Tectonics and carbonate platform development, Gabes-Tripoli Basin, offshore Libya

Khalifa, Nabil; Back, Stefan (Thesis advisor); Kukla, Peter (Thesis advisor)

Aachen : RWTH Aachen University (2022, 2023)
Doktorarbeit

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2022

Kurzfassung

Die in dieser Arbeit vorgestellten Forschungsarbeiten befassen sich mit der känozoischen strukturellen Entwicklung des Gabes-Tripoli-Beckens, der känozoischen Entwicklung von Karbonatplattformen und der Wechselwirkung zwischen Tektonik und Sedimentation, die im Wesentlichen auf seismischen 3D-Reflexionsanalysen und Bohrlochdaten im Mittelmeer vor der Küste Westlibyens beruht. Das Untersuchungsgebiet (Block NC41) umfasst zahlreiche große Kohlenwasserstofffelder, die für Libyen von großer wirtschaftlicher Bedeutung sind. Trotz dieser eindeutigen Relevanz gibt es noch mehrere ungelöste geologische Fragen, darunter: i) die Interpretation der Triebkräfte der regionalen tektonischen Entwicklung des Gabes-Tripoli-Beckens von der späten Kreidezeit bis in die jüngste Vergangenheit; ii) der Einfluss der Tektonik auf die Sedimentationsmuster und die beckenweite Stratigraphie des Gabes-Tripoli-Beckens; iii) die Architektur und strukturelle Entwicklung der kohlenwasserstoffführenden Antiklinalen vor der Küste Westlibyens; vi) die Rolle eines potenziellen triassischen Salzsubstrats für die strukturelle Entwicklung, die Stratigraphie und die Entwicklung des Kohlenwasserstoffsystems. Die für die Forschung verwendete Datenbank besteht aus X zusammengefassten seismischen 3D-Reflexionsvolumina, die eine Fläche von 800 km2 abdecken, und geophysikalischen Bohrlochdaten von 13 industriellen Bohrungen. Alle Daten wurden großzügigerweise von der National Oil Corporation of Libya (NOC) zur Verfügung gestellt. Der umfassende Untergrunddatensatz ermöglichte regionale Übersichtsinterpretationen der seismischen 3D-Reflexionen zwischen dem akustischen Grundgebirge (einschließlich Salz?) mit vermutetem triassischem Alter und dem kreidezeitlichen bis rezenten Sedimentdeckgebirge. Die Datenbank ermöglicht die Erkennung und Interpretation sowohl sedimentärer als auch tektonischer Untergrundmerkmale mit einer Auflösung von wenigen Metern. Die detaillierten, regionalen 3D-seismischen Interpretationsergebnisse wurden an 13 Bohrlochstandorten im gesamten Untersuchungsgebiet erprobt. Die seismische Interpretation begann mit einem filterbasierten, seismischen Post-Processing-Workflow, der das Signal-Rausch-Verhältnis durch Tiefpassfilterung von hochfrequentem Rauschen verbesserte. Zufälliges Rauschen wurde dann durch strukturorientierte Filterung reduziert - ein Tiefpassfilter, der als Durchschnittsfilter für ein laufendes Fenster mit Kantenerhaltung implementiert wurde. Die Verwendung der verbesserten seismischen 3D-Reflexionsdaten erhöhte die Genauigkeit der anschließenden Reflexionsinterpretation und verbesserte die Qualität der Erzeugung, Visualisierung und Analyse seismischer Attribute. Die Interpretation seismischer 3D-Attribute unterstützte die auf der klassischen seismischen Interpretation und der Bohrlochintegration basierenden Interpretationen des Untergrunds in hohem Maße. Durch die verbesserte seismische 3D-Darstellung konnte die Unsicherheit bei der Interpretation seismischer Reflexionen erheblich verringert werden. Detaillierte strukturelle und stratigraphische Interpretationen des Gabes-Tripoli-Beckens folgten auf die Datenvorbereitung. Erste regionale Übersichtsinterpretationen der Zielintervalle von der Kreidezeit bis in die jüngste Vergangenheit gingen einer detaillierten strukturellen und sedimentären Analyse voraus, die die Erkennung von sedimentären und tektonischen Merkmalen bis zu einer Auflösung von wenigen Metern umfasste. Kombinierte tektonische und stratigrafische Interpretationen ergaben eine teilweise Entkopplung der Überlagerungsstörungen im westlichen und zentralen Untersuchungsgebiet von der ansonsten vorherrschenden grundgebirgsbedingten Streichen-Rutschen-Tektonik. Neben krustenbedingten Verwerfungen wurde die laterale und vertikale Evaporitbewegung im Untergrund als wichtiger Prozess bei der Reservoirentwicklung dokumentiert, der stellenweise zur Entwicklung einer hohen Variabilität der Faltung, Verwerfung und Bruchtrends beitrug. Eine eingehende seismische 3D-Reflexionsinterpretation der känozoischen Sedimentaufzeichnungen des Gabes-Tripoli-Beckens lieferte schließlich neue Erkenntnisse über die seitliche Ausdehnung, die Geomorphologie, die interne Architektur und das Alter der Karbonatplattformen im Untergrund des westlichen Offshore-Libyens. Die wichtigsten stratigraphischen Ziele für die Erkennung und Kartierung von Karbonaten im Untergrund waren das Eozän und das Miozän. Das Karbonatintervall des Eozäns ist durch lokale Vorkommen niedriger bis mäßiger Amplituden zwischen starken oberen und unteren Reflektoren gekennzeichnet. In dieser Einheit wurden sieben ausgeprägte seismische Reflexionsassoziationen beobachtet, klassifiziert und kartiert, die auf unterirdische Karbonate hinweisen. Ein zweites ausgeprägtes Karbonatintervall ist das Miozän. In diesem Intervall wurden drei verschiedene seismische Reflexionsverbände, die auf unterirdische Karbonatkörper hindeuten, klassifiziert und kartiert. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die in dieser Dissertation vorgestellten Forschungsarbeiten im Wesentlichen auf seismischen 3D-Reflexionsanalysen in Verbindung mit Bohrungen beruhen. Die Studie liefert neue Interpretationen der Sedimentation und der Tektonik im Untergrund. Darüber hinaus werden tektonische Prozesse mit der Entwicklung der Sedimentationssysteme in Beziehung gesetzt, die beide für die Interpretation des Kohlenwasserstoffsystems vor der Küste Libyens von grundlegender Bedeutung sind. Die vorgestellten Forschungsarbeiten sind daher wichtig für das Verständnis der geologischen Entwicklung des Gabes-Tripoli-Beckens und für die künftige Bewertung seines Erdölpotenzials.

Einrichtungen

• Fachgruppe für Geowissenschaften und Geographie [530000]
• Lehrstuhl für Geologie und Paläontologie und Geologisches Institut [531110]