Batı Karadeniz Zonguldak-Amasra açıklarında gaz ve gaz hidratların jeolojik ve jeofizik yöntemlerle araştırılması
Geological and geophysical investigations of gas and gas hydrates offshore Zonguldak-Amasra, the Western Black Sea
Yazar: HİLMİ MERT KÜÇÜK
Danışman: PROF. DR. DERMAN DONDURUR
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Deniz Bilimleri ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Deniz Bilimleri = Marine Science ; Jeofizik Mühendisliği = Geophysics Engineering ; Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Bu çalışmada Zonguldak-Amasra açıklarının gaz ve gaz hidrat potansiyeli jeofizik yöntemler, jeolojik yöntemler ve gaz hidrat laboratuar deneyleriyle incelenmiştir. Jeofizik verilerle gaz ve gaz hidrat belirteçleri, jeolojik verilerle ise çalışma alanı sığ tortullarının jeoteknik ve jeokimyasal özellikleri ortaya konmuştur. Ayrıca gaz hidrat laboratuar deneyleri ile gaz hidrat belirteçleri ve gaz bileşimi ilişkisi saptanmıştır.
Gaz hidrat belirteçleri sismik verilerde sürekli veya süreksiz tabana benzeyen yansıtıcı ile ters polariteli gelişmiş karmaşık yansımalar halinde gözlenmektedir. Alanda gözlenen çoklu tabana benzeyen yansıtıcılar, farklı gaz bileşiminden oluşmuş gaz hidrat içeren sedimanter birimlere bağlı olarak gelişmekte ve bu yapıların gelişiminde gaz karışımından oluşmuş hidratların geçmiş dönemlerde durağanlığını yitirerek çözünmeye başlaması etkili olmaktadır. Çalışma alanın erozyonel süreçler açısından oldukça aktiftir ve yamaç aşağı kütle hareketleri sismik veriler üzerinde belirgin olarak görülmektedir. Gaz hidratların kararlılığını yitirmeleri ile çözünmeye başlaması halinde, çözünen gazların sığ tortullardaki boşluk basıncını arttırarak deniz tabanı heyelanlarını tetikleyebileceği olgusu kavramsal bir model ile ortaya konmuştur. Gaz hidrat anomalilerinin çalışma alanındaki dağılımından yola çıkılarak yüzde 99 metan bileşimi, yüzde 20 porozite ve yüzde 10 - 40 hidrat doymuşluğu için gaz hidratların içerebileceği toplam metan hacmi 90 - 360 Tcf olarak hesaplanmıştır. Bu değer, Karadeniz havzasındaki gaz hidratların içerdiği toplam metan hacminin yaklaşık yüzde 3,5 - 14' lük kısmını oluşturmaktadır.
Sismik veriler üzerindeki sığ gaz belirteçleri çamur volkanı, gaz bacası, pagoda yapıları, seyrek gaz alanları ve akustik türbidite alanları şeklinde gözlenmektedir. Bu tipteki yapılar genellikle çalışma alanın kıtasal yamaç ve kıtasal yükseliminde yoğun olarak gözlenmekte olup, çalışma alanının derin basen kesiminde nadiren görülmekte, şelfte ise görülmemektedir. Çalışma alanının gaz kökeninin sadece biyojenik olmadığı ve sığ tortul örnekleri içerisinde ağır hidrokarbon gazlarının yer aldığı ispatlanmıştır. Ayrıca tortul örneklerinde çok yüksek oranlarda bulunan karbondioksit, bu gazın derinlerden volkanizma kökenli olarak da sağlanabileceğini göstermektedir. Bu bağlamda bölgedeki sığ gazların kökeni; i) biyojenik, ii) termojenik, iii) volkanizma olarak önerilmektedir.

Abstract:
In this study, gas and gas hydrate potential offshore Zonguldak-Amasra were investigated using geophysical and geological methods within gas hydrate laboratory experiments. Gas and gas hydrate anomalies were analyzed using geophysical data, sediment samples provided geotechnical and geochemical features of shallow sediments in this area and relations between gas hydrates and gas composition were revealed by gas hydrate laboratory experiments.
Gas hydrate indications were identified on seismic data, such as continuous and discontinuous bottom-simulating-reflections and enhanced-polarity-reversal chaotic reflections. It is suggested that multiple-bottom-simulating-reflections are formed by different sedimentary strata of mixture-hydrates, formed by gas hydrate dissociations in the past. Continental margin of the area is active by means of erosions and downslope mass-movements were widely observed on the seismic data. According to the conceptual model proposed in this study, gases arising from in-situ hydrate-dissociations can cause excess pore pressures along sediments and may trigger submarine-landslides. Considering a hydrate-structure of 99 percent of methane, based on the surficial distribution of the anomalies within 20 percent porosity, and a hydrate saturation 10-40 percent, it is calculated that a total of 90-360 Tcf methane is present in the hydrates in this area. This amount suggests that 3.5-14 percent of methane volume of hydrates of the Black Sea occurs in this area.
Although, widespread shallow gas structures, such as mud-volcanism, chimneys, pagodas, sparse-gas and acoustic-turbidities which were observed along the continental slope and rise, they rarely arise along basin and there is no gas indications along shelf. It has been proved that source of the gas is not only biogenic, also thermogenic gases exist in the area. In addition to the hydrocarbons, high rates of carbondioxide existing in the compositions may be attributed to a volcanic source. Consequently, origin of the gases in the area as listed as; i) biogenic, ii) thermogenic, iii) volcanic.