GKG 613c vs.PDB)
4.3 Die Barents-See und Franz-Josef-Land
Aufgrund ihrer Bedeutung fü die Erdölindustri ist die Barents-See eine der best- untersuchtesten Regionen in der Arktis. Olvorkommen waren an Land schon länge bekannt und wurden auf Spitzbergen seit den späte fünfzige Jahren exploriert (Nottvedt et al. 1993a). Vorren et al. (1993 und darin enthaltene Artikel) beschrei- ben den derzeitigen Stand der Forschung. Die abgedeckte geologische Über sichtskarte zeigt, da weite Teile der Barents-See mit kretazischen Sedimenten unterlagert sind (Abb. 43). Nur Franz-Josef-Land, das Svalbard Archipel und die Bäreninse weisen älter Gesteine auf. Eine größe Zone triassisch-jurassischer Sedimente unterlagert eine dünn Schicht quartäre Sedimente südlic Spitzber- gen und auf den Untiefen wie die Storbank und die Spitzbergenbank. Das quartär Sediment übe diesen ältere Gesteinen ist meistens nur dün (max. 10
m)
und besteht mit Ausnahme einer maximal 0,5 m dicken holozäne Deckschicht aus lo- kalem Material (Bjorlykke et al. 1978; Antonson et al. 1991; Elverhoi et al. 1989, 1995a und darin enthaltene weitere Zitate).Die Zusammensetzung der Gesteine und die wichtigsten tektonischen Ereignisse der Region werden in Abbildung 44 zusammengefaßt Der Nordwesten des Ba- rents-Schelfes unterlag als Reaktion auf vorhergehende Eislast und darauf folgen- dender isostatischer Ausgleichbewegungen besonders starker Heraushebung.
Währen der restliche Barents-Schelf um mindestens einen Kilometer angehoben wurde, waren es in Svalbard ca. 3 km (Nottvedt et al. 1988; Vorren et al. 1991).
Dies führt zur Heraushebung paläozoische Serien auf Svalbard. Ahnlich alte Se- dimente finden sich nur noch in Faltenstrukturen innerhalb der Kanin-Skandinavien Zone im Süde der Barents-See und entlang der Uraliden vor Nowaja Semlja.
Die Kaledoniden werden im Svalbard Archipel durch regional sehr unterschied- lich stark gefaltete, gestört und metamorphisierte präkambrisch bis mittelordovi- zische Sedimente, Plutone und Intrusionen vertreten. Das 15-20 km dicke Ge- steinspaket wird Hekla Hoek genannt und nimmt den Westen und Norden Spitz- bergens und einen Großtei Nordaustlandets ein (Abb. 43; N~ttvedt et al. 1993a,b).
Übe den kristallinen Gesteinen der Hekla Hoek Formation dominieren Karbonate die paläozoische Sedimente mit Ausnahme der durch die Kaledoniden entstand- enen Vorbeckensedimente des Devons und Karbons auf Spitzbergen (Abb. 44).
Hier liegen ungefäh 8 km Molasse-Sedimente, (sogenannte "continental red beds, Old Red Fazies") innerhalb der devonischen Grabenstrukturen vorwiegend in N- Spitzbergen. Nach weiterer Deformation wurde die Region währen des unteren und mittleren Karbons einer Dehnung ausgesetzt in deren Folge bis zu 2 km mäch tige kontinentale Ablagerungen mit Kohleflöze und Evaporiten entstanden (Abb.
43; Nettvedt et al. 1993a,b). Svalbard und die Barents-See bildeten vom späte Karbon bis ins Mesozoikum einestabile Platt-form. Eine Drift dieser Region in hö
here Breiten (ca. 45-50° ist im Ubergang von einer durch Karbonate dominierten Sequenz zu einer überwiegen klastischen Sedimentation währen der Trias do- kumentiert (vgl. Kap. 4.1; Steel & Worsley 1984). Währen karbonische und per- mische Sedimente in Zentralspitzbergen und im südliche Nordaustlandet an- stehen, und auch untermeerisch vorkommen (Antonson et al. 1991; Elverhoi et al.
1995a), bauen triassische Sedimente Barentseja, Edgeeja und die südlic angren- zenden flachen Gebiete der Barents-See auf.
Oberes Jura
-
Untere Kreide Kreide (K,Kl,K2)Trias
-
Untere Kreide (TR-J-K) Karbon - Perm (C-P) Silur-
DevonAbb. 43: Abgedeckte Karte der Barents-See (ohne Quarta r , umgezeichnet und vereinfacht nach Elverhei et al. 1995a, basierend auf Winsnes 1988; Sigmond 1992; Johansen et al. 1993; N ~ t t v e d t et al. 1993a).
-
92-
4. Mineralveraesellschaftun~en potentieller Lieferaebiete
Shate (potentlai source formations In green)
coal
Sandstone (potential reservoir formations in orange) Llmestone and dolomite (potential reservoir forrnations In dark biue) Gypsum 1 anhydrite
GROUP
1
FORMATION1
Adventdalen Helvetialjeliet (800-1800m)
Janusljellet
Kapp Toscana
Gipsdalen
(400-1800m) Nordenskiöidbree Ebbadaien
Devonian On Nordfjorden Block
I
H e d a Hoek esst 01 Billeliorden Fault Zone
Petroleum Geology C e n t r a l Spitsbergen
Abb. 44: Zusammenstellung von Stratigraphie, tektonischen Ereignissen und Sedimentologie und fü die Erdölexploratio wichtigen Daten auf Spitzbergen (aus:
N~ttvedt et al. 1993a).
Franz-Josef-Land wird von vorwiegend klastischen Sedimenten der Trias, Jura und Kreide gebildet (Abb. 43; Churkin et al. 1981). Die dominierenden triassischen Ablagerungen erreichen 3000-5000 m Machtigkeit in Bohrungen und treten an der Oberfläch mit ca. 800 m Mächtigkei zutage (Merk et al. 1993). Embry (1994 und Zitate darin) unterscheidet sechs Einheiten des anstehenden Gesteins: (1) Ton- bis Siltsteine der Oberen Trias (80 m Machtigkeit), (2) Sandsteine der Oberen Trias bis Unteren Jura (800 m, am weitesten verbreitet, Quarz und tw. Feldspat-reich), (3) Ton- und Siltsteine des Mittleren bis Oberen Jura (450 m), (4) Sandsteine mit unter- geordneten Lagen von Silt- und Tonsteinen sowie Kohle des Oberen Jura bis Unte- ren Unterkreide (250 m), (5) Basalte (Dolerite, leukrokrate und Quarzdiorite) mit zwischengelagerten Tuff (-Breckzien), Silt- und Tonsteinen und Kohlelagen der unteren Kreide (500 m; siehe auch Abb.43: K l ) , (6) Sandsteine der oberen Kreide (50 m). Bis auf Einheit 6 wurden alle Sedimente von kreidezeitlichen Eruptiv- und Lagergänge introdiert (Embry 1994). Auch heute noch läà sich unter Franz-Josef- Land ein erhöhte Wärmeflu von bis zu 75 mW/ m2 in Bohrungen feststellen (Dibner et al. 1994). Dies führ u.a. zu erhöhte Reifegraden des organischen Ma- terials in relativ oberflächennahe Sedimenten.
Im Oberen Jura entstand eines der bedeutenst,en Muttergesteine fü die Erdöl und Erdgaslagerstätte der Barents-See. Dieser "Olschiefer" erreicht organische Koh- lenstoffgehalte (Corg) v,on 15-25 % in d e r zentralen und westlichen Barents-See (Leith et al. 1993). Das Aquivalent des Olschiefers auf Spitzbergen ist die Janusfjel- let Formation, die jedoch eher arm an organischer Substanz ist (Abb. 44). Ahnlich Corg- reiche Gesteine lassen sich in allen mesozoischen Becken der Arktischen Region finden (vgl. Kap. 4.1, 4.2).
Die Sedimentation in einem epikontinentalen Schelfmeer hielt währen der Unte- ren Kreide beckenweit an. In der südöstlich Barents-See wurden kontinentale Klastika abgelagert. Im Nordteil drangen basaltische Vulkanite und Effusiva auf (Johansen et al. 1993; Abb. 43). In der oberen Kreide war Spitzbergen wieder her- ausgehoben und der Erosion unterworfen. Die frühtertiä Dehnungsphase hinter- lieà eine transgressive Beckenfüllun mit Kohle-führende Sandsteinen bis hin zu marinen Sand- und Tonsteinen.
Im oberen Tertiä ist die Barents-See größtentei Abtragungsgebiet. Glaziale quartär Ablagerungen überlager die ältere Sedimente und spiegeln die Verei- sungsgeschichte Svalbards wider (z.B. Mangerud et al. 1992). In der Barents-See könne Moräne und andere glaziale Sedimentstrukturen auskartiert werden und Auskunft übe die Eisschildausdehnung währen des letzten glazialen Maximums geben (z.B. Solheim et al. 1990; Grosswald & Hughes 1995). Besonders gute In- formationen bieten die große Schüttungsfache in die Tiefsee am westlichen Kon- tinentalhang des Barents-Schelfs am Ausgang des Bäreninsel-Troge und vor dem Stofjorden-Trog (Vorren et al. 1991, Elverhei et al. 1995b; Solheim et al. 1996). Ein ähnliche Potential haben die Sedimentfäche im Nansen-Becken vor den Tröge am nördliche Kontinentalhang des Barents-Kara-See-Schelfs.
5. Oberflächen und oberflächennah Sedimente im Eurasischen Becken