ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ SAĞPAZARI VE TOYHANE (ÇANKIRI-ÇORUM HAVZASI) ANTİKLİNALLERİNİN PETROL POTANSİYELLERİNİN İNCELENMESİ Doğa KIRMIZILAROĞLU JEOLOJİ MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI ANKARA 2008 Her hakkı saklıdır.

1. GİRİŞ İnceleme alanı kuzeyde Pontitler ve güneyde Toroslar arasında kalan ve jeolojik zaman içinde çeşitli tektonik ve sedimantolojik olayların bulunduğu Çankırı- Çorum iç havzasında yer almaktadır. Çankırı- Çorum havzasının kuzeyinde bulunan Kuzey Anadolu Fayı nın oluşması ve kollarının havzaya girmesi ile Miyosen ofiyolitlerinin havzaya yerleşmesi sonucunda Uğurludağ- Toyhane- Bayat arasında genelde KD- GB gidişli antiklinal, senklinal ve fay sistemleri oluşmuştur (Gökten 1997, Seyitoğlu vd. 2000). Uğurludağ ve Bayat arasında petrol aramaları bakımından çok önemli tuz yapıları vardır. Tuz tektoniğine bağlı olarak Toyhane- Sağpazarı arasında gelişme gösteren tuz domları kenarlarında faylarla ilişkili ve petrol aramaları için çok önemli kapanlar oluşmuştur. Bu kapanlar petrol oluşumu ve göçünden sonra petrol birikimi için ideal yerlerdir (Huvaz 1999). Bu sebeplerden dolayı tuz domları ile ilişkili kapanları test etmek amacıyla, Türkiye Petrolleri Anonim Ortaklığı tarafından inceleme alanında Sağpazarı-1 kuyusu açılmıştır (Şekil 1.1). Çalışma Alanı (ölçeksiz) Tosya Osmancık Yapraklı Topuzsaray-1 Bayat İskilip ÇANKIRI Toyhane Sağpazarı-1 Ballıkavak Uğurludağ ÇALIŞMA ALANI ÇORUM Sulakyurt Sungurlu 25 km LEJAND TPAO petrol arama kuyuları İl merkezi Yerleşim merkezi Şekil 1.1 İnceleme alanı yer bulduru haritası 1

İnceleme alanında açılan Sağpazarı-1 kuyusunda yaklaşık 400m den itibaren şeylerle ara katkılı tuz tabakaları kesilmeye başlanmış ve yaklaşık 2000m kalınlığında tuz kesilmiş ve sondaj tuz tabakaları içinde bitirilmiştir (Usta 1992). İnceleme alanında tuz kalınlığı 2000m den fazla olarak düşünülmektedir. Tuz domu içindeki şeyl ara katkılı tabakalarda yabancı petrol şirketleri tarafından yapılan jeokimyasal analizlerde, bu şeyllerin iyi kaynak kaya olabileceği görülmüştür (Lennox Oil Comp 1993). Tuz oluşukları Uğurludağ- Bayat arasındaki çökel havzası içinde bölgesel olarak GB-KD istikametinde gelişme göstermektedir. Ayrıca yüzeyde izlenemeyen fakat rezervuar karakterinde olan ve bütün İç Anadolu havzalarında yayılım gösteren Kratese yaşlı Malıboğazı kireçtaşları da sismik kesitlerde kuvvetli refleksiyonlar vermektedir. Bu resifal karakterli kireçtaşları önemli petrol arama prospektlerini oluşturabilirler (Ünalan vd. 1983, Varol vd. 2000). Diğer taraftan saha ve yeraltı verilerinin değerlendirilmesi neticesinde çalışma alanında tuz ve ofiyolit ilişkisi tespit edilmiştir. Özellikle inceleme alanının kuzeyinde Bayat ın güneydoğusunda ofiyolitleri kesen tuz pencereleri izlenmektedir (Tepecik 2007). Bilindiği gibi ofiyolitler Kuzey Anadolu Fay hattının oluşumu esnasında kuzeyden güneye doğru havza içine yerleşmiştirler (Şengör vd. 1981, Görür vd. 1998). İnceleme alanında tuzların ofiyolitleri kesmesi ve pencere şeklinde bulunması tuz tektoniğinin ofiyolit yerleşmesinden daha genç olduğunu göstermektedir. Yani tuzlar Kuzey Anadolu Fayı nın oluşumunun en son safhalarında hareket etmiştir. Tuz gölü havzasında yapılan yüzey ve yeraltı değerlendirmeleri bu tuzların Paleosen yaşında olduğunu göstermiştir. Fakat Paleosen yaşlı tuzların havza içindeki tektonik hareketleri ve bu günkü durumu almaları muhtemelen Pliyosen zamanında olmuştur (Capraru 1991). İnceleme alanında yüzeyde mostra veren formasyonlar içinde Eosen yaşlı İncik formasyonu içindeki kumtaşları başlıca rezervuar kayaçları oluşturur (Bilgili vd. 1975, Tepecik 2007). Uğurludağ batısında ölçülen Ballıkavak ölçülü stratigafi kesitinde İncik Formasyonu na ait kumtaşları petrol aramalarında çok önemli olan çapraz tabakalanmalar içermektedir. Bu çapraz tabakalar, İncik Formasyonu na ait kumtaşlarının yüksek enerjili ortamlarda çökeldiğini ifade etmektedir. İncik Formasyonu, özellikle Uğurludağ ve Bayat batısında geniş yayılımlar gösterir (Gökten 1977). Bu kumtaşları delta sistemi içinde dağılım kanalları ve delta önü ortamlarında çökelmiştir (Şenalp 1974b). Havzanın derin kesimlerindeyse Eosen yaşlı Yoncalı Formasyonu içindeki şeyler de kaynak kaya niteliğindedir. Uğurludağ ve 2

Bayat civarlarında yapılan ölçülü stratigrafi kesitlerinde İncik Formasyonu ndan alınan kumtaşı örneklerinde iyi rezervuar özelliklerine rastlanmıştır. Yüzeyde izlenen İncik Formasyonu, sismik kesitlerde de görüldüğü gibi, yeraltındaki antiklinallerde de mevcuttur. Arazi ve yer altı değerlendirmelerine göre, ofiyolitik temel üzerinde bulunan sedimanter sekans içindeki İncik formasyonu kumtaşları Toyhane- Sağpazarı dolaylarındaki tuz kenarlarında ve Toyhane antiklinallerinde petrol aramaları için önemli prospektleri oluşturmaktadır. İnceleme sonuçları çeşitli harita, ölçülü stratigrafi kesitleri ve sismik verilerle sunulacaktır. 1.1 Stratigrafi Çalışma alanında jeoloji haritasında da görüldüğü gibi yüzeyde Eosen, Oligosen, Miyosen ve Pliyosen yaşlı formasyonlar yayılım göstermektedir (Şekil 1.2). 3

Kratese TUZ YAŞ Pliyosen Miyosen FORMASYON Değim Bozkır Kızılırmak LİTOLOJİ ^ ^ ^ ^ ^ ^ Petrol Jeolojisi Rez. Kay. Ört. AÇIKLAMA kumtaşı-konglomera jips, silttaşı, kil kırmızı renkli çamurtaşı Oligosen Bayındır İncik ^ ^ ^ ^ ^ ^....................................... jips, kiltaşı, marn ince-orta taneli, gözenekli iyi boylanmalı kumtaşı, şeyl arabantlı Kocaçay kumtaşı, şeyl ardalanması Yoncalı gri-siyah renkli şeyl Hacıhalil kumtaşı, silttaşı Paleosen Dizilitaşlar kireçtaşı, konglomera Malıboğazı resifal kireçtaşı Ankara Melanjı (ofiyolitler) ofiyolit, kireçtaşı ve volkanik kayaç blokları Şekil 1.2 İnceleme alanı genelleştirilmiş kolon kesiti (Dellaloğlu 1992 den düzenlenmiştir (ölçeksiz). Rez: Rezervuar Kay: Kaynak Ört: Örtü Bölgede petrol arama amacıyla açılan kuyularda ve sismik kesitlerde tuz ve Kretese yaşı birimler de görülmektedir. Bölgenin genelleştirilmiş stratigrafi kolon kesiti Şekil 1.3 te görülmektedir. İnceleme alanında yaşlıdan gence doğru aşağıdaki formasyonlar mevcuttur (Şekil 1.3). 4

K 0SK0L0P ÇANKIRI BAYAT KORUKLU Toyhane antiklinali Sağpazarı antiklinali Ballıkavak antiklinali BOZKIR UURLUDA ÇALIŞMA ALANI Bay1nd1r fm( oligosen) Bozk1r fm (miyosen) 0ncik fm (eosen) Yoncal1 fm(eosen) Ofiyolitler K1z1l1rmak nehri (pliyo-kuvaterner) Kesit yerleri Antiklinal Senklinal Şehir Kasaba Köy 10 km Şekil 1.3 İnceleme alanı ve dolaylarının basitleştirilmiş jeoloji haritası (Birgili 1975 ten değiştirilmiştir). Haritada kesit (ÖSK) yerleri işaretlenmiştir. 1.1.1 Ankara melanjı Ankara melanjı adlanması ilk kez Bailey ve McCallien (1950) tarafından kullanılmıştır. Havzanın temelinde peridot ve serpantinlerden oluşan ofiyolitler mevcuttur. Ofiyolitler içinde Jura-Permiyen yaşlı gri-bej renkli kireçtaşı blokları (Norman 1972), türbiditik kumtaşları (Şenalp 1974b) ve çamurtaşları ile volkanik-metamorfik kayaçlar bulunur. Ofiyolitlerin havzaya yerleşim yaşı Geç Kretese veya Miyosendir (Şenalp 1974a, Seyitoğlu vd. 2000). Ankara melanjı adlandırılması, jeolojik olarak belirlenmiş iki ayrı okyanus kabuğu kalıntılarını içeren, iki ayrı yaşlı melanjı (Orta-Üst Triyas yaşlı Karakaya birimi ve Üst Kretese ve Miyosen yaşlı ofiyolitik melanjı) tam anlamıyla açıklayamamaktadır. Ancak bu birimlerin birbirine paralellik gösterdikleri birçok araştırmacı (Norman 1973, 1975) tarafından da vurgulanmıştır. 5

1.1.2 Malıboğazı formasyonu a) Litoloji Formasyonun litolijisini ağırlıklı olarak kireçtaşı ve kumtaşı arabantları oluşturur. Kireçtaşları krem-bej renkli, çatlaklı, yer yer resifal karakterli ve rezervuar karakterlidir (Birgili 1975, Varol 1992). Tabanda breş, filiş ve yer yer volkanik sokulumlara rastlanır. b) Kalınlık Kireçtaşları ve alttaki birimlerin kalınlığı 3000 m dolaylarında olup, bunun yaklaşık 100-200 metrelik kısmını resifal karakterli kireçtaşları oluşturur. c) Yaş Literatür verilerine göre formasyonun yaşı Üst Kretese (Mestristiyen) dir. Malıboğazı Formasyonu inceleme alanında mostra vermemektedir. Haymana-Polatlı havzasında bulunan Çaldağ Formasyonu (Üst Kretese- Paleosen), yaş farklılıklarına rağmen resifal değerli bu kireçtaşlarının eşdeğeridir (Karadenizli vd. 2000, Nehri 2006). d) Yayılılım Malıboğazı Formasyonu, Malıboğazı civarında mostra vermekte, geniş alanalarda yayılım göstermektedir. 1.1.3 Dizilitaşlar formasyonu a) Litoloji Formasyon ilk kez Norman (1972) tarafından adlandırılmıştır. Litolojisini çakıltaşı, 6

kumtaşı, konglomera, silttaşı, kireçtaşı ve marn oluşturur. Çakıltaşları gri, orta-kalın tabakalıdır. Bazen kaba çakıllı, matriks destekli ve kötü boylanmalıyken, bazen de bazen de küçük çakıllı, tane destekli, orta boylanmalı da olabilir. Marnlar gri, kireçtaşları kirli, beyaz, açık gri ve ince tabakalıdır. b) Kalınlık Formasyonun kalınlığı yaklaşık 1400 metredir. c)yaş Formasyonun yaşı Paleosen dir. d) Yayılım İnceleme alanında yüzeylenmemektedir. 1.1.4 Hacıhalil formasyonu a) Litoloji Litoloji yoğunlukla kalın tabakalı, iri taneli konglomeralar, kumtaşları, ve çamurtaşlarından ibarettir. b) Kalınlık Hacıhalil formasyonu yaklaşık 500 metre kalınlığındadır. c) Yaş Alt Eosen yaşındadır (Şenalp 1974a). d) Yayılım 7

TEŞEKKÜR Bu tezin hazırlanma aşamasında çalışmalarımı yönlendiren, emek ve katkılarını lütfeden, yardımlarını, bilgisini ve zamanını esirgemeyen, çok değerli hocam sayın Prof. Dr.Bülent COŞKUN a saygı ve şükranlarımı sunmayı önemli bir vazife bilirim. İnce kesit fotoğraflarının çekilmesinde bana çok yardımcı olan hocam sayın Dr. Koray SÖZERİ ye çok teşekkür ederim. Laboratuar analizlerinin yapılmasında yardımcı olan TPAO dan sayın Özer BALKAŞ ve sayın Nihat BOZDOĞAN a çok teşekkür ederim. Daima yanımda olan ve hiçbir zaman manevi desteklerini eksik etmeyen değerli aileme, yakın dostlarım Aslı TEPECİK, Başak ESER DOĞDU ve Burak EKMEKCİ ye çok teşekkür ederim. Doğa KIRMIZILAROĞLU Ankara, Ekim 2008 iii

İÇİNDEKİLER ÖZET...i ABSTRACT...ii TEŞEKKÜR...iii SİMGELER DİZİNİ...vii ŞEKİLLER DİZİNİ...viii 1.GİRİŞ... 1 1.1 Stratigrafi... 3 1.1.1 Ankara melanjı... 5 1.1.2 Malıboğazı formasyonu... 6 1.1.3 Dizilitaşlar formasyonu... 6 1.1.4 Hacıhalil formasyonu... 7 1.1.5 Yoncalı formasyonu... 8 1.1.6 Kocaçay formasyonu... 8 1.1.7 İncik formasyonu... 9 1.1.8 Bayındır formasyonu... 10 1.1.9 Kızılırmak formasyonu... 10 1.1.10 Bozkır formasyonu... 11 1.1.11 Değim formasyonu... 12 2. KAYNAK ÖZETLERİ... 13 3. MATERYAL VE YÖNTEMLER... 15 3.1 Çalışma Alanı... 15 3.2 Coğrafik Konum... 16 3.3 Çalışmanın Amacı... 16 3.3.1 Arazi çalışmaları... 17 3.3.2 Laboratuvar çalışmaları... 18 3.3.3 Sismik ve gravimetre... 18 3.3.4 Değerlendirme çalışmaları... 18 4. ARAŞTIRMA BULGULARI... 20 4.1 Tektonik Evrim...20 4.2 Antiklinaller... 21 iv

4.2.1 Toyhane antiklinali... 21 4.2.2 Sağpazarı antiklinali... 25 4.2.2.1 Tuz domları... 28 4.2.3 Ballıkavak antiklinali... 31 4.3 Faylar... 34 4.3.1 Toyhane fayı... 34 4.3.2 Sağpazarı fayı... 36 4.3.3 Ballıkavak fayı... 36 4.4 Tuz Oluşumu ve Tuz Tektoniği... 37 5. LABORATUAR İNCELEMELERİ... 40 5.1 Ölçülü Stratigrafi Kesitleri... 40 5.1.1 Toyhane ölçülü stratigrafi kesiti... 41 5.1.2 Sağpazarı ölçülü stratigrafi kesiti... 44 5.1.3 Ballıkavak ölçülü stratigrafi kesiti... 44 5.2 İnce Kesit İncelemeleri... 45 5.2.1 Toyhane kesiti... 46 5.2.1.1 Bayındır formasyonu... 47 5.2.1.2 Bozkır formasyonu... 48 5.2.2 Sağpazarı kesiti... 49 5.2.3 Ballıkavak kesiti... 51 6. İNCELEME ALANI PETROL İMKANLARI... 54 6.1 Antiklinaller... 54 6.1.1 Toyhane antiklinali petrol imkanları... 54 6.1.2 Sağpazarı tuz domu... 55 6.1.3 Ballıkavak antiklinali petrol imkanları... 56 6.2 Kaynak Kaya Analizleri... 57 6.1.2 Kaynak kaya içimdeki serbest petrol miktarı:s1... 57 6.2.2 Kalan kerojenden yüksek sıcaklık ve basınçta petrol üretebilme miktarı:s2... 57 6.2.3 Toplam organik karbon miktarı: TOC... 58 6.2.4 Maksimum sıcaklıkdeğerleri: Tmax... 59 6.3 Porozite- Permeabilite Gelişmeleri...59 v

6.3.1 İnce kesit incelemeleri... 59 6.3.2 Laboratuar incelemeleri... 60 7. TARTIŞMA... 61 8. SONUÇLAR... 62 KAYNAKLAR... 63 ÖZGEÇMİŞ... 67 vi

SİMGELER DİZİNİ atm BHC DAF fm GR GB k K KD KAF km m md ms MTA ODTÜ ÖSK P Sir TPAO Vg Ф Atmosfer Sonik Logu Doğu Anadolu Fayı Formasyon Gamma-Ray Güneybatı Geçirimlilik Kuzey Kuzeydoğu Kuzey Anadolu Fayı Kilometre Metre Milidarcy Microsaniye Maden Tetkik ve Arama Orta Doğu Teknik Üniversitesi Ölçülü Stratigrafi Kesiti Basınç Su Doygunluğu Türkiye Petrolleri Anonim Ortaklığı Gaz hacmi Gözeneklilik vii

ŞEKİLLER DİZİNİ Şekil 1.1 İnceleme alanı yer bulduru haritası... 1 Şekil 1.2 İnceleme alanı genelleştirilmiş kolon kesiti... 4 Şekil 1.3 İnceleme alanı ve dolaylarının genelleştirilmiş jeoloji haritası... 5 Şekil 3.1 Türkiye nin başlıca tektonik elemanları... 15 Şekil 3.2 İnceleme alanında yüzeylenen formasyonlar ve yer altı değerlendirilmelerinde kullanılan sismik kesit yerleri... 17 Şekil 3.3 İnceleme alanında petrol potansiyelleri incelenen antiklinallerin genel durumları... 17 Şekil 4.1 İnceleme alanı tektonik evrimi...20 Şekil 4.2 Toyhane antiklinali ve Toyhane fayı...21 Şekil 4.3 İnceleme alanında izlenen tektonik elemanlar... 22 Şekil 4.4 Toyhane antiklinali ve fayı ile ÖSK (A-A ) yerini gösteren şekil... 23 Şekil 4.5 Genç tektonizma etkisiyle jipsli sevitelerdeki kıvrımlanmalar... 23 Şekil 4.6 Kıvrımlanmalara bağlı olarak gelişen fay zonları... 24 Şekil 4.7 Yanal atımlı faylar... 24 Şekil 4.8 Tuz domu ile ilişkili yapılar... 25 Şekil 4.9 Sağpazarı antiklinalinden geçen sismik kesit... 26 Şekil 4.10 Sağpazarı-1 kuyusuna ait litolojik log... 27 Şekil 4.11 Tuz domu ile ilgili kapanlar... 28 Şekil 4.12 Tuz ve resif yayılımı... 29 Şekil 4.13 Aeromagnetik harita... 30 Şekil 4.14 Tuz-ofiyolit ilişkileri... 31 Şekil 4.15 Ballıkavak güneybatısından geçen sismik kesit... 32 Şekil 4.16 Ballıkavak antiklinalinde izlenen çiçeksi yapıları gösteren şematik arazi kesiti... 33 Şekil 4.17 İncik formasyonu çatlakları ve çiçeksi yapıları... 33 Şekil 4.18 Toyhane antiklinali ve Toyhane fayı... 35 Şekil 4.19 Jipsli seviyelerdeki önemli kıvrımlanmalar... 35 Şekil 4.20 Barak dolaylarında yüzeyde oluşan faylar... 36 Şekil 4.21 İncik formasyonu içindeki çiçeksi faylar... 37 viii

Şekil 4.22 Tuz domu ve ilişkili faylar... 38 Şekil 4.23 Bayat dolaylarında yüzeyde izlenen tuz oluşukları... 39 Şekil 5.1 Bayındır ve Bozkır formasyonları içinde yapılan stratigrafi kesiti... 41 Şekil 5.2 Bayındır formasyonu içindeki çapraz tabakalı kumtaşları... 42 Şekil 5.3 Bayındır formasyonu üstünde izlenen jips yumruları... 42 Şekil 5.4 Bozkır formasyonu içinde kireçtaşı-marn-şeyl ardalanmaları... 43 Şekil 5.5 Bozkır formasyonu kireçtaşları...43 Şekil 5.6 Sağpazarı dolaylarında ölçülen stratigrafi kesiti...44 Şekil 5.7 Ballıkavak dolaylarında ölçülen stratigrafi kesiti...45 Şekil 5.8 Toyhane kesiti örneklerine ait ince kesit incelemeleri ile çizilen stratigrafi kolonu...46 Şekil 5.9 D4 örneğine ait ince kesit... 47 Şekil 5.10 D5 örneğine ait ince kesit...47 Şekil 5.11 D 4 örneğine ait ince kesit...48 Şekil 5.12 Toyhane kesiti çökelme modeli...49 Şekil 5.13 D7 örneğine ait ince kesit... 49 Şekil 5.14 Sağpazarı örneklerine ait ince kesit incelemeleriyle çizilen stratigrafi kolonu...50 Şekil 5.15 Sağpazarı kesiti örneklerine ait çökelme modeli...51 Şekil 5.16 S2 örneğine ait ince kesit...51 Şekil 5.17 Ballıkavak örneklerine ait ince kesit incelemeleriyle çizilen stratigrafik kolon.....52 Şekil 5.18 Ballıkavak kesiti çökelme modeli...52 Şekil 5.19 U1 örneğine ait ince kesit......53 Şekil 5.20 U8 örneğine ait ince kesit...53 Şekil 6.1 Toyhane fayı yakınlarında ölçülen çatlak yönelimlerine ait gül diyagramı...55 Şekil 6.2 Kaynak kaya örneklerinin S1 analizi...57 Şekil 6.3 Kaynak kaya örneklerinin S2 analizi...... 58 Şekil 6.4 Şeyl örneklerine ait TOC değerlendirmeleri...58 Şekil 6.5 Alınan örneklerde Tmax değerlendirmeleri...59 ix