Dissertation (Metadata)
Title (original):New insights into fluid flow and seep processes - Case studies from the North Atlantic and offshore New Zealand
(translated):Neue Einblicke in Fluidfluss- und Fluidaustrittsprozesse - Fallbeispiele aus dem Nordatlantik und vor Neuseeland
 
Author:Ines Dumke
 
URN:NBN:urn:nbn:de:gbv:8-diss-172146
 
Faculty:Faculty of Mathematics and Natural Sciences
DDC:550 Earth sciences and geology
 
Date of thesis defense:2015-06-03
 
Referent:Prof. Dr. Christian Berndt
second reviewer(s) :Prof. Dr. Sebastian Krastel
 
Description (original):In this thesis, four fluid flow systems are studied in terms of their development, venting activity, and relation to past and current climate warming periods. The studies were accomplished by using a variety of geophysical methods, including 2D and 3D seismic, sidescan sonar, and sediment echosounder methods, as well as heat flow measurements, geochemical analyses, and numerical modelling. The first case study presents a fluid flow system early in its development, located north of the Knipovich Ridge on the western Svalbard margin. Gas hydrates in this region are more widespread than anywhere else in the eastern North Atlantic, indicating a substantial gas reservoir. The origin of the gas is discussed, as are the source rock potential on the Svalbard margin and the role of the Knipovich Ridge with respect to thermogenic gas production. Case study 2 focuses on a more developed fluid flow system, the Giant Gjallar Vent in the Norwegian Sea. This vent system is one of the largest in the North Atlantic and is characterised by two prominent conduits that terminate beneath the seabed. Based on new seismic data, the activity history of the vent is re-interpreted and implications on the future development of this structure are discussed. Case study 3 deals with a deviation from the classic fluid flow system: on the upper continental margin offshore Svalbard, fluid venting occurs without fluid conduits being present, as the reservoir crops out at the seabed. Seepage is linked to dissociation of gas hydrates, which is caused by seasonal fluctuations of bottom-water temperatures. The onset of periodic gas hydrate formation and dissociation is constrained from carbonate samples and discussed with respect to ongoing decadal-scale global warming. The fourth case study looks at cold seeps on the Hikurangi Margin offshore New Zealand, which represent a fully developed fluid flow system. Seafloor expressions imaged with sidescan sonar fall into four distinct types of backscatter pattern. These patterns are integrated with observations of seabed fauna and discussed with respect to cold seep development.
 
(translated):In dieser Arbeit werden vier Fluidflusssysteme bezüglich ihrer Entwicklung und ihrer Gasaustrittsaktivität untersucht. Außerdem ist von Interesse, ob ein Zusammenhang mit der aktuellen Klimaerwärmungsphase sowie vergangenen Klimaereignissen besteht. Für die Untersuchungen wurden verschiedene geophysikalische Methoden wie 2D- und 3D-Seismik, Sidescan-Sonar- und Sedimentecholotmethoden eingesetzt, sowie Wärmeflussmessungen, geochemische Analyseverfahren und numerische Modellierung. Das erste Fallbeispiel zeigt ein Fluidflusssystem nördlich des Knipovich-Rückens am westlichen Kontinentalrand von Spitzbergen, welches sich in einem frühen Entwicklungsstadium befindet. Gashydrate sind in dieser Region stärker verbreitet als in jedem anderen Gebiet des Nordatlantiks, was auf ein enormes Gasreservoir hindeutet. Diskutiert werden die Herkunft des Gases, das Muttergesteinpotential entlang des Kontinentalrandes, sowie die Rolle des Knipovich-Rückens hinsichtlich thermogener Gasproduktion. Fallbeispiel 2 befasst sich mit einem weiter entwickelten Fluidflusssystem – dem Giant Gjallar Vent in der Norwegischen See. Dieses Fluidflusssystem ist eines der größten im Nordatlantik und besteht aus zwei Aufstiegskanälen, welche bis unterhalb des Meeresbodens reichen. Anhand von neuen seismischen Daten wird die Aktivitätsgeschichte des Systems neu interpretiert und Auswirkungen auf die zukünftige Entwicklung dieser Struktur werden diskutiert. Beim Fallbeispiel 3 handelt es sich um eine Abweichung vom klassischen Fluidflusssystem: am oberen Kontinentalrand von Spitzbergen tritt Gas aus dem Meeresboden aus, ohne dass Aufstiegskanäle vorhanden sind, denn das Gasreservoir reicht bis an den Meeresboden. Fluidaustritte sind bedingt durch die Auflösung von Gashydraten, was durch saisonale Schwankungen in der Bodenwassertemperatur hervorgerufen wird. Der Beginn periodischer Gashydratbildung und -auflösung wird anhand von Karbonatproben bestimmt und hinsichtlich andauernder Klimaerwärmung diskutiert. Das vierte Fallbeispiel behandelt Gasaustrittsstellen (Cold Seeps) am Hikurangi-Kontinentalrand vor Neuseeland. Hierbei handelt es sich um voll entwickelte Fluidflusssysteme. Sidescan-Sonar-Bilder der Meeresbodenstrukturen der Seeps zeigen vier verschiedene Rückstreuungsmuster. Diese Muster werden mit Beobachtungen von Meeresbodenfaunen verglichen und hinsichtlich der Entwicklung von Cold Seeps diskutiert.
 
Keywords:fluid flow, seepage, gas hydrates, North Atlantic, New Zealand, Svalbard
Fluidfluss, Fluidaustritt, Gashydrate, Nordatlantik, Neuseeland, Spitzbergen
 
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