Title (eng)
Geochemistry, geochronology and kinematic history of a Pan-African basement reservoir in the Sab'atayn Basin (Yemen), and the implications for oil migration
Author
Resi Veeningen
Advisor
Bernhard Grasemann
Kurt Decker
Assessor
Harald Fritz
Arild Andresen
Abstract (deu)
Durch Störungen und Brüche gekennzeichnetes Grundgebirge ist von zunehmender
Bedeutung hinsichtlich des anhaltenden Bedarfs an neuen Kohlenwasserstoffvorkommen.
Ein solches gering-/undurchlässiges Grundgebirge befindet sich in kristallinen panafrikanischen
Gesteinen unter dem Sab’atayn Becken, Jemen. Um einen besseren Einblick in
die geologische Entstehungsgeschichte des heterogenen Grundgebirges zu erhalten, wird
eine detaillierte geochemische, mikrostrukturelle und kinematische Studie der
verschiedenen Gesteinstypen aus zwei orientierten Bohrkernen durchgeführt.
Die kombinierte Anwendung von geochemischen und geochronologischen Methoden auf die
heterogenen Kerne verschafft neue Einblicke in die Entwicklung des pan-afrikanischen
Grundgebirges, wodurch unser geologisches Verständnis des Grundgebirges von nahe gel
egenen Oberflächenaufschlüssen in den Untergrund erweitert werden. Bohrkerne aus
Bohrloch 1 enthalten einen stark brüchig verformten Epidot-reichen Quarzit, Amphibolit (mit
basaltisch-andesitischer Zusammensetzung), und tiefer gelegen einen ungeschieferten
dunkelroten Monzogranit. Der Monzogranit hat ein U-Pb Zirkon-Alter von 628.8 ± 3.1 Ma
und eine Rb-Sr Biotit-Abkühlungsalter von 591.6 ± 5.8 Ma (rund 300°C). Unter
Berücksichtigung der regionalen geochemischen Einflussfaktoren deuten diese Daten an,
dass der Monzogranit während einer tektonischen Übergangsphase zwischen Kompression
und folgendem Dehnungskollaps gebildet wurde. Eine Sm-Nd-Isotopenanalyse ergibt laut
TDM-Modell ein Alter von 1.24 Ga mit negativen εNd-Werten, was darauf schließen lässt, dass
der Monzogranit Teil des Al Bayda Island-Arc Terrans ist.
Bohrloch 2 enthält eine schwach deformierte und ungeschichtete Meta-Arkose, deren
geochemische Signatur minimale Verwitterung und eine fast reine dazitische
Ausgangszusammensetzung anzeigt. Möglicherweise wurde diese Meta-Arkkose direkt aus
einem (extrusiven) Granit abgeleitet, welcher vor oder während der Terran-Verschmelzung
gebildet wurde. Das (U-Th-Sm)/He Zirkon-Alter von 156 ± 14 Ma beschränkt die Abkühlung
des Grundgebirges auf rund 180°C, dies entspricht dem Zeitpunkt der Beckenbildung.
Darüber hinaus werden Brüche, Bruchzemente und Schieferungen in den genannten
Gesteinen gemessen und mikro- und makrostrukturell untersucht. Diese Daten, sowie
Rasterlektronenmikroskopie (REM), eine Libellen-Studie und S-Isotopenmessungen geben
zusammen Aufschluss über die mehrphasige Deformationsgeschichte (D1-D3) des
Grundgebirges. Durch die abgeleiteten Deformationsphasen erklärt sich die Migration von
hydrothermalen Flüssigkeiten und Kohlenwasserstoffen. Spröd-duktile Verformung (D1)
während des Ediacariums, welche auschließlich in dem pan-afrikanischen Monzogranit
beobachtet wird, führte zu Kataklase und Porosität bildender Verwitterung, mit Porositäten
von bis zu 20%. Hinweise auf eine spät-jurassische Extension (D2) im Zusammenhang mit
dem Zerfall Gondwanas und der Entstehung des Sab’atayn Beckens finden sich in allen
Gesteinstypen. Diese Extensionsphase ist wahrscheinlich auch die Ursache für die
Entstehung des Quarzits (Bohrloch 1). Die Brüche parallel zum Sab’atayn Becken sind am
besten in dem stark geschieferten Amphibolit (Bohrloch 1) ausgebildet. Das Grundgebirge
wurde außerdem bruchtektonisch im Känozoikum infolge weiterer Dehnung deformiert (D3),
indem ältere Strukturen reaktiviert wurden. Die Libellen-Studie und S-Isotopenanalyse von
Bruchzementen der Meta-Arkose (Bohrloch 2) zeigen, dass deren Entstehung, und damit D3,
vor dem Eindringen von Kohlenwasserstoffen bei Temperaturen zwischen 100 und 140°C
erfolgte. Diese Temperaturen befinden sich innerhalb des Erdölfensters.
Keywords (deu)
GrundgebirgeBohrkerneYemenBrücheKohlenwasserstoffGeochemieGeochronologieMikrostrukturen
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
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Type (deu)
Persistent identifier
Extent (deu)
130 Seiten : Illustrationen
Number of pages
130
Study plan
Dr.-Studium der Naturwissenschaften (Dissertationsgebiet: Erdwissenschaften)
[UA]
[791]
[426]
Association (deu)
Title (eng)
Geochemistry, geochronology and kinematic history of a Pan-African basement reservoir in the Sab'atayn Basin (Yemen), and the implications for oil migration
Author
Resi Veeningen
Abstract (deu)
Durch Störungen und Brüche gekennzeichnetes Grundgebirge ist von zunehmender
Bedeutung hinsichtlich des anhaltenden Bedarfs an neuen Kohlenwasserstoffvorkommen.
Ein solches gering-/undurchlässiges Grundgebirge befindet sich in kristallinen panafrikanischen
Gesteinen unter dem Sab’atayn Becken, Jemen. Um einen besseren Einblick in
die geologische Entstehungsgeschichte des heterogenen Grundgebirges zu erhalten, wird
eine detaillierte geochemische, mikrostrukturelle und kinematische Studie der
verschiedenen Gesteinstypen aus zwei orientierten Bohrkernen durchgeführt.
Die kombinierte Anwendung von geochemischen und geochronologischen Methoden auf die
heterogenen Kerne verschafft neue Einblicke in die Entwicklung des pan-afrikanischen
Grundgebirges, wodurch unser geologisches Verständnis des Grundgebirges von nahe gel
egenen Oberflächenaufschlüssen in den Untergrund erweitert werden. Bohrkerne aus
Bohrloch 1 enthalten einen stark brüchig verformten Epidot-reichen Quarzit, Amphibolit (mit
basaltisch-andesitischer Zusammensetzung), und tiefer gelegen einen ungeschieferten
dunkelroten Monzogranit. Der Monzogranit hat ein U-Pb Zirkon-Alter von 628.8 ± 3.1 Ma
und eine Rb-Sr Biotit-Abkühlungsalter von 591.6 ± 5.8 Ma (rund 300°C). Unter
Berücksichtigung der regionalen geochemischen Einflussfaktoren deuten diese Daten an,
dass der Monzogranit während einer tektonischen Übergangsphase zwischen Kompression
und folgendem Dehnungskollaps gebildet wurde. Eine Sm-Nd-Isotopenanalyse ergibt laut
TDM-Modell ein Alter von 1.24 Ga mit negativen εNd-Werten, was darauf schließen lässt, dass
der Monzogranit Teil des Al Bayda Island-Arc Terrans ist.
Bohrloch 2 enthält eine schwach deformierte und ungeschichtete Meta-Arkose, deren
geochemische Signatur minimale Verwitterung und eine fast reine dazitische
Ausgangszusammensetzung anzeigt. Möglicherweise wurde diese Meta-Arkkose direkt aus
einem (extrusiven) Granit abgeleitet, welcher vor oder während der Terran-Verschmelzung
gebildet wurde. Das (U-Th-Sm)/He Zirkon-Alter von 156 ± 14 Ma beschränkt die Abkühlung
des Grundgebirges auf rund 180°C, dies entspricht dem Zeitpunkt der Beckenbildung.
Darüber hinaus werden Brüche, Bruchzemente und Schieferungen in den genannten
Gesteinen gemessen und mikro- und makrostrukturell untersucht. Diese Daten, sowie
Rasterlektronenmikroskopie (REM), eine Libellen-Studie und S-Isotopenmessungen geben
zusammen Aufschluss über die mehrphasige Deformationsgeschichte (D1-D3) des
Grundgebirges. Durch die abgeleiteten Deformationsphasen erklärt sich die Migration von
hydrothermalen Flüssigkeiten und Kohlenwasserstoffen. Spröd-duktile Verformung (D1)
während des Ediacariums, welche auschließlich in dem pan-afrikanischen Monzogranit
beobachtet wird, führte zu Kataklase und Porosität bildender Verwitterung, mit Porositäten
von bis zu 20%. Hinweise auf eine spät-jurassische Extension (D2) im Zusammenhang mit
dem Zerfall Gondwanas und der Entstehung des Sab’atayn Beckens finden sich in allen
Gesteinstypen. Diese Extensionsphase ist wahrscheinlich auch die Ursache für die
Entstehung des Quarzits (Bohrloch 1). Die Brüche parallel zum Sab’atayn Becken sind am
besten in dem stark geschieferten Amphibolit (Bohrloch 1) ausgebildet. Das Grundgebirge
wurde außerdem bruchtektonisch im Känozoikum infolge weiterer Dehnung deformiert (D3),
indem ältere Strukturen reaktiviert wurden. Die Libellen-Studie und S-Isotopenanalyse von
Bruchzementen der Meta-Arkose (Bohrloch 2) zeigen, dass deren Entstehung, und damit D3,
vor dem Eindringen von Kohlenwasserstoffen bei Temperaturen zwischen 100 und 140°C
erfolgte. Diese Temperaturen befinden sich innerhalb des Erdölfensters.
Keywords (deu)
GrundgebirgeBohrkerneYemenBrücheKohlenwasserstoffGeochemieGeochronologieMikrostrukturen
Subject (deu)
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130
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