Sequentiestratigrafie

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken

Sequentiestratigrafie is een methode binnen de stratigrafie waarbij sedimentaire lagen in gesteente worden gecorreleerd met (cyclische) schommelingen in het relatieve zeeniveau (eustasie). Nadat in de gesteentelagen bepaalde lagen zijn gevonden die representatief zijn voor een bepaald punt in zo'n cyclus (dalende zeespiegel, laagste punt, enzovoorts) kan deze informatie over de stratigrafie gebruikt worden om de gesteentelagen te correleren en uiteindelijk in een nauwkeurige chronostratigrafische context te plaatsen.

Sequentiestratigrafie kan een nauwkeuriger alternatief of een goede aanvulling zijn ten opzichte van de gewone lithostratigrafie (waarbij alleen naar de lithologie en sedimentaire structuren in gesteenten wordt gekeken) en biostratigrafie (waarbij naar het voorkomen van bepaalde fossielen wordt gekeken om de gesteentelagen in een bepaalde tijdspanne te plaatsen).

Sequentiestratigrafie gaat ervan uit dat in een sedimentair gesteente lagen ontstaan zijn door cyclische zeespiegelveranderingen. Elk continu bed wordt een sequentie genoemd. Er kunnen in dezelfde formatie vaak meerdere cycli herkend worden, die dan verschillende tijdspannes representeren.

Achterliggende principes[bewerken]

Twee reconstructies van de relatieve zeespiegelverandering tijdens de afgelopen 500 miljoen jaar. Links in de grafiek staat het heden.

Verandering van het zeeniveau[bewerken]

1rightarrow blue.svg Zie eustasie voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

Het zeeniveau was tijdens de geschiedenis van de Aarde onderhevig aan verandering. De gemiddelde globale zeespiegelverandering wordt eustasie genoemd, en valt onder te verdelen in perioden van zeespiegelstijging (transgressie) en perioden van zeespiegeldaling (regressie).

De laatste 2,5 miljoen jaar (het tijdperk Kwartair) is een periode met grote eustatische schommelingen. Dit werd veroorzaakt door de klimaatveranderingen: koudere periodes (glacialen) en warmere periodes (interglacialen) wisselden elkaar af. In de koude periodes lag veel water opgeslagen als ijs in ijskappen in gebergtes en rond de polen, zodat het zeenieveau aanzienlijk lager was (men schat dat het zeeniveau in het laatste glaciaal 100 m lager lag). Men noemt de perioden met een lage zeespiegel de low stand.

Tegenwoordig bevinden we ons in een interglaciaal, een periode van high stand. De ijskappen die in het laatste glaciaal Scandinavië, Siberië en Noord-Amerika bedekten zijn gesmolten en het water dat daarbij vrijkwam heeft voor een zeespiegelstijging gezorgd.

In het verdere verleden is de zeespiegel vaak juist veel hoger geweest dan tegenwoordig. Tijdens de tijdperken Eoceen (56 – 34 Ma) en Krijt (145 – 65 Ma) stond het water zo hoog dat grote delen van de continenten bedekt waren met ondiepe binnenzeeën.

Ontstaan van cyclische afwisselingen in sediment[bewerken]

1rightarrow blue.svg Zie depositiesequentie voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

Tijdens een low stand ligt de kustlijn verder zee-inwaarts zodat grote gebieden die normaal onder water liggen blootstaan aan erosie, verwering en bodemvorming. Gevolg is dat er een sedimentaire cyclus plaatsvindt: tijdens high stand worden sedimenten afgezet die typisch zijn voor dieper-mariene facies; tijdens low stands sedimenten die typisch zijn voor ondiep-mariene of terrestrische facies.

Cyclische afwisseling van klei en mergel (grijze zachtere lagen) met kalksteen (hardere lichtere lagen) uit het Oxfordien (161 – 155 Ma) bij de groeve van Péry-Reuchenette, Tavannes, in de Zwitserse Jura. De dominante cyclus hier is de 200.000 jaar cyclus.

Verschillende cycli[bewerken]

1rightarrow blue.svg Zie voor meer uitleg over de oorzaak van sedimentaire cycli het artikel Milanković-parameter.

In de loop van de geologische tijdschaal zijn er letterlijk duizenden cycli van high stands en low stands geweest. De grotere cycli kunnen wereldwijd gecorreleerd worden. Er zijn door stratigrafen verschillende perioden ontdekt met welke de cycli zich kunnen herhalen. De eustasie blijkt een optelsom van deze verschillende cycli te zijn. De kortere perioden komen die overeen met de Milanković-parameters, verschuivingen in de oriëntatie en vorm van de aardas en omloopbaan van de Aarde.

De kortste van deze perioden, de zogenaamde 5e orde cyclus, herhaalt zich ongeveer elke 20.000 jaar, en komt overeen met de precessie van de aardas. De volgende (4e orde) periode is ongeveer 40.000 jaar en komt overeen met de cyclische verandering van de hoek tussen de aardas en de aardbaan. De 3e orde cyclus duurt 110.000 jaar en komt overeen met de verandering van de ellipticiteit van de aardbaan. Er zijn een aantal lagere orde (langere) perioden ontdekt, maar de oorzaak van deze cycli is nog niet duidelijk. Een andere onduidelijkheid is waarom in sommige tijdperken de ene cyclus dominant is, terwijl op andere momenten een andere cyclus domineert.

Andere invloeden op waterdiepte[bewerken]

In welke sedimentaire facies een gebied zich bevindt, wordt echter niet alleen door de globale zeespiegelschommelingen (eustasie) alleen bepaald. De diepte van de zeebodem is ook afhankelijk van de snelheid van subsidentie van het sedimentaire bekken en de hoeveelheid sediment die wordt aangevoerd. Deze twee factoren worden extern genoemd. De ruimte die vrij is om opgevuld te worden met sediment wordt door stratigrafen wel de accommodatieruimte genoemd.

De snelheid waarmee subsidentie plaatsheeft hangt af van de tektonische situatie. De tektonische ontwikkeling van een bekken kan als een grootschalige sedimentaire sequentie worden gezien. Als het bekken groeit zal er een snelle groei van de accommodatieruimte (de zeebodem komt dieper te liggen) zijn; als de groei stagneert zal door sedimentaanvoer de zeebodem steeds hoger komen en de accommodatieruimte afnemen.

De hoeveelheid sediment die aangevoerd wordt is afhankelijk van de hoeveelheid erosie in het achterland van het bekken en de ligging van rivieren. De mate van erosie is met name afhankelijk van het klimaat in het achterland, dat op zijn beurt weer beïnvloed wordt door de Milanković-parameters en daarom ook cyclisch veranderen.

Cyclische veranderingen als gevolg van subsidentie of sedimentaanvoer worden wel allocycli genoemd; cyclische veranderingen als gevolg van eustasie orthocycli. Veranderingen als gevolg van subsidentie hebben de eigenschap dat ze lokaal zijn; ze kunnen niet overal ter wereld teruggevonden worden.

Economische relevantie[bewerken]

De bestudering van sedimentaire cycli is van groot belang voor de olie-industrie. Veel sedimentaire gesteenten die geschikt zijn als reservoirgesteente voor olie of gas (zoals het poreuze en permeabele zandsteen) of juist als afsluitingsgesteente (zoals impermeabele kleisteen of evaporieten) worden afgezet in verschillende sedimentaire facies. Met het (cyclisch) verschuiven van de kustlijn kunnen deze typen gesteente desondanks afwisselend over elkaar afgezet worden. Exploratiebedrijven zoeken de plekken waar (zo dik mogelijke) reservoirgesteenten onder (zo ondoordringbaar mogelijke) afsluitingsgesteenten liggen en de sequentiestratigrafie geeft daarbij waardevolle informatie.

Zie ook[bewerken]

Externe links[bewerken]