Orta-Geç Jura yaşlı birimlerin hidrokarbon potansiyelinin değerlendirilmesi (Karadeniz, Türkiye)
Evalutation of hydrocarbon potential of the Middle - Late Jurassic units (Black Sea, Turkey)
Yazar: CÜNEYT BAYRAKTAROĞLU
Danışman: PROF. DR. İSMAİL HAKKI DEMİREL
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering
Dizin: Ekonomik jeoloji = Economic geology ; Ham petrol = Crude oil ; Organik jeokimya = Organic geochemistry

Özet:
Bu çalışma, Batı ve Orta Karadeniz Bölgesi'ndeki Orta – Geç Jura yaşlı kaynak kayaçların
hidrokarbon potansiyelini belirlemek amacı ile yapılan büro, saha ve laboratuvar analizleri
çalışmalarını kapsamaktadır. Yapılan saha çalışmalarında alınan 87 adet örnek farklı setler
halinde XRD – Tüm Kayaç, XRD – Kil Fraksiyonu, Rock – Eval Pirolizi, Toplam Karbon -
Kükürt ve Organik Petrografi analizlerine tabi tutulmuştur.
Yapılan XRD - Tüm Kayaç analizlerinde Himmetpaşa Formasyonu şeyllerinde kil
minerallerinin hâkim olduğu (%46,2), kil minerallerini kuvars (%35,1) ve mika (%9,7)
minerallerinin takip ettiği, XRD – Kil Difraksiyonu analizinde tespit edilen kil mineralleri
bulunma oranlarına göre ise kaolinitin hâkim olduğu (%70,8), illitin (%23,1) kaoliniti takip
ettiği görülmüştür. İllit kristalinitesi, keskinlik oranı ve klorit kristalinitesi ölçümlerinde
diyajenez ile metajenez arasında değişen sonuçlar elde edilmiştir. Dogger yaşlı Himmetpaşa
Formasyonu şeyllerine uygulanan Rock – Eval Piroliz analizi değerlendirmelerinde TOC
açısından oldukça iyi değerler elde edilse de örneklerin büyük bir kısmı S2 değerlerinin
düşük olması sebebi ile Tip IV kerojen olarak sınıflanmış, ancak örnek seti içerisinde
hidrokarbon üretme potansiyeli olan örnek de saptanmıştır.
Triyas – Liyas yaşlı Akgöl Formasyonu şeyllerinde gerçekleştirilen XRD – Tüm Kayaç
analizlerinde bulunma oranlarına göre kil minerallerinin hâkim olduğu (%36,3), kuvars
(%19,2) ve kaolinit minerallerinin (%8,3) takip ettiği, XRD – Kil Difraksiyonu analizlerinde
ise tespit edilen en bol kil mineralinin illit (%55,5) olduğu, illit kil mineralini kaolinit
(%34,6) ve kloritin (%5,6) takip ettiği görülmüştür. İllit kristalinitesi, keskinlik oranı ve
klorit kristalinitesi ölçümlerinde diyajenez ile metajenez arasında değişen sonuçlar elde
edilmiştir. Rock – Eval Piroliz analizi değerlendirmelerinde genel olarak gerek TOC gerekse
S2 açısından Akgöl Şeylleri'nin aktüel olarak hidrokarbon üretme potansiyellerinin oldukça
zayıf olduğu görülmüştür. Baskın kerojen tipi Tip IV olsa da 6 örnek Tip III kerojen olarak
sınıflanmıştır. Akgöl Formasyonu örnekleri arasında hidrokarbon üretme potansiyeli olan
bir örneğe rastlanmamıştır.
Triyas – Liyas yaşlı Akgöl Formasyonu'nda ayrıca formasyonun genç kısımlarına yani
Liyas'a (özelde Torsiyen) doğru gidildikçe TOC miktarının artıp artmadığı test edilmeye
çalışılmış, bu yolla T-OAE'nin (Torsiyen Okyanusal Anoksik Olayı) Karadeniz Bölgesi'nde
varlığına da bir ipucu sağlanmak istenmiştir. Bu amaçla yapılan örneklemelerde ipucu
niteliğinde şüphe uyandırıcı sonuçlara ulaşılmış olsa da yapılan bu değerlendirme
gerçekleştirilecek yeni çalışmalar ile teyide muhtaçtır.
Triyas yaşlı Çakrazboz Formasyonu'nda XRD – Tüm Kayaç analizi sonuçlarına göre kil
minerallerinin bulunma oranının %44,2, kalsit mineralinin bulunma oranının %28,6 olduğu
belirlenmiştir. XRD - Kil Difraksiyonu analizlerinde de hakim kil minerallerinin sırası ile
İllit (%50,2), Vermikulit (%21,5) ve Kaolinit (%11,97) olduğu görülmüştür. XRD – Kil
diftogramlarından gerçekleştirilen termal olgunlaşma ölçümlerinde üç örnek diyajenetik
zon, bir örnek de diyajenetik zon sınırına yakın ancak ankizon'da yer almıştır. Rock – Eval
Piroliz analizleri sonucunda, hidrokarbon üretme potansiyeline sahip, "çok iyi" kaynak kaya
olarak sınıflanan, Tip II kerojen içeren ve petrol penceresinde yer alan bir örnek saptanmıştır.
Tez konusu kapsamı içerisinde olmasa da saha çalışmasındaki bütünlüğün sağlanması
amacıyla alınan Çağlayan ve Cankurtaran Formasyonlarına ait örneklerin de analizleri
yapılmış ve değerlendirmeleri tez içerisinde verilmiştir.

Abstract:
This study aims to determine the hydrocarbon potential of Middle-Late Jurassic source rocks
in the Western and Central Black Sea regions through office, field, and laboratory analyses
works. A total of 87 samples collected during fieldwork were subjected to XRD-Whole
Rock, XRD-Clay Fraction, Rock-Eval Pyrolysis, Total Carbon-Sulfur, and Organic
Petrography analyses in different sets.
XRD-Whole Rock analysis revealed that clay minerals were dominant in the Himmetpaşa
Formation shales (%46.2), followed by quartz (%35.1) and mica (%9.7). XRD-Clay
Diffraction analysis indicated that kaolinite was dominant (%70.8), followed by illite
(%23.1), based on the occurrence rates of clay minerals. Illite crystallinity, sharpness ratio,
and chlorite crystallinity measurements yielded results that varied between diagenesis and
metagenesis. While the Rock-Eval Pyrolysis analysis of the Himmetpaşa Formation shales
yielded quite good results in terms of TOC, most of the samples were classified as Type IV
kerogen due to low S2 values. However, one sample with hydrocarbon production potential
have been identified in the sample set.
In the Triassic – Liassic Akgöl Formation shales, XRD-Whole Rock analysis showed that
clay minerals were dominant (%36.3), followed by quartz (%19.2) and kaolinite minerals
(%8.3) based on their occurrence rates. XRD-Clay Diffraction analysis revealed that illite
was the most abundant clay mineral (%55.5), followed by kaolinite (%34.6) and chlorite
(%5.6). Illite crystallinity, sharpness ratio, and chlorite crystallinity measurements yielded
results that varied between diagenesis and metagenesis. Generally, the Rock-Eval Pyrolysis
analysis of the Akgöl shales indicated that their current hydrocarbon generation potential
were quite poor in terms of both TOC and S2. Although the dominant kerogen type was Type
IV, 6 samples have been classified as Type III kerogen. No sample with hydrocarbon
production potential was found among the Akgöl Formation samples.
Furthermore, in the Triassic-Liassic Akgöl Formation, attempts were made to test whether
the TOC value increases towards the younger parts of the formation, specifically the
Toarcian age, to provide a clue for the existence of the T-OAE (Toarcian Oceanic Anoxic
Event) in the Black Sea region. Although some results that raised suspicion were obtained
from the samples taken for this purpose, this evaluation requires confirmation with new
studies.
According to the results of XRD – Whole Rock analysis in the Triassic Çakrazboz
Formation, the dominant clay minerals were 44.2% and calcite minerals were 28.6%. XRD
- Clay Diffraction analysis revealed that the dominant clay minerals were Illite (50.2%),
Vermiculite (21.5%), and Kaolinite (11.97%) respectively. Thermal maturation
measurements conducted from the XRD - Clay diffractograms showed that three samples
were in the diagenetic zone, and one sample was near the diagenetic zone boundary but still
within the anchizone. The result of the Rock – Eval Pyrolysis analyzes identified a sample
with hydrocarbon generation potential, classified as a "very good" source rock, containing
Type II kerogen and is in the oil window.
In addition to the above formations, although not within the scope of the thesis, the samples
from the Çağlayan and Cankurtaran Formations taken in order to ensure the integrity of the
field work were also analyzed and their evaluations were given in the thesis.