Original paper

The Upper Cretaceous sedimentary rocks of the southern Münsterland (Northwest Germany) revisited – new correlations of borehole lithostratigraphical, biostratigraphical and natural gamma radiation (GR) log data

Dölling, Bettina; Dölling, Manfred; Hiss, Martin

Abstract

In support of geological mapping activities between the municipality of Anröchte and the city of Herne (southern Münsterland, North Rhine-Westphalia), seven fully cored boreholes with depths of 83–200 m were drilled in the years 2009–2013 to provide reference cores for the Upper Cretaceous sedimentary rocks. In addition, the Upper Cretaceous units of six existing cores with depths of up to 356 m below the surface (archives of the Geological Survey of North Rhine-Westphalia, GD NRW) have been investigated. All 13 boreholes have been logged geophysically. The cores have been geologically logged and lithologically interpreted and, for selected intervals, biostratigraphical investigations have been carried out using foraminifera. To complement the borehole data, downhole natural gamma radiation (GR) logs were obtained from 49 selected chipped drillings (water wells and geothermal wells) and, wherever possible, samples were taken for biostratigraphical investigations. Based on the correlation of benthic foraminifera, the existing biostratigraphical scheme of the Upper Cretaceous (Cenomanian–lowermost Campanian) strata of the Münsterland has been refined and a new zonal scheme consisting of 15 foraminiferal zones (Ko-F1–Ko-F15) is introduced. Throughout the study area, the 13 reference cores have been successfully correlated with the chipped drillings by means of GR logs. Correlations of 32 of the GR logs are shown in four log correlations (cross-sections). From east to west considerable variations of facies and thickness of the studied units have been observed. Some units wedge out or become increasingly sandy towards the west. Northward, the subsidence of the Münsterland Cretaceous Basin (MCB) becomes evident from the increasing thicknesses of Coniacian sediments. The new lithological, biostratigraphical and geophysical results are compared with existing data from within and outside the study area. Based on the new results, maps of the pre-Quaternary, subsurface contour maps of the base Cretaceous and of the base Emscher Formation as well as geological cross-sections have been constructed.

Kurzfassung

Im Rahmen der geologischen Landesaufnahme wurden zur Erkundung des Kreide-Deckgebirges in den Jahren 2009–2013 zwischen Anröchte und Herne (südliches Münsterland, Nordrhein-Westfalen) sieben Kernbohrungen als Referenzbohrungen mit Tiefen von 83–200 m niedergebracht. Zusätzlich wurden sechs vorhandene Kreide-Bohrkerne (Archiv des Geologischen Dienstes Nordrhein-Westfalen, GD NRW) aus Bohrtiefen bis 356 m bearbeitet: Die Bohrungen wurden geophysikalisch vermessen, die Bohrkerne wurden geologisch aufgenommen, lithologisch gegliedert und abschnittweise biostratigraphisch untersucht (Foraminiferen). Zur Verdichtung der Bohrungsdaten wurden insgesamt 49 ausgewählte private Spülbohrungen (Geothermie- und Brunnenbohrungen) geophysikalisch vermessen (meist nur Gamma-Ray-Logs, GR-Logs) und falls möglich beprobt und biostratigraphisch untersucht. Die bestehende stratigraphische Gliederung der Oberkreide anhand von benthonischen Foraminiferen wird für die westfälische Oberkreide vom Cenomanium bis zum tiefen Campanium verfeinert und es wird hier eine neue Zonierung vorgestellt, die insgesamt 15 Foraminiferen-Zonen (Ko-F1 bis Ko-F15) umfasst. Die GR-Logs der Referenzbohrungen können über den gesamten Untersuchungsraum hervorragend mit den vermessenen Spülbohrungen korreliert werden. Es werden beispielhaft vier Log-Korrelationen (Profilschnitte) mit insgesamt 32 GR-Logs gezeigt. In Ost–West-Richtung bestehen starke Unterschiede in Fazies und Mächtigkeit der stratigraphischen Einheiten. So keilen einzelne Horizonte aus oder werden nach Westen hin sandiger. Nordwärts wird im Coniacium durch eine Mächtigkeitszunahme der Sedimente die verstärkte Subsidenz des Münsterländer Kreide-Beckens deutlich. Die neuen lithologischen, bio- und logstratigraphischen Ergebnisse werden mit vorliegenden Daten in- und außerhalb des Untersuchungsgebietes verglichen. Basierend auf den hier vorgestellten Ergebnissen wurden Präquartärkarten, Tiefenlinienkarten der Kreide-Basis und der Basis der Emscher-Formation sowie Profilschnitte erstellt.

Keywords

upper cretaceousgeological mappingforaminiferal zonationbiostratigraphynsterland cretaceous basinlithologygr log correlation