KARAYÜN (SİVAS GÜNEYDOĞUSU) CİVARINDAKİ MİYOSEN YAŞLI BİRİMLERİN ORGANİK JEOKİMYASAL, ORGANİK PETROGRAFİK VE ORGANİK FASİYES ÖZELLİKLERİ
Cumhuriyet Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, Seri A-Yerbilimleri C.20, S.1, s. 25-37, Haziran 2003
Bulletin of Faculty of Engineering of Cumhuriyet University, Serie A-Earth Sciences, V.20, No.1, p. 25-37, June 2003
Nazan YALÇIN ERİK Cumhuriyet Üniversitesi, Jeoloji Mühendisliği Bölümü, Sivas
Burcu BİLİCİ TCK 15. Bölge Müdürlüğü Araştırma Başmühendisliği, Kastamonu
ÖZET: Bu çalışmada, Türkiye’nin önemli sedimanter havzalarından birisi olan Sivas Tersiyer Havzası’nda
bulunan Karayün civarındaki Miyosen yaşlı birimlerin organik jeokimyasal ve organik petrografik özelliklerinin
araştırılması amaçlanmıştır. Çalışma alanı ve yakın çevresinde gözlenen birimler, Oligosen yaşlı Hafik
formasyonu, Alt Miyosen yaşlı Karayün formasyonu, Alt-Orta Miyosen yaşlı Karacaören formasyonu ve
Kuvaterner yaşlı alüvyonlardır. Karayün formasyonu Ağıldere, Eğribucak ve Danışma Tepe olmak üzere üç
üyeye ayrılarak değerlendirilmiştir. Saha incelemeleri sırasında değişen kalınlıklarda bitümlü şeyl seviyeleri
içermesi nedeniyle incelemeler daha çok Karayün Formasyonu örneklerinde yoğunlaşmıştır.
Organik maddece zengin olan örneklerden Toplam Organik Karbon (TOC) ve Rock-Eval piroliz analizi
yaptırılmış (30 örnek), organik petrografik inceleme amacıyla kerojen slaytları hazırlanarak değerlendirilmiştir.
Örneklerde TOC değerlerinin %0.07-0.99 aralığında değiştiği belirlenmiştir. TOC değerlerine göre birimin
organik madde miktarının oldukça zayıf olup, alt ve üst düzeylerde organik maddenin oldukça düşük, orta
kesimlerde ise bir miktar artış gösterdiği izlenmiştir. Organik madde zenginleşmeleri biyomikritler içinde
oldukça dar aralıklarda gelişen yerel oluşumlar şeklindedir. Birime ait örneklerin petrografik ince kesit
değerlendirmelerinde de organik madde sıvamaları, saçınımlar, ince çatlaklardaki organik madde dolguları ve
stilolitlerdeki zenginleşme düzeyleri gözlenmiştir.
Organik madde miktarı (TOC) yüksek olan örneklerden standart palinolojik yöntemlerle organik
yoğunlaştırma işlemi sonucunda kerojen slaytları hazırlanmış, alttan aydınlatmalı ve floresans mikroskoplarda
incelenmesi ile organik madde türlerinin yaklaşık % oranları belirlenmiştir. Karayün formasyonu Danışma Tepe
üyesi içerisindeki 44 örneğin organik petrografik incelemesine göre; ortalama %73 amorf, %23 otsu, %3
kömürsü, %1 odunsu organik madde bulunmaktadır. Bu birim içerisinde egemen organik madde algal amorf
organik maddedir. Danışma Tepe üyesi örneklerinin hidrojen indeksi değerleri 9-589 HC/g TOC arasındadır
(ortalama 241.47 mg HC/g TOC). Oksijen İndeks değerleri ise 28-391 mg CO2g TOC arasında değişir
(ortalama 134.97 mg CO2g TOC).
Hidrojen indeksi-Oksijen İndeksi (HI-OI) değerleri ile hazırlanan Van Krevelen diyagramında örneklerin
Tip II-III alanına düştüğü görülmektedir. Bu değerlendirme S2-TOC ve HI-Tmax diyagramlarında da aynı
şekilde gözlenmektedir.
Danışma Tepe üyesi örneklerinin Tmax değerleri 419-463 ºC aralığında değişmektedir (ortalama
Tmax: 438.43 ºC). Bu değer birimin erken-orta olgun aşamada olduğunu gösterir. Ayrıca HI-Tmax
diyagramındaki örnek dağılımları ve kerojen slaytlarındaki spor renk indeksi değişimleri de birimin henüz
olgunlaşmadığını belirtir. Karayün formasyonuna ait kerojen slaytlarında gözlenen spor renkleri açık sarı-sarı
(SCI: 2-3)’dır.
Tmax ve PI indeksi değerleri birimin olgunlaşmamış-erken olgun aralıkta olduğunu göstermektedir.
Olgunlaşmanın gelişmemesi gerekli sıcaklık ve basınç koşullarının sağlanamamış olduğunu ifade etmektedir.
Rock-Eval pirolizi analizi sonucunda elde edilen S2S3 oranı 2.66’dır ve değerlendirilen örneklerin hidrokarbon
tipi gaz türüm alanına girmektedir.
Bu çalışmada yapılan Organik jeokimyasal ve organik petrografik değerlendirmeler sonucunda
Karayün formasyonu Danışma Tepe üyesinde gözlenen bitümlü şeyl seviyelerinde belirlenen organik madde
tipleri petrol ve gaz türüm potansiyelli (Tip II-III) olsa da bu birimdeki organik maddece zengin seviyelerin
yeterli kalınlıkta olmaması, ayrıca organik maddelerin olgunlaşmalarının da düşük olması nedeniyle birimin
petrol türümünü gerçekleştiremeyeceği sonucuna varılmıştır.
GİRİŞ
İnceleme alanı Türkiye’nin önemli
sedimanter havzalarından biri olan Sivas
Havzası’nın doğusunda yeralmaktadır (Şekil 1).
Sivas Havzası yıllardır farklı disiplinlerde pek çok
çalışmaya konu olmuştur. Değerlendirmeler
genellikle genel jeolojik özellikleri aydınlatmakla
birlikte (Kurtman, 1973; Gökçen, 1981; Çiner ve
Koşun, 1996; Cater vd.,1991; Guezou vd., 1996;
Temiz, 1996; Kangal ve Varol, 1999; Ocakoğlu,
2001; Çiner vd., 2002; Yılmaz ve Yılmaz, 2006)
petrol jeolojisi ile ilgili önemli araştırmalar da
bulunmaktadır (Pisoni, 1965; Gedik ve Özbudak,
1974; Özçelik ve Altunsoy, 1996; Altunsoy ve
Özçelik, 1998, Özçelik, 2000).
Sivas Havzası’nın Karayün-Celalli
kesiminde özellikle makroskobik olarak organik
maddece zengin olduğu gözlenen Miyosen yaşlı
bitümlü seviyelerin, organik jeokimyasal, organik
petrografik ve organik fasiyes özelliklerinin
çalışılmaması bölgenin petrol jeolojisi özellikleri
açısından bir eksiklik yaratmaktadır. Bölgedeki
Miyosen yaşlı birimlerde yürütülen bu çalışma ile
Sivas Tersiyer Havzası’nın petrol jeolojisine yönelik
bilgi birikimine bir katkı sağlanması amaçlanmıştır.
BÖLGESEL JEOLOJİ
Sivas Tersiyer Havzası, Ketin‘in (1966)
Anadolu’nun tektonik birlikleri sınıflamasında
Anatolid’lerin doğu ucuna karşılık gelmektedir. KDGB
yönünde uzanan ve doğuya doğru daralarak
kapanan havza kuzeyde Pontid kuşağı, güneyde
Torid kuşağı ve batıda Kırşehir Masifiyle
sınırlandırılmıştır. Havza, esas olarak, diğer Orta
Anadolu havzalarında olduğu gibi Erken
Tersiyer’den itibaren Neotetis’in kuzey kolunun
kapanma olaylarının denetiminde gelişmiştir.
Neo-Tetis’in kuzey kolunun kapanmasıyla
Sakarya Kıtası ve Kırşehir Bloku olmak üzere iki
kıtasal birim arasında (Şengör ve Yılmaz, 1981),
Sivas Havzasını da kapsayan Orta Anadolu
Havzaları (Koçyiğit, 1991; Görür vd., 1998)
oluşmuştur. Sivas Havzası çarpışma ile ilgili tipik
bir ön ülke havzası olup (Görür vd., 1998), Üst
Paleosen’de (Poisson vd., 1996) oluşmaya
başlamış ve Orta Miyosen’de Anadolu ve Arap
levhalarının çarpışarak Neo-Tetis’in kapanmasıyla
evrimini tamamlamıştır (Görür vd., 1998).
İnceleme alanının içinde olduğu Şarkışla-
Celalli havzası Yukarı Kızılırmak fayı, Deliler-Tecer
fay zonu ve güneydeki Tecer bindirmesiyle
sınırlanır. Havzanın temelini Pre-Maestrihtiyen
yaşlı platform tip karbonatlar ve ofiyolitik kayalar
oluşturur. Bu temelin üzerinde sırasıyla
Maestrihtiyen(?)-Paleosen yaşlı hemipelajik
kireçtaşları, Paleosen yaşlı bazaltik lavlar ve Eosen
kırıntılı kayaları bulunmaktadır. Havzanın
doğusunda Alt Miyosen kırıntılı kayaları ve neritik
karbonatlar yerel bir uyumsuzlukla daha yaşlı
kayaları üzerler ve yukarıya doğru playa jipslerine
geçer. Batıda Orta Miyosen karasal çökellerinin
içinde bazalt ara düzeyleri gözlenir. Pliyo-
Kuvaterner akarsu çökelleri ve Kuvaterner
alüvyonları Miyosen yaşlı kayaları uyumsuzlukla
örter (Yılmaz ve Yılmaz, 2006).
KARAYÜN YÖRESİNİN JEOLOJİSİ
İnceleme alanında, Oligosen yaşlı Hafik
formasyonu, Alt Miyosen yaşlı Karayün
formasyonu, Alt-Orta Miyosen yaşlı Karacaören
formasyonu ve Kuvaterner yaşlı alüvyonlar
yüzeylemektedir (Şekil 2). Hafik Formasyonu,
Selimiye formasyonu üzerinde uyumsuz olarak
gözlenir. Üstte ise Karayün formasyonu tarafından
uyumsuzlukla örtülür, Karayün formasyonu ise
Karacaören formasyonu tarafından uyumlu bir
şekilde üzerlenir
Hafik Formasyonu
Masif jipsler ile birlikte kırmızı konglomera
ve kumtaşından oluşan alacalı renkli kırıntılı
litolojiden oluşmakta ve inceleme alanının
güneydoğu, güneybatı ve kuzeybatı kesimlerinde
yüzeylemektedir (Şekil 2 ve 3). Formasyonun yaşı,
inceleme alanının dışında yüzeyleyen Oligosen
yaşlı Selimiye formasyonu üzerinde uyumsuz
olarak bulunması ve Alt Miyosen yaşlı Karayün
formasyonu tarafından da uyumsuz olarak
üzerlenilmesi nedeniyle Oligosen olarak kabul
edilmiştir. Masif jips kütleleri bu birimin çökeliminde
lagüner ortam koşullarının hakim olduğunu
göstermektedir (Kurtman, 1973).
Karayün Formasyonu
Birimi oluşturan başlıca kaya birimleri,
alttan üste doğru, silttaşı ve kumtaşı ara seviyeleri
içeren kırmızı renkli çamurtaşları, kalın katmanlı
kırmızı-gri renkli çamurtaşı-kumtaşı ardalanması ve
ince katmanlı, laminalı jips-bitümlü şeyl-kumtaşısiyah
renkli dolomitik kireçtaşı ardalanmasıdır
(Şekil 2) ve inceleme alanında geniş yüzlekler
vermektedir (Şekil 3). Birime, stratigrafik konumu
nedeniyle Alt Miyosen yaşı verilmiştir (Çubuk ve
İnan, 1998; Kavak ve İnan, 2001).
Formasyon üç üyeye ayırtlanmıştır (Çubuk,
1994). Bunlar alttan üste doğru Ağıldere, Eğribucak
ve Danışma Tepe Üyesi’dir (Şekil 2).
Ağıldere üyesi, çalışma alanında Karayün
Köyü kuzeydoğusunda, batısında ve
kuzeybatısında geniş yayılımı olan (Şekil 3) kırmızı
renkli orta-kalın tabakalı silttaşı ve kumtaşı ara
seviyeli çamurtaşlarından oluşmaktadır. Üye Hafik
formasyonu jipsleri üzerine uyumsuz olarak
gelmekte ve Eğribucak üyesi tarafından uyumlu
olarak üzerlenmektedir (Şekil 2) (Çubuk, 1994).
Eğribucak üyesi çalışma alanında Karayün köyü
kuzeyi ile güneydoğusunda yayılım gösteren,
silttaşı ve çakıltaşı ara seviyeleri içeren kırmızı-gri
renkli orta-kalın tabakalı kumtaşı-çamurtaşı
ardalanmasından oluşmaktadır (Şekil 2, 3). Birim
Ağıldere üyesi üzerine uyumlu bir şekilde çökelmiş
ve Danışma Tepe üyesi tarafından da uyumlu
olarak üzerlenmiştir.
Karayün formasyonu içerisinde üst üyeyi
oluşturan Danışma Tepe üyesi kumtaşı, bitümlü
şeyl, jips ve dolomitik kireçtaşı ardalanmasından
oluşur. Çalışma alanı içerisinde, geniş bir yayılım
sunar (Şekil 3) ve içerisinde gözlenen grimsiyeşilimsi
renkli kumtaşları ince-orta katmanlanmalı,
jipsler ise beyaz renkli ve ince laminalıdır. Bitümlü
şeyller siyahımsı-kahverenkli olup ince laminalı,
dolomitik kireçtaşları ise siyahımsı renkli, ince
tabakalı, ve oldukça serttir (Şekil 2).
Bitümlü şeyl çökelimi ortamın organik
maddece zengin olduğunu göstermekle birlikte
bitümlü şeyllerle ardalanmalı olarak çökelen jipsler
zaman zaman ortamda evaporitik koşulların
geliştiğini ve dolaşımın sınırlı sığ-su koşullar
olduğunu işaret eder.
Karacaören Formasyonu
İnceleme alanının kuzeyinde gözlenen
birim genel anlamda kumtaşı-marn-kireçtaşı
ardalanmasından oluşur. Genellikle sarı-grimsiaçık
yeşil renkli, yaklaşık 40-50 m. kalınlığında bol
makrofosilli (gastropod ve pecten) seviyeler içeren,
orta-kalın katmanlı (50 cm-4 m) kumtaşı-kiltaşımarn
ardalanmasıyla başlayan birim, orta
seviyelere doğru; sarımsı-bej renkli kalın katmanlı
(2-3 m) bol makrofosil kavkıları içeren, yer yer
çapraz tabakalanmalar gösteren kumtaşı
seviyeleriyle devam eder. Üst seviyelerde ise daha
çok gri-bej renkli yer yer gastropod ve pecten
kavkıları içeren ince-orta katmanlı marn-kiltaşı
ardalanması gözlenir ve kumtaşı-marn seviyeleriyle
istif son bulur (Şekil 3). Birimin yaşı Alt-Orta
Miyosen’dir. Kurtman (1973), formasyonun kaya
türü özellikleri ve içerdiği fosil topluluğu özellikle
kireçtaşlarının egemen olduğu seviyelerin resifal
ortamda çökeldiğini belirtmektedir.
İnceleme alanında yukarıda bahsedilen
birimleri alüvyonlar uyumsuz olarak örtmüştür.
KARAYÜN FORMASYONU’NUN PETROGRAFİK
DEĞERLENDİRMESİ
Karayün formasyonu’ndan alınan 11
ölçülü stratigrafik kesitte örnek sayısı toplam 150’
dir. Bunlardan 34 adet örnekte petrografik inceleme
(Pettijohn vd., (1987) sınıflamasına göre), 141 adet
örnekte ise XRD-TK değerlendirmesi yapılmıştır.
Ağıldere Üyesi
Karayün formasyonu Ağıldere üyesi
örneklerinin ince kesit tanımlamaları ile birimin
feldispatik grovak, silttaşı ve çamurtaşından
oluştuğu belirlenmiştir. Feldispatik grovaklar, ortaince
kum boyu malzemeden oluşmuş olup kötü
boylanmalıdır. Bu üyeye ait kesitlerde çapraz
mikrolaminalanma belirgindir. Başlıca bileşenler,
kuvars, plajiyoklaz, ortoklaz, mika mineralleri,
hornblend, glokonit ve çörtlerdir. Bağlayıcı sparit
çimentodur. Ancak kırmızı renkli demiroksitli
kesimlerde mevcuttur. Üye içerisinde yeralan
silttaşları başlıca kuvars, plajiyoklaz, ortoklaz,
piroksen ve amfibol grubu mineraller ile kloritleşmiş
minerallerlerden oluşmuştur. Bağlayıcı sparittir,
demiroksitli kesimler de yaygındır. Ağıldere üyesi
içerisinde gözlenen çamurtaşlarında da kırmızıbordo
renk hakim olup yer yer laminlanmalar
seçilebilir. Çamurtaşları içerisinde kuruma
çatlakları, yağış izleri ve kök izlerine
rastlanılmaktadır.
Eğribucak Üyesi
Eğribucak Üyesi örneklerinde litik grovak
ile feldispatik grovaklar yaygındır. Kayaç orta kum
boyu olup kötü boylanmalıdır. Litik grovakları
oluşturan başlıca bileşenler, kuvars, plajiyoklaz,
ortoklaz, hornblend, biyotit, muskovit, titanit ve
kloritleşmiş mineraller ile volkanik ve karbonatlı
kayaç parçalarıdır. Bağlayıcı çoğunlukla >%15’ten
fazla miktarda karbonat çimento ve az miktarda da
demiroksit çimentodur. Feldispatik grovakları
oluşturan başlıca bileşenler, kuvars, plajiyoklaz,
ortoklaz, mika mineralleri ve glokonit mineralleri ile
çörtler olup bağlayıcısı karbonat çimento ve seyrek
olarakta karbonat çamurudur.
Danışma Tepe Üyesi
Organik maddece zengin olan ve asıl
organik jeokimyasal ve organik petrografik
çalışmaların yapıldığı Danışma Tepe üyesinin
bitümlü şeyllerinin petrografik incelemelerinden
ağırlıklı olarak biyomikrit (Folk, 1962), bunun yanı
sıra, yıkanmış mikrit ve fosilli mikritler belirlenmiştir.
Biyomikritler kahverengimsi renklerde
gözlenmekte olup, içerisinde küçük kuvars taneleri,
intraklastlar ve fosil kavkıları (ostrakod)
bulunmaktadır. Ayrıca organik maddeler, sıvanma,
çatlak ve boşluk dolgusu şeklindedir. İçleri organik
maddeler tarafından doldurulmuş stilolitleşmeler de
yaygındır. Demir sıvamalarına da rastlanan
kesimler koyu kahverengimsi-kırmızımsı renktedir.
Fosilli mikritlerde ise bağlayıcı mikrit olup ostrakod
parçaları ile organik maddeye yoğun olarak
rastlanmıştır.
Karayün formasyonu’na ait örnekler
ortalama %65 kalsit, %17 kuvars, %12 feldispat ve
%6 kilden oluşmaktadır. Danışma Tepe üyesi
içerisinde ara seviyeler şeklinde bulunan jipsli
kesimden alınan bir örnek içerisinde %84 oranında
sölestin, bir başka örnekte ise %7 oranında
andaluzit minerali belirlenmiştir. Formasyonda üst
seviyelere doğru kalsit oranı artmakta iken kuvars
ve feldispat oranı azalır. Kil içeriği özellikle organik
maddeli olan kesimlerde artmaktadır.
Karacaören formasyonu’nda 4 örnekte
XRD-TK değerlendirmesi yapılmış olup bileşim
ortalama %25 kalsit, % 32 kuvars, % 31 feldispat,
ve % 12 kilden oluşmaktadır.
ORGANİK JEOKİMYASAL VE ORGANİK
PETROGRAFİK DEĞERLENDİRMELER
İnceleme alanındaki birimlerin makroskobik
gözlemler ve ince kesitlerin petrografik
değerlendirmelerinde, organik madde içerdiği
gözlenen Karayün formasyonu örneklerinde
özellikle detay organik jeokimyasal ve organik
petrografik çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Özellikle
makroskobik değerlendirmelerde yoğun organik
maddeli bitümlü şeyl seviyelerinin içinde olduğu
Danışma Tepe üyesine ait 30 adet yüzey
örneğinde Toplam Organik Karbon (TOK; WR-12
Leco Karbon Analiz cihazı) ve Rock-Eval piroliz
analizi (Rock-Eval 2 aleti ile) yaptırılmıştır. Analizler
TPAO Araştırma Merkezi Laboratuvarı'ndaki
(Ankara) IFP (Institut Francais du Petrole)
standardı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Organik
madde tipi ve olgunluğunun belirlenebilmesi için
kayaçlardan ayrılan organik maddelerden kerojen
slaytları hazırlanmış ve mikroskopta incelenmiştir.
Organik petrografik örnek hazırlanması ve diğer
mikroskobik çalışmalar Cumhuriyet Üniversitesi
Jeoloji Mühendisliği Petrol Jeolojisi laboratuvarında
gerçekleştirilmiştir.
İncelenen birimlerde petrol potansiyeli
kayaçlardaki organik maddelerin miktar, tip ve
olgunlaşmasına bağlı olarak değişmektedir (Tissot
ve Welte, 1984). Organik madde miktarı TOK (%)
ile değerlendirilmiştir. Kerojen tipi ve özelliği;
hidrojen indeksi (HI; mg HCg TOC), oksijen
indeksi (OI; mg CO2g TOC) ile kerojen
slaytlarından, olgunluk değerlendirmesi ise Tmax
(ºC), üretim indeksi (S1S1+S2) ve spor polen renk
değişim indeksi ile belirlenmiştir.
Toplam Organik Karbon (TOK)
Sedimanter kayaların petrol türetebilmeleri
ve oluşan petrolün atılması (expulsion) için belli
miktarda organik madde içermesi gerekir.
Kayaçlardaki organik madde miktarı ağırlık yüzdesi
olarak verilen Toplam Organik Karbon (TOK)
değeri ile ifade edilir. Bu değer karbonatlı kayaçlar
için % 0.3, şeyller için ise % 0.5’dir (Tissot ve
Welte, 1984).
Karayün formasyonu Danışma Tepe
üyesine ait 11 adet ölçülü stratigrafik dikme
kesitten seçilen 30 örnekte TOK analizi yapılmış ve
24 adet TOK değerinin %0.5 den düşük olduğu
belirlenmiştir (Tablo 1 ve Şekil 4). Birimi temsil
eden örneklerde TOK değerleri %0.07-0.99
(ortalama % 0.34) arasında değişmektedir. Bu
değerler birimin organik madde içeriğinin çok zayıf
olduğunu alt ve üst düzeylerde organik maddenin
oldukça düşük, orta kesimlerde ise bir miktar
zenginleşmeyi göstermiştir. Bu zenginleşme
düzeyleri ise biyomikritler içinde oldukça dar
aralıklarda gelişen yerel oluşumlardır. Birime ait
organik maddece zengin örneklerin petrografik ince
kesit değerlendirmelerinde organik madde
sıvamaları, saçınımlar, ince çatlaklardaki organik
madde dolguları ve stilolitlerdeki zenginleşme
düzeyleri olarak izlenmiştir.
Rock-Eval Pirolizi
İncelenen örneklerde gerçekleştirilen Rock-
Eval piroliz analizi ile organik maddelerin miktar, tip
ve olgunlaşmaları ile ilgili önemli bilgiler
edinilebilmektedir (Espitalé vd., 1977). Bir kayacın
kaynak kaya olabilmesi yeterli organik maddeye
sahip olması yanı sıra organik madde tiplerinin de
petrol veya gaz türümüne uygun olması
gerekmektedir. Bu nedenle organik petrografik ve
organik jeokimyasal verilerle birimlerdeki organik
madde tipleri belirlenmeye çalışılır.
Organik Madde Tipi
Organik madde miktarı (TOK) yüksek olan
örneklerde standart palinolojik yöntemlerle organik
yoğunlaştırma işlemi ile kerojen slaytları
hazırlanmış, bunların alttan aydınlatmalı
mikroskopta incelenmesi ile organik madde
türlerinin yaklaşık % oranları belirlenmiştir.
Karayün formasyonu Danışma Tepe üyesi
içerisinden 46 örnek üzerinde organik petrografik
inceleme yapılmış; organik madde tip dağılımları;
ortalama %73 amorf, %23 otsu, %3 kömürsü, %1
odunsu organik madde olarak belirlenmiştir
(Çizelge 2). Bu birim içerisinde gözlenen egemen
organik madde algal amorftur (Şekil 5 ve 6).
Hidrojen indeksi-Oksijen İndeksi (HI-OI)
değerleri kullanılarak elde edilen Van Krevelen
diyagramında (Espitalié vd.,1977) örneklerin Tip IIIII
alanına düştüğü görülmektedir (Şekil 7). Bu
değerlendirmeler S2-TOC ve HI-Tmax
diyagramlarında da aynı sonucu vermiştir (Şekil 8
ve Şekil 9).
Organik Olgunlaşma Düzeyi
Sedimanlar içinde yer alan organik
maddeler, gömülmenin artışı ile artan sıcaklıklara
maruz kalır ve çeşitli kimyasal reaksiyonlar
sonucunda hidrokarbonları oluştururlar. Bu nedenle
de organik olgunlaşma verilerinin belirlenmesi
kaynak kaya değerlendirmelerinde büyük önem
taşımaktadır.
HI-Tmax grafiği (Mukhopadhyay vd.,1995)
ile kerojen tipi yanı sıra olgunlaşma derecesi
hakkında da bilgi edinilebilmektedir. Bu çalışma
sırasında HI-Tmax diyagramında incelenen
örnekler olgunlaşma başlangıcı (erken olgun)
seviye içinde yeralmıştır (Şekil 10).
Tmax gibi piroliz analizi ile elde edilen bir
diğer olgunluk parametresi de üretim indeksi (PI)
değeridir. Bu değer genellikle derinlik artışına bağlı
olarak artar, ancak bu değişim kayaca göç yoluyla
gelen hidrokarbonlar tarafından da gelişebilir
(Peters ve Cassa, 1994).
Çalışma alanında Danışma Tepe üyesi
örneklerinden elde edilen Tmax ve PI indeksi
değerleri birimin olgunlaşmamış-erken olgun
aralıkta olduğunu göstermektedir (Espitalié
vd.,1977). Tmax değerleri 419-463 ºC aralığında
Karayün formasyonu’na ait kerojen
slaytlarında gözlenen spor renkleri açık sarı-sarı
(SCI: 2-3)’dır.
Bu verilere göre de birimin henüz olgunlaşmadığı
söylenebilir.
KAYNAK KAYA DEĞERLENDİRMESİ
Karayün Formasyonu Danışma Tepe üyesi
örneklerinin piroliz sonuçlarının yorumlanmasında
Espitalie vd.,1986 ve Peters, 1986 da belirtilen
parametreler ve analitik değerlendirme
kriterlerinden yararlanılmıştır.
Danışma Tepe üyesi örneklerinin hidrojen
indeksi değerleri 9-589 mg HC/g TOC arasında
değişir (Tablo 1). 12 adet örneğin HI değerleri
hidrokarbon türümü için gereken minimum 300 mg
HC/g değerinin üzerinde olup ortalama HI değeri
242.3 mg HC/g’tür. Oksijen İndeksi değerleri ise
28-391 mg CO2g TOC arasındadır ve ortalama
değer 125,2 mg CO2g TOC dir.
Karayün Formasyonu’na ait 4 örnekte (BB-
84, BB-104, BB-132, BB-149 nolu örnekler) S1+S2
değeri 2-6 mg/ HC/g aralığında kaldığından orta
derecede petrol kaynak kayası olma özellikleri
bulunmaktadır (Tissot ve Welte, 1984). Ancak
zenginleşme bölgeleri kalınlık ve yayılım açısından
sınırlıdır ve birimin genel anlamda petrol türüm
potansiyeli bulunmamaktadır. Aynı örnekler HITOC
diyagramına göre değerlendirildiğinde de
önceki bilgiler doğrulanmış ve Danışma Tepe üyesi
içindeki bitümlü şeyl seviyelerinin çok zayıf ve zayıf
petrol kökeni alanında yoğunlaştığı görülmüştür
(Şekil 10). Kaynak kaya değerlendirmeleri ve
oluşabilecek hidrokarbon tipinin tanımlanması
sırasında Peters (1986) sınıflaması kullanılır.
S2/S3; Petrol ve gaz türetme potansiyeli olup
kerojendeki hidrojen miktarını ve kayacın petrol
oluşum potansiyelini belirtir (Peters ve Cassa,
1994). İncelenen örneklere ait S2S3 değeri
2.66’dır ve gaz türüm alanını belirtmektedir.
ORGANİK FASİYES ÖZELLİKLERİ
Organik fasiyes terimi sedimentlerin
inorganik özellikleri dikkate alınmadan belirli
stratigrafik birimlerin haritalanabilir alt grupları
olarak tanımlanmış ve organik özelliklerine göre alt
gruplara ayrılmıştır (Jones ve Demaison, 1982).
İnceleme alanı için organik fasiyes
değerlendirmesinde Jones (1987) organik fasiyes
sınıflaması kullanılmıştır.
Jones (1987) Organik jeokimyasal ve
mikroskobik özelliklerine göre organik fasiyesleri A,
AB, B, BC, C, CD ve D olarak yedi gruba ayırarak
incelemiştir. Karayün formasyon örneklerinde
toplam organik karbon (TOK) değeri ortalama %
0.33’dür (% 0.07-0.99). Formasyonda egemen
organik madde algal amorftur. Rock-Eval piroliz
analizi ile ortalama 242,3 mg HC/ g TOC hidrojen
indeksi (HI) (9-589 mg HC/ g TOC) ve 125,2 mg
CO2 /g TOC oksijen indeksi (OI) (28-391 mg CO2
/g TOC) değerleri elde edilmiştir.
Yukarıda belirtildiği gibi HI, OI, TOC
değerleri ile organik petrografi verileri birlikte
yorumlandığında Danışma Tepe üyesi bitümlü
seviyelerinin C organik fasiyesinde çökeldiği çok
zayıf sıvı hidrokarbon türüm potansiyelinde olduğu
sonucuna varılabilir.
C organik fasiyesi genellikle gaz türüm
potansiyeli olan bir fasiyestir ve karasal kökenli ve
bir miktar alterasyona uğramış organik
maddelerden itibaren meydana gelir. Bataklıklar bu
fasiyesin gelişebilmesi için en uygun ortamlardır ve
kömür oluşumları da gözlenebilir. Kıta eğimi ve şelf
alanları da bu fasiyesin oluşabileceği çökel
ortamlardır. Dünyada özellikle önemli gaz ve kömür
oluşumlarını bulunduran Mississipi, Mahakam ve
Nijer Deltalarındaki Kretase ve Tersiyer yaşlı
sedimanlarda C organik fasiyesindedir. Sivas
Havzasında ise Bozbel Formasyonu bu birimle
aynı organik fasiyes özelliklerini taşımaktadır
(Altunsoy ve Özçelik, 1992)
SONUÇLAR VE TARTIŞMA
Çalışma alanı içerisinde yayılımı olan
Miyosen yaşlı birimler Karayün ve Karacaören
formasyonları’dır. Bunlardan Karayün formasyonu
Ağıldere, Eğribucak ve Danışma Tepe olmak üzere
üç üyeye ayrılarak incelenmiştir.
Karayün Formasyonunun Danışma Tepe
üyesinin ilk kez bu çalışmada organik petrografik
ve organik jeokimyasal özellikleri incelenmiş,
özellikle bitümlü seviyelerin organik jeokimyasal ve
organik petrografik değerlendirmeleri ile petrol
türüm özellikleri belirlenmeye çalışılmıştır.
Danışma Tepe üyesinde TOK değerleri
%0.07-0.99 (ortalama % 0.33) aralığında değişir.
Birimin organik madde içeriği kaynak kaya oluşumu
için çok düşüktür. Bazı örneklerde gözlenen
organik madde zenginleşmeleri yerel ve sınırlı
alanlarda olup devamlılık sunmamaktadır.
Organik madde zenginleşmesinin olduğu
Karayün Formasyonu Danışma Tepe üyesi’nin
organik petrografik incelemesi ile ortalama %73
amorf, %23 otsu, %3 kömürsü ve %1 odunsu
organik madde varlığı belirlenmiştir. Bu birim
içerisinde gözlenen egemen organik madde algal
amorftur.
Danışma Tepe üyesi örneklerinin hidrojen
indeksi değerleri 9-589 HC/g TOC arasında değişir.
Ortalama hidrojen indeksi 241.47 mg HC/g
TOC’dir. Van Krevelen diyagramına göre
değerlendirilen örneklerin Tip II-III alanına düştüğü
ve bu örneklerin HI-Tmax ve S2-TOC
diyagramlarındaki dağılımlarının da yine Tip II-III
kerojen alanında olduğu saptanmıştır.
Bu örneklerin Tmax değerleri 419-463 ºC
aralığında değişmektedir (ortalama Tmax: 438.43
ºC). Bu değer birimin erken-orta olgun aşamada
olduğunu gösterir. HI-Tmax diyagramında da
örnekler erken olgun alanda yoğunlaşmaktadır.
Spor renk indeksi değerlendirmelerinde belirlenen
açık sarı-sarı renkler de bu verileri destekler
durumdadır ve birimin henüz olgunlaşmadığını
belirtir.
Bu çalışma sonucunda, inceleme
alanındaki Karayün Formasyonu Danışma Tepe
üyesi içindeki bitümlü şeyllerin C Organik
fasiyesinde çökeldiği belirlenmiştir. İncelenen
birimin petrol ve gaz türümü için uygun olan
organik madde tipini içermesine karşın,
olgunlaşmamış ve yetersiz organik madde içeriği
ve çökel kalınlığı nedeniyle hidrokarbon türümü için
uygun potansiyele sahip olmadığı belirlenmiştir.
KATKI BELİRTME
Bu çalışma Cumhuriyet Üniversitesi
Bilimsel Araştırma Projeleri Komisyon (CÜBAP)
Başkanlığı tarafından desteklenmiştir. Çalışmanın
çeşitli düzeyindeki katkılarından dolayı Prof. Dr.
Orhan ÖZÇELİK (Akdeniz Üniv.) ve Prof. Dr.
Mehmet ALTUNSOY’a (Akdeniz Üniv.) ve Dursun
Erik (TCK) ‘ e teşekkür ederiz.
Geliş tarihi : 21.11.2007
Kabul tarihi: 12.01.2008
KAYNAKLAR
Altunsoy ve Özçelik, 1998. Organic Facies
Characteristics of The Sivas Tertiary Basin
(Turkey). Journal of Petroleum Science
and Engineering 20, p. 73-75.
Cater, J.M.L, Hana, S.S., Ries, A.C. and Tunner,
P., 1991, Tertiary Evolution of The Sivas
Basin. Tectonophysics, 195, p. 29.
Çiner, A. ve Koşun, E. 1996. Hafik Güneyindeki
(Sivas Havzası) Oligo-Miyosen Yaşlı
Çökellerin Stratigrafisi ve Sedimantolojisi.
