---
title: "Faciesmodellen"
book: "Universitaire aard- en ruimtewetenschappen — jaar 3"
subject: earth
language: nl
chapter: 17
exercises: 12
source: https://one-course.com/books/earth/5/nl/chapter/17-faciesmodellen
license: CC-BY-NC-SA-4.0
credit: "One Earth and Space Sciences Book, One Course (one-course.com)"
---

# Hoofdstuk 17 — Faciesmodellen

Een kern uit een put van een kilometer diep: een meter grof zand met kruislaminatie op een scherpe basis, opwaarts fijner wordend tot silt met de sporen van wortels, daarna weer zand op een andere scherpe basis. De geoloog leest een rivier die over zijn vlakte kronkelde, hoewel er nu geen rivier meer loopt. De lezing steunt op twee hulpmiddelen: een reeks modellen, elk een samenvatting van vele moderne en oude voorbeelden van één milieu, en een wet die een verticale opeenvolging van lagen omzet in een kaart van naburige milieus.

**Wat je al weet.**

Sedimentaire facies, afzettingsmilieu, bodemvormen, kruislaminatie, delta’s van de drie soorten, troebelingsstromen, turbidieten en gradatielagen staan in Boek 3, in het hoofdstuk over klastische sedimenten en hun milieus; de karbonaatfabriek, riffen en karbonaatplatforms in het hoofdstuk over karbonaat-, kiezelige en evaporietsedimenten; de boorstaat en de correlatie van logs in het hoofdstuk over doorsnedes. Porositeit en permeabiliteit staan in de schoolboeken. [Parasequenties](https://one-course.com/books/earth/5/nl/chapter/16-sequentiestratigrafie#def-b3-sequence-stratigraphy-parasequence), overstromingsvlakken en [systeemtracten](https://one-course.com/books/earth/5/nl/chapter/16-sequentiestratigrafie#def-b3-sequence-stratigraphy-tract) staan in Hoofdstuk [16](https://one-course.com/books/earth/5/nl/chapter/16-sequentiestratigrafie#ch-b3-sequence-stratigraphy). Golven op diep water, waarvan de beweging met de diepte afneemt, staan in de natuurkundeboeken.

## 17.1 Facies, opeenvolgingen en de wet van Walther

Een sedimentaire facies wordt beschreven aan de hand van wat zichtbaar is in een kern of een klif: korrelgrootte, sortering, structuren, fossielen, kleur. Een enkele facies is zelden diagnostisch: kruisgelaagd zand ontstaat in rivieren, op stranden, in getijdegeulen en in woestijnen. Wat een milieu identificeert, is het gezelschap waarin een facies voorkomt en de volgorde waarin facies op elkaar volgen.

**Definitie 17.1 (Faciesassociatie en faciesopeenvolging).**

Een *faciesassociatie* is een groep facies die samen voorkomt en in één milieu is afgezet, zoals geulzand, oeverslib en overstromingsklei met wortels. Een *faciesopeenvolging* is een verticale reeks facies waarin een eigenschap geleidelijk opwaarts verandert; in een *opwaarts fijner wordende opeenvolging* neemt de korrelgrootte naar boven toe af, in een *opwaarts grover wordende opeenvolging* neemt zij toe.

**Definitie 17.2 (Faciesmodel).**

Een *faciesmodel* is een algemene samenvatting van een afzettingsmilieu, gedestilleerd uit vele moderne en oude voorbeelden: de facies die het voortbrengt, hun geometrie, hun laterale verbanden en de opeenvolgingen die zij opbouwen. Het dient als norm om een nieuw voorbeeld mee, te vergelijken, als leidraad voor verder onderzoek, als voorspeller in nieuwe situaties en als basis voor de interpretatie van het milieu.

De brug tussen het laterale en het verticale is een wet. Naburige milieus liggen op elk moment naast elkaar: het strand naast de [onderwateroever](#def-b3-facies-models-shoreface), de [onderwateroever](#def-b3-facies-models-shoreface) naast de klei van de diepere zee. Wanneer de kustlijn verschuift, komt elk milieu over zijn buur te liggen.

**Stelling 17.3 (Wet van Walther).**

In een concordante opeenvolging, zonder een aanzienlijke onderbreking in de afzetting of een erosievlak, zijn facies die direct boven elkaar liggen afgezet in milieus die op dat moment naast elkaar lagen.

**Bewijs.** Beschouw gordels van milieus, elk een strook evenwijdig aan de kustlijn, die samen over het bekken migreren terwijl de bodem zakt of het zeeniveau stijgt. Op een vaste plaats schuiven de gordels één voor één langs, in de volgorde waarin zij naast elkaar liggen, en elk laat zijn afzetting achter bovenop de afzetting van de gordel die eraan voorafging. Als de afzetting continu is, is de verticale volgorde van de afzettingen dus de laterale volgorde van de gordels. Een onderbreking of een erosievlak doorbreekt het argument: de gordels die in de tussentijd passeerden, lieten niets achter, of hun afzettingen zijn weggeslagen, en facies uit niet-aangrenzende milieus komen met elkaar in contact. ∎

![De wet van Walther. (a) Milieus liggen naast elkaar langs een profiel; (b) terwijl de gordels zeewaarts verschuiven, krijgt één plaats eerst offshore-modder, daarna onderwateroeverzand, strandzand en afzettingen van de kustvlakte: een opwaarts grover wordende opeenvolging in de volgorde van de gordels (breedte in de log betekent grover korrelmateriaal).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-5/b3-facies-models/fig-326de3ba8015.svg)

*De wet van Walther. (a) Milieus liggen naast elkaar langs een profiel; (b) terwijl de gordels zeewaarts verschuiven, krijgt één plaats eerst offshore-modder, daarna onderwateroeverzand, strandzand en afzettingen van de kustvlakte: een [opwaarts grover wordende opeenvolging](#def-b3-facies-models-association) in de volgorde van de gordels (breedte in de log betekent grover korrelmateriaal).*

De wet werkt in beide richtingen. Een regressie stapelt de gordels in hun zeewaartse volgorde opwaarts, een transgressie in omgekeerde volgorde; en een verticale opeenvolging die in een kern wordt gelezen, geeft de kaart van de naburige milieus op dat moment. Ze faalt precies daar waar in Hoofdstuk [16](https://one-course.com/books/earth/5/nl/chapter/16-sequentiestratigrafie#ch-b3-sequence-stratigraphy) de sleutelvlakken liggen: over een [sequentiegrens](https://one-course.com/books/earth/5/nl/chapter/16-sequentiestratigrafie#def-b3-sequence-stratigraphy-sequence), waar blootstelling en erosie rivierzand op shelfmodder brengen, en over een [overstromingsvlak](https://one-course.com/books/earth/5/nl/chapter/16-sequentiestratigrafie#def-b3-sequence-stratigraphy-parasequence), waar offshore-modder direct op de kustvlakte ligt.

## 17.2 Rivieren

**Definitie 17.4 (Verwilderde en meanderende rivieren).**

Een *verwilderde rivier* stroomt in meerdere ondiepe geulen die zich om bars splitsen en weer samenkomen, op een steile vlakte met veel grof materiaal en wisselend debiet. Een *meanderende rivier* stroomt in één kronkelende geul op een flauwere vlakte en voert meer fijn sediment mee; ze migreert door de buitenoever van elke bocht te eroderen en op de binnenoever af te zetten. De afzetting op de binnenoever is een *kronkelwaard*. *Avulsie* is het verlaten van een geul voor een nieuw traject over de overstromingsvlakte, meestal nadat een overstroming een dijk doorbreekt.

Een [kronkelwaard](#def-b3-facies-models-rivers) groeit zijwaarts terwijl de bocht migreert, zodat hij op elke plaats de dwarsdoorsnede van de geul van onder naar boven vastlegt: een lag van het grofste puin op een erosiebasis, kruisgelaagd zand van de duinen in de diepe geul, fijner zand met rimpels van de ondiepe top van de bar, en daarna de silt en modder van de overstromingsvlakte met wortels en bodems. Volgens de wet van Walther heeft deze [opwaarts fijner wordende opeenvolging](#def-b3-facies-models-association), enkele meters dik, de dikte van de diepte van de geul. Een [verwilderde rivier](#def-b3-facies-models-rivers) laat gestapelde lagen kruisgelaagd zand en grind achter met weinig modder, waarvan de korrelgrootte opwaarts nauwelijks verandert; het fijne materiaal wordt weggevoerd. [Avulsie](#def-b3-facies-models-rivers) verplaatst de geulgordel over de vlakte, zodat geullichamen willekeurig stapelen tussen modder van de overstromingsvlakte, gescheiden door scherpe erosiebases.

![(a) Een verwilderde rivier: meerdere geulen rond bars van zand en grind. (b) Een meanderende rivier: één kronkelende geul, kronkelwaarden (pb) op de binnenoevers, een verlaten traject (gestippeld) achtergelaten door avulsie. Rechts: korrelgroottelogs van de afzettingen (breedte betekent grover materiaal): gestapelde zandlagen met weinig verandering naar boven voor de verwilderde rivier, en een scherp begrensde, opwaarts fijner wordende opeenvolging afgedekt door bewortelde modder van de overstromingsvlakte voor de kronkelwaard.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-5/b3-facies-models/fig-4445f7d265db.svg)

*(a) Een [verwilderde rivier](#def-b3-facies-models-rivers): meerdere geulen rond bars van zand en grind. (b) Een [meanderende rivier](#def-b3-facies-models-rivers): één kronkelende geul, [kronkelwaarden](#def-b3-facies-models-rivers) (pb) op de binnenoevers, een verlaten traject (gestippeld) achtergelaten door [avulsie](#def-b3-facies-models-rivers). Rechts: korrelgroottelogs van de afzettingen (breedte betekent grover materiaal): gestapelde zandlagen met weinig verandering naar boven voor de [verwilderde rivier](#def-b3-facies-models-rivers), en een scherp begrensde, [opwaarts fijner wordende opeenvolging](#def-b3-facies-models-association) afgedekt door bewortelde modder van de overstromingsvlakte voor de [kronkelwaard](#def-b3-facies-models-rivers).*

## 17.3 Kustlijnen, delta’s en shelven

De delta’s uit Boek 3, gedomineerd door rivieren, golven of getijden, bouwen zich allemaal op hetzelfde mechanisme: de monding zet haar vracht af waar de stroming vertraagt, en het deltafront schuift over zijn eigen prodeltamodder vooruit. Een prograderend deltafront of [onderwateroever](#def-b3-facies-models-shoreface) laat volgens de wet van Walther een [opwaarts grover wordende opeenvolging](#def-b3-facies-models-association) achter: offshore-modder, afwisselend modder en stormzand, onderwateroeverzand, strand. Elke [parasequentie](https://one-course.com/books/earth/5/nl/chapter/16-sequentiestratigrafie#def-b3-sequence-stratigraphy-parasequence) uit het vorige hoofdstuk is zo’n opeenvolging.

**Definitie 17.5 (Onderwateroever en golfbases).**

De *onderwateroever* is de hellende zone zeewaarts van het strand waar golven voortdurend de zeebodem omwerken. De basis ervan is de *golfbasis bij mooi weer*, de diepte waaronder gewone golven het bodemsediment niet meer in beweging brengen. De *golfbasis bij storm* is de diepere grens die door stormgolven wordt bereikt; tussen die twee bezinkt modder bij rustig weer en wordt omgewerkt tot zandlagen tijdens stormen. Onder de golfbasis bij storm wordt de bodem niet door golven verstoord.

![Een golfgedomineerd kustprofiel (schematisch, verticale schaal sterk overdreven). Boven de golfbasis bij mooi weer wordt het zand van de onderwateroever elke dag omgewerkt; tussen de twee golfbases wisselt modder af met door storm afgezette zandlagen; onder de golfbasis bij storm bezinkt modder.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-5/b3-facies-models/fig-3b865094b3ad.svg)

*Een golfgedomineerd kustprofiel (schematisch, verticale schaal sterk overdreven). Boven de [golfbasis bij mooi weer](#def-b3-facies-models-shoreface) wordt het zand van de [onderwateroever](#def-b3-facies-models-shoreface) elke dag omgewerkt; tussen de twee golfbases wisselt modder af met door storm afgezette zandlagen; onder de [golfbasis bij storm](#def-b3-facies-models-shoreface) bezinkt modder.*

De orbitale beweging van een golf in diep water neemt af als $e^{-2\pi z/\lambda}$ met diepte $z$, voor een golflengte $\lambda$: op een halve golflengte behoudt zij $4\,\%$ van haar oppervlakteamplitude, wat de schaal van de golfbasis bepaalt. Bojameetreeksen van meer dan twee miljoen golfspectra uit de Caribische Zee, de Golf van Mexico en de westelijke Atlantische Oceaan geven modale golflengten van ongeveer $75\,\mathrm{m}$ in de beschutte zeeën en ongeveer $110\,\mathrm{m}$ op de open marge, en tonen aan dat golflengten, gemiddeld over weken tot jaren, niet uiteenvallen in een klasse voor mooi weer en een klasse voor storm: de kans dat een golf de bodem in beweging brengt, neemt gestaag toe naarmate het water ondieper wordt. De twee golfbases blijven bruikbare begrippen voor zones van een profiel, geen scherpe dieptes.

**Definitie 17.6 (Hummocky kruisgelaagdheid).**

*Hummocky kruisgelaagdheid* is een gelaagdheid van fijn zand in flauw gebogen laminae, concaaf-omhoog (depressies) en convex-omhoog (hummocks), die elkaar onder lage hoeken snijden en lateraal verdikken en verdunnen, over golflengten van een meter tot enkele meters. Zij ontstaat door de oscillerende en gecombineerde stromingen van stormgolven, tussen de [golfbasis bij mooi weer](#def-b3-facies-models-shoreface) en die bij storm.

**In het veld — Stormlagen op een Siluurs plat.**

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-5/b3-facies-models/img-1b1d5d614236.jpg)

*[Hummocky kruisgelaagdheid](#def-b3-facies-models-hcs) in de Arisaig-formatie (Siluur), nabij Arisaig, Nova Scotia. Foto Michael C. Rygel, CC BY-SA 3.0 (bijgesneden).*

In de Arisaig-formatie van Nova Scotia wisselen lagen fijn zandsteen af met donkerder kleisteen. Geologen die zulke lagen bestudeerden, herkennen de lage, gebogen, elkaar snijdende laminae van [hummocky kruisgelaagdheid](#def-b3-facies-models-hcs): elke laag legt een storm vast die het plat onder het bereik van de gewone golven opwoelde, en de modder eromheen de lange rust tussen de stormen.

Waar getijden domineren, verandert de faciës: vloed- en ebstromen bouwen kruislagen op die in tegengestelde richtingen wijzen, modderlagen bezinken bij elk stilwater, en de dikte van de pakketten tussen de modderlagen neemt toe en af met de cyclus van springtij en doodtij. Getijdegeulen, -platen en zandruggen hebben hun eigen modellen, op dezelfde manier opgebouwd.

## 17.4 Diepe zee

Een troebelingsstroom die vertraagt, zet zijn lading af in de volgorde van bezinking: de grofste korrels eerst, de fijnste als laatste. Een volledige turbidietlaag toont deze volgorde in vijf onderdelen.

**Definitie 17.7 (Bouma-sequentie).**

De *Bouma-sequentie* is de ideale opeenvolging van onderdelen in een turbidietlaag, van onder naar boven: Ta, massief of gegradeerd zand op een erosief grensvlak met stroomgroeven en gereedschapssporen; Tb, parallel gelamineerd zand; Tc, rimpelkruislaminatie en geplooid fijn zand; Td, parallel gelamineerd silt; Te, modder, deels uit de troebelingsstroom en deels uit het langzame bezinken tussen de stromingen.

Weinig lagen tonen alle vijf: dicht bij de bron is de stroom snel en laat hij dikke Ta-onderdelen achter, waarvan de bovenste door de volgende stroming worden geërodeerd; ver ervandaan alleen de fijnere onderdelen, Tc tot en met Te, aan. De opeenvolging legt zo het afnemen van één stroming vast, en de verandering van de lagen langs de waaier het afnemen van de stromingen met de afstand.

**Definitie 17.8 (Onderzeese waaier).**

Een *onderzeese waaier* is een kegel van sediment aan de voet van een continentale helling, gevoed door een canyon: een bovenste waaier met een hoofdgeul tussen oeverwallen, een middelste waaier van vertakkende geulen die uitmonden in zandloben, en een onderste waaier van dunne turbidieten die overgaan in modder van de bekkenbodem.

Langs de marge herwerken diepe stromingen, aangedreven door de circulatie van de oceaan, het fijne sediment van de helling tot contourieten, heuvels en drifts van door organismen omgewoelde silt en modder die langs de contourlijnen groeien in plaats van de helling af.

![(a) De Bouma-sequentie van een volledige turbidietlaag, weergegeven als korrelgroottelog (breedte betekent grover), met zijn vijf divisies. (b) Een onderzeese waaier in plan: een canyon voedt een geul tussen oeverwallen, die splitst in verdelende geulen die eindigen in zandlobben; dunne turbidieten verspreiden zich over de onderste waaier.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-5/b3-facies-models/fig-0640671c67c5.svg)

*(a) De [Bouma-sequentie](#def-b3-facies-models-bouma) van een volledige turbidietlaag, weergegeven als korrelgroottelog (breedte betekent grover), met zijn vijf divisies. (b) Een [onderzeese waaier](#def-b3-facies-models-fan) in plan: een canyon voedt een geul tussen oeverwallen, die splitst in verdelende geulen die eindigen in zandlobben; dunne turbidieten verspreiden zich over de onderste waaier.*

## 17.5 Carbonaatplatforms

Carbonaatsediment ontstaat waar het ligt, door organismen in warm, helder, ondiep water, en de facies volgen het profiel van het platform dat de carbonaatfabriek voor zichzelf bouwt.

**Definitie 17.9 (Carbonaatramp en omzoomd plat).**

Een *carbonaatramp* is een platform waarvan de bodem zacht en gelijkmatig van de kustlijn naar het bekken helt, zonder breuk: zijn faciesgordels, van getijdenvlakten en strandbarrièrezanden tot korrels uit ondiepe banken, bioklastisch zand en kalkmodder van de open zee, zijn breed en gaan geleidelijk in elkaar over, gesorteerd door de golfenergie die met de diepte afneemt. Een *omzoomd plat* is een platform met een vlakke top en een duidelijke knik in de helling aan de rand, waar riffen en zandbanken een rand opbouwen die een lagune achter zich beschermt; voorbij de rand levert een steile helling blokken en korrels af aan het bekken.

![Carbonaatplatformprofielen (schematisch, verticale schaal sterk overdreven). (a) Een ramp: gordels gesorteerd door golfenergie langs een gelijkmatige helling. (b) Een omzoomd plat: een rand van riffen en zandbanken bij de knik in de helling beschermt een lagune met kalkmodder; de helling daarachter ontvangt blokken en korrels die van de rand afkomen.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-5/b3-facies-models/fig-7b570e04f99b.svg)

*Carbonaatplatformprofielen (schematisch, verticale schaal sterk overdreven). (a) Een ramp: gordels gesorteerd door golfenergie langs een gelijkmatige helling. (b) Een [omzoomd plat](#def-b3-facies-models-ramp): een rand van riffen en zandbanken bij de knik in de helling beschermt een lagune met kalkmodder; de helling daarachter ontvangt blokken en korrels die van de rand afkomen.*

Op een vlakke platformtop overstroomt een kleine stijging van het relatieve zeeniveau de getijdenvlakten, en de fabriek, die het snelst werkt in het ondiepste water, vult de ruimte binnen korte tijd weer op tot het zeeniveau. Het resultaat is een stapel peritidale cycli van een meter of enkele meters dik, elk een opwaarts ondieper wordende [parasequentie](https://one-course.com/books/earth/5/nl/chapter/16-sequentiestratigrafie#def-b3-sequence-stratigraphy-parasequence) van subtidale modder tot een getijdenvlakte met uitdrogingsscheuren of microbiële matten, afgesloten door het volgende [overstromingsvlak](https://one-course.com/books/earth/5/nl/chapter/16-sequentiestratigrafie#def-b3-sequence-stratigraphy-parasequence).

## 17.6 Boorkernen en boorgatlogs

Het grootste deel van het gesteente onder sedimentaire bekkens is bekend uit boorgaten. Enkele worden gekernd, en hun kernen worden laag voor laag beschreven, zoals men een klif zou beschrijven; bijna alle worden gelogd.

**Definitie 17.10 (Boorgatlogs).**

Een *boorgatlog* is een continue registratie van een fysische eigenschap van de gesteenten als functie van de diepte, gemeten door een sonde die aan een kabel in een boorgat wordt neergelaten. De *gammalog* registreert de natuurlijke gammastraling van het gesteente, in API-eenheden: hoog in schalie, waarvan de kleien kalium, thorium en uranium bevatten, laag in zuiver kwartszand en in kalksteen. De *dichtheidslog* registreert de volumedichtheid uit de verstrooiing van gammastralen die door een bron op de sonde worden uitgezonden. De *sonische log* registreert de intervallooptijd van een compressiegolf, in microseconden per voet. De *neutronenlog* registreert het afremmen van neutronen door waterstof, en dus het water dat in de poriën en in de kleien zit.

De API-gammastralingseenheid is gedefinieerd in een kalibratieput: een tweehonderdste van het verschil tussen een zone met verwaarloosbare radioactiviteit en een zone met de radio-isotopen van een gemiddelde schalie op ongeveer het dubbele van zijn concentratie. Kolen, kalksteen en dolomiet zijn meestal minder radioactief dan schalie; kwartszandsteen is laag, een arkose rijk aan kaliumveldspaat hoger; elk gesteente kan radioactief worden gemaakt door uranium dat door grondwater wordt aangevoerd.

**Propositie 17.11 (Porositeit uit dichtheid en looptijd).**

Een gesteente met porositeit $\phi$, met korrels van dichtheid $\rho_{\mathrm{ma}}$ en poriën gevuld met een vloeistof van dichtheid $\rho_f$, heeft de volumedichtheid $\rho_b = (1 - \phi)\rho_{\mathrm{ma}} + \phi\rho_f$, zodat

$$
\phi = \frac{\rho_{\mathrm{ma}} - \rho_b}{\rho_{\mathrm{ma}} - \rho_f}.
$$

Als een compressiegolf de korrels en de vloeistof achter elkaar doorkruist, over lengten evenredig met $1 - \phi$ en $\phi$, dan is de looptijd $\Delta t = (1 - \phi)\Delta t_{\mathrm{ma}} + \phi\Delta t_f$ (de tijdgemiddelde vergelijking), en $\phi = (\Delta t - \Delta
t_{\mathrm{ma}})/(\Delta t_f - \Delta t_{\mathrm{ma}})$.

**Bewijs.** Een eenheidsvolume gesteente bevat een volume $1 - \phi$ aan korrels en $\phi$ aan vloeistof; de massa is $(1 - \phi)\rho_{\mathrm{ma}} + \phi\rho_f$, waaruit $\phi$ wordt opgelost. Voor de golf kruist een weg van eenheidslengte $1 - \phi$ aan korrels en $\phi$ aan vloeistof, en de tijden tellen op. ∎

Korreldichtheden zijn $2.65\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$ voor kwarts en $2.71\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$ voor kalksteen; het porievocht is $1.0\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$ wanneer het zoet is en oploopt tot $1.1\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$ als pekel. Looptijden variëren van 42 tot $48\,\text{µ}\mathrm{s}/\mathrm{ft}$ in dolomiet, 48 tot 53 in kalksteen, 53 voor een verkitte zandsteen, en 189 in pekel. De dichtheidsvergelijking is exact voor een bekende matrix; de tijdgemiddelde vergelijking is een empirische regel die het best werkt in verkitte gesteenten met intergranulaire poriën. Schalie voldoet aan geen van beide: kleien hebben hun eigen dichtheden en houden gebonden water vast.

**Definitie 17.12 (Net-to-gross-verhouding).**

De *net-to-gross-verhouding* van een interval is de dikte van zijn reservoirkwaliteit gesteente, meestal zand dat op het [gammalog](#def-b3-facies-models-wireline) wordt afgelezen onder een afkapwaarde, gedeeld door de totale dikte van het interval.

De vorm van de gammacurve door een zandlichaam is een faciesinstrument. Een *klok*, schoon aan de basis en opwaarts kleiiger, is een [opwaarts fijner wordende opeenvolging](#def-b3-facies-models-association), zoals in een [kronkelwaard](#def-b3-facies-models-rivers) of een geulvulling; een *trechter*, kleiig aan de basis en schoon aan de top, een [opwaarts grover wordende opeenvolging](#def-b3-facies-models-association), zoals in een prograderende [onderwateroever](#def-b3-facies-models-shoreface) of deltafront; een *cilinder*, overal schoon met scherpe grenzen, een gestapelde zandlaag van een [verwilderde rivier](#def-b3-facies-models-rivers), een eolische duin of een carbonaatbank. De vormen zijn aanwijzingen, geen bewijzen: een kern, of ten minste de naburige logs, moet ze bevestigen.

![Synthetische logs van de put Varden-2 van 700\, m tot het basement: gammastraling (de gestreepte lijn is de zandafkapwaarde van 60\, API in het zandsteen), volumedichtheid en sonische looptijd (tijd toenemend naar links, zoals logs worden getekend); rechts de gammastraling van het zandsteen vergroot. Het krijt wordt dichter met de diepte; de schalie reageert warm, traag en met een tussenliggende dichtheid; de kalksteen is koud, dicht en snel; het zandsteen is een stapel geulvullingen, elk met een schone basis die opwaarts overgaat in modder: klokvormen.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-5/b3-facies-models/fig-b5bbc1c37f2c.svg)

*Synthetische logs van de put Varden-2 van $700\,\mathrm{m}$ tot het basement: gammastraling (de gestreepte lijn is de zandafkapwaarde van $60\,\mathrm{API}$ in het zandsteen), volumedichtheid en sonische looptijd (tijd toenemend naar links, zoals logs worden getekend); rechts de gammastraling van het zandsteen vergroot. Het krijt wordt dichter met de diepte; de schalie reageert warm, traag en met een tussenliggende dichtheid; de kalksteen is koud, dicht en snel; het zandsteen is een stapel geulvullingen, elk met een schone basis die opwaarts overgaat in modder: klokvormen.*

**In het laboratorium — Een kern beschrijven.**

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-5/b3-facies-models/img-33bb099ade83.jpg)

*Een kernopslag: gespleten kernen van zand en modder in bakken, een geoloog met een handlens. Door AI gegenereerde illustratie.*

In een kernopslag liggen de kernen van een put in bakken, overlangs gespleten, in de volgorde van hun diepte. Een sedimentoloog beschrijft de kern laag voor laag op een logformulier: korrelgrootte met een handlens en een vergelijkingstabel, structuren, grenzen, fossielen, sporen van gangen en wortels, de kleur van de modder. De beschrijving wordt daarna naast de [boorgatlogs](#def-b3-facies-models-wireline) van dezelfde dieptes gelegd, waarmee de logvormen aan het gesteente worden geijkt en de naburige putten zonder kern kunnen worden gelezen.

## 17.7 Oefeningen

**Oefening 17.1 ★.**

Een kern toont van onder naar boven: offshore modder, afwisselend gelaagde modder en fijn zand, onderwateroeverzand, strandzand, dan steenkool met wortels. Gebruik de wet van Walther en geef de volgorde van de milieus langs de kust op dat moment en de richting waarin de kustlijn bewoog. Wat zou een transgressie hebben achtergelaten?

**Oplossing van Oefening 17.1.**

Van zee naar land: offshore, offshore-overgang met stormzand, [onderwateroever](#def-b3-facies-models-shoreface), strand, een kustvlakte met moerassen. Elk milieu kwam terecht bovenop zijn zeewaartse buur: de kustlijn verplaatste zich zeewaarts, een regressie. Een transgressie zou ze omgekeerd hebben opgestapeld, met de kustvlakte aan de basis en offshore-slib bovenaan, vaak met een erosievlak waar de [onderwateroever](#def-b3-facies-models-shoreface) voorbijtrok.

**Oefening 17.2 ★.**

Drie zandlichamen tonen gammastralingsvormen: (a) een klok van $8\,\mathrm{m}$ dik met een scherpe basis; (b) een trechter van $20\,\mathrm{m}$ dik; (c) een cilinder van $30\,\mathrm{m}$ dik met een scherpe top en basis. Stel voor elk een milieu voor, en de waarneming in een kern die dat zou bevestigen.

**Oplossing van Oefening 17.2.**

(a) Een geulvulling of [kronkelwaard](#def-b3-facies-models-rivers): een grindige uitschuring aan de basis, kruisgelaagdheid, daarna rimpels en wortelhoudend slib. (b) Een prograderende [onderwateroever](#def-b3-facies-models-shoreface) of deltafront: slib met stormzandlagen en [hummocky kruisgelaagdheid](#def-b3-facies-models-hcs) eronder, kruisgelaagd zand van de [onderwateroever](#def-b3-facies-models-shoreface) en strand erboven. (c) Opgestapeld zand van [verwilderde rivieren](#def-b3-facies-models-rivers), een eolische duin of carbonaatbank: kruisgelaagde sets met constante korrelgrootte, met grote duinfronten bij het eolische geval, of skeletale en oolitische korrels voor de bank.

**Oefening 17.3 ★.**

Een zandsteen geeft $\rho_b = 2.40\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$. Bereken de porositeit met een kwartsmatrix en zoetwater, en daarna met pekel van $1.1\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$.

**Oplossing van Oefening 17.3.**

$\phi = (2.65 - 2.40)/(2.65 - 1.0) = 0.152$; met pekel, $0.25/1.55 = 0.161$.

**Oefening 17.4 ★.**

Golven met een modale golflengte van $75\,\mathrm{m}$ en $110\,\mathrm{m}$ (de beschutte en de open zee van de boeienstudie). Schat de diepte waarop elk $4\,\%$ van zijn oppervlaktebeweging behoudt, en de fractie die op een diepte van $20\,\mathrm{m}$ overblijft.

**Oplossing van Oefening 17.4.**

$e^{-2\pi z/\lambda} = e^{-\pi} = 0.043$ bij $z = \lambda/2$: ongeveer $38\,\mathrm{m}$ en $55\,\mathrm{m}$. Bij $20\,\mathrm{m}$: $e^{-2\pi\times20/75} = 0.19$ en $e^{-2\pi\times20/110} = 0.32$ van de oppervlaktebeweging.

**Oefening 17.5 ★★.**

Een kalksteen geeft $\Delta t = 60\,\text{µ}\mathrm{s}/\mathrm{ft}$. Bereken de porositeit met de tijdgemiddelde vergelijking voor een matrix van 47.6 en van $52.6\,\text{µ}\mathrm{s}/\mathrm{ft}$ en pekel bij $189\,\text{µ}\mathrm{s}/\mathrm{ft}$. Wat leert het verschil?

**Oplossing van Oefening 17.5.**

$(60 - 47.6)/(189 - 47.6) = 0.088$; $(60 - 52.6)/(189 - 52.6) = 0.054$. Een matrixwaarde met een onzekerheid van $5\,\text{µ}\mathrm{s}/\mathrm{ft}$ verandert de porositeit met een derde: de time-average-vergelijking heeft een matrixwaarde nodig die op kernen is gecontroleerd.

**Oefening 17.6 ★★.**

Een interval van $40\,\mathrm{m}$ bevat zandlagen van 6.0, 3.5, 8.0 en $2.5\,\mathrm{m}$ onder de afkapwaarde, de rest is slib. Bereken de [net-to-gross-verhouding](#def-b3-facies-models-ntg). Met een porositeit van $22\,\%$ in het zand, hoeveel porievolume bevat een vierkante kilometer van het interval?

**Oplossing van Oefening 17.6.**

$(6.0 + 3.5 + 8.0 + 2.5)/40 = 20/40 = 0.50$. Poriënvolume: $20\times0.22
\times10^6 = 4.4 \times 10^{6}\,\mathrm{m}^{3}$ per vierkante kilometer.

**Oefening 17.7 ★★.**

Een turbidietlaag nabij de monding van een canyon bestaat uit $1.2\,\mathrm{m}$ massief zand (Ta) dat aan de top is geërodeerd door de volgende laag; $30\,\mathrm{km}$ verder de waaier af ligt een laag van dezelfde troebelingsstroom: $8\,\mathrm{cm}$ rimpelgelaagd fijn zand en silt onder $3\,\mathrm{cm}$ slib. Benoem de divisies van elk en verklaar de verandering.

**Oplossing van Oefening 17.7.**

Dicht bij de canyon: alleen Ta, de bovenste divisies verwijderd door de volgende stroom; langs de waaier: Tc (rimpels) en Td (silt) onder Te (slib). De stroming verliest snelheid en haar grove vracht met de afstand; alleen de fijne fractie reist $30\,\mathrm{km}$, en wordt afgezet door een langzamere stroming die rimpels opbouwt, niet door neerslag uit een dichte suspensie.

**Oefening 17.8 ★★.**

Een [opwaarts fijner wordende opeenvolging](#def-b3-facies-models-association) van $9\,\mathrm{m}$ dik heeft een scherpe basis met kiezels, kruisgelaagd zand, rimpelgelaagd fijn zand en slib met wortelsporen. Interpreteer haar en schat de diepte van de geul die haar heeft gevormd. Kan de wet van Walther over haar basis worden toegepast? Waarom?

**Oplossing van Oefening 17.8.**

Een [kronkelwaard](#def-b3-facies-models-rivers) van een [meanderende rivier](#def-b3-facies-models-rivers): lag op de uitgeschuurde geulbodem, kruisgelaagd zand van de diepe geul, zand met rimpels bovenop de bar, slib van de overstromingsvlakte met wortels. De opeenvolging legt de geul vast van bodem tot oever, dus de geul was ongeveer $9\,\mathrm{m}$ diep (iets minder, na compactie van het slib). Niet over de basis: het is een erosievlak, en wat eronder lag kan elke oudere afzetting zijn geweest.

**Oefening 17.9 ★★.**

Een platformbodem zakt $60\,\mathrm{m}$ over $40\,\mathrm{km}$; een andere houdt een diepte van $5\,\mathrm{m}$ over $30\,\mathrm{km}$ aan en zakt daarna $300\,\mathrm{m}$ over $1.5\,\mathrm{km}$. Bereken beide hellingen, benoem elk platform en het faciës dat aan de rand van het tweede wordt verwacht.

**Oplossing van Oefening 17.9.**

$60/40\,000 = 0.0015$, $0.09{}^{\circ}$: een ramp. $300/1500 = 0.20$, $11.3{}^{\circ}$, na een vlakke top van $5\,\mathrm{m}$ diep: een [omzoomd plat](#def-b3-facies-models-ramp), met rif- of bankkorrels aan de rand en blokken en korrelstromen op de helling eronder.

**Oefening 17.10 ★★★.**

Een kustlijn progradeert met een snelheid $v$, terwijl het relatieve zeeniveau stijgt met een snelheid $A$, en de onderwateroevergordel is $w$ breed. Toon aan dat het onderwateroeverzand in de verticale opeenvolging $h = wA/v$ dik is. Bereken het voor $w = 2\,\mathrm{km}$, $A = 0.2\,\mathrm{m}/\mathrm{kyr}$ en $v = 20\,\mathrm{m}/\mathrm{kyr}$, en zeg wat er gebeurt wanneer $A = 0$. Vergelijk met de propositie over het [kustlijntraject](https://one-course.com/books/earth/5/nl/chapter/16-sequentiestratigrafie#def-b3-sequence-stratigraphy-trajectory) in Hoofdstuk [16](https://one-course.com/books/earth/5/nl/chapter/16-sequentiestratigrafie#ch-b3-sequence-stratigraphy).

**Oplossing van Oefening 17.10.**

Het gordel heeft tijd $w/v$ nodig om een vaste plaats te passeren, waarin de bodem stijgt ten opzichte van het zeeniveau met $A$ eronder: het zand vult $h = A\,w/v$. $2000\times0.2/20 = 20\,\mathrm{m}$. Bij $A = 0$ laat de [onderwateroever](#def-b3-facies-models-shoreface) alleen de dikte van het eigen profiel achter, een dunne laag, omdat de gordels over elkaar schuiven zonder aggradatie. De verhouding $A/v$ is de tangens van de hoek van het [kustlijntraject](https://one-course.com/books/earth/5/nl/chapter/16-sequentiestratigrafie#def-b3-sequence-stratigraphy-trajectory) van de propositie in Hoofdstuk [16](https://one-course.com/books/earth/5/nl/chapter/16-sequentiestratigrafie#ch-b3-sequence-stratigraphy): de dikte van elke faciës is de breedte maal die tangens.

**Oefening 17.11 ★★★.**

Een zandsteen geeft $\rho_b = 2.30\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$ en $\Delta t =
86\,\text{µ}\mathrm{s}/\mathrm{ft}$. Bereken de porositeit uit elk log met een kwartszandsteenmatrix (2.65, $52.6\,\text{µ}\mathrm{s}/\mathrm{ft}$) en pekel (1.0 voor de dichtheid, $189\,\text{µ}\mathrm{s}/\mathrm{ft}$). Als de sonische porositeit juist is, welke korreldichtheid impliceert het [dichtheidslog](#def-b3-facies-models-wireline) dan, en wat kan het cement zijn?

**Oplossing van Oefening 17.11.**

Dichtheid: $(2.65 - 2.30)/1.65 = 0.212$; sonisch: $(86 - 52.6)/136.4 = 0.245$. Met $\phi = 0.245$, $\rho_{\mathrm{ma}} = (2.30 - 0.245)/(1 - 0.245) =
2.72\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$: dichter dan kwarts, zoals voor een zandsteen gecementeerd door calciet (2.71) of die calcietkorrels bevat.

**Oefening 17.12 ★★★.**

In een boorkern ligt zwart offshore-slib direct op steenkool met wortelsporen, met een dunne laag schelpenpuin op het contact. Verklaar waarom de wet van Walther hier niet geldt, welk oppervlak het is, en hoeveel van de kustsuccessie mogelijk ontbreekt als golven de bodem hebben weggeslagen tot een [golfbasis bij mooi weer](#def-b3-facies-models-shoreface) van ongeveer $10\,\mathrm{m}$ toen de kustlijn passeerde.

**Oplossing van Oefening 17.12.**

Offshore-slib op een kolenlaag brengt niet-aangrenzende milieus in contact: een [overstromingsvlak](https://one-course.com/books/earth/5/nl/chapter/16-sequentiestratigrafie#def-b3-sequence-stratigraphy-parasequence), hier een [transgressief vlak](https://one-course.com/books/earth/5/nl/chapter/16-sequentiestratigrafie#def-b3-sequence-stratigraphy-surfaces) door golferosie, het schelpgruis een lag. Toen de kustlijn landwaarts verschoof, sneden de golven de bodem tot ongeveer de [golfbasis bij mooi weer](#def-b3-facies-models-shoreface): het strand, de bovenste [onderwateroever](#def-b3-facies-models-shoreface) en de top van de kustvlakte, tot ongeveer $10\,\mathrm{m}$ van de sectie, kunnen ontbreken.

## 17.8 Probleem: Varden-2, een boring door de bedekking

**Probleem 17.1.**

Weekendprobleem — de logs, porositeit, faciës en netto zand van een verzonnen boring in de Varden-synclinale

De boring Varden-2 wordt geboord in de synclinale van de Varden-heuvels, op (7500, 7000) op het rooster van de regio, vanaf een maaiveldhoogte van $441.0\,\mathrm{m}$, tot een totale diepte van $1200\,\mathrm{m}$. Haar logs zijn getekend in de figuur van de vorige paragraaf. Gebruik korreldichtheden van 2.65 (kwarts) en $2.71\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$ (calciet), een porewater van $1.0\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$, matrixdoorlooptijden van 52.6 (zandsteen) en $47.6\,\text{µ}\mathrm{s}/\mathrm{ft}$ (kalksteen), en $189\,\text{µ}\mathrm{s}/\mathrm{ft}$ voor het water.

**Deel I — De logs aflezen.**

1. De gammastraling springt van 12 naar $110\,\mathrm{API}$ op $766\,\mathrm{m}$ , daalt naar 18 op $866\,\mathrm{m}$ , wordt onregelmatig vanaf $1046\,\mathrm{m}$ en blijft constant op $85\,\mathrm{API}$ vanaf $1166\,\mathrm{m}$ . Benoem de eenheden die zijn aangetroffen, aan de hand van hun logs.
2. Bereken de dikte van elke eenheid van de bedekking en de hoogte van de basis van de bedekking.
3. Het krijt geeft $2.03\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$ nabij het oppervlak en $2.36\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$ op $750\,\mathrm{m}$ . Bereken de porositeit op beide diepten. Wat gebeurt er met het krijt naarmate de diepte toeneemt?
4. Waarom wordt aan de schalie geen porositeit toegekend op grond van haar dichtheid?
5. Het schist geeft $2.75\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$ en $50\,\text{µ}\mathrm{s}/\mathrm{ft}$ . Wat vertelt het snelle, dichte, niet-poreuze grondgebergte de boormeester?

**Deel II — Porositeit.**

6. Het kalksteen geeft $2.573\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$ : bereken de dichtheidsporositeit.
7. Het geeft $58.9\,\text{µ}\mathrm{s}/\mathrm{ft}$ : bereken de sonische porositeit en vergelijk.
8. Het schone zand van de geulvullingen geeft $2.32\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$ : bereken de porositeit.
9. Controleer dit met de doorlooptijd, $79.9\,\text{µ}\mathrm{s}/\mathrm{ft}$ .
10. Als het porewater een pekel van $1.1\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$ zou zijn, met hoeveel zou de dichtheidsporositeit van het zand dan veranderen?
11. Welke eenheid zou de betere watervoerende laag of het betere reservoir vormen, en welke de afdichting erboven vormt?

**Deel III — Facies.** Een kern die van 1108 tot $1124\,\mathrm{m}$ is geboord, toont van onderaf: een erosievlak met modderknollen en kiezels; $10.4\,\mathrm{m}$ kruisgelaagd middelgroot zand; $3.2\,\mathrm{m}$ gerimpeld fijn zand dat overgaat in silt; $2.4\,\mathrm{m}$ roodbruine klei met wortelsporen.

12. Teken de verwachte gammalogvorm over het geboorde interval.
13. Benoem de opeenvolging en het afzettingsmilieu van elk deel.
14. Beschrijf met de wet van Walther de milieus die naast elkaar liggen.
15. Schat de diepte van de geul.
16. Het zandsteen bevat elf van zulke eenheden, elk op een scherpe basis. Wat zegt de stapeling over de rivier en haar overstromingsvlakte?
17. Kan de wet van Walther worden gebruikt om van de ene eenheid naar de volgende? Waarom?

**Deel IV — Netto zand.** De elf geulvullingen, vanaf de basis van het zandsteen, zijn 14, 9, 12, 7, 16, 10, 13, 8, 11, 12 en $8\,\mathrm{m}$ dik. Elk begint met schoon zand ($30\,\mathrm{API}$) over een deel van hun dikte van 0.60, 0.45, 0.55, 0.30, 0.65, 0.40, 0.55, 0.35, 0.50, 0.45 en 0.30, en wordt dan fijner naar boven over een deel van 0.25, 0.30, 0.25, 0.40, 0.20, 0.30, 0.25, 0.35, 0.25, 0.30 en 0.35, waarbij de gammastraling lineair stijgt tot $105\,\mathrm{API}$, en eindigt in modder.

18. Welk deel van elk fijnend interval ligt onder de afkapwaarde van $60\,\mathrm{API}$ ?
19. Bereken het netto zand van de onderste eenheid en van de dikste.
20. Bereken het totaal van het schone zand en het totaal van de fijnende intervallen van het zandsteen.
21. Bereken de [net-to-gross-verhouding](#def-b3-facies-models-ntg) .
22. Hoe zou het netto zand veranderen bij een afkapwaarde van 45 of van $75\,\mathrm{API}$ ?
23. Bereken met de zandporositeit uit vraag 8 het porievolume van het netto zand onder een vierkante kilometer.
24. Geef de netto-zanddikte van het Trias-zandsteen bij Varden-2.

**Oplossing van Probleem 17.1.**

**1.** Krijt (koud, lage dichtheid), schalie vanaf $766\,\mathrm{m}$ (heet), kalksteen vanaf $866\,\mathrm{m}$ (koud, dicht, snel), zandsteen vanaf $1046\,\mathrm{m}$ (klokvormige pieken), schist vanaf $1166\,\mathrm{m}$.

**2.** Krijt $766\,\mathrm{m}$, schalie 100, kalksteen 180, zandsteen $120\,\mathrm{m}$; basis van de deklaag op $441.0 - 1166 = -725\,\mathrm{m}$.

**3.** $(2.71 - 2.03)/1.71 = 0.40$ nabij het oppervlak, $(2.71 -
2.36)/1.71 = 0.20$ op $750\,\mathrm{m}$: het krijt verliest de helft van zijn porositeit onder het gewicht van de bovenliggende lagen, door compactie.

**4.** De korrels zijn kleien van onzekere dichtheid, en het water is deels aan hen gebonden: de aannamen van de vergelijking gaan niet op.

**5.** Kristallijn basement: de deklaag wordt doorboord, en geen reservoir wordt onder die laag verwacht.

**6.** $(2.71 - 2.573)/1.71 = 0.080$.

**7.** $(58.9 - 47.6)/141.4 = 0.080$: hetzelfde.

**8.** $(2.65 - 2.32)/1.65 = 0.200$.

**9.** $(79.9 - 52.6)/136.4 = 0.200$: hetzelfde.

**10.** $0.33/1.55 = 0.213$, één procentpunt en een derde meer.

**11.** Het zandsteen, met een porositeit van $20\,\%$ in zijn zand; de schalie boven de kalksteen dicht het af, en de overstromingsmodders verdelen het zandsteen in compartimenten.

**12.** Een klokvorm: lage gammawaarde in het kruisgelaagde zand, die oploopt door het fijner wordende interval naar de hoge waarden van de wortelmodder, op een scherpe basis.

**13.** Een [opwaarts fijner wordende opeenvolging](#def-b3-facies-models-association): geulbodemresidu op een erosieve basis, geuldunen (kruisgelaagdheid), top van de [kronkelwaard](#def-b3-facies-models-rivers) (rimpels), overstromingsvlakte (wortelmodder).

**14.** De geul, zijn [kronkelwaard](#def-b3-facies-models-rivers) op de binnenoever, oeverwallen en een overstromingsvlakte met bodems, naast elkaar.

**15.** Ongeveer de dikte van zand en fijner wordend interval, $10.4 + 3.2 =
13.6\,\mathrm{m}$, iets meer vóór compactie.

**16.** Een [meanderende rivier](#def-b3-facies-models-rivers) waarvan de geulgordel herhaaldelijk verschoof door [avulsie](#def-b3-facies-models-rivers) terwijl het bekken zonk, waarbij elke nieuwe geul insnijdt in de overstromingsvlakte die de vorige achterliet.

**17.** Nee: elke basis is erosief; de overstromingsmodder eronder en het geulzand erboven hoeven niet naast elkaar gelegen te hebben.

**18.** $(60 - 30)/(105 - 30) = 0.40$.

**19.** Laagste: $14\times(0.60 + 0.40\times0.25) = 9.80\,\mathrm{m}$; dikste: $16\times(0.65 + 0.40\times0.20) = 11.68\,\mathrm{m}$.

**20.** Schoon zand $58.8\,\mathrm{m}$; fijner wordende intervallen $33.4\,\mathrm{m}$; modder $27.8\,\mathrm{m}$.

**21.** Netto $= 58.8 + 0.40\times33.4 = 72.2\,\mathrm{m}$; [net-to-gross-verhouding](#def-b3-facies-models-ntg) $72.2/120 = 0.60$.

**22.** Fracties 0.20 en 0.60: $65.5\,\mathrm{m}$ en $78.8\,\mathrm{m}$, een spreiding van $13\,\mathrm{m}$ door alleen al de keuze van de afkapwaarde.

**23.** $72.2\times0.20\times10^6 = 1.44 \times 10^{7}\,\mathrm{m}^{3}$ per vierkante kilometer.

**24.** De netto zanddikte van het Trias-zandsteen bij Varden-2 is **$72.2\,\mathrm{m}$**.