KONU 10 SEDİMENTER HAVZALAR PETROL JEOLOJİSİ KONU 10 SEDİMENTER HAVZALAR

Çevresine nazaran daha fazla çökel biriken alanlara genel olarak sedimenter havza denir. Kesin bir ayırt olmamasına rağmen genel olarak havza denilebilmesi için o alanın 100 km uzunluk ve 10 km genişliğe, 1 km veya daha fazla çökel dolguya sahip olması gerekir. Dünyadaki petrolün hemen hemen tamamı sedimenter havzalar içerisinde bulunduğuna göre havzaların tanınması petrol aramacılığı açısından hayati öneme sahiptir. Havza oluşumunun en önemli nedeni düşey tektoniktir. Düşey tektoniğe ise yatay tektonik neden olur.

HAVZA OLUŞUMUNUN NEDENLERİ Bir yerde havza oluşumunun üç ana nedeni vardır: 1- Kabuk kalınlığının değişmesi 2- Litosferin termal genleşme veya büzülmesi 3- Yerel tektonik veya sedimenter yük nedeniyle litosferin bükülmesi

KABUK KALINLIĞINDAKİ DEĞİŞİM Kabuk kalınlığında değişim görülen başlıca alanlar şunlardır: Uzaklaşan levha sınırları Yakınlaşan levha sınırları Kıta-kıta çarpışma kuşakları

TERMAL GENLEŞME-BÜZÜLME Termal etkilerin görüldüğü başlıca alanlar şunlardır: Rift bölgelerinde termal yükselme, aşınma ve havza oluşumu Okyanus ortası sırtlarda termal yükselme ve sırtlardan uzaklaştıkça çökme Magmatik yay bölgelerinde termal yükselme

LİTOSFERİN YÜKLE BÜKÜLMESİ Litosfer, üzerine gelen sedimentlerin oluşturduğu yük nedeniyle ya da tektonik etkilerle (örneğin ofiyolit üzerlemesi ya da nap yerleşmesi gibi) aşağıya doğru bükülerek çökel havza gelişimine neden olabilir.

HAVZALARIN SINIFLANMASI Havzaların oluşumu büyük ölçüde levha hareketleri ile denetlenir. Bu bakımdan bellibaşlı 4 havza tipi ayırtlanabilir: 1- Duraylı alan havzaları (Kratonik havzalar) 2- Rift tipi havzalar 3- Pasif kıta kenarı havzaları 4- Mobil havzalar (Orojenik kuşak havzaları) Dünyadaki petrollü havzaların % 75 i orojenik kuşaklarda bulunmaktadır.

Başlıca havza oluşum modelleri

Başlıca havza tipleri

KRATONİK HAVZALAR Levha içlerinde duraylı alanlarda gelişen çökel havzalardır. En önemli örnekleri Paris havzası, Sahara havzası ve Batı Libyadır. Litosferin termal büzüşmesi, altta yoğun bir temel kayanın bulunması ya da temeldeki eski fayların aktifleşmesi sonucunda oluşurlar.

KRATONİK HAVZALAR: BAŞLICA ÖZELLİKLERİ Uzun bir jeolojik dönemde yavaş çökme (sübsidans) ile oluşurlar. Belirsiz ve önemsiz yapısal deformasyona sahiptirler, bu yapıların en önemlileri ise temeldeki horst ve graben yapılarıdır. Genellikle ince ve homojen neritik sedimentasyon gösterirler, derin denizel çökeller ise çoğun bulunmaz. Başlıca çökelleri siyah şeyller, karbonatlar ve evaporitlerdir. Jeotermal gradyan düşüktür. Hidrostatik rejim egemendir.

KRATONİK HAVZALAR: BAŞLICA ÖZELLİKLERİ Yaygın rezervuar kaya içerirler Anakaya açısından fazla zengin değillerdir. Daha çok denizel karbonatça zengin havzalarda anakaya gelişimi vardır. Granitik ve eski kabuk üzerinde geliştiklerinden ısı akısı düşüktür. Bu nedenle matürasyon sorunu olabilir. Yapısal duraylılık nedeniyle yapısal kapan gelişimi sınırlıdır. Stratigrafik kapanlar ise yaygındır.

RİFT HAVZALARI Litosferin termal domlaşması ve bunu izleyen bir normal faylanma evresi ile açılan havzalardır. Kratonik sahalarda oluşmaya başlarlar. Dinyeper-Donetz-Pripyat havzası, Kuzey Denizinde Viking Grabeni, Libya’da Sirte havzası, Ren Grabeni başlıca örnekleridir.

RİFT HAVZALARI: BAŞLICA ÖZELLİKLERİ Çizgisel bir domlaşma evresi ile başlarlar Bölgesel gerilme rejimi altında önemli düşey hareketler gösterirler, listrik normal faylanma, horst-graben yapıları en önemli yapısal unsurlardır. Genellikle yarı graben şeklinde görülürler. Hızlı bir çökelme, buna bağlı olarak önemli kompaksiyon (sıkılaşma) görülür. Şeyl diyapirleri yaygındır. Buna rağmen çökme hızı genellikle çökelme hızından fazladır. Bu nedenle aç havzalardır. Çökelmeye genellikle bazaltik volkanizma eşlik eder bu nedenle yüksek ısı akısına sahiptirler. Kalın ve transgresif istiflere sahiptirler. Başlangıç aşamalarında gölsel anakaya oluşumu izlenir. Permiyen ve Tersiyerde yaygındırlar.

ALAKOJENLER: BAŞLICA ÖZELLİKLERİ Alakojenler(yenik riftler) petrol potansiyeli açısından kratonik havzalardan daha önemlidir. Kratonik havzalara oranla daha fazla denizel çökel içerdikleri için anakaya potansiyelleri daha fazladır. Isı akısı yüksek olduğu için matürasyon koşulları iyidir Duraysız bölgelerde oluştukları için yapısal kapan gelişmi fazladır.

RİFT HAVZALARI: BAŞLICA ÖZELLİKLERİ Rift su üstünde iken gelişen kırıntılılar rezervuar açısından iyi bir potansiyel oluştururlar. Riftin kopma aşamasında gelişen evaporitler kırıntılıları üzerler. Bunların üzerinde ise organik madde açısından zengin çamurlar depolanır. Bunlar ana kaya oluşturabilir. Riftin ileri evrelerinde bu çamurlar üzerinde karbonat şelfleri ve ve kırıntılılar gelişir ki bunlar önemli rezervuar kaya potansiyeline sahiptir. Tuz domu, kıvrım ve fay kapanları açısından zengindirler.

ALAKOJENLER ALAKOJEN (Aulacogene) okyanus aşamasına ulaşamamış riftlere verilen isimdir. Başarısız riftler olarak de bilinirler. Alakojenler hızla dolan, ısı akısı yüksek havzalar olduklarından olgunlaşma ve hazne kaya açısından uygun koşullara sahiptirler. Ana kaya gelişimi açısından bilhassa riftleşme aşamasındaki koşullar uygundur. Alakojenler verimli petrol yataklarının oluşması için en uygun ortamlardan biridir.

RİFT OLUŞUMUNUN NEDENLERİ Litosferik gerilme Sıcak astenosferin yükselmesi (Rift bölgelerinde yüksek sıcaklık üst manto veya alt kabuğun yoğunluğunun azalmasına neden olur. Bu da bölgeyi yükseltir)

PASİF KITA KENARI HAVZALARI Pasif kıta kenarlarının çökme nedenleri: Üzerindeki kalın istif nedeniyle bükülme Tektonik yükleme nedeniyle çökme Daha önceden ısınmış litosferin soğuması ve buna bağlı yoğunluk artışı Pasif kıta kenarlarında ultrabazik intrüzyon ve diyapirlerin varlığı ve burada yoğunluk artışı ile çökme Bazikleşme: Kıtasal kabuğa okyanusal malzeme gelimi Sünek nitelikli alt kabuğun okyanusa doğru akması Konveksiyon akımları sonucunda manto yükselmesi

PASİF KITA KENARI HAVZALARI: BAŞLICA ÖZELLİKLERİ Perikratonik bir coğrafi pozisyona, asimetrik bir profile sahiptirler. Atlantik ve Hint Okyanusu çevresinde yaygındırlar. İki önemli sedimenter evre gösterirler. İlk evre riftleşme (syn-rift), diğeri ise rift sonrası (post-rift) evredir. Riftleşme evresinde normal faylanma kontrolünde çeşitli sedimentasyon görülür. Bunların başlıcaları gölsel ve akarsu nitelikli şeyl ve kırıntılılardır. Kopma (drifting) evresinde genellikle evaporitler ve bunlarla birlikteki siyah şeyller ve marnlar gelişir. Bunlar organik madde açısından zengindir. Post-rift evresinde okyanusa doğru incelen prizmatik şekilli derin denizel çökeller gelişir.

OROJENİK KUŞAK HAVZALARI Yay önü (Fore-arc), yay içi (Intra-arc), yay ardı (Back-arc), yay gerisi (Retro-arc) ve önülke (Foreland) havzaları olmak üzere levha kenarındaki coğrafi pozisyonuna göre isim alan ve özellikleri değişen havzalardır.

Dalma-batma zonları ile ilgili havza gelişimi ve türleri

OROJENİK KUŞAK HAVZALARI Yay ile ilgili havzaların büyük bir kısmında ısı akısı çok yüksektir. Bu durum başlangıçta petrol oluşsa bile aşırı olgunlaşmaya yolaçacaktır. Yay ile ilgili havza çökellerinin feldspatça zengin olması yaygın kil oluşumuna, bu da gözeneksiz kayaların gelişimine yolaçmaktadır. Yay ile ilgili havzalarda volkanit ve piroklastik arakatkıları oldukça yaygındır. Bu nedenle yay ile ilgili havzalarda seyrek birkaç örnek dışında önemli petrol bulgusu yoktur. Yay ile ilgili olmayan önülke, ardülke ve diğer havzalar ise gerek petrol oluşumu gerekse yapısal kapan gelişimi açısından önemlidir.

SEDİMENTER HAVZA JEODİNAMİĞİ Sedimenter havza jeodinamiğinde birbirini takip eden 3 evre ayırt edilebilir: 1- Juvenil evre (Havzanın oluşum ve gençlik evresi) 2- Matür evre (Havzanın olgunluk evresi) 3- Final evre (Havzanın bitme-ölme evresi)

JUVENİL EVRE Özellikle riftlerde aktif bir çökme ile temsil edilen bu evrenin başlıca karakteristikleri şunlardır: Yüksek jeotermal gradyan Genellikle normal listrik faylar boyunca hızlı çökme Değişik ve hızlı çökelim: karasal, gölsel, alüvyal yelpaze, kurak iklimlerde evaporit Zaman içerisinde artan kompaksiyon

JUVENİL EVRE Juvenil evrede gelişen hızlı çökme nedeniyle biriken yük litosfer üzerine önemli bir baskı yapar ve çökmenin artmasına neden olur. Bu hızlı çökme sonucunda bu tür havzalarda türbiditler ve diğer derin denizel çökeller gelişebilir. Bu çökelime büyüme fayları eşlik eder. Bu tür havzalarda çamur volkanları yaygındır. Zamanla havza dolarak (olgunluk evresine ulaşamadan) üste doğru sığlaşabilir.

JUVENİL EVRE: HİDROJEOLOJİK İŞLEVLER Juvenil evrede hidrojeolojik işlevlerin önemi büyüktür. Bu işlevler diyajenetik mekanizma ve değişimlerle kontrol edilir. Gözenek suları havzanın derinliklerinde gözeneklerden dışarı atılarak havza kenarlarına ve üst tabakalara doğru hareket ederler. Hareket yönü bir santrifüj şeklindedir. Bu hareket havza ortasında yüksek olan ısı ile de desteklenir.

MATÜR (OLGUN) EVRE Perikontinental (kıta kenarı) alanlarda olgunluk evresinde pasif kıta kenarları gelişir. Riftin ileri safhalarını temsil eden ya da alakojen (yenik rift) oluşumu ile ilgili olan bu evrede Önemli ölçüde yapısal duraylılık sağlanmıştır. Jeotermal gradyan düşmüştür. Havzada duraylı ve oldukça monoton bir çökelim hüküm sürmektedir.

FİNAL EVRE Havzanın ölüm yani dolarak kapanma evresidir. Kompresif kuvvetler altında gelişir. Deforme olan havzada molas nitelikli çökeller depolanır. Sıkışma, deformasyon ve gravite etkisi nedeniyle yeraltısuyu sentripetal örnek gösterir. Meteorik sular havza derinine nüfuz ederek petrolün ayrışmasına neden olurlar.

Sedimenter havzalardaki üç tip hidrodinamik

SEDİMENTER HAVZALARDA PETROLÜN DAĞILIMI Ağır petroller havzada sığ derinliklerde (havza kenarlarında) bulunur. Derinlik arttıkça hafif petrol ve nihayet gaza rastlanır. Yani petrolün gravitesi derinlikle azalır (Yoğunlukla ters orantılı olan API değeri artar). Hidrokarbon havza kenarlarına doğru göçerken ilk kapanlar gazla dolar, petrol taşma noktalarından itilir ve daha yukarılara doğru çıkar. Gaz giderek azalır ve havza kenarlarına yakın kapanlarda petrol birikmeye başlar.

Hipotetik bir sedimenter havzada yatay olarak devamlı bir rezervuarda farklı kapanların gelişmesi