Kaya Yağının Kökeni

KAYA YAĞININ KÖKENİ

Kaya yağı genellikle çökel kayalar içinde bulunurEn çok kaya yağlı kayalar sığ denizel çökellerdir Kaya yağını içinde bulunduran çökel kayalar geçirimsiz kayalarla örtülmüş ya da çevrelenmişlerdir

KAYA YAĞININ BİLEŞENİ

Yaşlı doğal işlenmemiş kaya yağı ile bugün sığı derinliklerde oluşmakta olan kaya yağı arasında köpür(karbon) bağları bakımından ayrılıklar vardır
Yaşlı işlenmemiş kaya yağının %50’den çoğu çoğu yeğni hidrokarbonlardır Yeğni kaya yağı yüksek API, düşük yoğunluklu kaya yağıdır Güncel kaya yağında bu durum seyrek olarak görülürGenç kaya yağının ışık geçirme özelliklerinden bazıları yapaydirim(biyosentetik) olarak oluşturulan kaya yağının özelliklerine benzemektedir Genç kaya yağlarında bulunan kimi karmaşık özmükler bugün çağcıl orgenik özdekler(özdekler) içersinde de oluşmaktadır

KAYA YAĞI ORGENİK Mİ, BİTKİSEL Mİ?

İlk olarak Berthelot (1866) ca ortaya atılan,sonra Mendelev’ce (1877 ile 1902) desteklenen bir kurama göre kaya yağı orgenik değildir Deneylikte metan, asetilen ile benzol gibi özdekleri elde eden kamıkçılar doğadaki kaya yağının da yeraltında kamıksal tepkimeler, püskürük olaylarla oluştuğunu ileri sürmüşlerdir
20 Yüzyılın başında kimi bilim adamları kaya yağının korsal (magmatik) kökenli olduğunu ileri sürdülerMendele’ev mantodaki Demir Karbid’in yeraltına sızan sularla birleşerek metan ile hidrokarbonları oluşturduğunu ileri sürmüştür Bu görüş bu gün bile kimi araştırmacılarca savunulmaktadır Bu görüş doğru ise kaya yağının püskürük kayalarla ilişkili olması gerekir
Rusya’da alkali püskürük kayalar içinde, Norveç’te dolerit daykları içinde, Ege’de yanardağ kökenliler içinde, kimi korsal, ayrıca başkalaşık kayaların boşlukları içinde kaya yağıyla karşılaşmış olmakla birlikte bu durum kaya yağının korsal kökenli olduğunu kanıtlamaz Peyve (1956) ile Subbottin (1966) büyük, derin kırıklardan çıkan kokak(hidrokarbon) uçunlarına(uçunlarına) dayanarak bu uçunların mantodan çıkıp kabuk içinde biriktiklerini,sonra sıvı kaya yağına dönüştüklerini ileri sürmüşlerdir Bu durumda çok derin kuyular açarak sonsuz kaya yağı kaynaklarına ulaşılabilecektir Ancak kaya yağının büyük ölçüde çökel çukurlarında bulunması bu görüşe aykırıdır
Bu örnekleri arttırmak olasıdır Ancak bugün kaya yağının orgenik özdeğin olgunlaşması (matürasyonu) ile oluştuğu çoğunluk benimsemektedir

ORGENİK OLMADIĞI KURAMINI ÇÜRÜTEN BİLGİLER

Kaya yağı içindeki porfırin, piridin ile klorofil gibi özdekler orgenik olmayan yolla elde edilemez Kaya yağında bulunan çok karbonlu hidrokarbonların metanın polimerleşmesi yolu ile doğal olarak nasıl oluşabileceği

açıklanamamaktadır Kaya yağında bulunan uçlaşmış ışığı saptırma özelliği kuvars ile zinober dışından başka orgenik olmayan özdekte yoktur Tersine bu yalnızca orgenik özdeklere ilişkin bir özelliktir Kaya yağı yataklarının çoğu korsal etkinlik alanlarından uzakta, ayrıca çökel kayalar içinde bulunmaktadır
Yerkabuğunun derinliklerine doğru kaya yağı artmamakta, tersine kaya yağı genç örtü kayaları içinde daha yaygın olarak bulunmaktadır Gelinen yer şudur ki kaya yağı orgeniktir

ORGENİK KÖKEN YAKLAŞIMLARI

Kimi kimyagerler deneyliklerde orgenik özdekleri ısıtıp damıtarak kaya yağı benzeri hidrokarbonlar elde etmişler sonra buna dayanarak kaya yağının orgenik kökenli olduğunu ileri sürmüşlerdir Orgenik köken düşüncesine göre kaya yağı karadaki ayrıca denizdeki bitkilerden yada andıklardan(andıklardan) oluşmaktadır

1BİTKİSEL KÖKEN

Karadaki Bitkiler Kömürden kaya yağı elde edilmesi ayrıca bataklıklardaki metan uçunı nedeniyle kaya yağının karasal bitki kökenli olabileceği ileri sürülmüştür Ancak kaya yağı alanlarında genellikle kömür olmaması, kireçtaşlarında karasal bitkilerden türemiş kaya yağı bulunmaması, linyitten türeyen katran ile kaya yağı arasında kamıksal ayrılıkların olması kaya yağının oluşumunda karasal bitkilerin etkisi olmadığını göstermektedir

Denizel Bitkiler Denizel bitkiler ile denizel çökeller arasında kökensel bir ilişki kurulabilir Bunların en önemlileri yosun ile diyatomlardır

2 ANDIKSAL KÖKEN

Balık ile diğer andıkların damıtılması sonucu kaya yağı ile aynı bileşen özellikleri bulunmuştur
Kimi araştırıcılar kaya yağının andık, ayrıcada bitkisel kökenli (biyomas) olduğunu benimsemektedirler
ORGENİK KÖKEN YAKLAŞIMININ DAYANDIĞI BİLGİLER

Orgenik kökenli bir özdek olan porfırin kaya yağı içinde yaygın olarak bulunmaktadır Kaya yağının flüoresans özelliği orgenik kökenli olduğunu belirtir Bu özellik kaya yağı içindeki orgenik kökenli kolesterolden

Orgenik kökenli bir özdek olan porfırin kaya yağı içinde yaygın olarak bulunmaktadır Kaya yağının flüoresans özelliği orgenik kökenli olduğunu belirtir Bu özellik kaya yağı içindeki orgenik kökenli kolesterolden ile işlenmemiş kaya yağında çok az bulunan öğeleri arasında benzerlikler vardır
Meksika körfezindeki güncel çökellerde, çökellerle yaşıt kaya yağı oluşumları bulunmuştur Sonuç, kaya yağının kökeni orgeniktir
YERYÜZÜNDE GÜNCEL ORGENİK OLUŞUMLAR

Yeryüzündeki toplam C oranı 2,65*1020 gramdır Bunun %82’si kayaçlar içinde %18’i ise orgenik köpür(karbon) olarak kömür, kaya yağı ile doğal uçun içindedir Işıkla birleşme yolu ile orgenik olmayan köpür(karbon) hidrokarbonlara dönüştürülmektedir

6CO2 + 12 H20 = C6 H12 O6 + 6 H20 + 602

Bağıntısında ışıkla birleşme yoluyla açığa çıkan tatlı çok daha karmaşık köpür(karbon) bileşiklerinin başlangıcıdır Bu karmaşık bileşimlerden biri olan çoklu tatlılar bitkilerde, bunları yiyen andıkların gövdelerinde olur Bu andıkların ölümü durumunda orgenik özdek paslanır, CO2 ile suya dönüşür

Doğadaki Köpür(Karbon) Döngüsü

Tatlı Su Gölleri



Katmanlı bir su yapısı vardır Üstte sıcak, altta ise soğuk ayrıca yoğun su vardır Yaşam üstte yoğundur Işıkla soluma ayrıca paslanma etkindir Alttaki paslatkı (oksijen) kullanım sonucu biter, sonra sıcaklık ayrılığından dolayı su çevrimi kesilir Alt kısımda karanlık nedeniyle artık ışıkla soluma olmaz Buna Doğu Afrika göllerinde güzel örnekler vardır

Engelli Çukurlar

Kurak kalıklarda bu tür çukurlarda tuzluluk ayrılığı nedeniyle bir su katmanlaşması olur Körpe deniz suyu çukura girdikten sonra buharlaşma yolu ile ağırlaşıp dibe çöker Bu ağır su engel nedeniyle açık denize gidemez Böylece üstte sürekli olağan tuzlu su, altta ise çok tuzlu su bulunur Karadeniz bu tür çukura iyi bir örnektir

ANA KARANININ DENİZDEKİ ETEKLERİ


Orgenik üretim yüzeyde artıkdır 200-1500 metre derinlikte paslatkı (oksijen) oranı azalır, buna bağlı olarak üretim de düşer
TALAY (OKYANUS-AÇIKDENİZ) ÇUKURLARI

Günümüz talay çukurlarında anoksik bir ortam yoktur Ancak geçmişteki çukurlarda derinlik, derin talay akıntılarının neden olduğu katmanlaşma, ayrıca yeryuvarsal anoksik olaylar bu bölgelerde de orgenik özdeklerin korunmasına neden olmuş olabilir
KARALARDA ORGENİK ÜRETİM VE KORUNMA

· Karalarda orgenik üretim ile korunma su ortamından çok ayrıdır Karalarda paslatkı (oksijen) oranı sabittir Önemli değişkenler su ve büyüme süresi (sıcaklık ve günışığı süresinin bir fonksiyonudur) dir Bu nedenle kutuplarda orgenik üretimi çok azdır
· Karalarda orgenik özdek üretimi, korunması açısından en önemli bölgeler sıcaklığı 15o C’yi geçmeyen bataklıklardır
KAYA YAĞININ OLUŞUMUNDA DOĞAL KOŞULLAR

· Kaya yağı denizel, seyrek olarak da karasal çökeller içinde bulunur

· Bütün kaya yağların kimyasal yapısı küçük ayrılıklar dışında aynıdır
· Kaya yağı Prekambriyen’den Pleistosen’e dek say(her) yaşta kaya içinde bulunabilir Yani kaya yağı oluştuktan sonra milyonlarca yıl korunabilir
· Kaya yağı içinde porfırin özdekğinin bulunması oluşum ile göç süresince sıcaklığın 200 o C’yi geçmediğini gösterir Kapanlardaki sıcaklık da 100oC’yi geçmemektedir
· Porfırin özdekğinin varlığı orgenik özdeğin paslatkı (oksijen)siz bir ortamda kaldığını belirtmektedir
· Kaya yağı kapanlarında basıncın 1 ile 700 atm arasında değişmesi kaya yağının fiziksel ve kimyasal özelliklerinden basınç değişimlerine duyarlı olmadığını göstermektedir
· Kaya yağı içinde bulunduğu ortamda oluşabildiği gibi çok uzaklardan göç edip gelmiş olabilir
· Kaya yağının oluşumu için 15 000, bir kapanda toplanması için en az 1000000 yıl gereklidir


DENİZ VE OKYANUSLARDA ORGENİK ÜRETİM VE İŞLEVLER


· Karalarda olduğu gibi denizlerde de orgenik özdekler esas olarak ışıkla soluma ile oluşturulurlar
· Denizlerde ışıkla soluma yapan bitkiler fitoplanktonlar ile bentonik alglerdir
· Bunların üretkenlikleri fiziksel ve kimyasal parametrelere bağlıdır
· Fiziksel parametrelerin en önemlileri ışık ve sıcaklıktır
· Kimyasal parametrelerin en önemlileri ışık v e sıcaklıktır
· Kimyasal parametrelerin en önemlileri sudaki fosfat ve nitrat oranıdır

ORGENİK ÖZDEKLERİN KORUNMASI


Orgenik özdeklerin korunmasına en uygun ortamlar içinde hızlı çökelim olan ve anaerobik (paslatkı (oksijen)siz) taban koşullarına sahip ortamlardır Su içindeki stratifikasyon (katmanlanma) olan yerler de orgenik özdek korunması açısından önemlidir

ORGENİK ÖZDEKNİN EN İYİ KORUNDUĞU ORTAMLAR

KEROJENİN OLUŞUMU


Denizel canlılar öldükten sonra büyük bir kısmı diğer canlılara yem olur ya da dibe çökerek bakterilerin etkisinde kalır Dipte sular paslatkı (oksijen)ce varlıklı ise ise orgenik özdekler oksitlenip su ile karbondioksite dönüşür, kaynak kaya oluşturmazlar Bozunmadan su dibine ulaşan, üzerleri çökellerle örtülen orgenik özdekler ise gömülmeye başlar Orgenik özdek gömülme ile giderek artan basınç ile sıcaklık etkisi altına girer sonuçta 3 önemli evre geçirir

· DİYAJENEZ
· KATAJENEZ
· METAJENEZ


DİYAJENEZ

· Yüzey koşullarına yakın sıcaklık ve basınç koşullarında ve sığ derinliklerde meydana gelir Biyojenik bozunma ve abiyojenik reaksiyonları içerir
· Bu olaylar sonucunda orgenik özdekden metan, karbondioksit ve su açığa çıkartılarak orgenik özdek KEROJEN adı verilen karmaşık bir hidrokarbona dönüştürülür
· Diyajenez, orgenik özdek içindeki paslatkı (oksijen)in eksiltilmesi yada yokedilmesidir Bu esnada ıslatkı (hidrojen)-köpür(karbon) oranı ise önemli bir değişime uğramamaktadır

KATAJENEZ


· Gömülme devam ettikçe daha derinde, daha artık sıcaklık ve basınç altında katajenez gelişir
· Katajenez esnasında kerojenden önce kaya yağı, daha sonra doğal uçun ayrılır
· Bu olay ile kerojendeki Islatkı (hidrojen)/Köpür(karbon) oranı düşerken Oksiyen/Köpür(karbon) oranında bir değişme olmaz

METAJENEZ


· Metamorfizma koşullarına yakın sıcaklık ve basınç koşullarında gelişir
· Kerojenden son hidrokarbonlar da atılır ki bu genellikle metandır
· Islatkı (hidrojen)-Köpür(karbon) oranı giderek azalır ve sonuçta sadece Köpür(karbon) kalır ve bu da Grafit oluşturur

ORGENİK ÖZDEĞİN DİYAJENEZİ

· Su ortamında çökel-su sınırında pH ve Eh koşulları bekterilerin önemli rol oynadıkları kimyasal reaksiyonlarla belirlenir
· Eğer düz havalanan bir ortam sözkonusu ise su sirkülasyonu nedeniyle paslatkı (oksijen)li ve oksijini tüketilmiş sular sürekli olarak birbirlerine karışırlar
· Katmanlı bir yapıya sahip sularda ise bu tür bir karışma olmaz Bu durumda paslatkı (oksijen)li (+Eh) kuşak, paslatkı (oksijen)siz indirgeme (redüksiyon) kuşakunun (-Eh) üzerinde yer alır
· Redüksiyon kuşakunda anaerobik bakteriler (Desulfovibrio) sülfat iyonlarından paslatkı (oksijen)i uzaklaştırır ve serbest sülfür (kükürt) oluştururlar Paslatkı (oksijen)li (yükseltgen) kuşakdaki kimi bakteriler (Thiobacillus) sülfürü yeniden okside ederler

KİMYASAL REAKSİYONLARA BİRKAÇ ÖRNEK


SO4 [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/ENGL%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image001gif[/IMG] S + 202

reaksiyonu bulunulan ortama ve bakteri cinsine göre değişir
İngirgen ortamda kükürt Fe (OH2) ile birleşerek piriti oluşturur
Fe (OH2) + 2S [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/ENGL%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image001gif[/IMG]FeS2 + H2O
Ortamda sülfat iyonları orgenik özdek ile reaksiyona girerek ıslatkı (hidrojen) sülfür de oluşturabilir
SO4 + 2 CH2O [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/ENGL%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image001gif[/IMG] 2 HCO3 + H2S

Diyajenez esnasında gelişen biyolojik bozunmanın ilk evresi oksidasyondur Oksidasyon sonucu su, karbondioksit, nitrat ve fosfat oluşur Basitleştirilmiş reaksiyon şöyle gelişir;


(CH2O) 106 (NH3) 16H3PO4 + 138 O2 [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/ENGL%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image001gif[/IMG]106 CO2 + 16 NHO3 + H3 PO4 + 122 H2O

İkinci evrede nitrat indirgenir
(CH2O) 106 (NH3) 16H3PO4 + 944 NHO3 [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/ENGL%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image001gif[/IMG]106 CO2 +552 N2 + 1772 H2O + H3 PO4

Bu işlevi sülfatın indirgenmesi takip eder ve bunun sonucunda ıslatkı (hidrojen) sülfür ve amonyak meydana gelir

(CH2O) 106 (NH3) 16H3PO4 + 52 SO42 [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/ENGL%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image001gif[/IMG]106 HCO3- + 53 H2S + 16 NH3+ H3 PO4

Tüm bu reaksiyonlar son derece basitleştirilmiştir

Orgenik özdek protein, karbonhidrat, lipid ve ligninden oluşmaktadır Bu sıralamada proteinen dengesiz, lignin ise en dengeli ve duraylı bileşendir Diyajenez esnasında bunlar mikropların enzimleri ile başka özdeklere dönüştürülürler Örneğin karbonhidratlar (selüloz) bozunarak metan ve karbondioksite dönüşür

(C6H1005)n [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/ENGL%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image001gif[/IMG]CO2 + CH4

Benzer şekillerde diğer orgenik özdeklerin bozunması ile de metan üretilir
Benzer reaksiyonlarla proteinlerden aminoasit ve peptidler, lipidlerden gliserol ve diğer yağlı asitler, ligninden ise fenol ve aromatik asitler üretilir

· Yukarıda belirtilen değişiklikler çökel birikiminin birkaç metrelik üst kesiminde meydana gelir Ancak üstte çökel birikip gömülme arttıkça fiziksel ve kimlyasal ortam koşulları da değişmeye başlar
· Derinlik arttıkça sıkılaşma (kompaksiyon) da artar 300 m derinlikte killerin gözenekliksi %80’den %30-40’a düşer İçerisindeki gözenek suyu ve biyojenik su atılır Bu sular içinde karbondioksit, metan, ıslatkı (hidrojen)sülfür ve diğer bozunmuş orgenik özdek artıkları (Hümik Asit) vardır
· Bunların yanısıra orgenik olmayan reaksiyonlar sonucunda pirit, siderit, vb gibi diyajenetik mineraller gelişir Karbonat çimentolanması gözlenir
Derinlik daha da arttıkça sıcaklık önem kazanır Biyojenik reaksiyonlar durur, orgenik olmayan reaksiyonlar hızlanır Bu reaksiyonlarla kalan su, karbondioksit ve metan da atılarak sonuçta KEROJEN oluşturulur

BİRİKTİRİCİ

· Kaya yağının içinde yerleşmiş olduğu kayaya biriktirici biriktirici kaya ya da biriktirici denir İlke olarak gözenek, boşluk ile çatlak içeren say(her) kaya biriktirici olabilir Ancak gerçekte biriktirici genellikle kumtaşı ve kireçtaşlarıdır
· Bir biriktiriciın kaya yağı jeolojisi açısından en önemli özelliği gözeneklik ve geçirgenliği (geçirimlilik) dir

GÖZENEKLİK


Bir kayacın toplam boşluk hacminin toplam katı hacmine oranına gözeneklik denir Kaya yağı yeryapısında gözeneklik % cinsinden tanımlanır


Gözeneklik (%) = Boşluk hacmi x 100
Toplam kayaç hacmi


GÖZENEK MORFOLOJİSİ


Gözeneklik, efektif ve efektif olmayan gözeneklik olmak üzere ikiye ayrılır Kaya yağı açısından efektif gözeneklik önemlidir

DİYAJENEZİN BİRİKTİRİCİLAR ÜZERİNDEKİ ETKİLERİ


Çökeller gömülmenin başlaması ile birlikte çok sayıda değişiklikelere uğrarlar Bu değişikliklerin büyük bir kısmı permabilite ve gözenekliknin azalmasına yol açar

DİYAJENİZİN KUMTAŞI BİRİKTİRİCİSİNE ETKİSİ

Kumtaşlarının diyajenetik evrimi

Diyajenezin kumtaşı biriktiricilarına etkisi gömülme, çimentolama ve erime yolu ile olur


KARBONAT ÇAMURUNUN DİYAJENEZİ VE PETROFİZİĞİ


· Güncel karbonat çamurları genellikle aragonitten oluşur Aragonit ise duraysız olduğu için yeraltı koşullarında kalsite dönüşür Bu dönüşüm sonucunda toplam katı hacminde % 8’lik bir artış olur ki bu da gözenekliknin azalması demektir
· Kompaksiyon ile gözeneklik daha da azaltılır Bu nedenle yaşlı karbonat çamurları sıkı az gözeneksizdir Ancak dolomitleşme varsa gözenekli hale gelirler


DOLOMİT BİRİKTİRİCİLARI


· Ca Mg (CO3)2 formülü ile gösterilen dolomitler birincil ya da ikincil olurlar
· Birincil dolomitler genellikle katmanlı ve yatay devamlıdırlar Sabka ortamında oluşurlar Kriptokristalen dokulu ve tebeşirimsidirler Gözeneklikli ancak düşük permabilitelidirler
· İkincil dolomitler katmanlaşmayı keser, düzensiz bir geometri gösterirler Diskordansların altında, kırık ve kırıkların yakınında gelişirler Kristalin dokuludurlar İnterkristalin gözeneklikleri %30’u geçebilir Permabiliteleri yüksektir Dolomit kalsitin yerini alınca kayanın katı hacmi %13 azalır ki bu da gözeneğin artması demektir
BİRİKTİRİCİ SÜREKLİLİĞİ

· Biriktiricilerin çoğu sürekli ayrıca durağan özellikler göstermezler Biriktiricinin litolojik sürekliliği, geçirgenlik ayrıca gözenekliliklerinin sürekliliği, dağlımı biriktiriciden üretilecek kaya yağı oranının kestirimi bakımından son derece önemlidir Bu özellikler gözetilerek biriktiricilerde toplam ile kesin verim kuşakları ayrılır
· Toplam verim kuşağı kaya yağı-su dokunağından başlayarak biriktiricinin tüm kalınlığını içine alan kuşaktır
· Kesin verim kuşağı ise kaya yağının üretildiği kuşakların toplam kalınlığıdır
· Biriktiricilerde yanal ile düşey süreklilik önemlidir

Yanal Süreklilik

Yanal sürekliliğine göre kumtaşı biriktiricileri iki grupta toplanır
1 Düzlemsel kumtaşı biriktiriciları Say(her) boyutta süreklidirler Uzunluk-genişlik oranı 1’dir Bu tür biriktiricilar türbidit yelpazelerinde, alüvyal yelpazelerde, yan yana eklenmiş kanal ortamlarında gelişirler
2 Prizmatik (uzunlamasına) kumtaşı biriktiriciları Uzunluk/genişlik oranları 3/1’den artıkdır Bu tür biriktiricilar bariyer (set) adalarında, delta kanallarında, gelgit kanallarında, eoliyen kumullarında gelişirler