Petrol Jeolojisi (JFM- 435) Petrolün Oluşumu ve Göçü-1 Prof. Dr. Levent Gülen lgulen@sakarya.edu.tr Ofis: 1303 Tel: 0264 295-5711 Ders - 3

PETROLÜN OLUŞUM TEORİLERİ: İnorganik ( Gay-Lussac, Mendele’ev meşhur kimyacılar) Organik (Yerbilimciler)

İNORGANİK TEORİLERİN DAYANAK NOKTALARI: Jüpiter, Satürn gibi planetlerin atmosferinde metan gazı bulunması, Bazı meteorların (Karbonat Kondritler) eser miktarda da olsa değişik hidrokarbon molekülleri içermeleri, Volkanik gazlarda hidrokarbonlara rastlanması, Bazı Prekambrian yaşlı metamorfik kayalarda katı ve sıvı hidrokarbonların bulunması, Ender de olsa bazı magmatik kayaçlarda petrol ve doğal gazın bulunması.

HİDROKARBONLAR (petrol, doğal gaz vd HİDROKARBONLAR (petrol, doğal gaz vd.) KİMYASAL OLARAK ELDE EDİLEBİLİR Mİ?

FİSHER-TROPSCH KİMYASAL SENTEZİ Fisher- Tropsch reaksiyonuna göre eğer 500°C sıcaklıkta karbon dioksit (CO2) ve hidrojen katalitik olarak kullanılan manyetit ve hematit (demir mineralleri) karışımından geçirilirse sentetik olarak hidrokarbonlar üretilebilir. Bu yöntemi kullanarak II. Dünya savaşı sırasında Almanlar petrol üretmişlerdir.

ORGANİK ORİJİN

Organik Madde İçerikleri Sedimanter Kayaçlar: % 1,5 Çamurtaşı: % 2,1 Kireçtaşı: % 0,29 Kumtaşı: % 0,05 Organik maddeler ortalama olarak % 50-60 karbon içerdikleri için, sedimanter kayaçlar % 0,75 – 1,00 oranında organik karbon içerirler. Prof. Dr. Levent Gülen

Sedimanter kayaçların organik madde içerikleri % 10’un üzerinde ise, bu tip sedimanter kayaçlara Karbonlu Sedimanter Kayaçlar ismi verilir. Buna karşılık % 3-10 arasında organik madde içeren sedimanter kayaçlar “organikçe zengin” olarak tanımlanırlar. Tüm sedimanter kayaçlar içinde Karbonlu Sedimanter Kayaçların oranı % 1 olup, bunlar ekonomik açıdan çok önemlidirler. Çünkü kömür, petrol, doğal gaz gibi fosil enerji kaynakları karbonlu sedimanter kayaçlar ile direk ilişkilidir. Prof. Dr. Levent Gülen

Esas olarak kömür, petrol ve doğal gaz fosil enerji kaynaklarını oluştururlar. Fakat bunların yanısıra petrol şeylleri ve kerojen şeylleri yüksek miktarda organik madde içerdikleri için bunlardan da petrol elde etmek mümkün olup, maliyeti biraz yüksektir. Ancak petrolün varil fiyatı $ 50-60 ın üzerine çıktığında petrol şeylleri ve kerojen şeyllerinden de petrol üretimi ekonomik olabilmektedir. Prof. Dr. Levent Gülen

Karbonlu sedimanter kayaçların içerdiği organik maddeler esas olarak üç guruba ayrılırlar. Bunlar: Humus Pit Sapropel’ dir. Prof. Dr. Levent Gülen

Humus Humus esas olarak yaprakların, bitki kalıntılarının toprakta birikmesi ve zaman içinde bozunmasıyla oluşan bir organik maddedir. Humusun daha da ileri derecede bozunmasıyla humik ve fulvik asitler oluşur. Ancak tipik bir toprak kesitinden bahsederken de belirtildiği üzere, humuslu seviye toprak kesitinin en üstünde yer aldığı için, humus büyük bir oranda oksitlenir ve bu nedenle sedimanter kayaçlarda çok az miktarda bulunur. Prof. Dr. Levent Gülen

Pit Pit de aslında humik bir organik maddedir. Ancak humustan farklı olarak aneorobik (oksijenin az olduğu) özelliklere sahip sulu veya bataklık ortamlarda biriktiği için oksitlenmeye maruz kalıp, yok olmaz. Bu nedenle de kömür yataklarını oluşturan temel humik organik madde pit’tir. Pitten itibaren biyokimyasal ve jeokimyasal süreçlerle sırasıyla linyit, az bitümlü kömür, taşkömürü, yarı antrasit ve antrasit oluşur. Prof. Dr. Levent Gülen

Sapropel Sapropel esas olarak plankton, spor, polen gibi mikroskopik organizma kalıntılarından oluşur. Sapropelin oluşabilmesi için yine bu kalıntıların oksijence fakir, aneorobik sulu ortamlarda birikmesi gerekir. Şeyllerin organik madde içeriği esas olarak sapropeldir. Sapropel diyajenez sürecinde biyokimyasal ve kimyasal bozunma sonucu Kerojene dönüşür. Kerojen petrolün ana maddesi olup, kerojenin termal ve termo-katalitik parçalanma (cracking) süreçleri geçirmesi sonucunda petrol oluşur. Prof. Dr. Levent Gülen

Petrol Petrol karbonca zengin bir organik sıvı olup çoğunlukla kumtaşı ve kireçtaşı formasyonlarında bulunur. Petrolün ortalama kimyasal bileşimi: Karbon % 85 Hidrojen % 13 Sülfür % 1,5 Nitrojen % 0,5 Oksijen % 0,5 Prof. Dr. Levent Gülen

Petrolün Oluşum Süreçleri Diyajenez Katajenez Metajenez Prof. Dr. Levent Gülen

Diyajenez Organik maddece (sapropel) zengin şeyllerin diyajenezi sürecinde biyokimyasal ve kimyasal bozunmaya uğrayan sapropel kerojene dönüşür. Diyajenez 50º C tan daha düşük sıcaklıklarda ve yeryüzünün yaklaşık 1000 m ye kadar olan derinliklerinde gerçekleşir. Kerojen oldukça kararlı bir madde olup, düşük sıcaklıklarda milyonlarca yıl bozunmadan kalabilir. Bu nedenle kerojence zengin şeyllere Kaynak Kaya ismi verilir. Prof. Dr. Levent Gülen

Katajenez Eğer kerojen içeren şeyller 1000 m den daha derinlere gömülür ve daha yüksek sıcaklıklara maruz kalırlarsa, diyajenez sürecini katajenez süreci takip eder. Katajenez süreci 50º - 150º C ve 300 – 1500 bar basınç aralığında gerçekleşir. Katajenez sürecinde termo-katalitik bozunma sonucu kerojenin parçalanması (cracking = karbon atomları arasındaki kovalent bağların kırılması) ile hidrokarbonlar (petrol ve bir miktar doğal gaz) oluşur. Bu sürece petrolün olgunlaşması adı da verilir. Prof. Dr. Levent Gülen

Metajenez Eğer daha derine gömülme gerçekleşirse 150-200º C arasında petrolün olgunlaşması metajenez sürecine girer ve artık bu sıcaklıkta petrol oluşumu durur. Ancak 250º C sıcaklığa kadar doğal gaz oluşumu devam eder. Daha yüksek sıcaklıklarda ise petrol doğal gaz ve asfalt gibi katı hidrokarbonlara dönüşür. Prof. Dr. Levent Gülen

Petrolün Oluşum Süreçleri Prof. Dr. Levent Gülen