Original paper

The contribution of magnetotellurics to an improved understanding of the geological evolution of the North German Basin review and new results

Hoffmann, Norbert; Hengesbach, Laska; Friedrichs, Bernhard; Brink, Heinz-Jürgen

Abstract

Extensive magnetotelluric (MT) measurements have been carried out in the North German Basin during the last 15 years, in order to detect electrically highly conducting layers in pre-Permian sediments, which are probably caused by highly coalified bitumen- and sulphide-rich black shales. Measurements from 226 MT sites collected on 13 profiles are now available. New profiles across the Glückstadt Graben, the Steinhuder Meer Lineament and the Bramsche Massif are presented and geologically interpreted for the first time. The depth and lateral distribution of the conducting strata are essential information that improve the understanding of the sedimentary facies development, the Lower Carboniferous palaeogeography and the distribution of potential pre-Westphalian source rocks in a regional context. MT helps to characterize properties of the Caledonian wedge in relation to the Baltic Shield, to resolve the internal structure of the Variscan Front at greater depth and to investigate the presence of magmatic intrusions. All these contributions clearly demonstrate that the MT method is a valuable and functional geophysical tool with the potential to significantly improve the understanding of the geological history of a region. MT cannot replace seismic and potential methods, but reduces their uncertainties. Furthermore, MT may help to recognize undetected hydrocarbon source rocks at greater depths.

Kurzfassung

In der letzten 15 Jahren wurden intensive magnetotellurische (MT) Messungen im Norddeutschen Becken mit dem Ziel durchgeführt, in den präpermischen Sedimenten elektrisch gut leitende Schichten nachzuweisen, die mit großer Wahrscheinlichkeit auf hoch inkohlte bitumen- und sulfidreiche Schwarzschiefer zurückzuführen sind. Zurzeit liegen auf 13 Profilen insgesamt 226 magnetotellurische Messungen vor, von denen hier erstmalig die neuen Profile über den Glückstadt-Graben, das Steinhuder-Meer-Lineament und das Bramscher Massiv vorgestellt und in die geologische Interpretation einbezogen werden. Die Tiefenlage und die laterale Verbreitung gut leitender Schichten geben neue Informationen zum verbesserten Verständnis der sedimentären Faziesentwicklung, der paläogeografischen Verhältnisse des Unterkarbons sowie der regionalen Verteilung potenzieller prä-westfaler Erdgasmuttergesteine. Zusätzlich zum Nachweis gut leitender Schichten unterstützt die MT die Charakterisierung der Kaledoniden des norddeutschen Raumes in ihrer Beziehung zum Baltischen Schild, erleichtert die Auflösung der internen Struktur der Variszischen Front in größerer Tiefe und hilft dabei, die Anwesenheit von Intrusionen zu untersuchen. Die vielen Beiträge, die die MT zur besseren Analyse der Entwicklung des Norddeutschen Beckens liefern kann, bestätigt eindrucksvoll, dass sie eine wertvolle und praxisrelevante geophysikalische Methode darstellt. Sie kann zwar nicht die Seismik und die Potenzialmethoden ersetzen, doch vermag sie deren Unsicherheiten zu reduzieren und potenzielle Erdöl- und Erdgasmuttergesteine in größerer Tiefe zu entdecken.

Keywords

north german basinmagnetotelluricselectrical conductivityblack shalespre-westphalian source rocksgluckstadt grabenbramsche massifsteinhuder meer lineamentlower carboniferous