Geologisch 3D-model G3Dv3

Algemeen

Het Geologisch 3D-lagenmodel van Vlaanderen versie 3, G3Dv3, werd afgerond in 2019. In 2021 werd een verbeterde versie, G3Dv3.1, gepubliceerd in de DOV verkenner. G3Dv3.1 is een louter technische update van G3Dv3, waarbij enkele kleine technische fouten uit de oorspronkelijke publicatie verbeterd werden. Er werden geen inhoudelijke wijzigingen doorgevoerd bij de publicatie van G3Dv3.1. Het model werd opgemaakt door het Vlaams Kenniscentrum Ondergrond (VLAKO) bij VITO in opdracht van VPO. Zij voeren verscheidene geologische karterings- en modelleringsprojecten uit. In 2011 werd de eerste versie van dit model op DOV gepubliceerd. De werkzaamheden binnen dit langlopend project worden tussentijds voorgelegd aan een expertenpanel.

Bij de aanmaak van de verschillende lagen werd steeds vertrokken van zoveel mogelijk bestaande (digitale) data zoals puntgegevens, kaartmateriaal, rasters, seismische data e.d.. De puntgegevens uit DOV, gegevens van de BGD, vroegere geologische karteringen en modelleringen, HCOV-rasters e.d. vormen dus de basis van dit geologisch 3D-model. 

Een 3D-model van de Vlaamse ondergrond is nooit afgewerkt. G3Dv3 is de derde versie maar kan zelf in de toekomst ook nog verbeterd worden. Vernieuwingen van G3Dv3 tegenover G3Dv2 zijn:

• Een opdeling van de geologische lagen op zowel het formatie-niveau als het lid-niveau
• De opdeling van het niet-tabulair Quartair in formaties en leden
• Het gebruik van boorgatmetingen voor een accuratere herkenning van formatie- en lidgrenzen
• Een significante aanpassing van de interpretaties uit G3Dv2 in de Kempen en de Roerdalslenk door het gebruik van seismische data, waarbij de diepteverschillen vnl. uitgesproken zijn in de diepe ondergrond
• Het opstellen van een 3D breukenmodel met realistische schuine hellingen ipv vereenvoudigde loodrechte breuken, gebruik makend van seismische data
• Een directe koppeling van dit geologisch 3D-model met het nieuwe hydrogeologisch 3D-model H3Dv2.

Het model werd voor alle lagen ‘sluitend‘ gemaakt. Er werden controles ingebouwd zodat de lagen niet snijden of dat het model geen ‘gaten’ bevat. In de DOV verkenner worden de voorkomenskaarten van al de eenheden, isohypsen en isopachen (vectorlagen) ter beschikking gesteld. Daarnaast worden er per gedefinieerd laagvlak ook een XYZ-tabel, breukenkaart, boringen, metadata en bijhorende rapporten ter beschikking gesteld. Ook de rasterlagen van 100*100 m die de basis, en in sommige gevallen ook de top, voorstellen van de verschillende geologische eenheden kunnen worden gedownload. Het model kan in 3D verkend worden via de 3D SubsurfaceViewer (zie link bovenaan), waarvoor .svp bestanden ter beschikking gesteld worden.

VPO en VITO engageren zich om nieuwe lithostratigrafische inzichten, ontwikkeld tijdens het modelleren, voor te leggen aan de Nationale Commissie voor Stratigrafie en haar procedures te volgen.

Door incorporatie van de vele ondergrondgegevens binnen Brussel, kan op regionale schaal op geologisch coherente wijze gemodelleerd worden. Op deze manier staat er één coherente dataset ter beschikking. Er is echter ook een onafhankelijk geologisch 3D-model van het Brussel Hoofdstedelijk Gewest beschikbaar, Brustrati3D, sinds 2017. Dit model kan geraadpleegd worden via deze link.

Gebruik van de data

Een geologisch model is de facto een versimpelde voorstelling van de geologische realiteit. De basisgegevens voor het model (boringen, seismische data, beschrijvingen, interpretaties en kaarten) werden voor verschillende doeleinden verzameld, over tientallen jaren en zijn beschreven en geïnterpreteerd door verschillende experten. Nuttige data werden geselecteerd en geïnterpreteerd om op die manier een consistente basis voor elke eenheid te kunnen creëren, gebruik makend van geschikte geologische concepten.

De mate van nauwkeurigheid en betrouwbaarheid is verschillend voor elke laag van het model en zelfs voor elke rastercel van een gemodelleerde laag. Verscheidene zaken spelen een rol wanneer de nauwkeurigheid van een model moet ingeschat worden. De voornaamste zijn: de juistheid van een geologische interpretatie van een boring, de geografische nauwkeurigheid van de ligging van de informatiepunten, de afstand tot de dichtste boring met interpretatie van de hoogte van een bepaalde basis, nauwkeurigheid van de gebruikte seismische gegevens en interpretaties, de datadensiteit, de modelleertechniek en de gebruikte softwarepakketten, input data en kaarten, de helling van de topografie en de eenheden zelf en de expertise van het modelleerteam.

Bij de aanmaak van nieuwe geologische kaarten en modellen wordt er steeds naar gestreefd om een betere weergave van de realiteit te creëren. Het is echter niet zo dat op elke locatie een nieuwer model correcter zal zijn dan een voorgaand model. Zo is de Tertiair Geologische Kaart ook nog steeds een waardevol document dat in sommige gebieden afwijkende, maar niet noodzakelijk slechtere, informatie kan geven dan de recente 3D-modellen.

De medegedeelde gegevens moeten steeds worden bevestigd door verder onderzoek. De gebruiker dient in te staan voor dit verder onderzoek waarbij hij rekening moet houden met het specifieke aspect van zijn project, studie of interesse.

Topografie

Als afsluitende laag van dit 3D model vormt het reliëf een belangrijk opper­vlak. Enerzijds is het een referentie­oppervlak ten opzichte waarvan alle mogelijke waar­nemingen van de onder­grond plaats­vinden en ander­zijds speelt het een cruciale rol in het recon­strueren van het basis­vlak van de Quartaire afzet­tingen.

De topografie voor G3Dv3 vertegenwoordigt de reële actuele topografie, en is gebaseerd op DHM versie 2 in combinatie met de waterbodems ter hoogte van rivieren en plassen. Dit in tegenstelling tot G3Dv2, waar gekozen werd om een nieuwe topografielaag aan te maken, bij benadering vrij van menselijke verstoring. Er werd voor G3Dv3 bewust gekozen voor een reële topografie, zodat het model de huidige situatie van de ondergrond zo accuraat mogelijk beschrijft en ook significante Antropogene verstoring in kaart kon worden gebracht. 

Quartair

Het basisvlak van de niet-tabulair afgezette Quartaire sedimenten heeft een sterk variërende topografie en vormt een laag die alle oudere afzettingen bedekt. Deze laag is opgebouwd uit een afwisseling van voornamelijk zand, leem, klei, veen en grind. 
In tegenstelling tot G3Dv2 werden voor G3Dv3 de verschillende formaties en leden van het niet-tabulair Quartair gemodelleerd.

Volgende formaties, leden, of groepen van formaties en/of leden werden gemodelleerd:

• Antropogeen

• Fm van Gent

• Ld van Achterbos van de Fm van Gent

• Ld van De Panne van de Fm van Gent

• Ld van Dilsen, Tisselt en Opgrimbie van de Fm van Gent

• Fm van Vlaanderen

• Ld van Calais en Dunkerque van de Fm van Vlaanderen

• Ld van De Haan van de Formatie van Vlaanderen

• Fm van Arenberg en Stokkem

• Fm van Veldwezelt en Gembloux

• Fm van Lanklaar, Lanaken en Zutendaal

• Fm van Sterksel

• Ld van Lommel van de Formatie van Sterksel

• Ld van Hamont van de Formatie van Sterksel

• Ld van Bocholt van de Formatie van Sterksel

• Fm van Rozebeke, Kruishoutem, Meulebeke, Melle, Adegem, Oostwinkel, Eeklo, Oostende en Herzeele

Daarnaast zijn er nog 2 tabulaire zandige en kleiige Quartaire formaties, namelijk de Formaties van Weelde en Malle. Deze komen enkel in de Noorderkempen voor en werden apart gemodelleerd.

Neogeen en Paleogeen

Neogene en Paleogene sedimenten bestaan voornamelijk uit een afwisseling van zand- en kleilagen, uitgezonderd de Paleogene Formatie van Houthem die behoort tot de Krijtgroep. De meest recente stratigrafische tabel van het Neogeen en Paleogeen kan geraadpleegd worden via deze link. In deze tabel werden de recentste wetenschappelijke inzichten, inclusief de inzichten verkregen uit het G3Dv3-project, verwerkt.

Volgende formaties, leden, of groepen van formaties en/of leden werden gemodelleerd in het Neogeen:

• Fm van Merksplas

• Fm van Mol en Kiezeloöliet

• Ongedefinieerd lid van de Fm van Kiezeloöliet

• Ld van Brunssum van de Fm van Kiezeloöliet

• Ld van Waubach van de Fm van Kiezeloöliet

• Fm van Lillo en Poederlee

• Ongedifferentieerd lid van de Fm van Lillo en Poederlee

• Ld van Zandvliet en Merksem van de Fm van Lillo

• Ld van Kruisschans van de Fm van Lillo

• Ld van Oorderen en Luchtbal van de Fm van Lillo

• Fm van Kattendijk en Kasterlee

• Fm van Diest buiten de Roerdalslenk

• Fm van Diest en Bolderberg in de Roerdalslenk

• Fm van Bolderberg buiten de Roerdalslenk

• Ld van Genk van de Fm van Bolderberg buiten de Roerdalslenk

• Ld van Houthalen van de Fm van Bolderberg buiten de Roerdalslenk

• Fm van Berchem en Voort

• Ld van Antwerpen, Zonderschot en Kiel van de Fm van Berchem, Fm van Voort

• Ld van Edegem van de Fm van Berchem 

 

Volgende formaties, leden, of groepen van formaties en/of leden werden gemodelleerd in het Paleogeen:

• Fm van Voort buiten het voorkomen van de Fm van Berchem

• Ld van Someren van de Fm van Voort

• Ld van Veldhoven van de Fm van Voort 

• Ld van Voort van de Fm van Voort

• Fm van Eigenbilzen

• Fm van Boom

• Ld van Boeretang van de Fm van Boom

• Ld van Putte van de Fm van Boom

• Ld van Terhagen van de Fm van Boom

• Ld van Belsele-Waas van de Fm van Boom

• Fm van Bilzen

• Ld van Kerniel van de Fm van Bilzen

• Ld van Kleine Spouwen van de Fm van Bilzen

• Ld van Berg van de Fm van Bilzen

• Fm van Borgloon

• Ld van Kerkom van de Fm van Borgloon

• Ld van Alden Biesen van de Fm van Borgloon

• Ld van Henis en Boutersem van de Fm van Borgloon

• Fm van Zelzate

• Ld van Ruisbroek van de Fm van Zelzate

• Ld van Watervliet van de Fm van Zelzate

• Ld van Bassevelde van de Fm van Zelzate

• Fm van Sint-Huibrechts-Hern

• Ld van Neerrepen van de Fm van Sint-Huibrechts-Hern

• Ld van Grimmertingen van de Fm van Sint-Huibrechts-Hern

• Fm van Maldegem

• Ld van Onderdijke van de Fm van Maldegem

• Ld van Buisputten van de Fm van Maldegem

• Ld van Zomergem van de Fm van Maldegem

• Ld van Onderdale van de Fm van Maldegem

• Ld van Ursel van de Fm van Maldegem

• Ld van Asse van de Fm van Maldegem

• Ld van Wemmel van de Fm van Maldegem

• Fm van Lede

• Fm van Brussel

• Fm van Aalter

• Ld van Oedelem van de Fm van Aalter

• Ld van Beernem van de Fm van Aalter

• Fm van Gentbrugge

• Ld van Aalterbrugge en Vlierzele van de Fm van Gentbrugge

• Ld van Pittem van de Fm van Gentbrugge

• Ld van Merelbeke van de Fm van Gentbrugge

• Fm van Hyon en Gentbrugge

• Ld van Egem van de Fm van Hyon en Ld van Kwatrecht van de Fm van Gentbrugge

• Fm van Tielt en Hyon

• Ld van Egemkapel van de Fm van Tielt

• Ld van Kortemark van de Fm van Tielt en Ld van Mont-Panisel van de Fm van Hyon

• Fm van Mons-en-Pévèle

• Fm van Kortrijk

• Ld van Aalbeke van de Fm van Kortrijk

• Ld van Roubaix van de Fm van Kortrijk

• Ld van Orchies van de Fm van Kortrijk

• Ld van Mont-Héribu en Het Zoute van de Fm van Kortrijk

• Fm van Tienen

• Ld van Knokke van de Fm van Tienen

• Ld van Loksbergen en Dormaal van de Fm van Tienen

• Fm van Hannut

• Ld van Grandglise van de Fm van Hannut

• Ld van Cherq, Lincent en Halen  van de Fm van Hannut

• Ld van Waterschei  van de Fm van Hannut

• Ld van Beselare  van de Fm van Hannut

• Fm van Heers

• Ld van Maaseik van de Fm van Heers

• Ld van Gelinden van de Fm van Heers

• Ld van Orp van de Fm van Heers

• Fm van Opglabbeek

• Ld van Eisden van de Fm van Opglabbeek

• Ld van Opoeteren van de Fm van Opglabbeek

• Fm van Houthem

Krijt

Tijdens het Krijt en het vroegste Paleoceen (Houthem Fm) werden hoofdzakelijk carbonaatgesteenten afgezet in Vlaanderen, discordant bovenop oudere Mesozoïsche en vnl. Paleozoïsche gesteenten. In het uiterste zuiden van Vlaanderen dagzomen lokaal eenheden van de Krijtgroep maar de top verdiept sterk naar het noorden toe met dieptes van -800 mTAW in het uiterste noorden van Vlaanderen. 

Voor het huidige model werd het Krijt (samen met het vroegste Paleoceen) deels opnieuw gemodelleerd (oosten van Vlaanderen) en deels aangepast van het G3Dv2-model (centrum en westen van Vlaanderen).Twee grote verschillen met het G3Dv2-model zijn dat er voor het huidige model nu 1) een nieuw breukenmodel gebruikt werd en 2) dat er naast boringen nu ook gesteund werd op het gebruik van seismische data voor de modellering van de top en basis van de Krijtgroep.

Na de modellering van de top en basis van de Krijtgroep, werd de interne onderverdeling in modeleenheden gemaakt. Voor het huidige model werd ervoor gekozen om de Krijtgroep op te delen in vier modeleenheden:

• Formatie van Houthem (vroegste Paleoceen)
• Formaties van Maastricht en Kunrade
• Formaties van Dorne, Gulpen, Nevele, Vaals, Bernissart, Vert Galand, Esplechin en Maisière
• Formatie van Aken

Ten opzichte van het G3Dv2-model worden daarbij de formaties van Dorne, Gulpen, Nevele, Vaals, Bernissart, Vert Galand, Esplechin en Maisière niet verder onderverdeeld in drie modeleenheden, maar nu dus samengenomen in één modeleenheid.

Perm - Trias - Jura

De eenheden van Perm tot en met Jura ouderdom zijn nu uitsluitend nog terug te vinden op grotere diepte binnen de Roerdalslenk en deels in het (noord)oostelijke deel van het Bekken van de Kempen. Ten tijde van afzetting was het verbreidingsgebied echter veel ruimer. Ze werden discordant afgezet bovenop de sedimenten van Carboon ouderdom. Gedurende het Perm en Trias werden overwegend zandstenen, schalies, kalkstenen en evaporieten afgezet in continentale tot ondiep mariene milieus, terwijl gedurende het bovenste Trias en Jura hoofdzakelijk schalies werden afgezet in een dieper marien milieu. Dit sterke contrast in afzettingsmilieu en lithologie binnen de Jura tot Perm eenheden valt ook samen met een belangrijke verandering in seismische snelheden en seismisch facies. Hierdoor werden de Jura tot Perm eenheden onderverdeeld in twee modeleenheden.

• Formaties van Aalburg en Sleen
• Formaties van Keuper, Muschelkalk, Röt, Buntsandstein en Helchteren

Carboon

Tijdens de vroeg Carboon of Dinantiaan transgressie werden hoofdzakelijk carbonaten afgezet in Vlaanderen. In de regio tussen Heibaart en Poederlee werden deze afgezet als een carbonaatplatform inclusief bijhorende rifopbouw, met biohermen die met de stijgende zeespiegel meegroeiden. Hierdoor ontstonden sterke reliëfverschillen nabij platformranden en de meer lokale rifstructuren. Tijdens het latere vroeg Carboon of Namuriaan, verminderde de afzetting van carbonaten en werden siliciclasten afgezet. De siliciclasten werden eerst afgezet in de laagstgelegen delen en bedekten geleidelijk aan ook de hoger gelegen delen van de eerdere rifstructuren. Het Namuriaan wordt gedomineerd door schalies die werden afgezet als onderdeel van een noordwaarts propagerend deltaïsch systeem. Hierdoor verminderde geleidelijk aan de mariene invloed in de regio tot de regio gedomineerd werd door continentale invloeden. De overgang van het Namuriaan naar het laat Carboon of Westfaliaan valt samen met de verandering van een milieu met frequente mariene invloed naar een milieu met heel beperkte mariene invloed. De afzettingen van het Westfaliaan worden gedomineerd door hoofdzakelijk schalies, zandsteen en steenkoollagen.

Voor het huidige model worden, net zoals voor het G3Dv2-model, de grote eenheden binnen het Carboon onderscheiden, namelijk het Dinantiaan, Namuriaan en Westfaliaan. De basissen van het Namuriaan en Westfaliaan werden slechts in een beperkte set van boringen geïnterpreteerd en werden daarom hoofdzakelijk op basis van seismische data geïnterpreteerd en gemodelleerd. Echter, in het oosten van het Bekken van de Kempen en in de Roerdalslenk zijn deze basissen meestal niet meer seismisch te interpreteren vanwege het verstoorde seismische beeld of omdat ze zelfs dieper zitten dan het seismische beeld. Daarom werd in dit oostelijke deel een alternatieve methode van modelleren toegepast. Deze staat uitgewerkt in het G3Dv3 rapport p. 194-198.  De basis van het Dinantiaan kon - vanwege het vaak verstoorde seismische beeld en het gebrek aan boringen die deze basis doorsnijden - niet gebiedsdekkend seismisch uitgekarteerd worden. Daarom werd deze bekomen door een dikte van het Dinantiaan op basis van de boorgegevens en geologische concepten op te tellen bij de basis van het Namuriaan. Vanwege de gebrekkige kennis van het verloop van de 3D breukvlakken doorheen het Dinantiaan, werd de basis van het Dinantiaan (in tegenstelling tot de top) niet meer aangesloten op de 3D breukvlakken. Hierdoor lopen volgens het model de breuken dus verticaal naar beneden toe vanaf de top van het Dinantiaan.

Vier grote verschillen met het G3Dv2-model zijn dat er voor het huidige model nu 1) een nieuw breukenmodel gebruikt werd, 2) dat breuken nu hellend zijn voor het Westfaliaan en Namuriaan, terwijl deze voor het G3Dv2-model verticaal waren, 3) dat er rechtstreeks gebruik werd gemaakt van seismische interpretaties en 4) bedekking is van geheel het Bekken van de Kempen en de Roerdalslenk, terwijl in het G3Dv2-model geen modellen van het Carboon waren ten noorden van de Breuk van Hoogstraten en in de Roerdalslenk. Hierdoor zijn er aanzienlijke verschillen tussen de nieuwe modellen binnen het Carboon en deze van het G3Dv2-model.

Devoon

Na de Caledonische gebergtevorming hernam de sedimentatie in het Bekken van de Kempen tijdens het Midden-Devoon. Vanaf het Givetiaan ving de sedimentatie op de noordflank van het Massief van Brabant aan met de afzetting van een continentaal basisconglomeraat dat sterk varieert in dikte tot een maximum van bijna 400 m in boring Booischot en dan weer volledig afwezig is in boring Heibaart, wat wijst op een horst-grabentopografie. Het conglomeraat wordt bedekt door een mariene Frasniaan sequentie bestaande uit kleiige en dolomiethoudende kalkstenen en schiefers tesamen zo’n 90 m dik. Hierboven bevinden zich de Famenniaan zandstenen. Deze tot meer dan 100 m dikke groen-rode zandstenen met paleobodems zijn voornamelijk alluviale afzettingen.

In het zuidwesten van Vlaanderen is geen seismische data en in het Bekken van de Kempen valt de basis van het Devoon moeilijk of niet te vervolgen op seismische lijnen. Daarom werd de basis van het Devoon in beide regio’s op basis van diktekaarten van het Devoon opgemaakt:

- In het zuiden van West-Vlaanderen werd de diktekaart overgenomen die reeds opgemaakt werd voor het G3Dv2-model van het Devoon. Deze diktekaart werd veelal van de basis van het Dinantiaan en de Krijtgroep afgetrokken om de basis van het Devoon te bekomen, maar lokaal ook van enkele Paleogene eenheden of zelfs het niet-tabulaire Quartair.

- In het Bekken van de Kempen werd een nieuwe diktekaart aangemaakt. Op basis van een beperkte set van beschikbare boringen en seismische lijnen alsook de voorkomensgrens van het Dinantiaan werd een conceptuele voorkomensgrens van het Devoon opgemaakt waaraan nuldiktes gegeven werden. In het G3Dv2-model werd het concept van een halfgraben, voor het verklaren van de grote diktevariaties, verwerkt door drie smalle NW-ZO georiënteerde half-grabens in de diktekaart van het Devoon te verwerken, waarvan de meest zuidelijke half-graben boring Booischot omvat. Voor het huidige model werden deze drie half-grabens gereduceerd tot één half-graben op basis van seismische interpretaties op één seismische lijn die boring Booischot snijdt. De kwaliteit van deze seismische lijn is echter slecht, waardoor de interpretatie ervan onzeker blijft.

Siluur - Ordovicium - Cambrium

De oudste gesteenten in Vlaanderen worden teruggevonden in het Massief van Brabant, een oude, geërodeerde gebergteketen in de ondergrond van Vlaanderen. De algemene structuur lijkt op een grote anticline met een kern van Cambriumsedimenten, ten noorden en ten zuiden geflankeerd door Ordovicium, met aan de randen Siluur.

Vanwege de beperkte boorgegevens en grote complexiteit door de vervorming, werd het Siluur-Ordovicium-Cambrium niet onderverdeeld of apart gemodelleerd. Enkel de top ervan vormt een modeleenheid die werd samengesteld uit de basissen van het bovenliggende eenheden van het Devoon, de Krijtgroep, Cenozoïsche Formaties van Hannut en Kortrijk en tenslotte ook het niet-tabulaire Quartair. Deze modeleenheid vormt daarmee de basis van het G3Dv3-model.

3D breukenmodel

In het oosten van Vlaanderen wordt het gehele verticale bereik, van het Paleozoïcum tot in het Quartair, lokaal doorsneden door breuken. De aanwezigheid van breuken vormt een extra complexiteit in het opmaken van modellen van de ondergrond. Breuken breken de laagvlakken namelijk op en zorgen zo voor een onregelmatig verloop ervan. Het karteren van breukvlakken is om die reden essentieel voor het opmaken van een laagvlakkenmodel in het oosten van Vlaanderen. In het breukengebied is er beschikking over heel wat 2D seismische data die aldus gebruikt kon worden als extra bron van informatie over de aanwezigheid en de ligging van breuken in de ondergrond. Voor dit model werd een innovatieve methodologie uitgewerkt om de 2D informatie uit seismische data, aangevuld met informatie uit graviteitsdata, te vertalen naar een coherent 3D breukvlakkenmodel, waarbij de breuken niet als loodrechte rasters maar als TINs met een realistische helling werden gemodelleerd. 

Referentie

De algemene referentie bij gebruik van het G3Dv3 is:

Deckers J., De Koninck R., Bos S., Broothaers M., Dirix K., Hambsch L., Lagrou, D., Lanckacker T., Matthijs, J., Rombaut B., Van Baelen K. & Van Haren T., 2019. Geologisch (G3Dv3) en hydrogeologisch (H3D) 3D-lagenmodel van Vlaanderen. Studie uitgevoerd in opdracht van: Vlaams Planbureau voor Omgeving (Departement Omgeving) en Vlaamse Milieumaatschappij  2018/RMA/R/1569, 286p. + bijlagen, https://archief.onderzoek.omgeving.vlaanderen.be/Onderzoek-1999911.