Bozdoğan (Aydın, Türkiye) kömürlerinin kimyasal ve petrografik özellikleri
Chemical and petrographic properties of bozdogan (Aydın, Türkiye) coals
Yazar: BAŞAK KARAHAN
Danışman: PROF. DR. ALİ İHSAN KARAYİĞİT
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Tez çalışması, Aydın (Güneybatı Anadolu) il sınırları içinde bulunan Bozdoğan Grabeni'nin havza dolgusu içerisindeki kömürlerin kimyasal ve petrografik özelliklerinin incelenmesini amaçlamaktadır. Bu çalışmaların ayrıntılı değerlendirilebilmesi amacıyla palinolojik, mineralojik, jeokimyasal ve Rock-Eval piroliz analizleri de tez kapsamında gerçekleştirilmiştir. Bozdoğan Graben alanında kömür oluşumları, sondajlı aramalar sırasında oldukça derin seviyelerde saptanmış ve özellikleri ilk kez bu tez kapsamında incelenmiştir. Bozdoğan Grabeni, yaklaşık 15 km genişliğe ve 30 km uzunluğa sahip olup temelini Menderes Masifine ait Paleozoyik yaşlı metamorfik kayaçlar oluşturmaktadır. Çalışma alanı ve çevresinde metamorfikler üzerine Oligosen-Erken Miyosen yaşlı Akçay Grubuna ait sedimanter birimler (Karadere, Mortuma, Yenidere ve Künar/Kale Formasyonları) uyumsuz olarak gelir. Akçay Grubu, uyumsuz olarak Orta Miyosen-Pliyosen yaşlı Muğla Grubuna ait sedimanter birimler (Sekköy, Yatağan, Milet Formasyonları) tarafından üzerlenmektedir. Tez kapsamında incelenen tümüyle karotlu yapılmış iki adet sondajda (AB-32 ve AB-33) kömür tabakaları, sırasıyla yüzeyden 300,63-406,90 m ve 716,36-719,98 m'de kesilmiştir. Sondaj karotlarında kömürler makroskobik olarak siyah renkli, parlak ve kırılgan olup kırık/çatlaklarında ikincil jips/anhidrit oluşumları görülmektedir. Tez kapsamında bu iki sondajdan oniki kömür, bir kömürlü silttaşı ve bir karbonlu şeyl örneği alınmıştır. Ayrıca AB-33 nolu en derin (772m) sondajda derinlikle litolojik birimlerdeki mineralojik değişimi görmek amacıyla 70 adet kayaç örneği de alınmış ve mineralojik bileşimi değerlendirilmiştir. Her iki sondajdan alınan tüm kömür örneklerinde yapılan palinolojik çalışmalarla kömür oluşumlarının, Orta Miyosen (Serravaliyen) yaşlı Sekköy Formasyonu içerinde yer aldığı ilk kez saptanmıştır. Her iki sondajdan alınan oniki kömür örneğinde sondajlara göre orijinal bazda ağırlıklı ortalama %21,6 toplam nem, havada kuru bazda (adb) %44,0 uçucu madde, %35,2 kül, %5,55 toplam S, %39,1 toplam C ve 3581 kcal/kg üst ısıl değerler hesaplanmıştır. Yüksek toplam kükürt içeren örneklerde yapılan ilave analizler, örneklerin alışılmışın dışında havada kuru bazda çok yüksek oranda ortalama %5,12 organik S içeriğini göstermektedir. X-ışınları tüm kayaç çekimlerine göre tüm kömür örneklerinde kuvars, jips, anhidrit, kalsit, feldispat mineralleri, kil mineralleri, dolomit, aragonit ve pirit saptanmıştır. AB-33 nolu sondajdan alınan kayaç örneklerinde benzer mineraller ve bunlara ilave olarak çok az örnekte kristobalit ve serpantin mineralleri de tanımlanmıştır. Kömür örneklerinde mineral maddesiz bazda (mmf) en önemli maseral grubunu hüminit oluşturmaktadır. Örneklerde liptinit ve özellikle inertinit grubu maseralleri çok daha az oranda hacimce yüzde değerlerine sahiptir.  Rastgele yüzde ülminit yansıtmalarının ortalama değerleri (%Rr) ve standart sapmaları 0,33±0,01 olarak saptanmıştır. Kömür örneklerinde ortalama üst ısıl değer (7356 Btu/lb, Mmmf) ve ortalama ülminit yansıtma değeri kömürleşme derecesinin "linyit" aşamasında olduğunu göstermektedir. Rock-Eval piroliz analizi yardımıyla kömür örneklerinde Tmax değerleri, 406-430 ⁰C aralığında bulunmuştur. Bu değerler, üst ısıl değer ve %Rr sonuçlarıyla uyumlu olarak kömürlerde düşük kömürleşme derecesini göstermektedir. AB-32 nolu sondajdan alınan kömür örneklerinde konsantrasyon katsayısına (CC) göre U'nca zenginleşme, B, Mo ve Sr'ca nispi zenginleşme, AB-33 nolu sondajdan alınan kömür örneklerinde ise yalnızca B elementinde nispi bir zenginleşme görülmektedir.

Abstract:
This thesis aims to investigate the chemical and petrographical features of seams within basin infillings of the Bozdoğan Graben (Aydın, SW Anatolia). Mineralogical, geochemical, Rock-Eval pyrolysis, and palynological studies have been conducted on samples in order to make detailed discussions. The studied seams were cored by boreholes within deeper parts of the basin infillings of Bozdoğan Basin and firstly investigated in this thesis study. The Bozdoğan Basin is 15 km wide and 30 km long, and its basement rocks are mainly composed of Palaeozoic metamorphic rocks from the Menderes Massif. The basement rocks are unconformably overlain by sedimentary rocks of the Oligocene–Early Miocene Akçay Group (Karadere, Mortuma, Yenidere, and Künar/Kale formations). Akçay Group is unconformably overlain by sedimentary units of the Middle Miocene-Pliocene Muğla Group (Sekköy, Yatağan and Milet formations). The investigated coal seams in this thesis are cored in two boreholes (AB-32 and AB-33) from 300.63–406.90 m and 716.3–619.98 m beneath the surface, respectively. A total of twelve coal samples—one coaly siltstone and one carbonaceous shale sample—were obtained from two boreholes. Furthermore, a total of seventy rock core samples were obtained from AB-33, which is the deepest core (772 m beneath the surface), in order to investigate mineralogical distributions throughout the basin infillings. Coal samples are macroscopically black in colour and brittle, and cleat/fracture epigenetic gypsum/anhydrite infillings are commonly ıobserved. The palynological studies from coal samples show that coal seams are located in the Middle Miocene (Serravallian) Sekköy Formation. The average total moisture on an as-received basis is 21.6%, whereas the average values of ash yield, volatile matter, total S and C, and gross calorific values on an air-dry basis (adb) are 35.2%, 44.0%, 5.6%, 39.1%, and 3581 kcal/kg, respectively. The sulphur form analyses of high total S-bearing samples show that the samples contain extra-ordinary organic sulphur contents (avg. 5.12%, adb). The identified minerals from coal samples by X-ray diffraction (XRD) are quartz, gypsum/anhydrite, calcite, feldspars, clay minerals, dolomite, aragonite, and pyrite. Furthermore, similar minerals are identified in rock samples from the AB-33 borehole, and cristobalite and serpentine group minerals are detected in a few rock samples in this borehole. Coal petrography studies revealed that huminite is the dominant maceral group in coal samples, while liptinite and inertinite display lower proportions. The random huminite reflection values (%Rr) are measured around 0.33±0,01%. The %Rr values along with gross calorific values of coal samples (avg. 7356 Btu/lb, on a moist, mineral-matter-free basis) show that coal samples are of lignite (low-rank A). In agreement with the coalification degree of coal samples, Tmax values are between 406 °C and 430 °C. The concentration co-efficiencies (CC) of coal samples suggest U enrichments, and B, Mo, and Sr are slightly enriched.