Himmetoğlu(Bolu-Göynük)negen baseninin jeolojik-mineralojik ve jeokimyasal incelenmesi

Abstract

ii ÖZET Bu çalışmada, Neojen yaşlı Himmetoğlu (Bolu-Göynük) volkanosedimanter baseninin litost- ratigrafi birimlerinin ve bu birimlerdeki mineralojik ve jeokimyasal değişimlerinin belirlen mesi, organik kayaçlann ayrıntılı tanımlanarak, inorganik-organik madde ilişkilerinin ortaya konması ve basenin paleocoğrafîk gelişiminin belirlenerek volkanosedimanter göl ortamların daki bitümlü şeyi oluşumlarına yorum getirilmesi amaç edinilmiştir. Bu amaç doğrultusunda, Himmetoğlu formasyonunda yapılan sondajlardan alman karot ör nekleri üzerinde x-ışmlan (tüm kayaç ve kil fraksiyonları), ana ve eser element analizleri ile birlikte organik petrografi Fischer Assay, Leco analizleri, çözülebilir organik madde oranları nın ve bileşenlerinin belirlenmesi ve gaz kromatografisi ile karbon izotop analizleri gerçekleş tirilmiştir. Elde edilen verilere göre, Himmetoğlu formasyonunda alttan üste doğru organik madde çö kelmesinin azalmasına karşıt olarak zeolit türü minerallerde bir artış saptanmıştır. Organik madde çökeliminin arttığı alt seviyelerde simektit'in egemen kil minerali olduğu ve organik madde oranlan ile yakın ilişkisi bulunduğu saptanmıştır. Maseral parajenezlerininde saptan ması ile, formasyonun alt kesimlerinde yer alan masif bitümlü şeyllerde Humunit ve liptinit grubu maseraller ile simektit, klinoptipolit ve kalsit birlikteliği gözlenirken, üst kesimlerde yeralan bitüm laminalı marnlarda liptinit grubu maseraller ile analsim ve dolomit beraberliği saptanmıştır. Yukarıda sözü edilen mineral parajenezleri ortam pH' nın alt seviyelerin çökelmesi sıra sında yaklaşık 9, üst seviyelerinde ise 9' dan büyük olduğunun bir işareti olarak belirlenmiştir. C, H, O, N, S ve/veya P gibi ana organik elementler dışında Si ve Ca' ca zengin olan bi tümlü kayaçlarda üstten alta doğru Fe2C>3, SO3 ve P2O5 yüzdelerinde artış saptanırken, SİO2, TİO2, AI2O3 yüzdelerinde azalma saptanmıştır.iii Bitümlü Tcayaçlarda saptanan eser elementlerin Organik Karbonla negatif korelasyona sahip olduğu belirlenerek bu tür kayaçlarda herhangi bir eser element zenginleşmesinin bu lunmadığı saptanmıştır. Gaz kromatografisi, kütle spektrometresi ve karbon izotop analizleri sonucunda, Him- metoğlu Petrollü Şeylinden Bitüm Laminali Marn zonuna doğru gidildikçe karasal kökenli or ganik madde miktarında azalma ve organik madde olgunluğunda göreceli bir düşüş saptan mıştır. Fischer Assay analiz sonuçlan ve vitrinit yansıması değerleri ile diğer jeokimyasal veri lerin ışığında sahada yeralan bitümlü kayaçlann organik madde açısından tam olgunluğa ula şamadıkları ve buna bağlı olarak şeyi petrolü eldesinin mümkün olmadığı belirlenmiştir. Yapılan tüm bu çalışmalar sonucunda; neotektonik dönemde oluşan Himmetoğlu Neo- jen Basenindeki bitümlü şeyi çökelimini bu döneme ait volkanizmanm kontrol ettiği ve orga nik olgunlaşmanın gerçekleşmediği basende organik maddenin ilksel konumunda korunduğu saptanmıştır.

iv SUMMARY This study which has been carried out in the volcanosedimentary Himmetoğlu (Bolu-Göynük) basin of Neogene age, aims to determine lithostratiqraphic units and mineralogical and geochemical changes units and to give detailed descriptions of organic rocks with emphasizing relationships between organic and inorganic matters and to put forward an interpretation about formation of bitumineus shales within volcanosedimentary basins by determining paleogeographic evolution of the basin. Following the outlined purposes above, the cere samples from the wells penetrating Himmetoğlu Formation have been used for X-ray analysis (whole rock and clay fraction), major/trace element analysis together with organic petrography, Fischer Assay, Leco analysis, determination of amount of soluble organic matter and their compounds and their gas chromatography and carbon isotope analysis. According to the resulting data from bottom to top in Himmetoğlu formation amount of organic matter decreases where as amount of zeolitic minerals increase. In stratigraphically lower levels which are rich in organic matter it is determined that dominating clay mineral is smectite and it is in close relationship with the amount of organic matter. Moreover,macerale paragenesis suggests that at stratigraphically lover levels where massive bituminous shales are dominant humunite and liptinite macerales are accompanied by smectite, clinaptilolite and calcite while at the upper levels liptinite macerales within laminated bituminuous marls are found together with analcime and dolomite. The mineral paragenesis mentioned above points out that pH was approximately 9 during the deposition of the lower parts and it was greater than 9 during the deposition of the upper parts of the Himmetoğlu formation. In the bituminuous rocks which are rich in Si and Ca together with organic elements such as C,H,0,N,S and/or P; from bottom to top the percentages of Fe203, SO, and P205 increase at the expense of Si02, Ti02, AljO-j. The negative correlation between trace elements and organic carbon suggests absence of enrichment of trace elements in bituminous rocks.The results of gas chromatography analysis, mass spectrometry analysis and carbon isotope analysis shows that there is a decrease in amount of terrestrial organic matter and a relative decrease in maturity of organic matter starting from Himmetoğlu oil shale going vertically up to bituminous laminated marl. As for as Fischer Assay analysis, vitrinite reflectance values and other geochemical data are concerned bituminous rocks examined in this study are not mature enough and related to this result production of shale oil is not possible. As a result of all these studies, it is determined that deposition of bituminous shale within. Himmetoğlu Neogene basin formed in neotectonic interval is controlled with the volcanism of the same interval and it is concluded that its initial properties are protected without any improvement in maturity of organic matter.