ÖZET. Yüksek Lisans Tezi. Yasemin NEHİR. Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Jeoloji Mühendisliği Anabilim Dalı

Transkript

1 ÖZET Yüksek Lisans Tezi HAYMANA (İÇ ANADOLU) DOLAYLARINDA ÇALDAĞ FORMASYONU-TUZ-PETROL- İLİŞKİLERİNİN İNCELENMESİ Yasemin NEHİR Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Jeoloji Mühendisliği Anabilim Dalı Danışman: Prof. Dr. Bülent COŞKUN Haymana ve dolaylarında yüzeylenen Üst Kretase-Paleosen yaşlı Çaldağ formasyonu resifal karakteri ve rezervuar özellikleri ile Hayman-Tuzgölü-Polatlı Havzalarında petrol aramaları bakımından en önemli birimdir. Havza çökelme şartlarına ve tektoniğine bağlı olarak resifal karakterden killi kireçtaşı fasiyesine kadar yanal fasiyes değişmeleri gösteren kireçtaşlarında, genelde KB-GD yönelimli tektonik hareketler rezervuar karakterlerini etkilemektedir. Üst Kretase-Paleosen dönemindeki havza koşullarına göre Haymana ve dolaylarında Çaldağ formasyonu çeşitli fasiyeslerde çökelmiştir. Çaldağ Tepe ve Erif te Çaldağ formasyonu içinde yapılan ÖSK lar havza evrimini açıklayıcı sonuçlar vermiştir. Çaldağ kesitinde Çaldağ formasyonunun yaşı Üst Kretase-Alt Paleosen, Erif kesitinde ise Alt Üst Paleosen olarak bulunmuştur. Bu yaş farklılığı Çaldağ mevkiinde formasyonun yükselmeden dolayı aşındığını, Erif te ise havzanın çökmesine bağlı olarak daha derin ve killi seviyeleri içeren fasiyeslerin çökeldiğini ifade etmektedir. İnce kesit ve laboratuvar incelemeleri rezervuar karakterlerinin Çaldağ kesitinde daha iyi olduğunu göstermektedir. Havza tektoniğine bağlı olarak gelişen KB-GD yönelimli çatlaklarda biriken ikincil kalsit çökelimleri yer yer kireçtaşlarındaki porozite ve permabilite gelişmelerini azaltmaktadır. Haymana-Tuzgölü havzalarında KB-GD gidişli tektonik hatlar, özellikle Tuzgölü havzasındaki tuz oluşuklarını etkilemektedir. Geç Miyosen tektoniği ile oluşan faylı ve kırık zonlar boyunca tuzlu eriyikler de KB ya doğru hareket etmelidirler. Çaldağ formasyonu içerdiği iyi rezevuar özellikleriyle bölgede petrol kapanlayabilecek başlıca arama birimi olarak önemli yer tutmaktadır. 2006, 76 sayfa Anahtar Kelimeler: Resif, tuz, petrol, tektonik, kapan, göç

2 ABSTRACT Master Thesis INVESTIGATION OF ÇALDAĞ FORMATION-SALT-PETROLEUM RELATIONSHIPS AROUND HAYMANA, CENTRAL ANATOLIA Yasemin NEHİR Ankara University Faculty of Engineering Supervisor: Prof.Dr. Bülent COŞKUN The Upper Cretaceous-Paleocene reefoidal Çaldağ formation, with its reservoir properties, is a very important exploration target in the Haymana-Salt Lake-Polatlı basins. Depending on the sedimantological and tectonics of the basin, in which limestones display lateral facies changes from reefoidal characters to argillaceous limestones, the NW-SE tectonic movement influenced the reservoir characteristics in the Çaldağ formation. Different facies in the Çaldağ formation were deposited during Upper Cretaceous-Paleocene period in relation with depositional conditions in the basins. Measured sections in Çaldağ Hill and in Erif permitted to evaluate reservoir conditions in the study area. While Late Cretaceous-Early Paleocene carbonates occur in the Çaldağ Hill section, Early-Late Paleocene limestones crop out in the Erif area. This difference of age indicates erosion or non deposition of limestones in Erif section in the uplifted Çaldağ Hill and also deposition of equivalent argillaceous facies in the subsided Erif area. Thin sections and laboratory analysis indicate better reservoir properties in the Çaldağ Hill section. Calcite deposition in NW-SE oriented fractures dimunishes porosity and permability in limestones. On the other hand, NW-SE tectonic trends influenced the salt development in the Salt Lake basin. Migration of salty fluids from the Salt Lake to Haymana basin along NW-SE tectonic fractures can be expected. With its better reservoir characteristics, the Çaldağ formation is the best exploration unit in Haymana and Salt Lake basins. 2006, 76 pages Key Words: Reef, salt, petroleum, tectonic, trap, migration. i

3 TEŞEKKÜR Haymana (İç Anadolu) Dolaylarında Çaldağ Formasyonu-Tuz-Petrol İlişkilerinin İncelenmesi adlı bu tezde çalışmamın her aşamasında bana her konuda yardımcı olup, önerileri ile beni yönlendiren değerli hocam Prof. Dr. Bülent COŞKUN a sonsuz teşekkürlerimi sunarım. ODTÜ Petrol Mühendisliği Bölümünde laboratuar çalışmalarım için bana yardımcı olan Prof. Dr. Suat BAĞCI ya çok teşekkür ederim. Tez çalışmamın laboratuvar aşamasında yardımcı olan TPAO Araştırma Merkezinden Sayın Abdullah ÖNER, Sayın Murat ARAS ve Sayın Feridun Alp UĞUR a çok teşekkür ederim. İnce kesitlerde paleontolojik veriler ve yaş tayini yapmamda yardımcı olan Sayın Birkan ALAN ve Sayın Ercüment SİREL e, ince kesit fotoğraf çekiminde Doç. Dr. Yusuf Kağan KADIOĞLU na ve ince kesit değerlendirmesinde yardımcı olan Doç. Dr. Ümran DOĞAN a teşekkür ederim. Tez çalışmam esnasında benden her türlü desteği esirgemeyen Eşime ve Aileme teşekkürü bir borç bilirim. Yasemin NEHİR Ankara, Mayıs 2006 ii

4 İÇİNDEKİLER ÖZET... i ABSTRACT... ii TEŞEKKÜR... iii SİMGELER DİZİNİ... vii ŞEKİLLER DİZİNİ... viii ÇİZELGE DİZİNİ... xi 1. GİRİŞ Kaynak Özetleri KURAMSAL TEMELLER Haymana Havzasının Stratigrafisi Ofiyolitik melanj Haymana formasyonu Çaldağ formasyonu Kartal formasyonu Kırkkavak formasyonu Ilgınlıkdere formasyonu Eskipolatlı formasyonu Gökdağ formasyonu İnsuyu Formasyonu Cihanbeyli formasyonu Tuzgölü formasyonu Tuzgölü-Haymana Havzasının Sedimantasyonu Tuz Gölü Haymana Havzasının Tektonik Evrimi Tuz Gölü Havzasının Fay Sistemleri Tuzgölü fay zonu Eskişehir-Sultanhanı fay sistemi Altınekin fay zonu MATERYAL ve YÖNTEM Çalışmanın Amacı iii

5 3.2 Çalışma Yöntemi Arazi çalışmaları Laboratuar çalışmaları ARAŞTIRMA BULGULARI Çaldağ Formasyonu Genel tanım Litoloji Kalınlık Alt ve üst kontaklar Yayılım Yaş Ölçülü Stratigrafi Kesitleri Çaldağ ÖSK sı İnce kesit incelemeleri Laboratuvar analizleri Porozite Permeabilite gelişmeleri Çatlak analizleri Çökelme ortamları ve rezervuar Çaldağ kesiti Erif kesiti Tektonik Üst Kretase hareketleri Miyosen hareketleri İNCELEME ALANI PETROL POTANSİYELİ Antiklinaller ve Rezervuar Kayaçlar Haymana antiklinali Çaldağ antiklinali Erif antiklinali Kaynak Kaya Örtü Kaya Eskipolatlı-1 Kuyusu ve Önemi iv

6 6. TARTIŞMA SONUÇLAR KAYNAKLAR ÖZGEÇMİŞ v

7 SİMGELER DİZİNİ KAF Fm. GR SEM ÖSK TOC Kuzey Anadolu Fayı Formasyon Gamma Ray Taramalı Elektron Mikroskop Ölçülü Stratigrafik Kesit Toplam Organik Karbon vi

8 ŞEKİLLER DİZİNİ Şekil 1.1 Tuz gölü-haymana havzasının genel görünümü... 1 Şekil 1.2 İnceleme alanının basitleştirilmiş jeoloji haritası... 3 Şekil 2.1 Çalışma alanının genelleştirilmiş stratigrafi kesiti... 9 Şekil 2.2 Kartal-Çaldağ ve Yeşilyurt formasyonlarının çökelme ortamlarını yansıtan blok diyagram Şekil 2.3 Tuzgölü Havzası ve civarının neotektonik haritası Şekil 3.1 Çalışma alanındaki ÖSK yerlerini gösteren bulduru haritası Şekil 4.1 Çaldağ formasyonunda ortam şartlarına göre yanal fasiyes değişmeleri Şekil 4.2 Çaldağ ölçülü stratigrafi kesitinde paleontolojik incelemelerle belirlenen fosil dağılımı Şekil 4.3 Erif ölçülü stratigrafi kesitinde paleontolojik incelemelerle belirlenen fosil dağılımı Şekil 4.4 Çaldağ formasyonunun rezervuar özelliklerini ince kesit ve laboratuvar analizleri ile incelemek amacıyla, Çaldağ ve Erif Ölçülü Stratigrafi kesitlerinde alınan örnekler Şekil 4.5 Çaldağ yükselimi kuzey ve güney kanatlarında yapılan ölçülü stratigrafi kesit yerleri Şekil 4.6 Saha ve kuyu verilerine göre çalışma alanının bugünkü durumu Şekil 4.7 Çaldağ formasyonunda fosiller ve ince çatlaklar içeren biyomikritler.. 30 Şekil 4.8 Çaldağ formasyonunda taneler arası porozite gelişmeleri Şekil 4.9 Çaldağ kireçtaşlarında porozite azalmalarına neden olan çatlaklar içindeki kalsit dolguları Şekil 4.10 Porozite azalmasına neden olan ve fosiller içinde gelişen kalsit dolguları Şekil 4.11 Sıvı hareketlerine bağlı olarak çatlaklarda biriken killer Şekil 4.12 Fosiller içindeki erime boşluklarında biriken kalsit dolguları Şekil 4.13 Çatlaklar içindeki sıvı hareketleri ile çökelen kuvars ve feldispatlar. 34 vii

9 Şekil 4.14 Sıvı hareketleri ile oluşan ve fosil etrafında biriken sparitler Şekil 4.15 Resifal özellikleri belirleyici tam ve iri fosil gelişmeleri Şekil 4.16 Resifal bölgelerde iri ve tam fosiller içindeki sıvı hareketleri neticesinde gelişen sparitler Şekil 4.17 Çaldağ kireçtaşlarında yanal fasiyes değişmelerini gösteren kumtaşı gelişmeleri Şekil 4.18 Çaldağ kireçtaşları üst seviyelerde zayıf enerjili zonlarda gelişme gösteren mikritler Şekil 4.19 Resif ilerisindeki tektonik olayları gösteren ve fosilleri etkileyen küçük ölçekli fay oluşumu Şekil 4.20 Tektonik etkenlerle oluşan ve kalsit dolgulu çatlaklar Şekil 4.21 Çaldağ kesiti civa ve helyum analizleri Şekil 4.22 Erif kesiti tabandan tavana laboratuvar analiz sonuçları Şekil 4.23 Çaldağ ve Erif kesitlerinde porozite ve permabilite yorumlaması Şekil 4.24 Çaldağ kesitinde SEM analizlerinde izlenen kalsit kristalleri arası porozite gelişmeleri Şekil 4.25 Kireçtaşlarında hidrodinamik hareketler sonucunda hareket eden sıvılar, fosillerde erime boşluklu porozite gelişmeleri Şekil 4.26 SEM analizi çatlak görünümü Şekil 4.27 Çaldağ ve Erif kesitlerinde kesitler boyunca gelişen KB-GD yönlü çatlak sistemleri Şekil 4.28 Erif ve Çaldağ ÖSK sında ölçülen çatlak yönelimlerinin rezervuar açısından değerlendirilmesi Şekil 4.29 Çaldağ kesitinde ince kesit incelemeleri ile belirlenen ortam enerjileri Şekil 4.30 Fosiller etrafındaki mikritik matriks düşük enerji ortamını ifade ederken fosiller içindeki kırıntılı malzemeler düşük enerji ortamına malzeme taşımının gösterimi Şekil 4.31 Tektonik hareketlere bağlı olarak resiflerden kopan parçaların düşük enerjili ortama taşınması viii

10 Şekil 4.32 Çaldağ ve Erif ölçülü stratigrafi kesitleri ile Eskipolatlı-1 kuyusunun Wilson Standart Microfacies Types (SMF) ve Irwin modellerindeki yeri (Wilson 1975 den değiştirilmiştir) Şekil 4.33 Erif kesitinde ince kesit incelemeleriyle belirlenen ortam yorumu Şekil 4.34 Çaldağ tepe ve Erif kesitlerinde Çaldağ kireçtaşlarındaki rezervuar görünümü Şekil 4.35 Çaldağ Tepe kireçtaşlarında yorumlanmamış ve yorumlanmış fotograflar. Çaldağ antiklinali ve Miyosen hareketleri esnasında oluşan faylar Şekil 4.36 Erif kesitinde Çaldağ formasyonu Şekil 4.37 Eskipolatlı-1, Erif, Çaldağ, Eşmekaya-1, Bezirci-1 arası yapısal ve sedimantolojik korelasyon Şekil 5.1 Haymana antiklinalini gösteren KB-GD yönlü sismik kesit Şekil 5.2 Hidrokarbon türüm zonu haritası Şekil 5.3 İnceleme alanı ve dolaylarındaki antiklinal yapıların petrol potansiyelini ve rezervuar durumlarını gösteren şematik kesit Şekil 5.3 Eskipolatlı-1 kuyusunda Çaldağ formasyonu log özellikleri Şekil 5.4 Polatlı ve Haymana Havzalarında paleontolojik veriler ile tektonik ilişkileri gösteren kesit Şekil 6.1 Ankara dolaylarında yüzeyde görülen tuz eriyikleri ix

11 ÇİZELGE DİZİNİ Çizelge 5.1 Şeyl örnekleri jeokimyasal analiz neticeleri x

12 1. GİRİŞ İç Anadolu bölgesinde yer alan Tuzgölü- Haymana havzası doğuda Kırşehir masifi, batıda Menderes masifi, kuzeyde Çankırı-Çorum havzası, güneyde ise Toros dağları ile çevrilmiştir (Şekil 1.1). Şekil 1.1 Tuz gölü-haymana havzasının genel görünümü Tuz Gölü havzası çökelsel yapısı, stratigrafik karakteri ve tektonik konumu ile havza özelliği taşır. Yapılan çalışmalar Havzanın Üst Kretaseden itibaren aktif bir tektonizmanın etkisi altında hızlı bir çökme ve çökelmenin sonucu geliştiğini gösterir. (Turgut 1978) Tuzgölü Havzası, genelde KB-GD gidişli, büyük faylarla karakterize edilen bir depolanma alanıdır (Yıldız vd. 2001). Tuz Gölü Havzasının Temelini Haymana Polatlı bölümünde Ankara Karmaşığı içerisinde yer alan ofiyolitler oluşturmaktadır. (Yıldız vd. 2001). 1

13 Haymana formasyonu ilk kez da Esso ve Amoseas petrol jeologları tarafından tanımlanmıştır. Daha sonra Rigo de Righi ve Cortesini, Schmidt, Ünalan vd. aynı adı kullanmışlardır. (Acar vd. 2000). Haymana dolaylarında genel anlamda bir şelfin, yörenin kuzey, batı ve güneyinde şelf gerisi alanın, güneydoğuda ise şelf ilerisi bir ortamın yer aldığı sonucuna varılmıştır. Üst Kretase ve Alt Tersiyer süresince Haymana-Polatlı baseninin güneydoğuya doğru Tuz Gölü ile birleştiğine ve Tuz Gölü ile bağlı olduğuna ve bölgenin bu kesiminde fliş çökelme olduğuna inanılmaktadır (Arıkan 1975). Maastrihtiyen yaşlı Haymana Formasyonu stratigrafik istifin en alt birimi olup geniş yüzeysel yayılıma sahiptir. Yaklaşık doğu-batı doğrultulu Haymana antiklinalinin apeksinde yer alan formasyon, açık yeşil renkli kumtaşı-marn ardalanmasından oluşmuştur. Batıda tipik fliş şeklinde gözlenen bu formasyon doğuya doğru yanal fasiyes değişikliğine uğramakta ve doğuda birim içerisinde makro fosilli kumlu kireçtaşı tabakaları ile petrollü kanal dolguları görülmektedir. (Şenalp ve Gökçen 1978). 2

14 Şekil 1.2 İnceleme alanının basitleştirilmiş jeoloji haritası (Görür N., 1981 den değiştirilerek alınmıştır). Çaldağ kireçtaşı, Haymana-Polatlı havzasında yüzeyler (Şekil 1.2). En tipik olarak KB Haymana Çaldağ'da gelişmiştir. Bej renkli, çok ince taneli, kötü-iyi boylanmalı ve genellikle iyi tabakalı olan bu biyoklastik kireçtaşı, alt düzeylerinde küçük bentonik foraminiferli biyopelmikrit ve biyosparit ardışımından oluşur. Üst seviyelere 3

15 doğru oosparit ve algli, mollusklu biyomikridit ve biyomiksparruditler şeklinde devam eden bu birim, Kırkkavak Formasyonuna geçiş zonunda Globigerinli biyomikrite dönüşür (Görür 1981 (a)). Toplam kalınlığı (kırıntılı arakatkılar göz önüne alınmadığında) Çaldağ yöresinde 750 m kadardır. (Meriç ve Görür 1981). Haymana-Polatlı ve Tuz gölü havzasında geniş yayılımlar gösteren ve petrol araştırmalarında önemli bir hazne kaya olabileceği düşünülen Çaldağ kireçtaşının kesin yaş dokanağını saptayabilmek ve buna bağlı olarak bölgenin jeoloji evrimine katkıda bulunmak amacıyle bu birim üzerinde ayrıntılı sedimantolojik ve stratigrafik kesitler ölçülmüştür. 1.1 Kaynak Özetleri Tuzgölü havzası Akdeniz Alpin Kuşağı nın üzerinde ve Anadolu levhasının orta kesiminde yer alır. Doğusu Tuzgölü fay zonu, batısı Eskişehir-Sultanhanı fay sistemi ile sınırlanan Tuzgölü Havzası, hidrokarbon olanakları, değişik tuz mineralleri, tektonik konumu, karakteristik morfolojisi ve tektonik özellikleri ile 1940 lı yıllardan beri yapılan çalışmaların ilgi odağı olmuştur. İlk çalışmalar Şereflikoçhisar civarındaki kömür yataklarıyla ilgilidir (İlhan 1962). Takip eden çalışmaların çoğu bölgenin hidrokarbon olanaklarını belirlemek için havzanın stratigrafisini ve tektonik yapısını ortaya koymaya yöneliktir (Arıkan 1975, Capraru 1991, Turgut 1978, Derman vd. 2000, Uygun 1981, Oktay 1982, Görür vd. 1984,1998; Çemen vd.1999). Yüksel 1972, Haymana Yöresi Tortul Dizisinin Düşey Yönde Gelişimi ve Yanal Fasiyes Dağılışı adlı çalışmasında Haymana civarının fasiyes dağılımından ve Üst Kretase formasyonlarından bahsedilmektedir. Arıkan 1975, Tuzgölü havzasının jeolojisi ve petrol imkanları adlı çalışmasında petrolün jeolojik temelini araştırmış ve hidrokarbon belirtileri hakkında bilgi vermiştir. 4

16 Sirel 1975, Polatlı (Güneybatı Ankara) Güneyinin Stratigrafisi isimli çalışmasında biyostratigrafik zon oluşturabilecek nitelikteki foraminiferlerin sistematik incelemesini yapmıştır. İnceleme alanının Paleosen-Eosen biyozonlarını saptayarak bölgenin genel stratigrafisi hakkında bilgi vermiştir. Sirel ve Gündü 1976, Haymana (Güney Ankara) Yöresi İlerdiyen, Küiziyen ve Lütesiyen deki Nummulites, Assilina ve Alveolina Cinslerinin Bazı Türlerinin Tanımlamaları ve Stratigrafik Dağılımları adlı çalışmalarında Üst Paleosen, Alt-Orta Eosen, çökelleri içindeki Nummulites, Assilina ve Alveolina türlerinin sistematik tanımlamaları ve stratigrafik dağılımları çalışılmıştır. Ünalan vd. 1976, Haymana Polatlı Yöresinin (Güneybatı Ankara) Üst Kretase-Alt Tersiyer Stratigrafisi ve Paleocoğrafik Evrimi isimli çalışmasında bölgenin stratigrafisini inceleyerek paleocoğrafik evrimi hakkında yorum yapmıştır. Gökçen 1977, Ankara Haymana Güneyinin Sedimantolojik İncelenmesi III: Bölge Tortullaşma Modeli ve Paleocoğrafya adlı çalışmasında inceleme alanının sedimantasyon tarihçesi ve paleocoğrafik evrimi tartışılmıştır. Şenalp ve Gökçen 1978, Haymana (Güneybatı Ankara) Yöresindeki Petrollü Kumtaşlarının Sedimantolojik İncelemesi adlı çalışmasında petrollü kumtaşlarının geometrisi hakkında bilgi vermiş kumtaşlarının petrolojisinden bahsetmiş ve çökelme ortamını yorumlamıştır. Batman 1978,a Haymana Kuzeyinin Jeolojik Evrimi ve Yöredeki Melanjın İncelenmesi I: Stratigrafi Birimleri başlıklı çalışmasında inceleme alanının jeolojik evrimi ve litostratigrafik istif içinde yer alan melanj özelliğindeki birimlerin yapısı ve konumu incelenmiştir. Batman 1978,b Haymana Kuzeyinin Jeolojik Evrimi ve Yöredeki Melanjın İncelenmesi II: Tektonik ve Jeolojik Evrim adlı çalışmasında İncelenen alan içinde tektonik yapıların konumu ve dağılımı bakımından değerlendirme yapılmıştır. 5

17 Görür 1981,a Tuzgölü-Haymana Havzasının Stratigrafik Analizi adlı çalışmasında inceleme alanının stratigrafik analizi hakkında bilgi vererek Tuzgölü-Haymana havzasının Üst Kretase-Tersiyer evrimi ve Tuzgölü-Haymana havzasının petrol olanaklarına değinmiştir. Görür 1981,b Haymana - Polatlı Havzasındaki Çaldağ ( Monsiyen ) Kireçtaşının Petrolojisi isimli çalışmasında Çaldağ kireçtaşlarını petrolojik ve ortamsal açıdan ayrıntılı olarak incelemiştir. Batman 1981, Ofiyolitli Melanjın Haymana Kuzeyindeki Yörede (Güneybatı Ankara) İncelenmesi isimli çalışmasında ofiyolitli melanjın konumu, litolojikpetrografik özellikleri ve yaşı ile ilgili bulgular sunmuştur. Çetin vd. 1986, Haymana (Güney-Batı Ankara) doğusu ve batısındaki Üst Kretase- Alt Tersiyer istifinin sedimantolojik ve sedimanter petrolojik incelemesi adlı çalışmasında birimlerin litostratigrafik incelemesini yapmış, sedimantoloji ve sedimanter petrografisi hakkında bilgi vermiştir. Coşkun vd. 1990, Haymana-Mandıra-Dereköy Arasındaki Sahanın Petrol İmkanları isimli çalışmalarında Ankara güneybatısında bulunan Haymana ve yakın yöresinin petrol imkanları araştırılmıştır. Capraru 1991, Hydrokarbon trap types in the structural units of the Tuz Gölü Basin adlı çalışmasında Tuzgölü Havzasının jeolojik oluşumu, tektonik evrimi ve sedimanter oluşumu hakkında sismik kesitler kullanarak bilgi vermiştir. Çemen vd. 1999, Tuzgölü Havzasının Yapısal Evrimi isimli çalışmasında Tuzgölü havzasının tektonik oluşumu, stratigrafisi, yapısal jeolojisi hakkında değerlendirme yapılmıştır. Acar ve Sonel 2000, Haymana Formasyonunun Organik Fasiyesleri ve Jeokimyası adlı çalışmasında Haymana formasyonunun kaynak kaya potansiyeli ve organik fasiyesleri incelenmiştir. 6

18 Koçyiğit 2000, Orta Anadolu nun Genel Neotektonik Özellikleri ve Depremselliği adlı çalışmasında aktif tektonik rejimlerin ve ilgili yapıların niteliğinden bahsedilmiş, Orta Anadolu nun genel neotektonik özelliklerini açıklamıştır. Dirik ve Erol 2000, Tuzgölü ve Civarının Tektonomorfolojik Evrimi Orta Anadolu- Türkiye başlıklı çalışmasında Tuzgölü ve civarının tektonik ve stratigrafik özelliklerinden bahsetmiş, bölgenin tektonomorfolojik evrimini açıklamıştır. Derman vd. 2000, Şereflikoçhisar-Aksaray Fay Zonunun Evrimi Hakkında Yeni Sedimantolojik Veriler isimli çalışmasında Şereflikoçhisar-Aksaray Fay Zonu üzerinde yapılan çalışmalarda elde edilen yeni sedimantolojik verilerle fay zonunun evrimi hakkında bilgi vermişlerdir. Yıldız vd. 2001, Tuzgölü havzası kuzeybatısının biyostratigrafik ve paleoekolojik incelemeleri yapılmıştır. Coşkun 2004, Tuzgölü Havzasında Hidrokarbonla İlgili Araştırma, Aksaray- Ecemiş Fayları Tuz İlişkileri adlı çalışmasında Havzanın paleocoğrafik evrimi hakkında bilgi verilmektedir. Diyapirik tuzların oluşumu açıklanmakta ve petrol jeolojisi açısından değerlendirmesi yapılmaktadır. 7

19 2. KURAMSAL TEMELLER 2.1 Haymana Havzasının Stratigrafisi İç Anadolu bölgesinde yer alan Tuzgölü Haymana havzası yaşı Üst Kretase den Güncel e kadar değişen ve kalınlığı m. yi bulan şeyl, kumtaşı, çakıltaşı ve kireçtaşından oluşan bir istiftir. İstifin önemli bir bölümü benzer ortam ve tektonik koşullarda gelişmiştir. Haymana Havzasının genelleştirilmiş stratigrafi kesiti Şekil 2.1 de gösterilmiştir. Çalışmalara göre yaşlıdan gence doğru havzada şu formasyonlar bulunmaktadır. 8

20 Şekil 2.1 Çalışma alanının genelleştirilmiş stratigrafi kesiti. (Dirik ve Erol dan değiştirilerek alınmıştır, 2000) 9

21 2.1.1 Ofiyolitik melanj Ankara Melanjı olarakta adlandırılmıştır. Tersiyer öncesi kayaçların oluşturduğu ofiyolitli kısımdır. Çoğunlukla serpantinitten oluşan matriks içinde çeşitli kayaçlardan oluşan büyüklü küçüklü kayaçlardan meydana gelmiştir. Bu bloklarda bulunan kayaç türleri: Hornblendit, Gabro, Diyorit, Serpantinit, Radyolarit, Kiltaşı, Diyabaz, Spilit, Çört ve Kireçtaşıdır (Batman 1978 (a)). Ankara Melanjının yerleşim yaşı tartışmalıdır. Dereköy ve civarındaki çalışmalarda Ilgınlıkdere ve Kırkkavak formasyonlarının melanjın altına doğru daldığı görülmüş ve ofiyolitlerin yaşının Miyo- Pliyosen olduğu bulunmuştur (Coşkun vd. 1990). Haymana dolaylarında çökelme havzasını etkileyen en önemli tektonik etkinlik ofiyolitik yerleşmeler sırasında olmuştur Haymana formasyonu Tuzgölü havzasının en yaşlı kırıntılı birimi Haymana formasyonudur. Genel olarak çakıltaşlı kanal dolguları ve kumtaşı-şeyl ardalanmasından oluşur. Havzanın orta kesiminde genellikle şeyl olup havzanın kuzey, kuzeydoğusunda ve Ankara Melanjı ile tektonik dokanaklı olduğu kısımlarda çakıltaşı ve kumtaşı hakimdir. Çakıltaşları ve kumtaşları çeşitli taban yapıları ve derecelenme gösterir. Haymana formasyonunun en iyi mostra verdiği yer Haymana antiklinalidir. Tabanda konglomeralarla başlar, bunları gri kumtaşları ve kumlu marnlar veya kalkerli kiltaşı/şeyl takip eder. İstifin orta kısmı Orbitoides kapsayan konglomeratik Rudistli kireçtaşları ile başlar, kalkerli kiltaşları ve mavi gri marnlarla devam eder. Üst kısım siyah şeyllerden ve kumtaşlarından oluşmuştur. Kumtaşlarının kalınlıklarında yukarı doğru bir artış görülür. Senoniyenin en üst kısmındaki kumtaşlarında asfalt belirtileri gözlenmiştir. Üst Kretase klastikleri üzerinde Paleosen Algli kireçtaşı birimi yer alır (Arıkan 1975). Haymana'nın takriben 10 km kuzeybatısında Kadıköy boğazında Algli kireçtaşı birimi kalınlaşmakta ve buna karşılık aradaki siyah şeyl tabakalarının incelmesiyle 10

22 doğuya doğru kireçtaşı tabakaları birbirleriyle birleşmeye başlamaktadır. Daha doğuda Haymana antiklinalinin kuzey kanadında kireçtaşı tabakaları tek bir biyohermal ünite meydana getirirler. Burada Foraminifer ve Alglerin ince yapılarında asfaltik hidrokarbon belirtilerine rastlanmıştır. Bu resifal formasyonların Orta Anadolu havzalarındaki dağılım ve yayılımı henüz açıkça bilinmemektedir. Bazen 30 m kalınlığa erişen Algli kireçtaşlarına Üst Kretase-Tersiyer sınırında Tuz gölü havzasının her iki kenarında, Karacadağ yükseliminde ve Aksaray fay zonunda rastlanmıştır. Şu halde Algli kireçtaşı biriminin Tuz gölü havzasında, hiç olmazsa havzanın kenar kısımlarında, mevcut olabileceği farz edilebilir. (Arıkan 1975) Haymana havzasında Algce zengin ince kumlu kireçtaşları veya kalkerli kumtaşı seviyeleri kapsayan Üst Kretase marnları Algli kireçtaşı seviyeleri arasına girmiştir. Algli kireçtaşı kalın tabakalı, sert, sarı veya açık kırmızımsı kireçtaşlarıyla çok az miktarda kumlu ve marnlı arakatkılardan oluşmuştur Çaldağ formasyonu Çaldağ formasyonu Haymana Polatlı yöresinde Erif köyü ve Çaldağ tepede mostra verir. Kireçtaşlarının çoğu tanetaşıdır. Yer yer istiftaşı bandıda bulunmaktadır. Kireçtaşları bol miktarda alg, ekinit, mercan ve bryzoa parçaları içerir. Az miktarda kuvars taneleride bulunmaktadır. Bu taneler spar çimento ile birbirine bağlıdır. Formasyonun üst kesimindeki bazı kireçtaşlarının yüzeyleri demiroksitle sıvanmıştır. Çaldağ Formasyonunun alt kesiminde hiçbir tabakalanma göstermeyen çoğunlukla vaketaşlarının ve yer yer alg biyohermlerinin bulunduğu mercek şekilli oluşumlar bulunur. Bunlar Çaldağ ve Erif köyünde göze çarparlar. Çaldağ kireçtaşının yaşı daha önceki araştırıcılar tarafından genellikle Monsiyen olarak kabul edilmiştir (Yüksel 1972, Gökçen 1977, Ünalan vd, 1976, Toker 1980). Sirel 1975 ise, Kırkkavak Formasyonunun yaşını Tanesiyen olarak vurgulamıştır. Görür 1981, Tuzgölü-Haymana Havzasının Stratigrafik Analizi adlı çalışmasında, 11

23 Çaldağ Kireçtaşının sedimantolojik gelişimini göz önüne alarak bu birimin yaşının Monsiyenden Tanesiyene kadar çıkabileceğini belirtmiştir Kartal formasyonu Kartal formasyonu yanal ve düşey olarak Çaldağ formasyonuna geçer. Kırmızı renkli kumtaşı, şeyl, silttaşı ardalanmasından oluşur. Yer yer kireçtaşı seviyeleri görülür. Kötü boylanmış çakıltaşı mercekleri ile çapraz tabakalı kumtaşları, silt ve kil boyutundaki malzemenin bolluğu, tane boyundaki düşey küçülmenin tekrarlanması, kireçtaşı yumruları kapsayan kırmızı marnlar ve organik madde varlığı karasal ortamda oluştuğunu göstermektedir. Aynı zamanda formasyonun üst kesiminde ara katkılı olarak yer alan bol Miliolid li kireçtaşı bantları denizel ortamı göstermektedir. Buna göre Kartal Formasyonu esas olarak fluviyal, fakat zaman zaman deniz etkisi altında kalmış bir ortamın çökelleri olarak nitelendirilebilir (Ünalan vd. 1976) Kırkkavak formasyonu Haymana dolaylarında oldukça geniş alanda yüzeyleyen Kırkkavak Formasyonu alt sınırı birbiriyle yanal geçişli olan Kartal, Çaldağ formasyonlarıyla üst sınırı ise Eskipolatlı formasyonuyla uyumludur. Formasyonun alt kesimi boz renkli marn ve mercanlı kireçtaşı ardalanmasından oluşur. Kırkkavak formasyonu genellikle yeşilimsi gri renkli pelajik ve bentonik foraminifer içerikli şeyllerden oluşur. İçerisinde ince tabakalar halinde kireçtaşı, kumtaşı ara katkıları bulunur. Kireçtaşı ara katkıları çoğunlukla alg ve miliolidli biyomikritlerden oluşur (Görür 1981 (a)) Ilgınlıkdere formasyonu Şeyl ve türbiditik kum taşlarından oluşan formasyon rezervuar ve örtü kayası olabilecek birimleri oluşturur. Yer yer Kartal formasyonuyla geçişlilik gösterir. 12

24 2.1.7 Eskipolatlı formasyonu Eskipolatlı formasyonu tabandan tavana esas itibariyle şeyllerden oluşur. Alt kesimlerde şeyllerle ara katkılı olarak kumtaşı bantları yer alır. Kumtaşları derecelenmelidir. Şeyllerle olan alt dokanakları keskindir. Üst kesimlere doğru kumtaşı ara katkıları tamamen yok olur ve yerini kireçtaşı bandına bırakır Gökdağ formasyonu Eskipolatlı formasyonunun üzerinde görülen Gökdağ formasyonu Karasal kırıntılar, tüfit ve evaporitlerden oluşmaktadır İnsuyu formasyonu Gölsel kireçtaşı ve karasal kırıntılardan oluşan İnsuyu formasyonu tabanda Gökdağ formasyonu ile uyumlu olarak görülür Cihanbeyli formasyonu Cihanbeyli Formasyonu içerisinde volkanik kayaçlar (andezit, bazalt, tüf) bulunmaktadır. Ayrıca çakıltaşı, kumtaşı, kiltaşı ardalanması ve gölsel kireçtaşları, karbonat ve jips görülür Tuzgölü formasyonu Çakıl, kum,kireçtaşı parçaları içeren alüvyonlardan oluşur Tuzgölü-Haymana Havzasının Sedimantasyonu Tuzgölü havzası Üst Kretase- Tersiyer çökel alanlarındandır. Tuz gölü havzası Kuzeybatı-Güneydoğu yönlü karalararası bir havzadır. Kuzeyinde Ankara yükselimi, doğusunda Kırşehir masifi, güneyinde Toros dağları ve batısında Sivrihisar-Bozdağ masifi ile çevrelenmiştir (Arıkan 1975). 13

25 Tuz gölü havzası Üst Senoniyen-Oligosen süresince gelişmiştir metreden fazla kalınlıktaki sedimentler havzanın en derin yerinde birikmiştir. Subsidans Üst Senoniyen-Alt Orta Eosen süresince meydana gelmiş ve bunu Üst-Orta Eosende başlayan ve Oligosen sonlarına kadar devam eden regresyon takip etmiştir (Turgut 1978). Üst Senoniyen-Alt Orta Eosen süresince Tuz gölü havzası Haymana bölgesiyle kuzeybatıya doğru tek ve devamlı bir depresyon oluşturmuştur. Orta Eosen Nummulitik kireçtaşlarının depolanmasından sonra Tuz gölü havzası, yükselen Haymana havzasından Karacadağ yükseliminin doğu kenarı boyunca uzanan bir fay zonu ile ayrılmıştır. Kuzey-kuzeydoğuya doğru Çankırı havzasıyle bağlantısı Paleosen devrinde meydana gelmiş ve Tuz gölü havzasının Kuzeybatı-Güneydoğu yönlü fay zonlarıyla sınırlanmış bir graben halini alması Orta Eosen-Oligosen boyunca devam etmiştir. Oligosen sonlarında veya Miyosen döneminde meydana gelen esas deformasyondan sonra, Neojen esnasında yer yer depolanma havzaları oluşmuş ve bu havzalarda değişik kalınlıkta volkaniklerle gölsel kireçtaşları dahil karasal sedimentler birikmiştir. Tuz gölü havzası Pliyosendeki son Alpin kompresyonel hareketlerden hafif etkilenmiştir. Neojende meydana gelen ve Pleyistosene kadar devam eden tansiyonel hareketler tarihi devirlere kadar uzanan volkanik faaliyetlere sebep olmuşlardır (Arıkan 1975). Tuz Gölü Havzasının oluşumu hakkındaki bir başka görüş ise; Tuz Gölü Havzasının Haymana- Bala- Polatlı Havzalarından bağımsız bir havza olduğudur. Havza yay önü havza olarak kabul edilir (Oktay ve Dellaloğlu 1987). Kretase Güncel zaman aralığında havzanın derin kısımlarında fliş karakterli birimler çökelirken kenar kısımlarda karasal ve sığ denizel birimler çökelmiştir. Sığ denizel ve karasal ortamlarda yüksek enerji ürünü olan konglomera ve kumtaşları 14

26 çökelmiştir. Havzanın derin kısımlarında ise şeyl, kireçtaşı, jips ve anhidritler oluşmuştur. Haymana Polatlı bölgesinde Maastrihtiyen den Lütesiyen sonuna kadar olan zaman aralığında toplam kalınlığı 5800 m ye varan ve genellikle sürekli bir çökelme söz konusudur. Alttan üste doğru yada yanal olarak derin deniz çökellerinden şelf çökellerine, oradanda yarı karasal çökellere geçişler gözlenmiştir (Ünalan vd. 1976). Paleosen de Haymana dolaylarında bir şelf ve bölgenin güneydoğusunda şelf ilerisi bir çökelme ortamı oluşmuştur. Şelf gerisinde yarı karasal niteliklere sahip Kartal formasyonu, Şelfte algli kireçtaşlarından oluşan Çaldağ formasyonu bulunmaktadır. Şelf ilerisi alanda pelajik fauna kapsayan şeyller ve bu şeyller içinde Çaldağ formasyonundan türemiş algli kireçtaşı kırıntılarını içeren Kırkkavak formasyonu çökelmiştir. Çökelme modelini gösteren blok diyagram Şekil 2.2 de gösterilmektedir. Şekil 2.2 Kartal-Çaldağ ve Kırkkavak formasyonlarının çökelme ortamlarını yansıtan blok diyagram (Ünalan vd dan değiştirilerek alınmıştır). 2.3 Tuz Gölü Haymana Havzasının Tektonik Evrimi Tuz Gölü Havzası Üst Jura ve Alt Kretase de geniş transgresyonunun etkisi altında kalmış, muhtemel bir epikontinental deniz bütün havzayı kaplamıştır. Bu sebeple, 15

27 Havza da kalınlığı 300 metreden daha fazla olan, kalın tabakalı, kesif, sıkı ve koyu renkli mikritik kireçtaşları çökelmiştir. Bu zaman kesiminde kayda değer bir klastik çökelmesinin görülmemesi havza yı etkileyen tektonik hareketlerin ya yok denecek kadar zayıf, ya da en düşük düzeyde olduğunu gösterir. Orta Kretase nin üstünden (Barremian, Aptian) itibaren havza etkin ve aktif bir tektonizmanın etkisi altına girer. Bir aşınma ve klastik çökelmesi şeklinde ortaya çıkan bu tektonizma Üst Kretase de daha etkinlik ve şiddetlilik kazanır. Üst Kretase klastikleri altta 200 metreye varan konglomeralar, bunların üstünde kumtaşı-silttaşı ve şeyl ardalanmalarının oluşturduğu fliş tipi çökellerle aralarında yer yer konglomera ve diğer karasal kamalanmalar ve dillenmelerden oluşur. Haymana Formasyonu adı verilen bu Üst Kretase klastikleri 2000 metreye varan kalınlığa ulaşırlar. Orta Kretase genellikle bir yükselme ve aşınma fazını içerdiğinden havza da geniş bir diskordans aralığını temsil eder. Havzayı tümüyle etkileyen tektonizma, havzanın kuzeyinde ve güneyinde ayrı özellikler taşır. Bu farklı tektonik ilişkiyi havzanın kuzeyinde ve güneyinde gösterdiği ayrı çökelsel ortamlara ve çökelsel ilişkilere bağlamak gerekir. Üst Maastrihtiyen-Daniyen zamanlarında havza nın kuzeyi sığ bir şelf görünümünde olup deniz tabanı bir takım düz alçak tepeciklerle bezenmiştir. Bu alçak tepecikler kuzey şelfinin karakterini sergileyen mercan-alg fasiyeslerinden oluşan resiflerin oluşmasında önemli yer tutarlar. Güneyi ise daha derin ve deniz tabanı asimetrik bir çanak görünümü arzetmektedir. Havzanın genel çökelsel ve tektonik yapısının oluşmasında doğuda yer alan Kırşehir Masifinin yeri vardır. Kuzeydeki şelf alanının taban yükselimlerinde gelişen mercan-alg fasiyesindeki resifal ve resif karakteri taşıyan oluşuklar 800 metreye varan kalınlığa ulaşırlar. Çaldağ kireçtaşı adı verilen bu resifal kireçtaşları güneye doğru kırıntılı özellik kazanarak devam ederler. Havzanın yavaş yavaş derinleşmeğe başladığı alanlarda resif parçaları, foraminifer ve mollusk kırıntılarının oluşturduğu detritik resif önü fasiyesler, bunların önünde ise killi mikritlerden oluşan derin deniz karbonatları bulunur. Daha güneyde ve havzanın derin kesimlerine yakın bölgelerde ise derin deniz klastikleri ile kamalanmalar halinde marnlar gelişmiştir. 16

28 Havzadaki resifal kireçtaşlarının ahenkli bir kütle halinde devam etmeyip oluşumları esnasında yer yer yüzeye, deniz seviyesinin üzerine çıktığı ve bunun sonucu olarak havzanın tümden sığlaştığı gözlenmektedir. Kuzeydeki resifal alanların zaman zaman yüzeylenmesinden güneydeki derin kesimin sığlaştığı ve çevresindeki alanların etkisiyle yarı kapalı bir havza özelliği kazandığını düşünmek gerekir. Bu durumda buharlaşmanın da önemli derecede oluştuğu düşünülürse, yarı kapalı bir havza özelliği kazanan Tuz Gölü havzasında deniz suyu tuzluluğunun olağanın üstünde artması havzanın derin kesimlerinde evaporit ve tuz çökelmesine ortam hazırlamıştır. Havzanın sığlaşması ve yarı kapalı bir duruma girmesi ve buharlaşmanın yoğun oluşu nedeniyle Üst Maastrihtiyen-Daniyen zamanında havzanın güneyinde derin kesimlerine rastlayan bölümünde kalın tuz ve diğer evaporit çökelleri oluşmuştur. Üst Maastrihtiyen-Daniyende oluşan tuz tabakası bugün havzada varlığı kanıtlanan tuz diyapirlerinin muhtemel kaynağını teşkil etmektedir. Alt ve Orta Miyosende havzanın tümüyle aktif bir tektonizmanın etkisi altına girdiği görülür. Buna bağlı olarak havzada yükselme ve aşınma hareketleri yoğunluk kazanır. Havza kenarı boyunca tümüyle yükselmiş ve deformasyona uğramıştır, havzanın daha sığ çökelme ortamını içeren kuzey kesimi ise kompresif hareketler ve sıkışmalar neticesi karmaşık bir biçimde yükselmiş, yer yer kırılmış, kaymış ve de ters dönmeler oluşturmuştur. Tuz Gölü havzasının doğu ve kuzeydoğu sınırı boyunca Üst Kretaseden beri devam eden tektonizma zaman zaman etkinliğini kaybetmekle beraber Alt ve Orta Miyosende bütün havzayı etkilemiş ve havza kenarları boyunca deformasyonal yapılar oluşturmuştur. 2.4 Tuz Gölü Havzasının Fay Sistemleri Orta Anadolu iki ayrı neotektonik rejim ve bu rejimlerle ilgili iki ayrı fay sistemi ile karakterize edilir. Bunlar: 1) Çekme türü tektonik rejim ve normal faylanma sistemi 2) Sıkışma genişleme türü tektonik rejim ve doğrultu atımlı faylanma sistemidir. 17

29 Çekme türü neotektonik rejim ile ilgili yapılar; Orta Anadolu nun batı yarısını denetleyen rejim, Güneybatı Anadolu ve Göller yöresindeki kıta içi genişleme rejiminin doğu devamıdır. Sıkışma genişleme türü tektonik rejim ile ilgili yapılar; Orta Anadolu nun yaklaşık olarak Niğde ve Kırıkkale illerinin doğusunda kalan kesimi, başka bir deyişle Batıda yer alan Kesikköprü Fayı ve Tuzgölü Fay zonunun doğusunda kalan kesimi, egemen olarak doğrultu atımlı faylanma ile karakterize edilen sıkışma genişleme türü bir neotektonik rejimin denetimi altındadır. Tuzgölü Havzası ve civarı üç önemli fay zonu tarafından kontrol edilmektedir. Bunlar: 1) Tuzgölünün doğu kenarını kontrol eden Tuzgölü Fay zonu, 2) Batıdaki Yeniceoba ve Cihanbeyli fay zonlarından oluşan Eskişehir- Sultanhanı fay sistemi, 3) Havzanın güneybatısındaki Altınekin fay zonudur Tuzgölü fay zonu Tuzgölü Havzasının batısını kontrol eden, KB-GD doğrultulu, yaklaşık km uzunluğunda ve 5-25 km genişliğine sahip ve Tuzgölünün kuzeyinden başlayıp Niğde nin güneybatısına kadar devam eden bir fay zonudur. Basamak şeklinde yarı graben veya horst graben morfolojisi sunan bu fay zonu birbirine paralel veya yarı paralel faylardan oluşur. Ana fayın düşen batı bloğunda oluşan kalın, yer yer deforme olmuş alüvyon yelpazeleri, fay diklikleri ve doğu blok üzerinde, saat yönünde büklüm gösteren dere yatakları önemli morfolojik unsurlardır (Dirik ve Göncüoğlu 1996) Eskişehir-Sultanhanı fay sistemi Eskişehir-Sultanhanı fay sistemi birkaç fay zonundan oluşmaktadır. Tuzgölünün güneyindeki Sultanhanı civarından itibaren gözlenmeye başlar. KB yönünde Cihanbeyli-Günyüzü ve Eskişehir e kadar uzanarak muhtemelen Eskişehir fay zonu ile birleşir. Bu fay sistemi kuzeyden güneye doğru Ilıca, Yeniceoba ve Cihanbeyli fay zonlarından oluşur. İlk olarak Koçyiğit (2000) tarafından adlandırılan Ilıca Fay Zonu 18

30 Haymana güneybatısında yer alır. Yaklaşık KB-GD doğrultulu fay zonu Yeniceoba ovasının kuzey kenarına kadar izlenmekte olup çizgisel Ilıcaözü vadisi ve sıcak su kaynakları bu fay zonu boyunca gözlenen önemli özelliklerdir. KB-GD doğrultulu Yeniceoba ve Cihanbeyli fay zonları birbirine paralel yarı paralel, yüksek açılı normal fay bileşenli sağ-yanal doğrultu atımlı faylardan oluşur. Fay zonu boyunca temele ait birimlerde dahil olmak üzere yaşlı birimler Miyo-Pliyosen yaşlı çökellerle yan yana gelmiştir. Ünalan ve Yüksel (1978) yaptıkları çalışmalarında Haymana-Polatlı havzasının Maastrihtiyen zamanında bir graben olarak geliştiğini ortaya koymuşlardır Altınekin fay zonu KD-GB doğrultulu bir fay zonudur. KB-GD doğrultulu fayları kesen bu fay zonu diğer fay zonlarından gençtir. Güneyde Konya ovasının batı kenarından başlayan bu fay zonu KD ya doğru Cihanbeyli ve Yeniceoba fay zonlarını da keserek kuzeye doğru uzanır (Şekil 2.3). İnceleme Alanı Şekil 2.3. Tuzgölü Havzası ve civarının neotektonik haritası (Koçyiğit 2000 den alınmıştır) 19

31 3. MATERYAL ve YÖNTEM 3.1 Çalışmanın Amacı Haymana dolaylarında geniş alanlarda yayılım gösteren Çaldağ formasyonu Tuzgölü havzasında açılan petrol arama kuyularında öncelikli rezervuar seviyesi olarak düşünülmektedir. Çaldağ formasyonunun petrol potansiyeli, fasiyes içeriğine ve bölgenin genel tektonik özelliklerine göre değişiklik gösterir. Ayrıca çalışma alanının güneyinde yer alan ve Tuzgölü havzasında gelişme gösteren tuz domları ve diyapirlerine bağlı olarak Çaldağ formasyonu rezervuar özellikleri etkilemektedir. Resifal karakterli Çaldağ formasyonunda rezervuar özelliklerinin düşey ve yanal yönde dağılmaları petrol potansiyelini belirler. Bu bakımdan Haymana dolaylarında Çaldağ kireçtaşının fasiyes özelliklerinin dağılımı, Tuzgölü havzası ile korelasyonunda önemli olmaktadır (Şekil 3.1). Bu bakımdan çalışma alanında yapılan ÖSK lardaki arazi ve labaratuvar incelemeleri Çaldağ formasyonunun Haymana dolaylarındaki sedimantolojik ve tektonik özellikleri hakkında önemli veriler sağlamıştır. Bu çalışmanın amacı Çaldağ formasyonunun fasiyes ve rezervuar özelliklerinin Haymana dolaylarındaki dağılımını incelemek, bunları inceleme alanı güney-batısında yer alan Tuzgölü havzasında yer altındaki kuyularda kesilen Çaldağ formasyonu ve tuz yapılarıyla deneştirmek ve formasyonun petrol potansiyelini belirlemektir. 20

32 Şekil 3.1 Çalışma alanındaki ÖSK yerlerini gösteren bulduru haritası 3.2 Çalışma Yöntemi Çalışmanın amacını takip edilen çalışma yöntemi: Bu çalışmanın gerçekleşmesi için kullanılan yöntemler aşağıdadır: Arazi çalışmaları Bu çalışmalarda özellikle Çaldağ formasyonunun yüzeylendiği bölgelerde ÖSK lar yaparak, amaca uygun olarak kayaç örnekleri almak, inceleme alanındaki tektonik hadiselere bağlı olarak rezervuar özelliklerini etkileyen fay ve çatlak sistemlerini tespit etmek ve inceleme alanının yüzey jeolojisini yorumlamak gibi jeolojik özellikler incelenmiştir. Bu doğrultuda Çaldağ tepeden 20 adet, Erif ten 12 adet örnek alınmıştır. 21

33 3.2.2 Laboratuar çalışmaları Çaldağ formasyonundan derlenen 32 adet kayaç örnekleri üzerinde fasiyes özelliklerini analiz etmek ve yaş tayini yapmak için ince kesitler yapılmıştır. Ayrıca fasiyesler içinde porozite ve permabilite gelişmelerini tayin etmek amacıyla Helyum ve Civa analizleri yapılarak laboratuvar deneyleri gerçekleştirilmiştir. İnce kesitler Ankara Üniversitesi Jeoloji Mühendisliği bölümü ve MTA da yaptırılmıştır. Porozite ve permabilite ölçmeleri ise ODTÜ Petrol Mühendisliği bölümünde gerçekleştirilmiştir. Çaldağ formasyonunun inceleme alanında en önemli kaynak kaya nitelikli Haymana formasyonu ile olan ilişkilerini belirlemek amacıyla şeyllerden alınan örneklerin jeokimyasal analizleri TPAO Araştırma merkezinde yaptırılmıştır. 22

34 4. ARAŞTIRMA BULGULARI 4.1 Çaldağ Formasyonu Genel Tanım Çaldağ formasyonu Haymana-Polatlı havzasında geniş alanlarda yayılım gösteren genelde kireçtaşlarından oluşan, yer yer resifal karakterli bir formasyondur. Formasyonun ilk defa 1960 yılında Schmidt tarafından tanımlanmıştır (Acar ve Sonel, 2000). İnceleme alanında Çaldağ formasyonu Çaldağ tepesi ve Erif köyü dolaylarında yüzeylenmektedir (Şekil1.2) Litoloji Çaldağ formasyonu beyaz, bej, krem renkli, yer yer bol fosilli, çatlaklı, çatlakları kalsit dolgulu, genelde masif görünüşlü, yer yer resifal karakterli ve dolomitik kireçtaşlarından oluşur. Formasyon, Çaldağ dolaylarında masif kireçtaşları, Erif te ise şeyl-marn ara bantlı tabakalı kireçtaşlarından oluşmaktadır Kalınlık İnceleme alanında Çaldağ formasyonu metre arasında bir kalınlık içerir. Çaldağ bölgesinde formasyonun resifal olmasından dolayı kalın ve masif bir kireçtaşı istifi izlenirken, Erif dolaylarında formasyonun üst seviyelerine doğru kalınlıkları metre olan şeyl-marn tabakaları mevcuttur. Çaldağ ve Erif kesitlerinde formasyonun tabanı alüvyonlarla örtülü olması dolayısıyla izlenememektedir. Çaldağ kesitinde tabanda metre kalınlıkta alüvyonlarla örtülü kısmın altında Haymana formasyonuna ait şeyller yüzeylenmektedir. 23

35 4.1.4 Alt ve üst kontaklar Çaldağ kesitinde tabanda Haymana formasyonu izlenirken tavanda alüvyonlar sebebiyle üst sınır izlenmemektedir. Erif kesitinde ise taban örtülüdür. Tavanda ise bazı yerlerde Kırkkavak veya Kartal formasyonları mevcuttur Yayılım Çaldağ formasyonu Haymana ve dolaylarında genelde doğu-batı veya güneybatıkuzeydoğu yönünde yayılım göstermektedir (Şekil 1.2). Formasyonun resifal olması dolayısıyla özellikle Kartal formasyonu veya Kırkkavak formasyonu ile yanal fayises değişmeleri izlenir (Ünalan 1976). Çaldağ formasyonunun Haymana havzası içinde yayılımı ve fasiyes özellikleri, çökelme ortamı şartları ile ilişkilidir. Resifal karekterli kireçtaşları öncelikle paleoyükselimler üzerinde gelişme gösterirler (Şekil 4.1). Şekil 4.1 Çaldağ formasyonunda ortam şartlarına göre inceleme alanında görülen yanal fasiyes değişmelerini gösteren şematik model Yaş İnce kesit incelemelerinde Çaldağ formasyonu içinde belirlenen fosillere göre Çaldağ kesitinde Üst Kretase-Erken Paleosen, Erif kesitinde ise Erken ve Geç Paleosen yaşları tespit edilmiştir (Şekil , Sirel 2005). 24

36 ÇALDAĞ KESİTİ Şekil 4.2 Çaldağ ölçülü stratigrafi kesitinde paleontolojik incelemelerle belirlenen fosil dağılımı (Sirel 2005) 25

37 ERİF KESİTİ Şekil 4.3 Erif ölçülü stratigrafi kesitinde paleontolojik incelemelerle belirlenen fosil dağılımı (Sirel 2005) 4.2 Ölçülü Stratigrafi Kesitleri Çaldağ formasyonun inceleme alanındaki fasiyes ve rezervuar özelliklerini belirlemek amacıyla Çaldağ tepe ve Erif köyü dolaylarında ayrıntılı ÖSK lar yapılmıştır (Şekil 4.4). 26

38 Çaldağ Kesiti Erif Kesiti Şekil 4.4 Çaldağ formasyonunun rezervuar özelliklerini ince kesit ve laboratuvar analizleri ile incelemek amacıyla, Çaldağ ve Erif Ölçülü Stratigrafi kesitlerinde alınan örnekler ve fosil dağılımları. 27

39 4.2.1 Çaldağ ÖSK sı Çaldağ kesit yeri Haymana kazasının Güneybatısındaki Çaldağ tepe mevkiinde yapılmıştır (Şekil 1.2 ve Şekil 4.5). Kesit ölçüm yönü. Şekil 4.5 Çaldağ yükselimi kuzey ve güney kanatlarında yapılan ölçülü ÖSK yerleri. Çaldağ yükselimi 350 X 550 metre çapında elips görünüşlü bir antiklinaldir. Çaldağ kesitinde 309 metre kireçtaşı ölçülmüştür. Fasiyes, rezervuar ve çökelme ortamı özelliklerini belirlemek amacıyla ince kesit ve laboratuar analizlerinde kullanılmak üzere 20 adet kayaç örneği alınmıştır. Çaldağ kesiti Şekil 4.5 de de görüldüğü gibi Çaldağ antiklinalinin doğu ve batı kanatlarında ölçülmüştür. Tabaka eğimleri, resifal karekterlerden dolayı, çok belirgin olmamasına rağmen antiklinalin güney kanadında 22 güneye, kuzey kanadında ise 25 kuzeye dalımlıdır. Çaldağ antiklinalindeki tabaka kıvrımlanmaları Haymana ve Tuzgölü havzalarında etkili olan Miyosen yaşlı hareketlerle ilişkilidir (Koçyiğit 2000, Şekil 4.6). Bu hareketlere bağlı olarak sert ve kırılgan olan kireçtaşlarında çeşitli yönlerde gelişme gösteren, çeşitli ölçeklerde çatlak sistemleri oluşmuştur. İnce kesit incelemeleri ve arazi gözlemlerine göre bu çatlaklar içinde yer yer kalsit dolgularına rastlanmaktadır. Ayrıca Çaldağ antiklinalinin kuzey kanadında antiklinalin büyük eksenine eğik-dik çiçeksi yapıları içeren doğrultu atımlı faylar izlenmektedir. 28

40 Şekil 4.6 Saha ve kuyu verilerine göre çalışma alanının bugünkü durumu. Miyosen hareketleri ile Çaldağ bölgesi yükselirken, Erif ve Eskipolatlı-1 de çökme zonları oluşmuştur İnce kesit incelemeleri Çaldağ formasyonunun fasiyes ve rezervuar özelliklerini incelemek amacıyla arazide alınan kayaç örneklerinde ince kesit yapılmıştır. İnce kesit incelemelerinde Çaldağ kesitinin taban kısmında iri ve bol fosilli, fosiller içinde erime boşluklu, stilolitli, yer yer klastik malzemeli, çok ince çatlaklı biyomikritler bulunmaktadır (Şekil 4.7). Kesitin üst seviyelerinde çok iyi porozite gelişmeleri mevcuttur (Şekil 4.8). Kayaç adlamaları Folk ve Dunham a göre yapılmıştır. 29

41 7 Fosil Şekil 4.7 Çaldağ formasyonunda fosiller ve ince çatlaklar içeren biyomikritler. Örnek no:y1, I.Nikol Boşluk Şekil 4.8 Çaldağ formasyonunda taneler arası porozite gelişmeleri. Örnek no:y3, II. Nikol 30

42 Fakat üste doğru artan çatlaklar içinde meteorik suların taşıdığı ve biriktirdiği kalsit dolguları porozite gelişmelerini azaltmaktadır (Şekil 4.9). Bu bölgede bulunan alg gibi iri fosiller içinde izlenen poroziteli kesimler de kalsit dolgusu içermekte ve porozitede düşmeler görülmektedir (Şekil 4.10). Kalsit dolgusu Şekil 4.9 Çaldağ kireçtaşlarında porozite azalmalarına neden olan çatlaklar içindeki kalsit dolguları. Örnek no:y6, I Nikol 31

43 Kalsit dolgusu Şekil 4.10 Porozite azalmasına neden olan ve fosiller içinde gelişen kalsit dolguları. Örnek no:y6, I Nikol Ayrıca iri fosil kavkıları arasında biriken killerde poroziteyi azaltmaktadır (Şekil 4.11). Kalsit dolgulu iri fosiller Şekil da izlenmektedir. Kil Şekil 4.11 Sıvı hareketlerine bağlı olarak çatlaklarda biriken killer. Örnek no:y7, I. Nikol 32

44 Kalsit dolgusu Şekil 4.12 Fosiller içindeki erime boşluklarında biriken kalsit dolguları. Örnek no: Y7, I.Nikol Çatlaklar içindeki sıvı hareketlerinin etkinliği, çatlaklardaki kuvars ve feldispat birikmeleriyle izlenmektedir. Bu sıvı hareketleri esnasında kavkılar içindeki erime boşluklarında da killi ve kalsit malzeme birikimine rastlanmaktadır (Şekil 4.13). Fosiller arasında sparitik kalsit birikmeleri Şekil de görülmektedir. 33

45 Kuvars Feldispat Şekil 4.13 Çatlaklar içindeki sıvı hareketleri ile çökelen kuvars ve feldispatlar. Örnek no:y9 II. Nikol Sparitik kalsit Şekil 4.14 Sıvı hareketleri ile oluşan ve fosil etrafında biriken sparitler.örnek no:y9 I.Nikol 34

46 Bu kesimde izlenen bütün ve iri alg ve fosiller Çaldağ formasyonu tabanında izlenen resif içindeki faunanın bol olduğunu ifade etmektedir (Şekil 4.15). Tektonik kuvvetler etkisiyle oluşan çatlaklardan gelen sıvılar ortamda sparitleşmeye neden olmaktadır (Şekil 4.16). Fosil boşluğu Kalsit dolguları Şekil 4.15 Resifal özellikleri belirleyici tam ve iri fosil gelişmeleri. Örnek no: Y12. I.Nikol 35

47 Sparitleşme Şekil 4.16 Resifal bölgelerde iri ve tam fosiller içindeki sıvı hareketleri neticesinde gelişen sparitler. Örnek no:y12. I.Nikol Zaman zaman resif ortamında yanal fasiyes değişmelerine bağlı olarak kumtaşı gelişmeleride izlenmektedir (Şekil 4.17). Taneler arasındaki matriks içinde matriks porozite gelişmeleri mevcuttur. Kesitin üst seviyelerine doğru ortam enerjisinin azalmasına bağlı olarak mikritik fasiyes gelişmeleri izlenmektedir (Şekil 4.18). 36

48 Şekil 4.17 Çaldağ kireçtaşlarında yanal fasiyes değişmelerini gösteren kumtaşı Gelişmeleri Örnek no:y17, II.Nikol Mikrit Şekil 4.18 Çaldağ kireçtaşları üst seviyelerde zayıf enerjili zonlarda gelişme gösteren Mikritler. Örnek no: Y17, I Nikol Kesitin en üst seviyeleri Çaldağ resifinin resif ilerisi bölgesini temsil etmektedir. Resif ilerisi içindeki ince kesitlerde izlenen büyük ve kalsit dolgulu çatlaklar ile fosiller içindeki faylar bu bölgenin hareketli bir ortam olduğunu ve resiften kopan 37

49 kireçtaşı bloklarını içeren resif ilerisi bölgesini temsil ettiğini göstermektedir (Şekil 4.6 ve Şekil ). Ayrıca Şekil 4.17 de izlenen kumtaşı fasiyesi de resifin esas kısmı ile resif ilerisi arasındaki yanal fasiyes değişmelerini göstermektedir. Fay Fosil Şekil 4.19 Resif ilerisindeki tektonik olayları gösteren ve fosilleri etkileyen küçük ölçekli fay oluşumu. Örnek no:y17, I Nikol 38

50 Çatlak dolgusu Şekil 4.20 Tektonik etkenlerle oluşan ve kalsit dolgulu çatlaklar. Örnek no: Y17, I Nikol Laboratuvar analizleri Çaldağ ve Erif ÖSK sından alınan kireçtaşı örneklerinin rezervuar özelliklerini belirlemek amacıyla, örnekler ODTÜ Petrol Mühendisliği Bölümü laboratuvarlarında helyum ve civa analizleri ile incelenmiş ve grafikler elde edilmiştir. Bu grafikler incelendiğinde kesitin tabanından alınan örneklerde iyi porozite ve permeabilite gelişmeleri olduğu izlenmektedir. 39

51 ÇALDAĞ KESİTİ Cıva Doygunluğu (%) 120,00 100,00 80,00 60,00 40,00 20,00 0, P (atm) Civa Doygunluğu (%) Örnek no:y20 Porozite %18 120,00 100,00 80,00 60,00 40,00 20,00 0, P(atm) Örnek no:y7 Porozite %38 Civa Doygunluğu (% 102,00 100,00 98,00 96,00 94,00 92,00 90, P(atm) Örnek no:y3 Porozite % y = -685,88x + 98, Vg ,05 0,1 0,15 1/Px Örnek no:y3 Porozite %30 (Helyum Analizi) Şekil 4.21 Çaldağ kesiti civa ve helyum analizleri. 40

52 Çaldağ formasyonunda resif oluşumlarına bağlı olarak gelişme gösteren porozite permeabiliteler, eğrilerin de gösterdiği gibi kesitin alt kısmında zayıf-orta, üst kesimlerinde ise iyi-çok iyidir. ERİF KESİTİ Civa Doygunluğu (%) 101,50 101,00 100,50 100,00 99,50 99,00 98,50 98, P(atm) Örnek no:n12 Porozite %25 Vg 120 y = -635,21x + 94, ,05 0,1 0,15 0,2 1/Px Örnek no: N12 Porozite %18 Civa Doygunluğu (%) 120,00 100,00 80,00 60,00 40,00 20,00 0, P(atm) Örnek no:n9 Porozite %4 120,00 100,00 80,00 60,00 40,00 20,00 0, P(atm) Örnek no:n4 Porozite %2 Şekil 4.22 Erif kesiti tabandan tavana laboratuvar analiz sonuçları. Civa Doygunluğu (%) 41

53 Erif kesiti civa ve helyum analizleri tabandaki zayıf porozite ve permeabiliteler çökelme şartları ile ilişkili iken, üst seviyelerdeki iyi porozite ve permabilite gelişmeleri fay ve kırık sistemlerine bağlıdır. Çaldağ formasyonu örnekleri üzerinde yapılan civa ve helyum analizleri Şekil de görülmektedir. Bu örneklerde %25 dolaylarında porozite mevcuttur. Özellikle civa ile yapılan deneylerde porozite ile birlikte permeabilite gelişmeside mevcuttur. Erif kesitinde ise ortam şartlarına bağlı olarak poroziteler daha düşüktür (Şekil 4.23). Şekil 4.23 Çaldağ ve Erif kesitlerinde porozite ve permabilite yorumlaması. Çaldağ kesiti taban kısmındaki zayıf- orta porozite ve permeabiliteler, Erif te tabanda devam etmektedir. Erif kesitinde ise üst seviyelerdeki porozite ve permabilite gelişmeleri kireçtaşlarını etkileyen fay ve kırık sistemleri ile ilişkili olmalıdır. 42

54 Porozite Permeabilite gelişmeleri Saha ve laboratuvar verilerine göre Çaldağ ve Erif bölgelerinde çökelme şartlarına bağlı olarak kireçtaşlarında porozite ve permabilite gelişmeleri izlenmektedir. a. Taneler arası porozite İnce kesitler ve SEM analizleri kireçtaşlarında taneler arası porozite gelişmelerinin olguğunu göstermektedir (Şekil 4.24). Porozite Kalsit Kristali Porozite Şekil 4.24 Çaldağ kesitinde SEM analizlerinde izlenen kalsit kristalleri arası porozite gelişmeleri (Örnek no: Y17) Şekil 4.24 de görüldüğü gibi kalsit kristalleri arasında taneler arası porozite mevcuttur. Ayrıca kireçtaşlarında taneler arasında poroziteyi azaltıcı yer yer önemli miktarda kil gelişmeleri de görülebilir. 43

55 b. Erime boşlukları Ortamdaki sıvı hareketlerine bağlı olarak özellikle fosillerin erimesi neticesinde poroziteli zonlar oluşmaktadır. Erime Boşluğu (Porozite) Kalsit dolgu Şekil 4.25 Kireçtaşlarında hidrodinamik hareketler sonucunda hareket eden sıvılar, fosillerde erime boşluklu porozite gelişmeleri.örnek no: N9. II Nikol Erime olayı ile birlikte mevcut gözeneklerde poroziteyi düşürücü kalsit birikmeside izlenmektedir (Şekil 4.25). c. Çatlak porozite İnceleme alanı tektoniği ile ilişkili çatlaklarda permeabilite gelişmeleri ile birlikte porozite gelişmeleri de mevcuttur. TPOA Araştırma Merkezinde yaptırılan SEM analizlerinde Çaldağ kireçtaşlarında çatlak porozite gelişmeleri ve kalsit kristalleri görülmektedir (Şekil 4.26). 44

56 Şekil 4.26 SEM analizi çatlak görünümü (Örnek no: Y17) Arazide görülen çatlak yönelimleri genelde KB-GD istikametindedir. Çatlakların porozite üzerindeki etkisi kısıtlı olmasına rağmen permabilite gelişmeleri için önemi çok daha fazladır. d. Diyajenez Kireçtaşlarında izlenen en önemli diyajenez olayı taneler arasında ve çatlaklarda biriken kalsitleşme olayıdır. Kalsitleşme porozite ve permabiliteyi azaltan bir etkendir. Ayrıca çeşitli killerin değişmeler sonucunda gözenekler arasında birikmesi de rezervuar özelliklerini etkilemektedir. Kireçtaşlarının alizarine batırılması, Çaldağ ve Erif te dolomitleşmenin olmadığını göstermiştir. 45

57 Çatlak analizleri Çaldağ ve Erif teki kireçtaşlarında rezervuara etki eden çatlak yönelimlerini belirlemek amacıyla kesitlerin alt-orta ve üst kısımlarında çatlak yönelim ölçmeleri yapılmıştır (Şekil 4.27). Çaldağ Kesiti Erif Kesiti Şekil 4.27 Çaldağ ve Erif kesitlerinde kesitler boyunca gelişen KB-GD yönlü çatlak sistemleri 46

58 Şekil 4.27 de görüldüğü gibi çatlaklar genelde KB-GD yönünde gelişme göstermektedirler. Çatlak yönelimleri Tuzgölü-Haymana-Polatlı havzalarındaki genel tektonik hatlarla uyumludurlar. Üst Kretase-Paleosen yaşlı Çaldağ kireçtaşlarını etkileyen çatlaklar İç Anadolu havzalarında gelişen Miyosen hareketleriyle ilişkili olmalıdır. Çaldağ ve Erif kesitlerinde tabandan tavana doğru çatlak yönelimlerinin aynı olması, rezervuarlardaki petrol-gaz-su hareketlerinin çatlaklar boyunca genelde aynı yönde olduğunu ifade etmektedir. Çatlak yönelimleri rezervuarlarda petrol üretim miktarına önemli ölçüde etki etmektedir. Şekil 4.28 Erif ve Çaldağ ÖSK sında ölçülen çatlak yönelimlerinin rezervuar açısından değerlendirilmesi. Şekil de de görüldüğü gibi Erif kesitinde alt-orta-üst seviyelerdeki çatlaklar genelde eğilimli olduklarından kireçtaşlarından iyi üretim yapılabilir.çaldağ kesitinde 47

59 ise alt ve üst eğimli çatlaklardan iyi üretim yapılabilirken orta kesimdeki hemen hemen yatay çatlaklardan üretim yapmak oldukça zordur Çökelme ortamları ve rezervuar Arazi gözlemleri, ince kesit ve laboratuar incelemeleri, Çaldağ ve Erif kesitlerinde çökelme enerjisiyle ilişkili çeşitli ortamların olduğunu göstermektedir. Çökelme ortamlarındaki enerji değişmeleri öncelikle ince kesit incelemeleri ile tespit edilmiştir Çaldağ kesiti Şekil 4.29 da görüldüğü gibi Çaldağ kesitinin taban ve tavanında Wilson 1975, Folk 1959, Dunham 1962 sınıflamalarına dayanılarak yüksek enerjili çökelme ortamları geliştiği tespit edilirken, kesitin orta kesiminde zayıf enerjili ortamlar görülmüştür. Yüksek enerjili ortamlarda biyomikritler ile birlikte biyosparitler oluşurken, düşük enerjili ortamda sadece biyomikritlere rastlanmaktadır. Bu yüksek enerjili ortamlarda resif oluşturucu fosil toplulukları gelişmektedir. Yüksek enerjili ortam gelişmesine neden olan tektonik hareketler sonucunda kireçtaşlarının tabanında veya yakın çevresinde bulunan kayaçlardan kopan parçalar zayıf enerjili ortam içine taşınmaktadır (Şekil 4.30). 48

60 ÇALDAĞ KESİTİ Şekil 4.29 Çaldağ kesitinde ince kesit incelemeleri ile belirlenen ortam enerjileri. 49

61 Kesitin taban ve tavan kısımlarının yüksek, orta kesimleri ise zayıf enerjili ortamlarını göstermektedir. Şekil 4.30 Fosiller etrafindaki mikritik matriks düşük enerji ortamını ifade ederken fosiller içindeki kırıntılı malzemeler düşük enerji ortamına malzeme taşındığını göstermektedir (Örnek no: Y12) Kırıntılı malzemelerin çökelme ortamına taşınma modeli Şekil 4.31 de görülmektedir. Şekil 4.31 Tektonik hareketlere bağlı olarak resiflerden kopan parçaların düşük enerjili ortama taşınması 50

62 Şekil 4.32 Çaldağ ve Erif ölçülü stratigrafi kesitleri ile Eskipolatlı-1 kuyusunun Wilson Standart Microfacies Types (SMF) ve Irwin modellerindeki yeri (Wilson 1975 den değiştirilmiştir) Erif kesiti Erif kesitinde ince kesitlerden belirlenen çökelme ortamı enerji durumu Şekil 4.32 de görülmektedir. 51

63 ERİF KESİTİ Şekil 4.33 Erif kesitinde ince kesit incelemeleriyle belirlenen ortam yorumu Tabanda izlenen genel düşük enerji zonu çökelme şartları ile ilişkili iken, üst seviyelerdeki yüksek enerjili kireç taşları kırık ve fayların etkin olmasındandır. Erif kesitinde yüksek enerjili zonlarda oolitik ve sparitik gelişmeler mevcutken, zayıf enerjili zonlarda biyomikritler görülür. Mikritik zonlar rezervuar karakterli kireçtaşlarını birbirinden ayırmaktadır. Çaldağ bölgesinde genelde masif ve tek rezervuar izlenirken, Erif te ortam enerjisine bağlı olarak birbirinden şeyl-marnlarla ayrılan farklı rezervuarlar mevcuttur ( Şekil 4.34). 52

64 Şekil 4.34 Çaldağ tepe ve Erif kesitlerinde Çaldağ kireçtaşlarındaki rezervuar görünümü. Çaldağ da masif kireçtaşından oluşan tek rezervuar görünürken, Erifte şeyl-marn ara bantları ile birbirinden ayrılan ayrı rezervuarlar mevcuttur. Bu özellik yer altındaki rezervuar değerlendirmelerinde petrol üretimi bakımından önemlidir. 4.3 Tektonik Çalışma alanı Arap ve Anadolu plakalarının Üst Kretase ve Miyosende çarpışmaları sonucunda oluşan tektonik hareketlerin etkisinde şekillenmiştir (Koçyiğit, 2000). Haymana-Tuzgölü havzalarını etkileyen en önemli tektonik olaylar, İç Anadolu ya Üst Kretase (?)-Miyosen de yerleşen Ankara Melanjı ve Miyosen yaşlı Kuzey Anadolu Fayı ile Tuzgölü havzası doğusundaki Aksaray fayıdır Üst Kretase hareketleri İnceleme alanında Üst Kretase hareketlerini belirleyen en önemli tektonik olay Ankara Melanjı ofiyolitlerinin havzaya yerleşmesi ile ilişkili taban topoğrafyasında çökelen Haymana formasyonu veya ofiyolitler üzerindeki Üst Kretase-Paleosen yaşlı Çaldağ resiflerini oluşturmaktadır. Ayrıca fliş karakterindeki Haymana formasyonu içinde yersel olarak kumtaşları ve petrol kaynak kayası niteliğindeki birimlerin çökelmesi, çökelme havzası içinde farklı tektonik hareketlerin olduğunu gösterir. 53

65 İnceleme alanında yaşlı tektonik hareketlerin etkisini gösteren en önemli olaylardan birisi de Çaldağ-Erif korelasyonunda Paleontolojik verilere göre Erif kesitinin Çaldağ bölgesinde aşınmış olması veya çökelmemesidir. Bu durum inceleme alanında sürekli yükselen ve düşen bölgelerin olduğunu göstermektedir. Bütün bu tektonik hareketlere ek olarak, Tuzgölü havzasındaki tuz hareketleri de Üst Kretaseden başlayan tektonik olayları ifade etmektedir. Tuz yapılarının yüzeye kadar gelmemesi ve genç sedimanlarla örtülü olması da tuz hareketlerinin yaşlı tektonik olaylarla ilişkili olduğunu belirtmektedir Miyosen hareketleri Haymana-Tuzgölü havzasında Miyosen hareketleri ile ilişkili en önemli belirtiler Aksaray Fayı ile çalışma alanındaki yükselimleri oluşturan Haymana ve Çaldağ antiklinalleridir. İnceleme alanında Çaldağ rezervuarını etkileyen faylar Miyosen hareketleri ile oluşmuştur (Şekil ). 54

66 Şekil 4.35 Çaldağ Tepe kireçtaşlarında yorumlanmamış ve yorumlanmış fotograflar. Çaldağ antiklinali ve Miyosen hareketleri esnasında oluşan faylar. Çaldağ Tepenin GB kesiminde çiçeksi yapıları içeren yanal atımlı fay. 55

67 Şekil 4.36 Erif kesitinde Çaldağ formasyonu. 56

68 Çaldağ tepedeki resifal ve masif kireçtaşları, Erif kesitinde yanal fasiyes değişmesiyle daha derin çökelme ortamını belirten şeyl-marn ara bantları içermektedir. Ayrıca kireç taşlarında izlenen yanal atımlı faylar Miyosen hareketlerini belirtmektedir. Bu hareketler esnasında faylar ve çatlaklar içinde biriken özellikle kalsit dolguları rezervuarı olumsuz yönde etkilerken, açık çatlaklar rezervuar permeabilitesini artırmıştır. Yer altında Miyosen hareketlerini gösteren en önemli olaylardan birisi de Tuzgölü havzasında Eşmekaya-1 kuyusundaki spilitik dayklar ve Haymana dolaylarında yüzeylenen ve geniş yayılım gösteren bazaltlardır. Diğer taraftan Ankara Melanjı içinde izlenen Permiyen yaşlı kireçtaşı, granit, volkanik bloklar da Miyosen hareketleri ile ilişkilidir. Tuzgölü havzası ile inceleme alanı arasındaki tektonik durum Şekil de görülmektedir. Bu şekilde, yukarıda bahsedilen yaşlı ve genç tektonik hareketler belirtilmiştir. 57

69 Şekil 4.37 Eskipolatlı-1, Erif, Çaldağ, Eşmekaya-1, Bezirci-1 arası yapısal ve sedimantolojik korelasyon. Çaldağ yükselimi resifal kireçtaşları içerirken, kenar havzalarda derin fasiyesler çökelmiştir. Ayrıca Tuzgölü havzasında volkanik ve Tuz tektoniği de mevcuttur. 58

70 5. İNCELEME ALANI PETROL POTANSİYELİ Bir bölgenin petrol potansiyelinin olabilmesi için havzada yapısal ve sedimantolojik özelliklerin uygun olması gerekir. Öncelikle antiklinal yapılar gelişmiş rezervuar özellikleri ile petrol birikimi, senklinal yapılar ise yüksek sıcaklık ve basınç içerdiklerinden petrol oluşumu için önemlidir. İnceleme alanında, yapılan değerlendirmeler sonucunda yapısal ve sedimantolojik elemanların olduğu saptanmıştır. 5.1 Antiklinaller ve Rezervuvar Kayaçlar Haymana ve dolaylarında en belirgin antiklinaller Haymana antiklinali ve Çaldağ yükselimidir Haymana antiklinali Haymana antiklinali apeksinde Haymana formasyonu şeylleri yüzeylenmektedir. Haymana antiklinalinin petrol potansiyeli şeyller arasında bulunan rezervuar nitelikli türbiditik kum taşlarında biriken HC lardır. Haymana antiklinalinde Haymana formasyonu ile uyumlu Çaldağ resifi gelişmeleri yoktur (Şekil 5.1). 59

71 Şekil 5.1 Haymana antiklinalini gösteren KB-GD yönlü sismik kesit 60

72 5.1.2 Çaldağ antiklinali Çaldağ antiklinali Üst Kretase- Paleosen döneminde gelişme gösteren resifal karakterli kireçtaşları içermektedir. Bu kireçtaşları inceleme alanı ve dolaylarında önemli rezervuarlar oluşturabilirler. Saha gözlemleri, kireçtaşlarında önemli porozite ve permabilite gelişmeleri olduğunu göstermektedir. Özellikle bölge tektoniğine bağlı olarak gelişen Miyosen yaşlı faylı ve kırıklı zonlar önemli rezervuar karakterleridir. Resif gelişmesine bağlı olarak Çaldağ antiklinalinde kalın ve masif kireçtaşları antiklinali oluşturmaktadır (Şekil 4.35) Erif antiklinali Çaldağ antiklinali KB sındaki Erif antiklinalinde yüzeylenen kireçtaşı tabakaları arasındaki şeyl-marn bantları Erif te rezervuar içinde farklı bölgeler oluşturmaktadır. Çaldağ antiklinalinde masif ve tek rezervuar bulunabilme olasılığına karşın Erif antiklinalinde birbirinden şeyl- marn bantları ile ayrılan farklı seviyelerde birden fazla rezervuar bulunmaktadır. Bu durum havzanın çökelme şartları ile ilişkilidir Kaynak Kaya Haymana dolaylarında jeokimyasal analizler Haymana formasyonu içerisinde şeyllerin en önemli petrol kaynak kayası olduğunu göstermektedir. Jeokimyasal analizler sonucunda Haymana formasyonunda ortalama TOC(%)= ,69 S 1 (ppm)= 75, S 2 (ppm)= 430, T max ( o C)= 425, değerleri bulunmuştur (Ayyıldız, 2000). Haymana formasyonunda Kerojen Tip III olup HI: 3-38 dolaylarındadır. Diğer taraftan Çayraz dolaylarından alınan ve TPAO da analiz ettirilen Haymana şeyl örnekleri jeokimyasal analiz neticeleri aşağıdaki tabloda görülmektedir (Çizelge 5.1). 61

73 Çizelge 5.1 Haymana dolaylarından alınan Şeyl örnekleri jeokimyasal analiz neticeleri. Örnek No: TOC(%) S 1 S 2 S 3 T max HI OI PI RC(%) PC(%) MINC(%) Çizelgedeki değerler Haymana şeyllerinin, muhtemelen yüzey şartlarından dolayı, zayıf ana kaya nitelikli olduğunu göstermektedir. Çizelge 5.1 de görüldüğü gibi özellikle TOC değerleri oldukça düşük gözükmektedir. Diğer taraftan şeyl örneklerinin alındığı bölgede kumtaşlarında petrol emareleri mevcuttur. Şeyl analizlerinin yüksek jeokimyasal değerler içermemesi bu bölgenin petrol oluşum zonundan farklı bir bölgede olduğunu ifade etmektedir. Yani Haymana formasyonu şeylleri Polatlı-Haymana-Tuzgölü havzalarının derin zonlarında daha iyi ve petrol üretebilecek ana kaya nitelikli birimleri içermelidir. Aydemir 2005 Tuzgölü Havzası ve Çevresinin Yapısal Jeolojisi ve (HC) Hidrokarbon Potansiyelinin Jeofizik Yöntemlerle Tespiti adlı çalışmasında Haymana dolaylarında bölgede derin zonların olduğunu göstermiştir. Şekil 5.2 de görüldüğü gibi Haymana doğusundaki bölgede HC Türüm Zonu bulunmaktadır. 62

74 Şekil 5.2 Hidrokarbon türüm zonu haritası ( Aydemir, 2005 ten alınmıştır.) Çalışma alanı ve dolaylarındaki antiklinallerin rezervuar özellikleri ile ana kaya nitelikli Haymana formasyonundan oluşan petrolün rezervuara göçünü gösteren şematik şekil Şekil 5.3 te görülmektedir. Yükselme Çökme Şekil 5.3 İnceleme alanı ve dolaylarındaki antiklinal yapıların petrol potansiyelini ve rezervuar durumlarını gösteren şematik kesit. 63

75 5.3 Örtü Kaya İnceleme alanı ve dolaylarında yüzeylenen veya havzanın derin kesimlerinde rezervuarı örten şeyl-marn tabakaları önemli örtü kayaları oluştururlar. Örtü kayalar değerlendirilirken bu tabakaların faylarla kesilip kesilmediğine dikkat edilmelidir. Ayrıca yer altındaki tuz tabakaları da iyi örtü kaya oluştururlar. 5.4 Eskipolatlı-1 Kuyusu ve Önemi Çaldağ formasyonunun Haymana antiklinali üzerinde bulunmamasına ve Çaldağ ve Erif antiklinallerinde yüzeyde yüzeylenmesine rağmen çalışma alanının KB sında açılan Eskipolatlı-1 kuyusunda aynı yaştaki kireçtaşları 2960 m. derinlikte bulunmaktadır. Bu kireç taşları derin ve zayıf enerji ortamında çökeldikleri için düşük porozite değerleri içermektedir. Bu kireçtaşlarında ki porozite gelişmeleri Şekil 5.4 teki sonik log da gözlenmektedir. 64

76 Şekil 5.4 Eskipolatlı-1 kuyusunda Çaldağ formasyonu log özellikleri. Özellikle sonik log hesaplamaları zayıf porozite göstermektedir. Ayrıca kireçtaşları üzerindeki Kartal formasyonuna ait şeyller, kireçtaşları için örtü kaya olabilirler. Diğer taraftan Eskipolatlı-1 kuyusu ile paleontolojik veriler Polatlı-Haymana havzalarının tektonik gelişmelerine açıklama getirmiştir (Şekil 5.5). 65

77 Şekil 5.5 Polatlı ve Haymana Havzalarında yaş ve tektonik ilişkileri gösteren kesit. Erif te izlenen Erken - Geç Paleosen yaşları Çaldağ Tepede erozyona uğraması veya çökelmemesi Çaldağ Tepenin yükseldiğini göstermektedir. Şekil 5.4 de görüldüğü gibi Çaldağ ve Erif yükselim alanlarında kireçtaşları yüzeylenirken veya aşınmışken Eskipolatlı-1 dolaylarında çok daha derinlerde bulunmaktadır. Bu oluşum, Eskipolatlı-1 kuyusu dolaylarının Üst Kretaseden Miyosene kadar çöktüğünü ifade etmektedir. Dolayısıyla inceleme alanı civarında petrol oluşum zonları Eskipolatlı-1 kuyusu dolaylarında olmalıdır. 66

78 6. TARTIŞMA Üst Kretase- Paleosen yaşlı Çaldağ formasyonu resifal karakterde olması sebebiyle Polatlı-Haymana-Tuzgölü havzalarında petrol potansiyeline sahip en önemli birimdir. Kireçtaşlarındaki resifal gelişmeler, Üst Kretase de inceleme alanı ve dolaylarına yerleşen Ankara Melanjının veya üstündeki Haymana formasyonunun paleoyükselimleri üzerinde olmaktadır. Bu paleoyükselimler özellikle yanal yönde devamlılık göstermediklerinden resif gelişmeleri de devamlı değildir. Bu durum rezervuar aramalarında önemli zorluklar oluşturur. Havzada kuyu verileri yeterli olmadığından resif gelişmelerini sismik veya gravimetrik çalışmalardan değerlendirmek gerekir. Tuzgölü havzasındaki önceki çalışmalar resif gelişmelerinin tuz yönelimleri ile uyumlu olduğunu ve GD-KB yönünde uzandıklarını belirtmişlerdir. Tuzgölü havzasından GD-KB yönünde hareket eden tuz eriyikleri Ankara-Haymana dolaylarında yüzeyde tuz eriyiklerinin çıkmasına neden olmaktadır (Şekil 6.1). Yüzeydeki bu tuz emareleri çalışma alanı ile Tuzgölü havzası arasındaki alanda tuz oluşuklarının olabileceğini göstermektedir. Bunları görmek için sismik kesitlere gereksinim vardır. 67

79 Şekil 6.1 Ankara dolaylarında yüzeyde görülen tuz eriyikleri. Tuzgölü havzasında m. derinlikte ve petrol arama kuyularında rastlanan Çaldağ kireçtaşlarının Haymana dolaylarında yüzeylenmesi Üst Kretase-Miyosen zaman aralığında Tuzgölü havzası dolaylarının önemli çökmelere uğradığını 68