Oligozäne Beckendynamik und Sequenzstratigraphie am Südrand des Nordwesteuropäischen Tertiärbeckens

Abstract

Durch die Analyse von Bohrdaten aus 230 Explorations- und Forschungsbohrungen wird für die oligozäne Sedimentfüllung am Südrand des Nordwesteuropäischen Tertiärbeckens zwischen Belgien im Westen und Sachsen-Anhalt im Osten ein konsistentes sequenzstratigraphisches Modell aufgestellt. Insgesamt werden sechs oligozäne Sequenzen (R 1 – R 3 und C 1 - C 3) im Arbeitsgebiet nachgewiesen, die sehr gut mit den Sequenzen von HARDENBOL et al. (1998) korrespondieren. Damit gehört die Niederrheinische Bucht zu den europäischen Regionen mit der vollständigsten oligozänen Sedimentfüllung, in der trotz starker Subsidenz beckenweite Meeresspiegelschwankungen nachzuweisen sind. Grundlage für den Nachweis der Oligozänsequenzen war die Festlegung von Überflutungs- und Erosionsflächen. <br /> Zu Beginn des Rupel transgredierte die Nordsee auf das südlich gelegene Vorland und füllte das vorhandene Relief weitgehend auf. In der südwestlichen Niederrheinischen Bucht entwickelte sich in RU-2 ein SW-NE streichendes küstenparalleles Barrieresand-System unter tidalen Bedingungen an einer von Seegang beherrschten Küste. Es wurde durch einen starken Meeresspiegelanstieg zu Beginn von RU-3, der im gesamten Arbeitsgebiet zur Entwicklung einer ‚condensed section’ führte, konserviert. Mit RU-4 wurde eine regressive Phase eingeleitet, in der es zur Verflachung des Ablagerungsraums und zum vermehrten Eintrag von klastischem Material durch die Heraushebung des Rheinischen Massivs im Hinterland kam. <br /> Zu Beginn des Chatt setzte eine beckenweite Transgression ein, die mit einer Glaukonitanreicherung in den Ablagerungen auf geringe Sedimentlieferraten aus dem Hinterland schließen lässt. Sie erreichte ihr Maximum während CH-2 mit Wassertiefen bis 60 Meter. Bis zum Ende des Chatt kam es mehrfach zu Regressions- und Transgressionsbewegungen der oligozänen Nordsee. Für die Chatt-Sedimente wurde erstmals die Parallelisierung des marinen Veldhoven Clay, der marinen Grafenberg-Sande und der kontinental beeinflussten Köln-Schichten durchgeführt. <br /> Das belgisch-niederländisch-deutsche Grenzgebiet unterlag im Rupel und Chatt dem Zusammenspiel von alpiner Kompressionstektonik und zunehmend extensionstektonischen Einflüssen des känozoischen Zentraleuropäischen Rift-Systems. Zu Beginn des Rupel war die Absenkungsbewegung des Untergrundes am Nordrand des Faltenvariszikums zwischen Belgien und Sachsen-Anhalt sehr konsistent. Senkrecht zur Hauptspannungsrichtung NNW-SSE, die durch die Alpen-Orogenese auf die mitteleuropäische Erdkruste wirkte, wurden variszische Strukturen reaktiviert und prägten maßgeblich die Sedimentation. Bereits ab RU-4 und nicht erst mit Beginn des Oberoligozän (ZAGWIJN 1989) ist die Anlage des heutigen tektonischen Bauplans in der Referenzregion nachweisbar. Ab dem Chatt ist eine unterschiedliche Entwicklung der Niederrheinischen Bucht zu erkennen, da sich die Bruchschollen zunehmend differenzierten.

A new consistent sequence stratigraphic model is set up for the Oligocene sedimentary pile at the southern rim of the Northwest European Tertiary Basin. Using well-log analysis of 230 exploration and research wells six Oligocene sequences (R 1 - R 3 and C 1 - C 3) are established for the working area that correspond well with the sequences of HARDENBOL et al. (1998). Hence, the Lower Rhine Embayment is showing one of the most complete sedimentary fillings of European Oligocene basins. Despite strong subsidence basinwide sea-level changes can be traced. The Oligocene sequences are based on the establishment of flooding and erosion surfaces, respectively. <br /> At the beginning of the Rupelian period the North Sea transgressed onto the southern foreland filling up the existing topography. During RU-2 a SW-NE trending system of barrier sands developed parallel to the palaeocoast at the southwestern Lower Rhine Embayment forced by tidal conditions. These sands are preserved due to a strong sea-level rise at the beginning of RU-3 that led up to the development of a condensed section. Starting with RU-4 the basin became shallower caused by the initiation of a regressive phase. It was filled with clastic material due to the uplift of the Rhenish Massif in the hinterland. <br /> The beginning of the Chattian was again initiated by a basinwide transgression. Sediments rich of glauconite indicate low sediment supply rates from the hinterland. The transgression reached its maximum during CH-2 leading to water depths of up to 60 metres. For the rest of the Chattian the Oligocene North Sea was repeatedly regressing and transgressing. In this Ph.D. thesis the marine Veldhoven Clay and Grafenberg Sands are correlated with the continentally influenced Cologne Series ("Köln-Schichten") for the first time ever. <br /> During Rupelian and Chattian times the Lower Rhine Embayment and its adjacent areas were forced by the alpine compressional tectonic regime as well as by an increasing extensional tectonic influence due to the Cenozoic Central European rift system. At the beginning of the Rupelian the subsidence at the northern margin of the variscan fold belt was very consistent from Belgium to Saxony-Anhalt. Variscan structures perpendicular to the main stress orientation NNW-SSE have been reactivated due to the influence of the Alpine orogeny upon the central european earth crust. These structures were affecting the sedimentation patterns to a high degree. Today's architecture of the Lower Rhine Embayment was already initiated from RU-4 onwards. This is in contradiction to ZAGWIJN (1989) who assumed the initiation in the Upper Oligocene. During the Chattian the Lower Rhine Embayment was differentiated into several blocks that were predominantly facing separate sedimentation histories.