Denizli kuzeybatısındaki (GB Türkiye) kömürlerin organik jeokimyasal özellikleri

Abstract

Denizli ilinin yaklaşık olarak 44 km kuzeybatısında yer alan Buldan ilçesinde gözlenen kömürlü seviyelerin organik jeokimyasal ve organik petrografik özelliklerinin incelenmesi, kömürlerin hidrokarbon türetme potansiyelinin belirlenmesi bu Yüksek Lisans tezinin amacını oluşturmaktadır. İlk kez Buldan (Denizli/GB Türkiye) kömürlerinde gerçekleştirilecek olan analiz yöntemleri ile kömürlerin türetebileceği hidrokarbon türü (gaz ve/veya petrol) ve kömürlerin çökelme ortamı redoks koşulları belirlenmiştir. Kömür örnekleri, TOC/piroliz analizi, gaz kromatografi (GC), gaz kromatografi-kütle spektrometri (GCMS), organik petrografi, 13C izotopu ve taramalı elektron mikroskop (SEM) analiz teknikleriyle incelenmiştir. Dokuz adet kömür örneğinde toplam organik karbon (TOC, %) piroliz analizi gerçekleştirilmiştir. İncelenen örneklerin TOC miktarları % 3.06 ile % 50.8 arasında değişmekte olup, orta-yüksek Hidrojen İndeks (HI, 33 mg HC/g TOC ve 301 mg HC/g TOC arasında) değerlerine ve Tip III/ Tip II kerojen türüne sahip olduğu belirlenmiştir. Tmax (% 403-439 arasında) ve üretim indeksi (PI, 0.02-0.08 arasında) değerleri olgunlaşmamış-erken olgun evreye işaret etmektedir. Organik petrografik incelemeler sonucunda hüminit/vitrinit (% 73.1-% 83.4) ve inertinit (% 57.5) maseral gruplarının baskın olduğu belirlenmiştir. İncelenen örneklerin ortalama hüminit/vitrinit yansıma değeri (Ro, %) % 0.45 olup, sub-bitümlü B rank veya kahverengi kömür evresine işaret eder. Gelification index (GI), tissue preservation index (TPI), ground water index (GWI) ve vegetation index (VI) parametrelerine göre Buldan kömürleri, bataklıktaki su seviyesi değişimlerine bağlı olarak limno-telmatik ve marsh-bog ortamında çökelmiştir. GC incelemeleri sonucunda elde edilen pristan/fitan (Pr/Ph) oranları oksik ortama, nC27, nC29 ve nC31 uzun zincirli n-alkanların baskın oluşu da yüksek karasal bitkilerin varlığına işaret etmektedir. İncelenen örneklerin GCMS ve 13C izotop analiz sonuçları, organik jeokimyasal ve organik petrografik incelemelerle uyumlu olup; baskın olarak karasal/odunsu bitkileri ve oksik suboksik çökelme koşullarını ifade eder. Sonuç olarak, Buldan kömürlerinin gaz/petrol potansiyeline sahip olduğu ancak piroliz analizi ve biyomarker incelemelerinden ısısal olgunlaşmanın düşük olduğu belirlenmiş olup, hidrokarbon türümünün gerçekleşmediği belirlenmiştir.

The purpose of this thesis is to investigate the organic geochemical and organic petrographical properties of coal levels observed in Buldan district, which is approximately 44 km northwest of Denizli province, and to determine the hydrocarbon generation potential of the coals. Determination of hydrocarbon type (gas and/or petroleum) and the redox conditions of the sedimentation environment of coals by analysis methods to be performed for the first time in Buldan (Denizli/SW Turkey) coals. Coal samples were analyzed by TOC/pyrolysis analysis, gas chromatography (GC), gas chromatography-mass spectrometry (GCMS), organic petrography, 13C isotope and scanning electron microscope (SEM) analysis techniques. Total organiz carbon (TOC, %) and pyrolysis analysis were performed in nine coal samples. The TOC contents of the samples ranged from 3.06 wt.% to 50.8 wt.%, with moderate-high Hydrogen Index (HI, between 33 mg HC/g TOC and 301 mg HC/g TOC) and Type III/Type II kerogen type. Tmax (403-439%) and production index (PI, 0.02-0.08) values indicate immatureearly mature stage. As a result of organic petrographical investigations, huminite/vitrinite (73.1% - 83.4%) and inertinite (57.5%) were determined to be dominant. The average huminite/vitrinite reflection values (Ro,%) of the studied samples were 0.45%, indicating sub-bituminous B rank or brown coal stage. According to gelification index (GI), tissue preservation index (TPI), ground water index (GWI) and vegetation index (VI) parameters, Buldan coals were deposited in limno-telmatic and marsh-bog environments due to changes in water level in the swamp. Pristane/phytane (Pr/Ph) ratios obtained by GC examinations were indicate oxic environment, and the predominance of nC27, nC29 and nC31 long chain n-alkanes also indicated the presence of high terrestrial plants. The GCMS and 13C isotope analysis results of the studied samples are compatible with organic geochemical and organic petrographical investigations. These analysis predominantly express terrestrial/woody plants and oxic sub-oxic deposition conditions. As a result, it was determined that Buldan coals have gas/oil potential, but pyrolysis analysis and biomarker studies showed low thermal maturation and no hydrocarbon generation.