Der Mittlere Muschelkalk in Bohrungen Norddeutschlands: Fazies, Geochemie, Zyklo- und Sequenzstratigraphie

Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit wurde die evaporitische Schichtenfolge des Mittleren Muschelkalks im Norddeutschen Becken untersucht. Erstmals gelang es den Mittleren Muschelkalk sowohl am Kern lithostratigraphisch als auch in den Bohrlochmessungen logstratigraphisch im Detail zu gliedern und beide Gliederungen ineinander überzuführen. Die Bohrung Remlingen 7, in der der Mittlere Muschelkalk mit seinen Halithorizonten vollständig gekernt vorliegt, diente dabei als Standardbohrung. Mikrofazielle, geochemische und geophysikalische Untersuchungen führten zu einer Untergliederung dieser Sequenz in 9 Zyklen. Sequenzstratigraphisch werden diese Zyklen als Parasequenzen gedeutet. Jeder dieser Zyklen zeigt einen deutlichen shallowing-upward, brining-upward Trend mit charakteristischer Fazies und einheitlichen geochemischen Entwicklungstendenzen. Bei idealer Ausbildung bestehen diese Zyklen aus einer Abfolge von Dolomiten an der Basis, darüberfolgenden Anhydriten und Haliten am Top der jeweiligen Zyklen. In der Regel sind die Zyklen jedoch nicht vollständig. Im Gamma-Ray- und Sonic-Log zeichnen sich die Zyklen ebenfalls deutlich ab. Ausgehend vom Referenzprofil, der Bohrung Remlingen 7, wurde eine beckenweite Bohrungsanalyse auf der Basis von Gamma-Ray- und Sonic-Log durchgeführt. Trotz lateraler Faziesschwankungen und Mächtigkeitsänderungen können die hochfrequenten Ablagerungssequenzen über ca. 150.000 km² in Norddeutschland verfolgt und folglich im gesamten Norddeutschen Becken korreliert werden. In der Bohrung Relingen 7 enthalten lediglich zwei Zyklen Halite. In Zentralbereich des Norddeutschen Becken sind dagegen vier halitführende Zyklen entwickelt. Hier erreicht der Mittlere Muschelkalk eine Gesamtmächtigkeit von über 150 m. Es zeigte sich, dass die Sedimentation zur Zeit des Mittleren Muschelkalks nicht allein durch Subsidenz, sondern auch durch synsedimentäre Tektonik mit Horst- und Grabenbildungen gesteuert wurde. Extrem mächtiger Mittlerer Muschelkalk wurde im Glückstadt-, Horn- und Westdorf-Graben nachgewiesen. Im Westdorf-Graben wurden sechs Halithorizonte identifiziert. Die beobachtete Zyklizität lässt sich sehr gut in ein sequenzstratigraphisches Konzept für den Mittleren Muschelkalk im Norddeutschen Becken integrieren. Die Zyklen werden dem Hochstand, dem Tiefstand und dem Transgressiven Systemtrakt einer Sequenz dritter Ordnung zugeordnet.

The evaporite sequence of the Middle Muschelkalk in the North German Basin has been studied. For the first time it was possible to subdivide the Middle Muschelkalk in an integrated manner by means of core description and log analysis. Well Remlingen 7 cored the entire halite sequence of the Middle Muschelkalk and was therefore used as the standard section. Microfacies and geochemical and geophysical studies allow a subdivision of the sequence into nine cycles. In sequence-stratigraphic terms they represent parasequences. Each cycle represents a shallowing-upward, brining-upward trend with a characteristic facies and geochemical pattern. An ideal cycle shows an upward change from dolomite to anhydrite and to halite. But often the cycles are incomplete. The cycles were also well documented in gamma ray and sonic logs. Using the Remlingen 7 borehole as a key borehole, a basinwide well correlation was carried out on the basis of gamma ray and sonic logs. Although there are lateral variations in facies and thickness, the high frequency depositional cycles that were identified can be traced over approximately 150.000 km² in northern Germany and are inferred to be correlatable over the entire North German basin. In the Remlingen 7 borehole only two cycles contain halite. The borehole has a somewhat marginal position within the basin. In the central part of the basin four cycles of halite are developed. Here the total thickness of the Middle Muschalkalk may reach about 150 m. During the Middle Muschelkalk sedimentation within the North German Basin was governed by normal subsidence but also tectonic features like horsts and grabens influenced the sedimentation. Extremely thick Middle Muschelkalk was encountered in the Glückstadt, Horn and Westdorf grabens. In the Westdorf graben six horizonts of halite were identified. The observed cyclicity allows the establishment of a sequence-stratigraphic framework for the Middle Muschelkalk of the North German Basin. The cycles are interpreted to form highstand, lowstand and transgressive system tracts of a 3rd order depositional sequence.