Rapide Versenkung eines trockenen Sandsteins - die besondere kompaktionsdominierte Diagenese der Twyfelfontein Formation, NW Namibia

• Antragsteller: Dr. Eric Salomon
• Fachliche Zuordnung: Paläontologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 391950124

Das Projekt wird die Diagenese der äolischen Twyfelfontein-Formation in NW Namibia behandeln, die von mächtigen 133 Ma-alten Etendeka Flutbasalten rapide überlagert wurde und von intensivem Kornbruch, Bildung von Deformationsbändern, und Drucklösung geprägt ist. Diese Studie untersucht die Rahmenbedingungen und Effekte der schnellen Versenkung des Sandsteins, im Bezug zur mechanischen Kompaktion, chemischen Alteration, und Fluidbewegungen. Unsere Hypothese ist, dass sich die Diagenese des Twyfelfontein-Sandsteins von anderen Sandsteinen markant unterscheidet, da er während der Versenkung vorwiegend trocken war, während der Porenraum für gewöhnlich fluidgesättigt ist. Aufgrund dessen, sowie der hohen Dichte der überlagernden Basalte und der damit einhergehenden hohen effektiven Normalspannung die auf die rigiden Körner lastete, vermuten wir eine Dominanz mechanischer Kompaktion. Des Weiteren postulieren wir, dass durch das anfängliche Fehlen von Fluiden, die chemische Kompaktion verzögert und erst zu einem späten Zeitpunkt der Diagenese einsetzte. Zudem vermuten wir, dass der Basaltaustritt zusammen mit zeitgleicher Extensionstektonik zu lokaler Deformation im Sandstein führte.Die außerordentlich guten Aufschlussverhältnisse der Twyfelfontein-Formation, sowie das Fehlen von Alterationen aufgrund des örtlichen Wüstenklimas, ermöglichen diese Effekte qualitativ und quantitativ zu untersuchen. Die Studie wird mit einer kritischen Analyse der Versenkungstiefe des Sandsteins beginnen, indem wir eine Kombination von etablierten Geothermometern und -barometern an Kohlen und Tonstein im Liegenden des Sandsteins anwenden. Die anschließende Untersuchung der diagenetischen Eigenschaften erfolgt durch Gelände-, mikrostruktureller, und geochemischer Analysen. Die mikrostrukturelle Analyse wird mithilfe von optischer, Rasterelektronenstrahl- und Kathodolumineszenz-Mikroskopie vorgenommen, wobei insbesondere letztere bei der Analyse von Kornbrüchen bewährt ist. Die chemische Analyse wird mittels Elektronenstrahlmikrosonde und Laser ICP-MS erfolgen um Zementwachstumsphasen zu charakterisieren. Des Weiteren werden Fluideinschlüsse in den Zementen untersucht, um wertvolle Informationen zur Fluidtemperatur und -zusammensetzung zum Zeitpunkt des Einschlusses zu erhalten. Abschließend werden die Ergebnisse in numerische Modellierungen eingebunden, um dadurch weitere Charakteristika, wie den Zeitraum der Zementbildung, zu verstehen. Diese umfassende Studie der sehr gut aufgeschlossenen Twyfelfontein Formation wird eine bedeutende Lücke im Verständnis kompaktions-dominierter Sandsteindiagenese schließen. Sie wird daher eine ideale Referenz für weniger gut aufgeschlossene Formationen mit ähnlicher Diagenese bilden, wie z.B. für die Permische äolische Slochteren-Sandsteinformation in den Niederlanden, die beständig kompaktions-induzierte seismische Aktivität erfährt. Des Weiteren wird diese Studie wichtige Informationen für Reservoir-Modellierungen liefern können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: USA
• Kooperationspartner: Dr. Tobias Häger; Robert Lander, Ph.D.; Professor Dr. Ralf Littke; Dr. Volker Lüders
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Harald Stollhofen