Karbonlu Sedimanter Kayaçlar

... konulu sunumlar: "Karbonlu Sedimanter Kayaçlar"— Sunum transkripti:

1 Karbonlu Sedimanter Kayaçlar
STRATİGRAFİ (JFM-203) Karbonlu Sedimanter Kayaçlar Prof. Dr. Levent Gülen Ders – 12 Prof. Dr. Levent Gülen

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

3 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

4 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 $ ın üzerine çıktığında petrol şeylleri ve kerojen şeyllerinden de petrol üretimi ekonomik olabilmektedir. Prof. Dr. Levent Gülen

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

6 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

7 Pit Pit (peat) 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

8 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

9 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

10 Organik Kimya Prof. Dr. Levent Gülen

11 Bazı Hidrokarbon Moleküllerinin Şematik Yapısı Prof. Dr. Levent Gülen

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

13 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

14 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

15 Metajenez Eğer daha derine gömülme gerçekleşirse º 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

16 Hidrokarbonların (petrol+doğal gaz) oluşumu ve birikimi için beş şartın sağlanması gerekir. Bunlar:
1- Organik maddece zengin kaynak kayaların varlığı, 2- Organik maddeleri hidrokarbonlara dönüştürebilmek için gerekli olan sıcaklık ve zaman, 3- Oluşan hidrokarbonları içinde barındırabilecek ve kapanlara göçünü sağlayabilecek, uygun gözeneklilik (porozite) ve geçirgenlik (permeabilite) özelliklerine sahip rezervuar kayacı, 4- Rezervuar kayaçlarını sınırlayan, petrol ve doğal gazın sızmasını önleyebilecek düşük geçirgenlik özelliğine sahip kayaçlar (örneğin şeyl), 5- Rezervuar kayacında hidrokarbonların birikmesini ve kaçmamasını sağlayacak kapanlardır.

17 Petrolün Göçü Petrolün ana kaya özelliği gösteren organik maddece zengin şeyllerde oluşmasından sonra daha gözenekli ve geçirgen olan kumtaşı, kireçtaşı gibi tabakalara geçmesine ve bu tabakalar içerisinde rezervuara kadar göç etmesine petrolün göçü adı verilir. Bu göç tabaka eğimi yukarısına doğru olup, petrol, doğal gaz ve tuzlu su petrol kapanlarında birikirler. Petrol kapanlarında petrol ve doğal gazın biriktiği formasyonlara rezervuar ismi verilir.

18 Petrol ve doğal gazın göçü iki etapta gerçekleşir.
Birincil Göç (Primary Migration): Birincil göç petrol veya doğal gazın kaynak kayadan (Kiltaşı, çamurtaşı, şeyl) geçirgenliği yüksek taşıyıcı tabakalara (kumtaşı veya kireçtaşı) olan göçüdür. İkincil Göç (Secondary Migration): İkincil göç petrol ve doğal gazın geçirgenliği yüksek taşıyıcı tabakalar içinden rezervuarlara kadar ve rezervuarların içindeki göçüdür.

19 Birincil göç, bir diğer deyişle petrol ve doğal gazın kaynak kayadan geçirgenliği yüksek taşıyıcı tabakalara göç mekaniznası bugün bile tam olarak anlaşılmış değildir. Hernekadar bu göç mekanizmasını açıklayabilmek için birçok hipotezler ortaya atılmış ise de birçoğu yetersiz kalmaktadır. Ancak killerin dehidrasyonu ile petrol rezervuarlarının derinlikleri arasında bulunan bir gözlemsel ilişki, basınç altında sıkışan killerden suyun atılmasının birincil göçte önemli olduğunu belirtebilir. Ayrıca yüksek basınç altındaki şeyllerden episodik olarak suyun atılması da birincil göçte önemli bir rol oynayabilir.

20

21 Petrol Kapanları Petrol kapanları sedimanter kaya tabakalarının deformasyonu veya sedimantasyonu sürecinde oluşan, petrol ve doğal gazın kolaylıkla içine göç edip, çıkamadığı jeolojik yapılardır. Petrol kapanlarında genellikle petrol ve doğal gazın yanısıra tuzlu su da bulunur. En üstte gaz, ortada petrol ve en altta da tuzlu su yer alır. Prof. Dr. Levent Gülen

22

23 Sıkışma Antiklinali Kapanı
Prof. Dr. Levent Gülen

24

25 Örtü Antiklinali Prof. Dr. Levent Gülen

26

27 Fay Petrol Kapanı Prof. Dr. Levent Gülen

28

29 Tuz Domu Petrol Kapanları
Prof. Dr. Levent Gülen

30 Tuz Domları (diyapirleri) neden oluşur?
Prof. Dr. Levent Gülen

31 Tuz Domları Civarında Oluşan Petrol Kapanları
Prof. Dr. Levent Gülen

32 Tuz Domu Petrol Kapanları
Prof. Dr. Levent Gülen

33

34 Kamalanma Petrol Kapanı
Prof. Dr. Levent Gülen

35 Uyumsuzluk Petrol Kapanı
Prof. Dr. Levent Gülen

36

37 Prof. Dr. Levent Gülen