen zum Teil wider-
spruc hliche Trends anzeigen. Die dabei in den Daten der Cruz del Sur X-1
beobachteten niedrigen Reifewerte im Bereich unterhalb 3000m Teufe konnen
unter Umstanden auf die Fehlinterpretation von Bitumen bei der Vitrinitre ex-
ionsmessung bzw. auf eine durch Uberdruck im Porenraum des Sediments her-
vorgerufene Verlangsamung der Veranderung der Re exionseigensc haften des Vi-
trinites zuruckzufuhren sein.
Im Hinblick auf die zwischen den konjugierenden vulkanischen Kontinentran-
dern des sudlic hen Sudamerik as und des sudlic hen Afrikas zu beobachtende Asym-Kurzfassung v
metrie wurden die thermischen Parameter der Beckenmodellierung auf Basis eines
’lower plate simple shear models’ durch eine Kalibrierung mit den ungestorten
Daten aus der Cruz del Sur X-1 Bohrung oberhalb 3000m Teufe vorgenommen.
Eine nahezu perfekte Ubereinstimmung der modellierten Reife des organischen
Materials mit den vorhandenen Daten wurde dabei mit einem Dehnungskoe zien-
ten b =3 fur die Kontinentale Kruste und einem Dehnungskoe zien ten b =1c ml
fur die obere Lithosphere in Verbindung mit einem durch radioaktiven Zerfall in
2der Kruste bedingten zusatzlichen Warme u von 22mW/m erreicht.
Mit Hilfe der Daten der Mehrkanalre exionsseismik der BGR wurden die
eindimensionalen Beckenmodelle uber den Kontinenthang bis in den Tiefseebe-
reich des Argentinischen Beckens extrapoliert, um somit zweidimensionale Mo-
delle fur die Genese und Migration der Kohlenwassersto e zu erstellen. Solch
senkrecht zum Kontinentrand aufgespannte zweidimensionale Model