In der südlichen Nordsee, ein Bereich der sowohl zu den Niederlanden, Dänemark als auch Deutschland gehört, befinden sich zahlreiche wirtschaftlich nutzbare Erdgaslagerstätten. Seit den 1960er Jahren erfolgt Offshore und im angrenzenden Onshore-Bereich die Förderung aus verschiedenen Lagerstätten (z. B. dem Gasfeld Groningen in den Niederlanden) aus Tiefen von 3.000 bis 5.000 m. Die Muttergesteine aus denen dieses „tiefe Erdgas“ stammt, sind organikreiche Sedimente wie Tonschiefer, organikreiche Karbonate oder Kohlen, die vor mehr als 250 Millionen Jahren abgelagert wurden.
Um die Bildung von Kohlenwasserstofflagerstätten zu verstehen, muss man die geologische Struktur des Untergrundes und deren Veränderungen im Laufe geologischer Zeiträume kennen. Mit der Kenntnis über diese komplexen Vorgänge ist es dann möglich, potentielle Muttergesteine, Fallenstrukturen und Migrationswege zu bestimmen.
Die Entwicklungsgeschichte der deutschen Nordsee, einem Sedimentbecken, das es schon seit dem Paläozän gibt, wurde in einem 3D-Modell rekonstruiert. Mit Hilfe der numerischen Sedimentbecken-Modellierung wurden so einerseits die räumlichen bzw. strukturellen Veränderungen der verschiedenen Sedimentschichten und andererseits auch verschiedene physiko-chemische Prozesse simuliert.
Grundlage für die Modellierung sind Daten aus geologischen und geophysikalischen Untersuchungsmethoden: Bohrungen, geologische Karten, petrochemische bzw. -physikalische Analysen, reflexionsseismisch Daten und deren Interpretation.
Sedimentbecken sind großräumige geologische Strukturen in die über geologisch lange Zeiträume große Mengen an Sediment abgelagert, zum Teil aber auch wieder abgetragen, wurde. Man unterscheidet verschiedene Sedimentbeckentypen, die sich in ihrer Entstehung bzw. ihrer tektonischen Beanspruchung stark unterscheiden.
Verwitterung und Abtragung sowie der Materialtransport in Senkungsbereichen kann zum Aufbau von mächtigen Sedimentschichten und zu deren Versenkung in den tiefen Untergrund führen. Neben Detritus gelangt auch organisches Material sowie chemische Sedimente, wie beispielsweise Evaporite, aus unterschiedlichen Ablagerungsbereichen in große Tiefen. Durch geotektonische Prozesse kommt es zu Strukturveränderungen in Form von Versenkung, Hebung oder Erosion der Sedimentschichten. Die Freisetzung von Kohlenwasserstoffen aus organikreichem Muttergestein erfolgt während einer zunehmenden Versenkung und dem damit verbundenen Druck- und Temperaturanstieg.
Der Aufbau geologischer Strukturen (Kapitel 04) und deren zeitlicher und räumlicher Erhalt ist entscheidend für die Ausbildung von Erdöl- und Erdgaslagerstätten. Sedimentbecken werden daher auch als natürliche „Reaktoren“ bezeichnet.
Modell der zentralen deutschen Nordsee
Das dynamische 3D-Modell der deutschen Nordsee zeichnet die zeitlichen und strukturellen Veränderungen, die Absenkung, Hebung und Erosion der Sedimente, einschließlich der Salzbewegung und der möglichen Freisetzung von Kohlenwasserstoffen nach. Grundlage dieser Kohlenwasserstoffgenese sind Ablagerung der Muttergesteine im Zeitalter des Devons und Karbons.
Die Filmsequenz zeigt die Zechsteinsalze und den zeitlichen Verlauf von Ablagerung bzw. Versenkung und Erosion bzw. Hebung. Die Tiefe der Sedimentlagen wird durch die sich ändernde Farbsignatur ersichtlich. Deutlich sichtbar ist der Aufstieg von Salzdiapiren und Salzmauern.
Modell des südlichen Schillgrundhochs
Für einen kleinen Bereich am südwestlichen Rand des deutschen Nordseesektors wurde ein grenzübergreifendes Modell des tiefen Untergrundes erstellt. Auch hier bilden karbonische Muttergesteine die Grundlage für die Bildung von Erdöl und Erdgas.
Der modellierte Bereich betrachtet das südliche Schillgrundhoch, eine Plattform im niederländisch-deutschen Offshore-Bereich.