Three-dimensional analysis of syndepositional faulting and synkinematic sedimentation, Niger Delta, Nigeria

Fazli Khani, Hamed; Back, Stefan

doi:999910345516

Three-dimensional analysis of syndepositional faulting and synkinematic sedimentation, Niger Delta, Nigeria = Dreidimensionale Analyse synsedimentärer Störungen und synkinematischer Sedimentation, Niger-Delta, Nigeria

Fazli Khani, Hamed (Author)

2013 & 2014

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Hamed Fazli Khani

ImpressumAachen 2013

Umfang119 Bl. : Ill., graph. Darst., Kt.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2014

Zsfassung in dt. und engl. Sprache. - Prüfungsjahr: 2013. - Publikationsjahr: 2014

Genehmigende Fakultät
Fak05

Hauptberichter/Gutachter
Back, Stefan (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2013-04-29

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-50288
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/229821/files/5028.pdf

Einrichtungen

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Störung (Genormte SW) ; Sediment (Genormte SW) ; Dreidimensionale Seismik (Genormte SW) ; Nigerdelta (Genormte SW) ; Geowissenschaften (frei) ; normal fault (frei) ; sedimentation (frei) ; 3D seismic (frei) ; Niger Delta (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 550
pacs: 91.55.-ySt * 91.50.-r M * 93.30.Bz A * TP 7470 Ni * 91. Solid

Kurzfassung
Das Zusammenwirken zwischen Störungsprozessen und Sedimentablagerungen in deltaischen Systemen ist ein komplizierter Sachverhalt. In solchen Regionen sorgen eine schnelle Ablagerung und die Progradation von Sandsteinen, Siltsteinen und Tonen für die Bildung von listrischen Abschiebungen, die durch die Schwerkraft bedingt werden. Das Verständnis der einzelnen Parameter, die die Beziehung zwischen Ablagerung und Störungsprozessen beschreiben, ist ein wichtiger Kernpunkt, da Deltas zu den kohlenwasserstoffreichsten Gebieten der Welt gehören. In dieser Arbeit wurden dreidimensionale Seismik und Bohrdaten aus dem westlichen Nigerdelta verwendet, um den Auslöser, das Wachstum und den Rückgang, die Inaktivität und den Zerfall von Brüchen zu untersuchen, sowie die Beziehung und Reaktivierung zwischen Störungen und Störungssegmenten in lateralen und vertikalen Verbänden zu beurteilen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Auswirkungen von Störungsaktivitäten auf die Deformation der Hangendscholle, und die Entwicklung von Faltenstrukturen, die durch Störungsaktivitäten bedingt wurden, üntersucht. Abschließend beabsichtigt diese Arbeit einen Einblick in die Parameter zu geben, die die Entwicklung von Überroll-Antiklinalen und die Raumgewinnung für Sedimentablagerungen in Deltas kontrollieren. In dieser Arbeit wurde dargelegt, dass es zu erheblichen lateralen Unterschieden in der Form von syn-sedimentären Abschiebungen und den damit syn-kinematisch verbundenen Schichten in einem klar definierten deltaischen Ablagerungsraum kommen kann. Die zeitlich bedingten Unterschiede in der Entwicklung der Störungslänge und des stratigraphischen Versatzes wurden insbesondere innerhalb der frühen Wachstumsphase der untersuchten Störungen dokumentiert. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass trotz der im großen Maßstab deutlich existierenden Korrelation zur Sedimentauflast, das Störungswachstum innerhalb eines Deltas ein unabhängiger Prozess bleibt, ungeachtet des regionalen sedimentären Umfelds. Das Wissen um die potentiell komplexe Entwicklungsgeschichte von deltaischen Störungen ist von großer Bedeutung, z.B. im Rahmen von Studien zu den Migrationswegen von Fluiden, die auf präzise Vorraussagen von Störungsversätzen angewiesen sind, oder für Kontaktanalysen zweier an Störungsflächen gegenüberliegenden Fazies-Typen. Diese Doktorarbeit hat ebenfalls gezeigt, dass Charakteristika von listrischen Abschiebungen wie die Zeit des Einsetzens, der Zusammenschluss von Störungen und die laterale Verknüpfung, das zeit- und räumliche Wachstum, der Versatz entlang der Störungsfläche sowie der Ort des größten Versatzes, die vertikale Verknüpfung, die Phasen der Inaktivität und die Störungsreaktivierung durch eine Analyse der synkinematischen sedimentären Einheiten des Hangend-Blockes untersucht werden können. Diese Arbeit hat gezeigt, dass ein Störungssegment seine ursprünglichen Charakteristika selbst nach einem lateralen Zusammenschluss mit anderen Störungen beibehalten kann. Im Arbeitsgebiet kam es durch zwei verschiedene Prozesse zu einer vertikalen Verbindung von Störungen: (1) Eine vertikale Verbindung trat zeitgleich mit der Störungsaktivität auf; und (2) eine vertikale Verbindung entwickelte sich nach dem Ende der Störungsaktivität. Jeder Verknüpfungsprozess könnte dabei unterschiedlich abgelaufen sein, in Abhängigkeit der lokalen Verteilung von Sedimenten und der einhergegangenen Hangend-Block-Deformation. Diese Arbeit beschreibt schließlich die relative Bedeutung der Parameter, die die lokale Akkommodationsentwicklung in der Deltaeinstellung kontrollieren. Unterschiedliche Störungsaktivität innerhalb des Untersuchungsbereiches hat beispielsweise mehrmals eine lateral uneinheitliche Sedimentverteilung (Z.B. keilförmige Sedimente) geschaffen. Diese uneinheitliche Sedimentation führte u.a. zu differenzieller Belastung und kompaktion im Hangendblock der untersuchten Störungen; diese kompaktion müss als ein bedeutender Einflussfaktor zür Akkommodationsentwicklung in Deltas berücksichtigt werden.

The interaction between sedimentation and faulting is a complex issue in deltaic settings. In such regions, rapid sedimentation and the progradation of sandstones and shales commonly causes the generation of normal listric growth-faults, a mechanism of faulting drive by gravity (gravity driven tectonics). An understanding of the parameters controlling the interrelation between sedimentation and faulting is an important issue since deltas are among the most prolific hydrocarbon provinces in the world. In this thesis, three-dimensional seismic and well data from the western Niger Delta were investigated to study the initiation, lateral growth and retreat, quiescence and decay of faulting, and to evaluate the interaction between faults and fault segments in lateral and vertical linkage and reactivation. In the course of this work the effects of fault activity on the hanging-wall side deformation and development of folding related to the fault activities was highlighted. Finally, this study attempted to put an insight into the parameters controlling the development of rollover anticlines and accommodation creations in Delta settings. In this work it was shown that a considerable lateral variability can occur regarding the style of syn-sedimentary normal faults and associated syn-kinematic strata within one tightly defined deltaic depocenter. The temporal variation in fault-length development and stratal displacement are documented to occur primarily during the early growth phase of the studied faults. It was further shown that although on a large scale an apparent correlation with sediment loading exists, deltaic fault growth remains a process that may act out of sequence, irrespective of the regional sedimentary trend. The awareness of such a potentially complex history of deltaic faults is e.g. important for fluid migration studies that rely on accurate fault-movement predictions and facies juxtaposition analyses. This thesis also revealed that growth fault characteristics such as the initiation time, fault segmentation and lateral linkage, temporal and spatial growth, displacement along the fault plane and location of the maximum displacement, vertical linkage, quiescence and fault reactivation can be studied by analyzing the syn-kinematic sedimentary units located on the hanging-wall of deltaic normal faults. The study showed that each fault-segment may maintain pre-linkage characteristics even after lateral linkage. In the study area vertical fault linkage occurred by two different processes; (1) vertical linkage contemporaneous to the fault activity and (2) vertical linkage after decay of fault segment. Each linkage process may have acted differently depending on the local sedimentary pattern and the associated hanging-wall deformation. The work presented in this thesis finally delineated the relative importance of parameters controlling local accommodation creation in delta setting. Dissimilar fault activity across the study area created at various times a non-uniform accommodation distribution as revealed by wedge-shaped sediments to the fault plane. Non-uniform sedimentation ultimately led to differential loading and differential compaction on the downthrown side of the studied growth faults, which can be regarded as an important factor contributing to the creation of depositional space in deltas.

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