Original paper

Pleistocene tunnel valleys in the German North Sea: spatial distribution and morphology

Lutz, Rüdiger Kalka; Gaedicke, Christoph; Reinhardt, Lutz; Winsemann, Jutta

Abstract

The distribution of tunnel valleys in the German North Sea is mapped from more than 25 000 km of 2D and 3000 km2 of 3D seismic data. The number of identified tunnel valleys is much higher than previously known from former studies. Areas which could not be mapped so far because of a lack of data are now studied. The new map reveals that tunnel valleys are common features in the German North Sea, but areas remain where they are absent. At least three different generations of valley formation can be differentiated in the 3D seismic data sets. The mapped valleys have widths of up to 8 km and lengths of up to 66 km. They are incised down to 400 m into the Neogene sediments and cut-and-fill structures within the tunnel valleys are imaged by high-fold 2D seismic data indicating a re-use of existing tunnel valleys during subsequent ice advances and retreats. The fill of large tunnel valleys shows a typical pattern with a chaotic seismic facies at the bottom overlain by a high amplitude reflector and sub-horizontal to inclined low amplitude reflectors. This pattern correlates with results from on- and offshore studies of tunnel valley infills and suggests coarse-grained sediments at the base overlain by fine-grained glaciomarine and/or glaciolacustrine sediments. The tunnel valleys in the eastern and central German North Sea are probably of Elsterian age, because the surrounding Dutch, Danish and onshore German tunnel valleys are of inferred or proven Elsterian age.

Kurzfassung

Auf der Grundlage von mehr als 25 000 km 2D-Seismik und 3000 km2 3D-seismischer Daten wurde die Verbreitung von pleistozänen Rinnen (Tunneltäler) kartiert. Die Anzahl an vorhandenen Rinnen ist deutlich höher als bisher bekannt. Mit den vorliegenden Daten konnten Gebiete kartiert werden, die bisher nicht untersucht wurden. Die neue Karte zeigt, dass pleistozäne Rinnen häufig auftreten, es aber auch Gebiete gibt, in denen sie fehlen. In den 3D-seismischen Daten können mindestens drei unterschiedliche Generationen der Tunnelbildung unterschieden werden. Die kartierten Rinnen sind bis zu 8 km breit und haben eine Länge von bis zu 66 km. Die Rinnen sind bis zu 400 m tief in die neogenen Sedimente eingeschnitten und weisen zahlreiche interne Erosionsstrukturen auf, was darauf hinweist, dass die Rinnen mehrmals teilweise erodiert und anschließend wiederverfüllt wurden. Die Füllung der großen Rinnen zeigt einen charakteristischen Aufbau mit einer chaotischen seismischen Fazies an der Basis, die von einem Reflektor hoher Amplitude überlagert wird. Darüber folgen horizontal bis schwach geneigte Reflektoren mit geringeren Amplituden. Diese Abfolge wurde ebenfalls in anderen Studien, die die Füllung der Rinnen untersuchten, beschrieben. Demnach korreliert dies mit grobkörnigen Sedimenten an der Basis, die von feinkörnigen glaziomarinen und/oder glaziolakustrinen Sedimenten überlagert werden. Die pleistozänen Rinnen in der östlichen und zentralen deutschen Nordsee sind vermutlich elsterzeitlichen Alters, da die umliegenden niederländischen, dänischen und die an Land befindlichen deutschen Rinnen vermutlich und zum Teil auch nachgewiesen ein elsterzeitliches Alter haben.

Keywords

tunnel valleynorth sea3d seismicsubglacial