Zonguldak Havzası Karbonifer İstifindeki Gazların Miktar ve Bileşimi.
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: İstanbul Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Mühendislik Fakültesi Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 1996
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Hakan Hoşgörmez
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Mehmet Namık YALÇIN
Özet:İstanbul Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Jeoloji Mühendisliği Anabilim Dalı, Uygulamalı Jeoloji programında yüksek lisans tezi olarak hazırlanan bu araştırmanın amacı; Zonguldak Havzası Karbonifer isitifindeki gazların miktar ve bileşiminin incelenmesidir. Araştırma alanı, Batı Karadeniz bölgesinde, Zonguldak Taşkömürü Havzası ve Zonguldak ili sınırlanrı içinde yer almaktadır. Bu alanın içinde, Kozlu 20/K inceleme kuyusu Zonguldak ilinin batısında Kozlu Kömür İşletmesi sınırları içindedir. Diğer inceleme alanı olan Gelik 40/G kuyusu ve çevresi Zonguldak ilinin güneydoğusunda bulunmaktadır. Zonguldak bölgesinde litoloji ve kısmen tektonizmaya bağlı olarak engebeli bir topografya gözlenmektedir. Bölgede Karadeniz iklim koşullan hakimdir. İncelemenin yapıldığı Kozlu 20/K ve Gelik 40/G kuyuları ve yöresinde Paleozoyik ve Mesozoyik yaşlı birimler yüzeylenmektedir. Çalışma alanında sondajlar ile kesilebilen en yaşlı birim Namuriyen yaşlı Alacaağazı formasyonudur. Alacaağzı formasyonu denizel ortam ile karasal ortamın geçişini teşkil eden delta ortamında çökelmiştir. Bu formasyon kumtaşı, silttaşı, kiltaşı, kireçtaşı ve kömür ardalanmasından oluşmaktadır. Alacaağzı formasyonu uyumlu olarak denizel çökellerden oluşan Yılanlı formasyonu üstüne çökelmiştir. İçindeki yer yer karbonatlı seviyelerin denizin muhtelif zamanlarda yükselmesi sonucunda oluşmuştur. Alacaağzı formasyonunun tavanında Westfaliyen A yaşlı Kozlu formasyonu uyumlu olarak yer almaktadır. Benzer özellikteki bu iki birim kılavuz seviye olarak tanımlanan (0,5-4) metre kalınlığındaki bir kuvarsit seviyesiyle ayırtlanır. Birim örgülü akarsu çökellerinden oluşmaktadır. Kozlu formasyonunun devamı olarak kabul edilen Karadon formasyonu kozlu formasyonu üzerine uyumlu olarak gelir. Westfaliyen B,C yaşh Karadon formasyonu örgülü akarsu çökellerinden oluşmaktadır. Karbonifer yaşlı bu birimler genellikle çakıltaşı, kumtaşı, çamurtaşı ve kömür ardalanmasından oluşmaktadır. Kretase'de başlayan transgresyon sonucu çökelen Zonguldak formasyonuna ait birimler Karbonifer'e ait istifi uyumsuz olarak örtmüşlerdir. Zonguldak formasyonun tabanında Paleozoyik birimlerine ait olan 50-150 metre kalınlığında taban konglomerası bulunmaktadır. Bu seviyenin üstünde kireçtaşı, kumlu kireçtaşı, dolomitik kireçtaşı, gelmektedir. Formasyon, Öküşne kireçtaşı üyesi, İncüvez kırıntılı üyesi ve Kapuz kireçtaşı üyesi olarak üç üyeye ayrılmıştır. İncüvez üyesi gri, kızılkahverenkli, konglomera, kaba taneli kumtaşı, silttaşı, kiltaşı ve killi kireçtaşı ardalanmasından oluşmaktadır. -79-Zonguldak Havzası geçmişte yoğun tektonizmanının etkisi altında kalmıştır. Paleozoyik birimleri üzerinde etkili olan birinci tektonik aktivite Hersiniyen orojenezidir. ikinci aktivite ise Alpin orojenezidir. Mesozoyik çökelleri sadece Alpin orojenezinden etkilendiği için Paleozoyik çökellerine göre daha az deformasyon geçirmişlerdir. Zonguldak Havzasında iki büyük orojenik haraketin sonucunda havzada büyük ölçekli doğu-batı yönlü uzanıma sahip olan normal faylar gelişmiştir. Bu faylar ikincil olarak gelişen kuzey-güney yönlü faylar tarafından kesilmiştir. Gelik 40/G kuyusunun doğusunda doğu - batı yönlü uzanıma sahip olan Gelik antiklinali kuzey - güney yönlü sıkıştırma kuvvetleri etkisinde gelişmiştir. Yoğun tektonizmanın etkisiyle kömür damarları faylarla bloklara ayrılmıştır. Kozlu 20/K ve Gelik 40/G kuyularından alman örneklerde, direkt yöntemin bir türü olan headspace gaz kromatografisi yöntemi kullanılmıştır. Kozlu 20/K ve Gelik 40/G kuyuları açımı şurasında sistendi olarak toplam 41 adet örnek alınmıştır. Genelde her kömür damarından ve yan kayaçlarından birer örnek alınmaya çalışılmıştır. Örnekler sızdırmaz özellikteki headspace kaplarında korunmuştur. Gaz kromatografisi analizi için numune kaplarına septum ilave edilmiştir. Gaz miktarı hesaplaması için gerekli olan basınç değeri minimum hacme sahip bir manometre ile yapılmıştır. Headspace ölçümleri Fractovap 4160 Carlo Erba Strumentazione marka kromatograf ile yapılmıştır. Laboratuvar şartlarında yapılan ölçümler bilgisayar ortamma aktarılarak değerlendirilmiştir. Headspace ölçümlerinden sonra headspace hacmi ve kuru numune ağırlığı saptanmıştır. Gaz miktarının hesaplanması için Schafer (1984) tarafından geliştirilen analitik yöntem modifiye edilerek kullanılmıştır. Standart metan gazına göre yapılan kalibrasyon sonucu gaz bileşimleri ve miktarları hesaplanmıştır. Gaz miktarlarını normalizasyonu numunenin ağırlığı ve toplam organik madde miktarına göre yapılmıştır. Bu sebeple tüm örneklerde toplam organik karbon miktarı da (TOC) ölçülmüştür. Bu analizler için LECO -IR-22 cihazı kullanılmıştır. Kömür örneklerinin olgunluğunun saptanması amacıyla Rock-Eval piroliz analizi yapılmıştır. Bu ölçümler olgunluk değerinin derinlik ile olan değişimi ve kömürlerin sınıflanması için kullanılmıştır. Farklı basınç ve sıcaklık değerlerine göre suda çözünen gaz miktarı değişmektedir. Bunun belirlenmesi amacıyla değişik derinlikler için sıcaklık ve basınç değerleri saptanarak suda erimiş gaz miktarları hesaplanmıştır. Kozlu 20/K kuyusunda en fazla headspace gaz miktarı 822.00 - 1141.50 metrelerdeki kömür örneklerinde belirlenmiştir. Gelik 40/G kuyusunda ise en fazla gaz miktarı 723 -80-metredeki kömürde 10017,24 (|Jİ/g) olarak bulunmuştur. Assosiye gaz ölçümlerinde en fazla gaz miktarı Kozlu 20/K 822.15 metredeki kömür örneğinde 1122,96 (pl/g), Gelik 40/G kuyusunda ise 723 metredeki kömür örneğinde 1046,871 (fil/g) ölçülmüştür. Headspace ve assosiye gazların miktarlarının toplamını derinliğe karşı incelediğimizde gaz miktarının derinliğe bağlı olarak değişmediği saptanmıştır. Headspace ve assosiye gaz bileşimlerinde metan'dan pentan'a kadar olan gazlar incelenmiştir. Bu gazların bileşimlerinin de derinliğe bağlı değişmediği görülmüştür. Kayaçlardaki gaz miktarı ve bileşimine etki eden faktörlerin en önemlisi litoloji olarak belirlenmiştir. En fazla gaz miktarı sırasıyla, kömür, silttaşı, kumtaşı, kireçtaşında ölçülmüştür. Organik madde yüzeylerinde adsorbe edilen gaz, organik madde miktarının artmasıyla gaz miktarının artmasına neden olmaktadır. Sedimenter kayaçlarda gaz miktarı ve organik madde miktarı arasında lineer bir artış belirlenmiştir. Kömür örnekleri depolama kapasitesinin altında gaz içerdikleri için organik madde miktarı ile gaz miktarı arasında belirgin bir ilişki bulunamamıştır. Kömürlerdeki olgunluk değerinin artmasıyla gaz miktarı artmaktadır. Oksijen ve hidrojen indekslerinin dağılımına göre Kozlu 20/K ve Gelik 40/G kömürleri m. tip kerojen ve hümik kömür çizgisi üzerinde yer almaktadırlar. Ayrıca vitrinit yansıması ve Tmax değerleri arasındaki fonksiyonel ilişkiye göre kömürlerin yüksek uçuculı bitümlü kömürler olduğu saptanmıştır. Dane boyutunun küçülmesi ile doğru orantılı olarak, kayaçlardaki assosiye gaz miktarı azalmaktadır. Kim (1977) tararından hazırlanan ve adsorbsiyon eğrisine göre hesaplanan gaz miktarları headspace yöntemiyle bulduğumuz gaz miktarından daha fâzladır. Bunun havzada 32 milyon yıl önce sona eren gaz oluşumu ve örneklerin alınması sırasındaki gaz kayıplarından kaynaklandığı düşünülmektedir. -81-