Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-676
Main Title: Formation of carbonate mounds in the Porcupine Basin, offshore Ireland
Subtitle: Evaluating transport of substrates for microbial processes from deep sources using numerical simulation and organic geochemistry
Translated Title: Formation von Karbonathügeln im Porcupine Becken vor der Küste Irlands
Translated Subtitle: Transport von Substraten aus der Tiefe für mikrobielle Prozesse mit Hilfe numerischer Simulation und organischer Geochemie
Author(s): Naeth, Jochen
Advisor(s): Horsfield, Brian
Granting Institution: Technische Universität Berlin, ehemalige Fakultät VI - Bauingenieurwesen und Angewandte Geowissenschaften
Type: Doctoral Thesis
Language: English
Language Code: en
Abstract: Diese Dissertation beschäftigt sich mit dem Zusammenhang von aktiver Kohlenwasserstoffleckage und dem Wachstum von Tiefseekorallen am Kontinentalrand des Nordatlantiks. Gegenstand der Untersuchung sind rezente und begrabene Karbonathügel im Porcupine Becken, 200km westlich von Irland. Die Karbonathügel sind bis zu 3 km lang und 600 m hoch und auf zwei Provinzen begrenzt, der Hovland-Magellan-mound Provinz am nördlichen und der Belgica-mound Provinz am östlichen Hang des Beckens. Die Form der Hügel variiert von hauptsächlich gestreckt bis kreisförmig. Sie bestehen hauptsächlich aus Korallen, Karbonatkrusten und fein gekörnten klastischen Sedimenten. Um den möglichen Bezug von Kohlenwasserstoffleckage und Korallenwachstum zu evaluieren, wurden 2D Beckenmodellierungen sowie die geochemische Analyse von Sedimenten aus Schwerkraftkernen benutzt. Zwei Nord-Süd und eine Ost-West verlaufende seismische Linien erstrecken sich von der Hovland-Magellan zur Belgica-mound Provinz. Vitrinitreflexionsdaten, Bohrlochtemperaturen und Apatit-Spaltspurdaten von sechs in der Nähe liegende Explorations-bohrungen wurden zur Kalibrierung der Versenkungs- und Temperaturgeschichte herangezogen. Die Temperaturgeschichte wurde anhand der geologischen Geschichte des Porcupine-Beckens rekonstruiert mit Wärmefluß-Peaks im Jura und in der Kreide (rifting) sowie im Paleozän (Island Hot-Spot). Die Höhe der Wärmefluß-Peaks wurde anhand des Spreizungsfaktors beta ermittelt. Die Kalibrierung der Temperaturgeschichte zeigte, dass alle drei thermischen Ereignisse benötigt werden um einen zufriedenstellenden Abgleich von modellierten und gemessenen Daten zu erzeugen. Für die Modellierung der Migrationsgeschichte ist die Rekonstruktion der Paläogeometrie unumgänglich. Paläowassertiefenkarten wurden für jeden Zeitschritt entwickelt um unnatürliche Strukturen während der Versenkungsrekonstruktion zu vermeiden. Jurassischen und ältere Schichten enthalten potentielle Muttergesteine bestehend aus hautsächlich marinem und lakustrinem Kerogen. Kretazische und tertiäre Schichten enthalten marines und deltaisches organisches Material. Da keine Muttergesteinsproben vorhanden waren, wurden Asphaltene aus Rohölen des Connemara Ölfeldes gewonnen und zur Beschreibung der pauschal-kinetischen Prozesse von Kerogen zu Kohlenwasserstoffen benutzt. Zusätzlich wurden veröffentlichte kompositionelle Kinetiken zur Simulation der Öl- und Gasgeneration und migration sowie dem Phasenverhalten während der Migration benutzt. Die Modellierungsergebnisse zeigen, dass jurassische und ältere Muttergesteine im gesamten Becken reif bis überreif sind. Die kretazischen Schichten sind im Beckeninneren reif bis unreif und an den Flanken unreif. Die tertiären Sedimente bleiben im gesamten Becken unreif. Die Kohlenwasserstoffgenese begann in der späten Kreide für die tief versenkten Schichten. Basierend auf den Berechnungen mit der kompositionellen Kinetik generiert das jurassische Muttergestein ungesättigtes Öl im Ölfenster, in höheren Reifestadium hingegen Gaskondensat. Die modellierten Phasenseparation liegt zwischen 2000 und 4000 m. Oberhalb dieses Teufenbereiches dominiert die Migration freien Gases. Die Migration wird bestimmt durch Schwerkraft bedingten Auftrieb und ist hauptsächlich vertikal, nur die Aptischen und tertiären deltaischen Schichten leiten den Kohlenwasserstofffluss an den Beckenrand. Kohlenwasserstoffleckage wird für große Bereic....... Die Ergebnisse dieser Untersuchungen basierend auf der Beckenmodellierung zeigen einen deutlichen Zusammenhang zwischen den Karbonathügeln und Kohlenwasserstoffleckage für beide Provinzen. Die geochemischen Untersuchungen konnten diese Ergebnisse nicht bestätigen wobei zurücksichtigen ist, dass die Schwerkraftkerne nicht die Schichten an der Karbonathügelbasis erreichen und somit nur eine Kohlenwasserstoffleckage für die letzten 1 Millionen Jahre ausgeschlossen werden kann.
The goal of this study is to assess whether deep coral mound growth on the continental slope of the north Atlantic is related to active hydrocarbon leakage. The objects of interest are numerous buried and non-buried carbonate mounds in the Porcupine Basin, 200 km offshore Ireland. Mounds with a size of up to 3 km length and a maximum height of about 600 m have been found in two mound provinces, the Hovland-Magellan mound province on the northern slope and the Belgica mound province on the eastern slope of the basin. The shape of the mounds varies from mostly elongated to circular and mounds consist mainly of corals, carbonate crusts and fine grained clastic sediments. To evaluate the possible link between hydrocarbon leakage and mound growth 2D basin modelling in combination with geochemical analysis of sediments from gravity cores was used. Two north-south trending seismic lines with an intersecting east-west line cover the Hovland-Magellan mound province and reach the border of the Belgica mound area. Six close by exploration wells were used for calibration of the burial and thermal history using vitrinite reflectance, bottom hole temperatures and apatite fission track data. The temperature history was defined based on the geologic evolution of the Porcupine basin, assuming heat flow peaks in Jurassic/Cretaceous times (rifting) and in the Paleocene (Iceland plume). The magnitude of the heat flow peaks was determined using the stretching factor beta for each point of the basin. Calibration of the thermal history indicated that both the rifting and plume effects were required in order to reproduce all calibration data satisfactorily. For fluid flow simulation a correct geometric reconstruction of the modelled sections was required. The paleo-geometry was defined by means of estimated paleo-water depth profiles for each time step, which were then introduced to the model to prevent unrealistic structures during burial. Possible source rocks in the Porcupine Basin are found in the Jurassic and older strata containing mainly marine to lacustrine kerogen types. Cretaceous and Tertiary sequences contain marine to delta plain, coaly organic matter. As no source rock samples were available asphaltene kinetics determined on oil samples from the Connemara oil field were used for bulk kinetic characterisation of hydrocarbon generation. Additionally published compositional kinetic data sets were used for the simulation of oil and gas generation and petroleum phase behaviour. Modelling results indicate that Jurassic and older source rocks are mature to overmature throughout the basin. Cretaceous strata is immature to mature in the central part of the basin and immature on the flanks. The Tertiary sequence remains immature over the entire basin. Hydrocarbon generation started in Late Cretaceous times for the deepest sequences. Based on the compositional kinetic model used, the Upper Jurassic source rock generates undersaturated black oil while in the oil window, with gas condensate dominating at higher maturities. Phase separation was modelled to occur during migration at depth ranges between 2000 and 4000m. Upon phase separation the migration of the free gas phase dominates over that of the oil, such that gas is the main migrating fluid in the shallower intervals. Migration is mainly buoyancy driven and vertical, only Aptian and Tertiary deltaic layers direct hydrocarbon flow out of the basin. Modelling predictions over the entire basin indicate gas break...... The results from this study indicate that a link between hydrocarbon leakage and carbonate mound growth is feasible in the case of the Belgica and the Hovland Magellan mound province using basin modelling. The geochemical analysis did not confirm these results as the gravity cores did not penetrate the Pre-Pliocene sediments and do therefore only show no active hydrocarbon seepage for the last million year.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus-5773
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/973
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-676
Exam Date: 17-Nov-2003
Issue Date: 3-Feb-2004
Date Available: 3-Feb-2004
DDC Class: 550 Geowissenschaften
Subject(s): Beckenmodellierung
Headspace Geochemie
Karbonathuegel
Kohlenwassertoffleckage
Porcupine Becken
Basin Modelling
Carbonate Mounds
Headspace Geochemistry
Hydrocarbon Seepage
Porcupine Basin
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