Geologisch 3D-model Dinantiaan

Van 2013 tot 2018 werd, op vraag van het Departement Omgeving van de Vlaamse Overheid, door VITO een 3D geologisch model opgesteld van de Vlaamse ondergrond, genaamd G3Dv3. Voor het diepe, Paleozoïsche bereik werden toen enkel de grootste groepen gemodelleerd, namelijk Westfaliaan, Namuriaan, Dinantiaan en Devoon. Deze grote groepen omvatten vaak meerdere eenheden met verschillende lithologieën. Voor tal van diepe toepassingen, zoals geothermie, zijn echter meer gedetailleerde modellen van individuele geologische eenheden noodzakelijk. In Vlaanderen is de gesteentelaag met de beste reservoirkarakteristieken voor hydrothermale geothermie (doubletten) de “Kolenkalk”, grotendeels bestaande uit kalksteen en dolomiet, van Dinantiaan-ouderdom. Voor het G3Dv3-model (2019) werd enkel de top van het Dinantiaan gemodelleerd op basis van seismiek en boringen, maar niet de basis ervan. De basis van het Dinantiaan – en ook het onderliggende Devoon – werd toen op basis van een ruwe dikte-inschatting (uit boringen) en een beperkt aantal algemene concepten gemodelleerd. In de VLAKO-referentietaak van 2020-2023 stond een gedetailleerde modellering van het Dinantiaan op het programma, waarbij ook recente inzichten uit biostratigrafische en sedimentologische studies, evenals deze uit interpretaties van seismische data en boordata geïntegreerd moesten worden. Het Vlaams Departement Omgeving investeerde (voor de drie DGE Rollout lijnen samen met uitvoerder VITO) ter ondersteuning van deze taak in de reprocessing van een reeks seismische lijnen. De focus lag hierbij op een betere controle op het verloop van belangrijke structuren, voornamelijk in gebieden met weinig gegevensdekking, en om interpretaties op grotere diepte mogelijk te maken.

Het nieuwe Dinantiaan model omvat het grootste deel van het Bekken van de Kempen, uitgezonderd het uiterste oosten waar het heel diep gelegen is en onder het beoogde dieptebereik van de seismische data valt. Binnen het Dinantiaan zijn er nog eens aparte modellen gemaakt van twee pakketten, dewelke ongeveer het Tournaisiaan en Viseaan voorstellen. Uit de interpretatie van de seismische data en biostratigrafische en sedimentologische inzichten bleek namelijk een duidelijk herkenbare horizon / trend te vervolgen die “nabij” de grens tussen beide eenheden gesitueerd kon worden. Verdere onderverdelingen bleken regionaal moeilijk te maken, enerzijds vanwege de kwaliteit van de seismische data en anderzijds vanwege typische faciesveranderingen in het carbonaatmilieu.

De interpretatie van nieuwe seismiek, boringen en boorgatmetingen brachten onder andere een zeer sterke diktevariatie in het Tournaisiaan aan het licht, te wijten aan een – in Vlaanderen niet eerder beschreven – breukenepisode langsheen hoofdzakelijk WZW-ONO tot WNW-OZO georiënteerde breuken tijdens het Tournaisiaan. Ook werden op bepaalde seismische lijnen in het Bekken van de Kempen build-up structuren (met dikte > 300m tot zelfs 1 km) geobserveerd in de Tournaisiaan-lagen (Figuur 1), mogelijk analoog aan de gekende Waulsortiaan mudmounds in Ierland en Wallonië.

seismische interpretatie — Figuur 1: Seismische interpretatie van lijn 8111 van de Oostmalle campagne. In het centrum rechts zijn er twee grote instortingsstructuren aanwezig met op de flanken daarvan grote build-up structuren die ingekleurd en met zwarte streepjeslijnen afgelijnd zijn.

Het vroege Viseaan is vaak gekenmerkt door een hiaat veroorzaakt door een sterke zeespiegeldaling. Dit hiaat is vermoedelijk het sterkst aanwezig op Tournaisiaan build-up structuren en slechts beperkt of afwezig in gebieden ertussen, waar het ontstane paleoreliëf kon opgevuld worden (al dan niet met meer siliciklastisch materiaal nabij het Brabant Massief). Vanaf het midden Viseaan evolueerde dit naar meer uniforme sedimentatie in het Bekken van de Kempen, zonder indicaties voor belangrijke tektoniek. Zodoende ontwikkelde er zich een carbonaatplatform dat het grootste deel van het Bekken van de Kempen omvat. Naar het einde van het Viseaan toe worden breuken actief met gemiddeld een N-Z oriëntatie. De belangrijkste breuken zijn geobserveerd in de regio Olen-Poederlee-Turnhout, waardoor een oostelijk subbekken met subsidentie tot in het vroegste Westfaliaan is ontstaan (zie Figuur 2). Deze paleotektonische setting heeft ook implicaties op de dikte van de laatste Viseaan en Namuriaan pakketten, zoals te observeren in de boorgatmetingen, alsook op de initiële maar ook latere reservoirkwaliteit van het bovenste gedeelte van het Dinantiaan.

diepte top Viseaan met breuken — Figuur 2: De diepte van de top van het Viseaan met de breuklijnen die deze laag doorsnijden, ingezoomd op de regio Olen-Poederlee-Turnhout. In zwarte dikke lijnen zijn enkele van de Namuriaan breuksystemen weergegeven met het grootste verzet. De Namuriaan breuksystemen van Olen naar Poederlee en Turnhout vormen de westelijke grens van een Namuriaan depocenter (“oostelijk subbekken”). De breuken in vet aangeduid in het westen vormen de randbreuken van de horststructuur van Heibaart.

*Figuur 3: Overzicht van de ligging van de boringen waarvoor boorgatmetingen beschikbaar zijn en aangewend werden in deze studie.*

De nieuwe 3D-modellen van het Dinantiaan, Viseaan en Tournaisiaan vormen de eerste volledig in 3D geïnterpreteerde structureel complexe modellen voor deze ouderdommen in Vlaanderen. Ze staan nu nog als een apart themamodel op DOV, maar zullen later geïntegreerd worden in een volledig sluitend 3D model van de Vlaamse ondergrond (G3Dv4).

Via deze webpagina worden volgende inputdata en resultaten beschikbaar gesteld:
-    Boorgatmetingen (LAS- of txt-file), zie Figuur 3
o    kb8d7e-B216 (Heibaart)
o    kb8d17e-B272 (Turnhout)
o    kb8d17w-B312 (Merksplas)
o    kb24d75e-B321 (Rillaar)
o    kb25d79e-B246 (Halen
o    kb25d76w-B285 (Loksbergen)
-    Seismische lijnen die in opdracht van het Vlaams Departement Omgeving door TEEC gereprocessed werden in kader van deze studie, zie Figuur 4 (SEGY-files)
o    BELCORP (86-01)
o    GNK (15-02, 04)
o    LSC (89-01, -02, -03B, -04, -08, -56)
o    NFB (80-05)
o    OLM (86-05)
o    OST (81-04)
o    Reprocessing-rapport
-    Seismische lijnen van DGE ROLLOUT (NWL20-01, -02, -03) die in opdracht van het Vlaams Departement Omgeving en VITO door TEEC gereprocessed werden in kader van deze studie, zie Figuur 4 (SEGY-files)
o    NWL (20-01, -02, -03)
o    Reprocessing-rapport
-    Eindrapport “Nieuwe inzichten en geologische 3D-modellen van het Dinantiaan in het Bekken van de Kempen” (Rombaut et al., 2024)
-    3D-model (SVP-file), meteen te visualiseren in de Subsurface Viewer
-    2D GIS-resultaten, interpretaties en ondersteunende info (shp- en ascfiles)
o    Voorkomensgrenzen per gemodelleerde eenheid (Dinantiaan, Viseaan, Tournaisiaan)
o    Basis, dikte en top per gemodelleerde eenheid
o    Isohypsen per gemodelleerde eenheid
o    Isopachen per gemodelleerde eenheid
o    Breuklijnen per gemodelleerde eenheid en breukvlakken (ts- en dxf-files)
o    Overzicht boringen per gemodelleerde eenheid en algemeen overzicht
o    Onderliggende breuk- en lageninterpretaties (in tijd)
o    Overzicht gebruikte seismiek en interpretaties van de breuklijnen en horizons

*Figuur 4: Overzicht van de ligging van de seismische lijnen die voor deze studie gereprocessed zijn.*