The tectonic evolution of NW Borneo

Hesse, Susanne; Kukla, Peter

doi:30403

The tectonic evolution of NW Borneo = Die tektonische Entwicklung von NW Borneo

Hesse, Susanne (Author)

2010 & 2011

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Susanne Hesse

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2010

Umfang77, [20] Bl. : Ill., graph. Darst., Kt.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2010

Prüfungsjahr: 2010. - Publikationsjahr: 2011

Genehmigende Fakultät
Fak05

Hauptberichter/Gutachter
Kukla, Peter (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2010-12-15

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-35248
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/64045/files/3524.pdf

Einrichtungen

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Borneo <Nordwest> (Genormte SW) ; Geowissenschaften (frei) ; fold-thrust belt (frei) ; structural restoration (frei) ; fold geometry (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 550

Kurzfassung
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der strukturellen Entwicklung des Tiefwasserfaltenüberschiebungsgürtels Sabah (NW Borneo). Basierend auf einer reprozessierten und tiefenmigrierten 2D Seismik, akquiriert von der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe im Jahr 1989, wurde eine detaillierte Dokumentation der Tiefwasserfaltengeometrien nebst assoziierter Ablagerungsmuster durchgeführt. Eine strukturelle Restauration ermöglichte die Bewertung und Quantifizierung der Überschiebungsmechanismen durch die Zeit hinweg. Es wurde eine Vielzahl von Faltensystemen dokumentiert: (1) Antiklinalen mit einem großen Öffnungswinkel (interlimb angle) und assoziierter Seebodenmorphologie; (2) Antiklinalen mit einem mittleren Öffnungswinkel, einem Seebodenrelief und einem gestörten Scheitel; (3) Antiklinalen mit einem kleinen bis mittleren Öffnungswinkel, einem begleitenden Seebodenrelief und durch Massenströme (slides, slumps) geprägte Faltenflanken; (4) Antiklinalen mit einem geringen Öffnungswinkel, die häufig von mächtigen Sedimentpaketen überdeckt sind und vereinzelt durch überlagerte syn-sedimentäre, deltaische Abschiebungssysteme modifiziert wurden. Eine Analyse der Profile zeigte, dass die „weiten“ Antiklinalen (großer Öffnungswinkel) im distalen Teil, nahe der heutigen Überschiebungsfront des Faltenüberschiebungsgürtels anzutreffen sind. Die „engeren“ Antiklinalen (geringer Öffnungswinkel) treten hingegen im proximalen Bereich des Faltenüberschiebungsgürtels auf. Überdies wurden im Streichen des Faltenüberschiebungsgürtels signifikante Variationen der Faltenarchitektur dokumentiert. Diese geometrischen Variationen könnten auf Inhomogenitäten des Gesteins, eine variierende Oberfläche des Kontinentalhanges, eine unregelmäßige Grundgebirgstopographie, einen variierenden Sedimenteintrag oder das Auftreten von Gashydraten zurückgeführt werden. Mit Hilfe einer Bilanzierung und strukturellen Restauration des Tiefwasserfaltenüberschiebungsgürtels wurde gezeigt, dass die schwerkraftbedingte Verkürzung im Überschiebungsgürtel von Süden nach Norden hin abnimmt; wohingegen der Gesamtverkürzungsbetrag geringfügig nach Norden hin ansteigt. Der größte Verkürzungsbetrag tritt in den spät-pliozänen und jüngeren Sedimenten auf, was darauf schließen lässt, dass die tektonische Verkürzung rezent noch anhält. Die größte Überschiebungs- und Faltenaktivität wurde vom Pliozän bis zum Holozän nachgewiesen. Das Maximum der Gesamt- sowie der inkrementellen Verkürzung wurde im zentralen Teil des Arbeitsgebietes evaluiert. Überdies zeigt dieser Teil des Überschiebungsgürtels die maximale laterale Ausdehnung des gesamten Faltenüberschiebungsgürtels und stellt den Bereich des Überschiebungsgürtels dar, der die meisten rezenten Tiefwasserantiklinalen aufweist.

This thesis deals with the structural evolution of the deepwater fold and thrust belt offshore Sabah, NW Borneo that represents a proven hydrocarbon play. Based on reprocessed and depth-migrated regional 2D seismic data, acquired in 1989 by the Federal Institute for Geosciences and Natural Resources (BGR), a detailed documentation of the styles of deepwater folds and their associated stratal pattern was carried out. Structural restoration enabled the quantification and evaluation of folding and thrusting mechanisms through the time. A variety of fold systems was documented including (1) anticlines with large interlimb angles that exhibit no seafloor expression; (2) anticlines with medium interlimb angles, seafloor relief and a faulted anticline crest; (3) anticlines with small to medium interlimb angles, with seafloor expression and flanks associated with slides and slumps, and finally; (4) anticlines with small interlimb angles that are commonly buried by a thick sedimentary overburden and, in places, modified by superimposed syn-sedimentary, deltaic normal faults. A section per section analysis shows that the widest anticlines occur in the most seaward part of the fold belt next to the present-day thrust front, whereas the narrower anticlines are located further landward. If viewed along strike of the deepwater fold belt, there are significant variations in the geometry of laterally corresponding, contemporaneously developing fold systems. These architectural differences could be explained by rock inhomogeneities in the deformation wedge, variable surface slope, irregular basement topography, differential sediment input or the presence of subsurface gas hydrates. Balancing and structural restoration throughout the entire deepwater fold and thrust belt reveals that Pliocene to recent gravity-driven shortening decreases from south to north, while the total amount of shortening increases slightly to the north. Consequently, the amount of purely basement-driven compression along NW Borneo increases towards the north. Most of the shortening is late Pliocene and younger indicating that the tectonic shortening is an ongoing process. Across the fold and thrust belt, the main thrust and fold activity appears to be largely of Pliocene–Holocene age. An apparent maximum of both, incremental and total shortening, is located in the central part of the study area. This location coincides with the maximum width of the fold-thrust belt and the preferential location for the development of the most recent deepwater anticlines.

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