Basement and depositional systems (source-to-sink) in the northern Barents Sea and adjacent parts of the proto-Arctic (BarN-S2S)

Barentshavets geologiske utvikling er nært knyttet til både Arktis og det Nord-Atlantiske området. Vi har gjennom en lang rekke forskningsprosjekter, samt langvarig og omfattende petroleumsleting, økt vår kunnskap om sedimentbassengene i det sørvestlige Barentshav og hvordan deres utvikling henger nøye sammen med hva vi vet fra kontinentalmarginene lenger sør i Nord-Atlanteren. Gjennom et tett samarbeid med russiske kollegaer har vi også fått en økt forståelse for den geologiske utviklingen i sentrale og østlige Barentshav. Det nordlige Barentshav har vi mye mindre kunnskap om, annet enn at dette området er nærmere knyttet til den geologiske utviklingen i Arktis, både Polhavet og omkringliggende kontinentalmarginer. Øygruppene i nordlige Barentshav (Svalbard på norsk side og Franz Josef Land og nordlige Novaya Zemlya på russisk side) representerer viktige vinduer inn i nordområdenes geologi. I dette prosjektet har vi sammen med russiske forskere studert geologien både i undergrunnen på sokkelen og basert på materiale fra land. Bergartsprøver fra feltundersøkelser har blitt analysert og resultatene integrert med informasjon fra geofysiske data. Vi har gjennomført en omfattende kartlegging av Barentshavet basert på seismiske og borehullsdata fra både norsk og russisk side. Regionale kart og profiler fra denne kartleggingen har dannet grunnlag for modellering med fokus på geologiske prosesser som har bidratt til bassenginnsynkning. Det dreier seg om et samspill mellom flere prosesser som hver har sin karakteristiske bølgelengde og amplitude. Økt kunnskap om dette bidrar til en bedre forståelse av sedimentbassengenes begravnings- og temperaturhistorie, noe som igjen påvirker petroleumssystemene i Barentshavet. Vi har også arbeidet med problemstillinger som knytter heving og erosjon av Novaya Zemlya til strukturer og avsetninger i østlige Barentshav. Feltundersøkelser utført av våre russiske partnere har gitt bedre kontroll på alder (sen trias-tidlig jura) og mengde erosjon knyttet til hevingen av Novaya Zemlya. Basert på seismikk knyttet til borehull har vi studert hvordan erosjonsproduktene er avsatt i østlige Barentshav. En bedre forståelse av dette systemet er også viktig for å forstå bassengutviklingen i sentrale og vestlige deler av Barentshavet, spesielt med tanke på dannelsen av kontraksjonsstrukturer (domer) som kan danne feller for fanging av olje og gass. Store deler av norsk Barentshav synes å ha vært påvirket av geologiske prosesser knyttet til hevingen av Novaya Zemlya. Ny kunnskap om det nordlige Barentshav blir satt inn i en større sammenheng og blir integrert i oppdaterte modeller for dannelsen og utviklingen av Polhavet. Vi er spesielt interessert i mulige nordlige kildeområder for sedimentene som ble avsatt i bassengene i nordlige og sentrale Barentshav, både for å forstå deres primære sammensetning og hvilke egenskaper de nå har etter innsynkning og begravning. Den tidlige utviklingen av Polhavet var assosiert med omfattende vulkanisme, som vi kan studere nærmere basert på både prøver fra land og i geofysiske data som viser geologien i undergrunnen. Store områder i Arktis ble hevet og erodert i tidlig kritt tid og store elver bragte enorme sedimentvolumer til deltaer som bygget seg sørover gjennom Svalbard og nordlige Barentshav. Barentshavet, inkludert øygruppene (Svalbard og Frans Josef Land), har også vært gjennom en betydelig heving de siste 10-30 millioner år, noe som har ført til erosjon og fjerning av mektige bergartslag. Vi ønsker å bedre forstå hvor mye som mangler og når/hvordan dette skjedde.

The project results have enhanced our understanding of fundamental processes and key questions related to the geological evolution of the wider Barents Sea area. Differences in crustal and basin architectures between western and eastern parts of the Barents Sea have been documented, and these reflect different mechanisms involved in basin formation and evolution. Large-scale depositional systems have been related to their uplifted source-areas in a plate tectonic and paleogeographic context. The integrated project results can also be used by the petroleum industry to reduce exploration risk. The project has contributed to increased interdisciplinary collaboration between researchers mainly working with onshore field based investigations and associated analytical work in laboratories, and researchers working offshore and subsurface mainly based on geophysical data. It has also contributed to increased international research collaboration between Norwegian and Russian colleagues.

In this Norwegian-Russian project we seek to establish collaboration between two teams having complementary competence, the University of Oslo (UiO) Centre for Earth Evolution and Dynamics (CEED), and St. Petersburg State University (SpbSU) Institute of Earth Science for studying in concert the basement and depositional systems in the northern Barents Sea and adjacent regions. The proposed project will have a multi-/interdisciplinary approach and will combine offshore and onshore geological and geophysical data and prior knowledge for producing a detailed Paleozoic-Early Cenozoic model of the northern Barents Sea tectonic and depositional evolution. The primary objective is to model the tectonic and depositional evolution of the northern Barents Sea. The Paleozoic-Mesozoic sedimentary basin fill history will be linked to basement provinces in a source-to-sink context with special emphasis on northern source area(s). To achieve our goal, we need to undertake several geophysical and geological studies, which will lead to a number of secondary products like: (1) Basement age, composition and structure; (2) Distribution of provenance and clastic material paths; (3) Estimates of erosion and uplift rates and timing; (4) Depositional environments of Paleozoic and Mesozoic rocks onshore; (5) Onshore paleo-stresses; (6) Onshore/offshore correlation of stratigraphy and tectonic events; (7) Interpretation of fault kinematics and estimation of extension offshore; (8) Distribution and quality of source and reservoir rocks; (9) Plate tectonic and paleogeographic reconstructions. The new results will enhance our understanding of fundamental processes and key questions related to the geological evolution of the wider Barents Sea area. At the same time they can be used by the petroleum industry to reduce exploration risk by producing new information on the distribution and quality of potential source and reservoir rocks and their burial/uplift and temperature histories.