Original paper

Die westpolnischen Rotliegend-Gaslagerstätten im Spiegel der Entwicklung des Südlichen Permbeckens

[The West Polish Rotliegend gas deposits in the light of the development of the South Permian Basin]

Weihe, Thomas; Kulke, Holger

Kurzfassung

Die Siliziklastika des Rotliegenden (Unteres Perm) stellen die wichtigsten Gasspeichergesteine des westlichen polnischen Tieflands dar. In Oberrotliegend-Speichern der Vorsudetischen Monokline sind etwa 45 Gaslagerstätten entwickelt, die zusammen ca. 85 % der Reserven dieser Region enthalten. Das Wolsztyn-Hoch liegt am Südrand des Polnischen Troges und stellt das Liefergebiet der Rotliegend-Sedimente des betrachteten Gebiets dar. Es ist Teil eines herzynisch streichenden Gürtels beckeninterner ehemaliger Hochgebiete, zu denen auch das "Ringkobing-Fyn High" und das "Mid North Sea High" gehören. Die Genese des Wolsztyn-Hochs ist eng an die Beckengeschichte des Polnischen Troges geknüpft. Dieser wird als ein "en echelon" zum Norddeutschen Becken angeordnetes Transtensionshecken gedeutet, welches sich, beginnend mit einem Riftstadium, in einem ± E--W verlaufenden dextralen "strike-slip" System bildete. Die unterpermischen Ablagerungen an der Nordflanke des Wolsztyn-Hochs sind das Ergebnis einer Reliefausgleichs-Sedimentation, welche die hohe sedimentäre und tektonische Dynamik dieses Teils des südlichen Permbeckens widerspiegelt. Nördlich des Wolsztyn-Hochs kam es innerhalb der (Ober-) Rotliegend-Abfolge zur Bildung zahlreicher kleiner, meist tektonischer Fallenstrukturen, in welchen sich Erdgas akkumulieren konnte. Gasmuttergestein ist das flözführende Oberkarbon (Westfal). Der hohe Stickstoffgehalt (20--50 Vol.-%) der Rotliegend-Gase des Polnischen Tieflands läßt sich auf die katagenetische Spätphase humitischen Kerogens zurückführen. Es ist anzunehmen, daß der ursprüngliche Lagerstätteninhalt (methanreiches Gas) während der Beckeninversion im Maastricht bzw. Dan verloren ging und durch stickstoffreiches Erdgas der späten Katagenese ersetzt wurde. Mit Hilfe der Beckenmodellierung ist eine Zunahme der Inversion von N nach S in Richtung auf das Wolsztyn-Hoch nachzuweisen. Offenbar wirkte diese beckeninterne Struktur als eine Art tektonische Rampe.

Abstract

Siliciclastic sediments of the Rotliegend-Group (Early Permian) include the most important gas reservoirs in the Western Polish Lowlands. Up to now approx. 45 gas deposits, containing more than 85 % of the reserves of this region, have been discovered. The Wolsztyn-Elevation (or High) is the source area for the Rotliegend siliciclastics in the area under consideration. It is situated along the southern boundary of the Polish Trough. The Wolsztyn Elevation is part of an intrabasinal belt of uplifted areas (which comprises the Ringkobing-Fyn High as well as the Mid North Sea High) devoid of Early Permian sediments. Its origin is closely connected to the development of the Polish Trough. The Polish Trough itself can he seen as a transtensional basin that developed within a dextral, east-west trending strike slip system. The structural development of the Polish Trough shows similarities to the history of the North German Basin. Both basins are located relative to each other in an "en echelon" position. Rotliegend sediments of the studied area reflect the high tectonic and sedimentary dynamics of this part of the South Permian Basin. The gas deposits are developed mainly in fluvial sandstones but also in a mixed fluvio-aeolian facies. The traps are mainly of tectonic nature. Coal bearing sediments of Late Carboniferous age (Westphalian) represent the source rocks for the gases in the Rotliegend reservoirs These gases contain 50--80 vol.-% of methane. The content of nitrogen ranges from 20--50 %. This high nitrogen percentage results from the Late Cretaceous/Early Tertiary basin inversion (Maastrichtian/Danian). Due to inversion-related movements the primary filling of the reservoirs -- i.e. methane-rich gas -- was replaced by nitrogen-rich gases formed during late catagenesis of humitic kerogen. Basin modeling shows, that the rate of inversion increases from north to the south towards the Wolsztyn Elevation. This palaeo-elevation probably acted as a tectonic ramp during the basin inversion.