Dorzecze Zonguldaku
Dorzecze Zonguldak w północno-zachodniej Turcji jest jedynym basenem w Turcji, w którym znajdują się złoża węgla, które można wydobywać. Wydobywano tu węgiel od końca XIX wieku. Basen bierze swoją nazwę od Zonguldak w Turcji i leży na około 41 ° N. Ma z grubsza eliptyczny kształt, a jego długa oś jest zorientowana mniej więcej z południowego zachodu na północny wschód i przylega do Morza Czarnego . W dorzeczu Zonguldak rozpoznano trzy główne regiony: z zachodu na wschód Armutcuk, Zonguldak i Amasra.
Historia depozycyjna
Dorzecze Zonguldak przeszło dwa główne okresy osadzania. Pierwszy okres rozpoczął się w paleozoiku , a drugi w kredzie . Pojedyncze obszary depozycji w basenie występowały w okresie od późnego permu do triasu oraz jury późnej .
Depozycja paleozoiczna
Basen Zonguldak po raz pierwszy doświadczył osadzania się w ordowiku . Depozycja rozpoczyna się od formacji Soḡuksu z dolnego ordowiku. Formacja Soḡuksu ma grubość 700–1100 metrów. U podstawy składa się z zielonych łupków i piaskowców i zgrubia ku górze do konglomeratów arkozowych . Formacja Aydos z niższego ordowiku odpowiednio pokrywa Soḡuksu. Jest to konglomerat kwarcytowego piaskowca o miąższości 50-200 metrów. Formacja Findikli została zdeponowana w górnym ordowiku, sylurze i najniższym dewonie w dorzeczu Zonguldak. Ma grubość 300–450 metrów. Jej facje wskazują na spłycenie środowiska szelfu krzemoklastyczno -węglanowego, które spłyca się w czasie.
Czerwone, usiane krzyżowo piaskowce formacji Ferizli pokrywają osady margliste formacji Fendikli. Piaskowce oolityczne zawierają żelazo i rudę żelaza. Formacja, podobnie jak formacja Findikli, wykazuje przesunięcie w kierunku płytszych środowisk osadzania i przejście do obszarów osadzania o wyższej energii. Młodsze osady formacji Ferizli stają się coraz bardziej wzbogacane w węglan wapnia i ostatecznie ustępują miejsca formacji Yilanli.
Formacja Yilanli ma wiek Visean i jest początkiem sekwencji związanych z węglem w dorzeczu Zonguldak. Yilanli to dolomitowa jednostka wapienia z wapiennymi czarnymi i szarymi łupkami. Został zdeponowany w płytkim, biernym środowisku morskim. Jest odpowiednio pokryty formacją Alacaagzi i zgromadził ponad 1000 m osadów. Formacja Alacaagzi zawiera ekonomiczne złoża węgla. Składa się głównie z krzyżujących się czarnych łupków i muły w dolnych partiach jednostki i stopniowo składa się z piasków, węgli zawierających łupki i konglomeratów w kierunku szczytu formacji. Analiza facjalna formacji Alacaagzi sugeruje istnienie środowisk przybrzeżnych, w tym osadów jeziornych, rzecznych i wachlarzowych.
Odpowiednio nakładającą się na formację Alacaagzi jest formacja Kozlu. Kozlu zawiera 19 pokładów węgla o łącznej długości 30–32 m. Kozlu składa się z kolejnych zlepieńców, piasku, mułu, mułu i złóż węgla. Formacja Karadon odpowiednio pokrywa Kozlu. Karadon jest litologicznie podobny do formacji Kozlu, ale zawiera mniej pokładów węgla. Kątowa niezgodność rozciąga się na szczyt formacji Karadon i trwa od 46,5 mA do 194 mA.
Zlokalizowane osadzanie
Osadzanie zostaje wznowione w zachodniej części basenu Zonguldak wraz z osadzeniem się formacji Çakraz. Çakraz rozciąga się od górnego permu do dolnej jury. Niezgodnie z Çakrazem znajduje się formacja Inalti. Inalti zostało zdeponowane podczas górnej jury i jest obcięte przez niezgodność . Węglany Inalti są reprezentatywne dla płytkiego ustawienia marginesu pasywnego.
Osadzanie kredy
W późnej kredzie dorzecze Zonguldak znajdowało się mniej więcej 25 ° N i doświadczało osiadania w wyniku tworzenia się tylnego łuku, Morza Czarnego. W rezultacie Zonguldak doświadczył osadzania się od wczesnej kredy do eocenu . Różni autorzy przedstawiają różne kolumny stratygraficzne dorzecza Zonguldak, a ta analiza będzie preferencyjnie przedstawiać bardziej aktualne badania. Litologie zdeponowane w tym okresie osadzania obejmują wapienie, mułowce, mułowce i dolomity . Albian, 105–100 mln lat temu, formacja Zonguldak składa się głównie z wapieni z obszarami dolomityzacji. Jest odpowiednio pokryty formacją Albian, 105–112 mln lat temu, formacja Kilimli. Kilimli składa się z piaskowca i piaskowca węglowego.
Kilimli jest niezgodnie pokryty piaskowatym wapieniem formacji Cemaller. Niezgodność trwa co najmniej 6,5 mA, a dorzecze Zonguldak doświadcza ciągłej depozycji z turonu - kampanu. Cemaller jest pokryty mułowcem i wapieniem formacji Baþköy. Formacja Dinlence pokrywa Cemaller i składa się z andezytów i tufitów andezytowych. Możliwe, że Dinlence jest formacją Yemislicay, ponieważ ona również zawiera andezyty i andezytowe tufity. Dinlence pokrywają margle i wapienie formacji Alapý.
Historia tektoniczna
Paleozoik
W środkowym paleozoiku basen Zonguldak był częścią południowego pasywnego marginesu płyty Laurasian . W karbonie temperatura granicy wody w osadzie wynosiła blisko 25 ° C, a przepływ ciepła do basenu Zonguldak wynosił około 1,3 jednostki przepływu ciepła (HFU). Analiza wsteczna formacji Alacaagzi, najniższej formacji węglowej, osiąga maksymalną temperaturę i głębokość odpowiednio 100 ° C i 2,4 km w obszarze Zonguldak w karbonie. Podobnie podstawa formacji Kozlu osiąga maksymalne temperatury odpowiednio 85, 85 i 100 ° C w regionach Armutcuk, Zonguldak i Amasra.
Basen Zonguldak był aktywny tektonicznie w późnym paleozoiku, co silnie wpłynęło na jego historię strukturalną i pogrzebową z powodu orogenezy hercyńskiej . Hercyńska orogeneza była wynikiem zderzenia kontynent-kontynent między Laurazją a Gondwaną . To zderzenie stworzyło wiele uderzających uskoków, fałdów i przechyłów osadów paleozoiku w kierunku E-NE/W-SW. To wypiętrzenie basenu, pod koniec westfalii , zatrzymał depozycję i stworzył kątową niezgodność na szczycie formacji Karadon. Przepływ ciepła pozostawał stały w dorzeczu Zonguldak podczas orogenezy hercyńskiej, podczas gdy wypiętrzenie obniżyło temperatury, jakich doświadczały osady. Na przykład pod koniec permu szczyt Alacaagzi miał około 70 ° C i 1,6 km poniżej powierzchni osadów w obszarze Zonguldak.
mezozoik
W okresie kredy dorzecze Zonguldak doświadczyło ogólnego osiadania , pęknięć i uskoków . Doprowadziło to do kolejnego okresu depozycji w regionie i uszkodziło pokłady węgla. Ten uskok zapewnił drogę do przedostania się wody meteorytowej do pokładów węgla.
W okresie aptyjskim Ocean Intrapontide, ocean oddzielający tektoniczny region zachodnich Pontydów w Turcji od kontynentu Sakarya, przeszedł subdukcję. Doprowadziło to do powstania basenu tylnego łuku, Morza Czarnego. Początek tej subdukcji odpowiada za niezgodność formacji Kilimi i Cemaller i wyznacza początek Alpide orogenezy w regionie. Andezytowe osady wulkaniczno-klasyczne Yemislicay wspierają subdukcję skorupy oceanicznej w regionie w tym czasie. Basen Zonguldak był w stanie utrzymać depozycję po rozpoczęciu orogenezy alpejskiej z powodu pęknięć w basenie Morza Czarnego. Ryfty w Morzu Czarnym również zwiększyły przepływ ciepła do basenu Zonguldak w okresie kredy. Przepływy ciepła dochodziły do 1,5–1,75 HFU, a temperatura granicy faz osad-woda wynosiła około 25°C.
era kenozoiczna
Ocean Intra-Pontide przestał ulegać subdukcji wraz ze zderzeniem terenu zachodnich Pontydów z terenem wschodnich Pontydów. Orogeneza Aplide zatrzymała osadzanie się i podniosła basen Zonguldak w eocenie rozpoczynającej się w 42 mln lat. Utwory węglowonośne doświadczyły najwyższych temperatur na początku orogenezy alpejskiej. Na przykład podstawa Kozlu Fm doświadczyła temperatur odpowiednio 125, 175 i 140 ° C w regionach Armutcuk, Zonguldak i Amasra.
Prowincje tektoniczne Alpide w Anatolii , z północy na południe, to Pontides, Anatolides, Tarides i Border Folds. Te prowincje mają z grubsza strajk ze wschodu na zachód. Dorzecze Zonguldak jest obecnie wypiętrzane przez orogenezę alpejską. Stopniowo starsze osady odsłaniają się na północ od basenu.
Skała źródłowa
Węgle
Węgle z formacji Alacaagzi, Kozlu i Karadon mają rangę bitumiczną. Formacje Alacaagzi, Kozlu i Karadon zawierają odpowiednio ponad 70%, 81% i 81% całkowitego węgla organicznego (TOC).
Struktura
Węgle basenu Zonguldak podążają za średnią ewolucją kerogenów typu III . Węgle z basenu Zonguldak wykazują witrynitu (Ro) 0,45–1,70%. Hoşgörmez i in. (2002) ustalili, że węgle z formacji Kozlu wykazują Ro na poziomie 1,0–1,2%, co nadaje im rangę węgli bitumicznych o dużej lotności A. Dodatkowo uwęglanie rosło wraz z głębokością, a węgle stawały się bardziej aromatyczne wraz z głębokością. Kaloryzacja węgli również wzrastała wraz z głębokością.
Metan
Dwie szerokie ścieżki produkcji metanu , generacja termogeniczna i biogeniczna, odpowiadają za większość generowania metanu w węglu. Termogeniczna produkcja metanu w węglu rozpoczyna się w temperaturze około 80 ° C i osiąga wartość szczytową około 0,7–1,6% współczynnika odbicia witrynitu. Biogenne wytwarzanie metanu odbywa się dwoma chemicznie rozróżnialnymi szlakami. Szlaki te to redukcja dwutlenku węgla i fermentacja octanowa oraz wykorzystanie metanolu/metylu. Zazwyczaj produkcja biogeniczna ma miejsce na wczesnym etapie dojrzewania pokładu węgla, ponieważ temperatury obserwowane podczas procesu uwęglania są wystarczająco wysokie do sterylizacji. Złoże węgla może wytwarzać metan w późniejszym okresie swojej historii, jeśli zostanie wypiętrzone i spękane. Wypiętrzenie łóżek ochładza je na tyle, aby mogły zostać skolonizowane przez drobnoustroje, a pęknięcia i uskoki zapewniają ścieżki inokulacji przez infiltrację wód powierzchniowych.
Węgle z basenu Zonguldak podlegały złożonej historii depozycji i tektonicznej, co wpłynęło na generowanie metanu w basenach. Formacja Alacaagzi nie przekroczyła izotermy 80 ° C, dopóki nie została zasypana na 25 mln lat. Formacja Kozlu doświadczyła dwóch różnych warunków podczas pierwszych 260 mA. Dno Kozlu znajdowało się przeważnie poniżej izotermy 80°C, podczas gdy wierzchołek formacji znajdował się powyżej niej. Wraz z osadzeniem się w kredzie formacja Kozlu została pochowana pod izotermą 80 ° C. Alacaagzi i Kozlu zostały podniesione powyżej 80 ° C około 5 mA. W tym momencie skały były spękane, a woda meteorytowa mogła zaszczepić system drobnoustrojami metanogennymi.
Dane izotopowe ze studni w basenie Zonguldak sugerują, że metan ma przede wszystkim charakter termogeniczny. W pokładach węgla mogło wystąpić pewne początkowe wytwarzanie metanu przez drobnoustroje lub po podniesieniu basenu i przedostaniu się wody meteorytowej do pokładów. Ponowna inokulacja jest poparta dowodami na izotopowo lżejszy gaz występujący w pobliżu szczelin w pokładach węgla.
Łupki
Bogate w substancje organiczne łupki Yilani zawierają do 7,9% TOC, a łupki i mułowce formacji węglowonośnych mogą zawierać 2–26% TOC. Materia organiczna występuje jako kerogen typu II. Podczas gdy Yilani weszli do okna gazowego, dane izotopowe sugerują, że większość gazu w basenie pochodziła ze złóż węgla Kozlu i związanych z nimi łupków bogatych w substancje organiczne.
Podsumowanie źródła rocka
Dominującą skałą źródłową w basenie Zonguldak jest węgiel. Najbardziej płodną skałą macierzystą jest formacja Kozlu, zawierająca największą ilość węgla i największą ilość metanu. Potwierdza to wartości Ro, które sugerują, że termogeniczna produkcja metanu w basenie Zonguldak byłaby wysoka. Metan generowany przez łupki może stanowić niewielką część całkowitej ilości metanu znajdującego się w basenie, ale większość pochodzi z węgla. Wydaje się, że metan pochodzący z węgla ma głównie pochodzenie termogeniczne z pewną produkcją biogenną.
Zbiornik
Węgiel
Węgiel jest podstawową litologią zbiorników w dorzeczu Zonguldak. Węgiel, ponieważ jest stałym węglowodorem, nie może migrować. Węgiel jest również ważnym zbiornikiem litologicznym w basenie metanowym. Metan w pokładach węgla występuje przede wszystkim w stanie zasorbowanym, podczas gdy bardzo niewielka jego część występuje w postaci wolnego gazu. Gaz znajduje się w mikroporowatej strukturze węgla o gęstości zbliżonej do cieczy. Hoşgörmez i in. (2002) oszacowali, że węgle basenu Zongulak zawierają do 12 cm 3 g −1 metanu. Dodatkowo, 90% metanu w formacji Karadon jest adsorbowane na węglu, podczas gdy 10% znajduje się w postaci wolnego gazu. Całkowita objętość metanu z pokładów węgla w formacji Karadon w regionie Amasra została oszacowana na 862,5–2600 milionów metrów sześciennych .
Inne jednostki
Dolomity formacji Yilani charakteryzują się potencjalnymi jednostkami zbiornikowymi. Potencjalnymi rezerwuarami są również jednostki piaskowcowe w formacjach Alacaagzi, Kozlu i Karadon. Inną formacją o dobrych właściwościach zbiornikowych jest formacja Yemislicay lub Dinlence. Podstawa Yemislicay charakteryzuje się czerwonym pelagicznym przeplatanym osadami wulkaniczno-klastycznymi.
Uszczelki
Ze względu na mikroporowaty charakter węgla, węgiel jest znaczącą uszczelką w dorzeczu Zonguldak. Poza formacjami węglowymi jedyną inną formacją, która może służyć jako uszczelnienie, jest formacja Kilimli.
Kopalnie węgla
Kopalnie węgla obejmują kopalnię Armutçuk i kopalnię Karadon .
Zobacz też
