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
İnceleme alanında mevcut değildir. 1.1.5 Yoncalı formasyonu a) Litoloji Litolojisini bol fosilli kumtaşlı- kiltaşı marn ardalanması ve gri- siyah renkli şeyller oluşturur. Siyah renkli bu şeyller, bölgede önemli petrol kayası olarak bilinmektedir. (Birgili 1975). b) Kalınlık Yaklaşık 2000 metredir c) Yaş Şenalp (1974a) tarafından yaşı Alt Eosen olarak belirlenmiştir. d) Yayılım İnceleme alanında mevcut değildir. 1.1.6 Kocaçay Formasyonu a) Litoloji Kireçtaşı, şeyl, kumtaşı ve sığ denizel tortullar formasyonun litolojisini oluşturur. b) Kalınlık 500 metre kalınlığındadır. 8
c) Yaş Orta Eosen (Lütesiyen) dir (Birgili1975). d) Yayılım İnceleme alanında mevcut değildir. 1.1.7 İncik formasyonu a) Litoloji Formasyon genel olarak konglomera, kumtaşı, çakıltaşı, çamurtaşı ve silttaşından oluşur. İlk kez Birgili (1975) tarafından tanımlanmıştır. Kırıntılı tortulların bileşenlerini altta kireçtaşı parçaları, üste doğru da volkanik ve ofiyolitik melanj parçaları oluşturur. İnceleme alanındaki ince taneli, silis çimetolu, geçirgen ve gözenekli kumtaşları rezervuar özelliktedir. İncik formasyonunun petrol imkanlarını test ettirmek amacıyla TPAO tarafından açılan Sağpazarı- 1 kuyusunda, tuz domları da kesilmiştir ( TPAO 1997). b) Kalınlık Formasyonun kalınlığı 300-1000 metre dolaylarındadır. c) Yaş İncik Formasyonunun altında Eosen Yaşlı Yoncalı Formasyonu, üzerinde Miyosen yaşlı Bayındır Formasyonu uyumlu olarak bulunur. Tabanındaki çakıltaşlarında bulunan Nummulitli kireçtaşı blokları ve taşınmış fosillerden bir kısmına Orta Eosen, bir kısmına Bartoniyen-Priaboniyen (Karadenizli 2000) yaşı verilmiştir. d) Yayılım 9
Uğurludağ bölgesinde ve Bayat batısında yaygındır. 1.1.8 Bayındır formasyonu a) Litoloji Bayındır Formasyonu ilk kez Birgili (1975) tarafından isimlendirilmiştir. Litolojisini jips, kiltaşı, kumtaşı, çamurtaşı, kırmızı tabakalı tuzlar oluşturur. İçerdiği jips, kiltaşı, tuz ve az olarak ta ince taneli kumtaşı, mevsimsel olarak tuzlu göllerde çökelir. Özellikle de tuz ve jipsler tuz tavası denilen ortamda çökelmişlerdir. Bu göller sığ bir su kütlesine sahiptir ve en azından birkaç yılda bir tamamen kuruyan, kuruma sonucu en derin kısımda yoğun bir çökelti kütlesi içeren ortamlardır. Bu bölge tuz tavası olarak adlandırılır. Karadenizli (2000) ye göre Bayındır Formasyonu da bu tarz mevsimsel bir gölün ürünüdür. b) Kalınlık Bozkır Formasyonunun yaklaşık kalınlığı 150-200 metredir (Karadenizli 2000). c) Yaş Yaşı Oligosen-Alt Miyosen dir (Varol 2000). d) Yayılım İnceleme alanının KB sında geniş yayılımlar ve kıvrımlanmalar gösterir. 1.1.9 Kızılırmak formasyonu a) Litoloji Birimin genel olarak litolojisini kırmızı renkli kumtaşı ve çamurtaşı oluşturur. 10
b) Kalınlık Formasyon kalınlığı 300 metre kadardır. c) Yaş: Birgili (1975) ye göre Üst Miyosendir. d) Yayılım Kızılırmak dolaylarında mevcuttur. 1.1.10 Bozkır formasyonu a) Litoloji Beyaz renkli jips, anhidrit, dolomit, çamurtaşı ve alt seviyelerde killi-siltli birimler bulunur. Açık renkli olmasından dolayı, jips içeren diğer bir formasyon olan Bayındır Formasyonundan kolayca ayırt edilebilir. Tabakalanma genellikle yatay ve yataya yakındır. Fakat yer yer tektoniğe bağlı olarak kıvrımlanmalar gösterir. b) Kalınlık Kalınlığı 800 metredir. c) Yaş Karadenizli (2000) ye göre yaşı erken-orta Pliyosendir. d) Yayılım İnceleme alanında Sağpazarı- Toyhane Bayat arasındaki bölgede geniş yayılımlar gösterir. 11
1.1.11 Değim formasyonu a) Litoloji Kahverengi çamurtaşı, kumtaşı, koyu sarı-kahve, az sertleşmiş konglomera ve alüvyonlardan meydana gelir. b) Kalınlık Birimin kalınlığı 200 metredir. c) Yaş Fosil kalıntısı bulunamamasına rağmen Karadenizli (2000), Değim Formasyonunun yaşını geç Pliyosen-erken Pleyistosen olarak belirlemişlerdir. d) Yayılım Akarsu yatakları boyunca izlenebilir. 12
2. KAYNAK ÖZETLERİ İnceleme alanının tektonik ve sedimantolojik özellikleri, petrol imkanları yönünden birçok araştırmacı ve yerli-yabancı petrol şirketleri tarafından incelenmiştir. Birgili, Ş., Yoldaş, R. ve Ünalan, G. 1975. Çankırı-Çorum havzasının jeolojisini inceleyerek, petrol potansiyeli yönünden değerlendirmişler ve MTA da rapor halinde yayınlamışlardır. Gökten, E. 1977. inceleme alanının güneydoğusunda bulunan Uğurludağ bölgesinde Tersiyer yaşlı evaporitlerin sedimantolojisini doktora tezi olarak hazırlamıştır. Karadenizli, L. ve Kazancı. N. 2000. Çankırı-Çorum havzasındaki paleo ve alt havzaları incelemiş, paleo yükselimlerin fasiyes gelişmelerine etkilerini araştırmışlardır. Kaymakçı, N. 2000. İç Anadolunun tektonik-sedimanter özelliklerini incelemiş, özellikle KAF ın havza içindeki tektonik aktivitelerini ayrıntılı bir şekilde göstermiştir Norman, T. 1972. Ankara bölgesinde istifleri incelerken, havzada Üst Kretase-Miyosen dönemlerinde yerleşen ofiyolitleri Ankara Melanjı olarak adlandırmıştır.. Seyitoğlu, G. 2000. Çankırı-Çorum havzasına yerleşen tektonik kamalar üzerinde çalışarak, öğrencilere bu konuda doktora-yüksek lisans çalışmaları yaptırmaktadır. Şenalp, M. 1974. Çankırı-Çorum havzasındaki türbiditleri inceleyerek çökelme ve fasiyes modellemeleri yaparak havzanın sedimantolojisini incelemiştir. Tüysüz, O. ve Dellaloğlu, A. A. 1992. TPAO için Çankırı-Çorum havzasının jeolojik özellikleri ile tektonik evrimini içeren ve özellikle petrol arama amaçlı bir çalışma yapmıştır. 13
Usta, H. 1992. TPAO tarafından petrol arama amacıyla açılan Topuzsaray-1 kuyusunun bitirme raporunda, kuyuda kesilen formasyonların özellikleri ve yapılan teknik operasyonlar hakkında bilgiler vermektedir. Varol, B., Araz, H.A., Karadenizli, L., Kazancı, N., Seyitoğlu, G. ve Şen, S. 2000. Çankırı-Çorum havzasının kuzeyindeki Miyosen yaşlı evaporitlerin sedimantolojisini incelemişlerdir. Ayrıca TPAO, Lennox, Alaaddin Middle East, MTA, Polmak, Arar gibi yerli ve yabancı petrol şirketleri Çankırı-Çorum havzasında petrol arama amaçlı jeolojik ve jeofizik araştırmalar yapmışlardır. TPAO bu bölgede, Sağpazarı-1 ve Topuzsaray -1 kuyularını açmıştır. Kuyularda petrol emareleri mevcuttur. 14
3. MATERYAL VE YÖNTEMLER 3.1 Çalışma Alanı Çalışma alanı Çankırı-Çorum havzasında Uğurludağ- Bayat arasında bulunan Toyhane- Sağpazarı- Ballıkavak dolaylarında yer almaktadır. Şekil 3.1 Türkiye nin başlıca tektonik elemanları KAF, inceleme alanının kuzeyinde yer almaktadır. Bu bölge, şekilde de görüldüğü gibi özellikle kuzeydeki sağ yanal doğrultu atımlı KAF ın (Kuzey Anadolu Fayı) etkisinde kalmıştır. İnceleme alanında rezervuar nitelikli İncik formasyonu kumtaşları Uğurludağ batısında yayılım göstermektedir. Çalışma alanının petrol potansiyelinin değerlendirilmesi için arazide ölçülen kesit (Ölçülü Stratigrafi Kesiti) yerleriyle, yeraltı araştırmalarında kullanılan sismik kesitler Şekil 3.2 de görülmektedir. 15
Şekil 3.2 İnceleme alanında yüzeylenen formasyonlar ve yer altı değerlendirmelerinde kullanılan sismik kesitlerin yerlerini gösteren harita (Tepecik 2007 ten düzeltilmiştir) 3.2 Coğrafik Konum Çalışma bölgesindeki en belirgin yüzey elemanı Kızılırmak Nehri dir. (Doğuş noktası İç Anadolu nun en doğusundaki Sivas ilindeki Kızıldağ ın güney yamaçlarıdır.) İnceleme anında yüzeydeki kırmızı renkli Bozkır ve Kızılırmak formasyonlarına ait birimlerin aşınarak nehire karışması neticesinde Kızılırmak suyunun rengi kırmızıdır. Dağlık kesimler Bayat ve Uğurludağ dolaylarında 600-700m yüksekliğindedir. İskilip dolaylarında ise genelde volkanik birimler yüzeylenmektedir. Bölgede yapılacak petrol arama sondajlarının su ihtiyacı buradaki nehir ve derelerden karşılanabilir. 3.3 Çalışmanın Amacı Bu çalışmanın amacı Sağpazarı-Toyhane dolaylarında yüzeyde ve yeraltında izlenen antiklinal ve tuz domlarındaki rezervuar nitelikli İncik formasyonu kumtaşlarının petrol 16
potansiyelini arazi, kuyu ve sismik verilerle araştırmaktır. 3.3.1 Arazi çalışmaları İnceleme alanının petrol potansiyelinin belirlenmesi için, Toyhane-SağpazarıBallıkavak bölgelerini içeren sahada özellikle antiklinal- senklinal- fay ve bindirmeler incelenmiş ve haritalanmıştır (Şekil 3.3). Şekil: 3.3 İnceleme alanında petrol potansiyelleri incelenen antiklinallerin genel durumları. 17
Diğer taraftan inceleme alanında yayılım gösteren birimlerin litolojilerini fasiyes özelliklerini ve jeolojik yaşlarını belirlemek amacıyla Toyhane-Sağpazarı ve Ballıkavak bölgelerinde ölçülü stratigrafik kesitler de (ÖSK) yapılmıştır. Saha çalışmaları esnasında yüzey yapılarının tektonik ve sedimantolojik özellikleri incelenerek yer altı verileriyle korelasyonlarının yapılmasına çalışılmıştır. 3.3.2 Laboratuar çalışmaları İnceleme alanında petrol rezervuar kayacı olarak bilinen Eosen yaşlı İncik formasyonu içindeki kumtaşı ve şeylerden örnekler alınarak TPAO araştırma laboratuarlarında porozite, permeabilite, Tmax, S1, S2, HI, OI özellikleri tespit ettirilmiştir. Diğer taraftan fasiyes ve litoloji incelemeleri için Anakara Üniversitesi Jeoloji Mühendisliği Bölümü laboratuarlarında kumtaşı örneklerinden ince kesitler yaptırılmıştır. TPAO Araştırma merkezinde ise şeyl örnekleri üzerinde jeokimyasal analizler yaptırılmış ve neticeler çeşitli diyagramlarda değerlendirilmiştir. 3.3.3 Sismik ve gravimetre İnceleme alanında yeraltında tuz domlarının bulunması nedeniyle yerli ve yabancı petrol şirketleri, bu tuzların yayılımlarını belirlemek amacıyla çeşitli yönlerde sismik hatlar atmışlardır. Sismik kesitlerde ve gravimetrik çalışmalarda yeraltı yapılarını ve tuz domlarını belirgin şekilde izlemek mümkündür (Ateş vd. 1998). Ayrıca sismik kesitlerden inceleme alanının tektonik ve sedimantolojik gelişmeleri de incelenebilmektedir. Gravimetre haritalarından ise özellikle tuz domlarının bulunduğu bölgeler negatif anomaliler ile belirgin olduğundan, çökel yoğunluğuna bağlı olarak havzanın derin ve yüksek bölgelerini tespit etmek mümkündür (Lennox 1983). 3.3.4 Değerlendirme çalışmaları İnceleme alanındaki antiklinal yapıların petrol potansiyeli yeraltı ve yerüstü jeolojik ve jeofizik verilerin birlikte değerlendirilmeleriyle yapılmıştır. Toyhane, Sağpazarı ve Ballıkavak dolaylarında yüzeyde izlenen yapılar inceleme alanı ve 18
civardaki sismik kesitler ile birlikte yorumlanarak, özellikle yeraltındaki antiklinallerin ve tuz domlarının petrol potansiyelleri belirlenmeye çalışılmıştır. Sismik kesitlerde izlenen tuz domu kenarlarındaki kamalanmalar ve faylarla ilişkili kapanlar, petrol potansiyeli yönünden çok önemlidir (Huvaz 1999). Ayrıca Sağpazarı-1 ve Topuzsaray-1 kuyu verileri de yeraltı ve yerüstü değerlendirilmelerinde kullanılmıştır. 19
4. ARAŞTIRMA BULGULARI İnceleme alanındaki Toyhane ve Sağpazarı antiklinallerinin ve tuz domlarının petrol potansiyellerini belirlemek amacıyla yapılan arazi ve laboratuar değerlendirmelerinde bulgular elde edilmiştir. 4.1 Tektonik Evrim İnceleme alanında yüzeyde ve yeraltında izlenen tektonik elemanlar Anadolu ve Avrasya plakalarının Miyosen de çarpışması neticesinde oluşmuştur. Şekil 4.1 de görüldüğü gibi plakaların çarpışması neticesinde Toyhane, Sağpazarı ve Ballıkavak fayları ve antiklinaller ile tuz tektoniği meydana gelmiştir. Bu elemanlar ve olaylar inceleme alanının petrol potansiyelini belirlemişlerdir (Şekil 4.1). INCELEME ALANI Pliosen- Miyosen K Pontitler KAF Toyhane fayi Ballikavak fayi Sagpazari fayi Incik fm Sivas-Tuz Gölü havzalari Bozkir Bayindir Tuz domu Kirkkavak-Ilginlikdere Tuz domu Kartal fm'lari Malibogazi G Toroslar Ofiyolit Gürlevik Caldag Incik fm Bozbel fm Eskipolatli fm Oligosen- Eosen Pontitler Kirkkavak-Ilginlikdere Kartal fm'lari Malibogazi Gürlevik Caldag Toroslar Paleosen- Ust Kretase Pontitler Tuz Malibogazi Gürlevik Ofiyolit Caldag Toroslar Ust Kretase Avrasya ( Rus ) plakasi Anadolu plakasi Şekil 4.1 İnceleme alanı tektonik evrimi Plaka tektoniğine bağlı olarak, havzada farklı sedimanter birimler çökelirken, KAF ın kolları da Toyhane, Sağpazarı ve Ballıkavak antiklinalleri ve faylarını etkilemişlerdir. 20
4.2 Antiklinaller 4.2.1 Toyhane antiklinali Toyhane antiklinali Toyhane Köyü kuzeyinde yaklaşık GB-KD uzanımlı, kuzey kanadı Toyhane fayı ile sınırlı büyük bir antiklinaldir (Şekil 4.2- Şekil 4.3). Şekil 4.2 Toyhane antiklinali ve Toyhane fayı (Sismik kesit 1, Şekil 3.2) 21
K S S S S S S S S S S S S S S S S Tektonik Bindirme S S S S S S ofiyolitler Bayat 1 Bayat antilkinali Kızılırmak Toyhane fayı Toyhane antiklinali Toyhane senklinali 2 Sağpazarı-1 Toyhane Sağpazarı fayı _ + Sağpazarı antiklinali 3 Sağpazarı senklinali Ballıkavak antiklinali Ballıkavak Uğurludağ 10 km 1 Kuyu Köy İlçe Sismik hat Şekil 4.3 İnceleme alanında izlenen tektonik elemanlar Bölgedeki başlıca antiklinaller Toyhane-Sağpazarı ve Ballıkavak antiklinalleri olup bunlar genelde GB- KD gidişlidir. Tektonik elemanlar Miyosen zamanında oluşmuşlardır. Antiklinalin GD kanadında tabakalar yaklaşık K 60-70º GD 15º gidişlidir. Toyhane antiklinalinin oluşum yaşı Miyo-Pliyosen dir. Çünkü Toyhane antiklinalinde Miyosen yaşlı Bozkır ve Oligosen yaşlı Bayındır formasyonları kıvrımlı olarak bulunmaktadır (Şekil 4.4). 22
Toyhane antiklinali KB Bozkır fm (Miyosen) ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ _. _. _. _ A' _. _. _.. _. _. _. _. _. _. _. _. _. _. _. _. _. _. Kesit yeri A _. _. _.. _. _. _ Bayındır fm (Oligosen) Toyhane fayı GD _. _. _. _. _. _. _. _. _. _. _. _. _. _. _. ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ Bozkır fm Şekil 4.4 Toyhane antiklinali ve fayı ile ÖSK (A-A ) yerini gösteren şekil Bu kıvrımlar, Bozkır formasyonu içindeki jipsli seviyelerde, sıkışmalardan dolayı, daha da belirgindirler (Şekil 4.5).. Şekil 4.5 Genç tektonizma etkisiyle jipsli seviyelerdeki kıvrımlanmaları gösteren fotograf (Bayat dolaylarında çekilmiştir) Ayrıca saha gözelemelrinde jipsli seviyleri kesen ve çiçeksi yapılar içeren faylar da izlenmiştir (Şekil 4.6). 23
kıvrım Jips < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < fay zonu< < < < < < < < < < < < < < < < < < < Şekil 4.6 Kıvrımlanmalara bağlı olarak gelişen ve çiçeksi yapıları içeren fay zonları Toyhane KB sında çiçeksi yapıları oluşturan faylar, Bozkır ve Bayındır formasyonlarını karşı karşıya getirmektedir. Toyhane antiklinali dolaylarında çiçeksi yapıları oluşturan faylarla birlikte yanal atımlı faylar da mevcuttur (Şekil 4.7). A A' Bayındır fm B Bozkır fm Bayındır Bozkır A A' Kesiti Şekil 4.7 Yanal atımlı faylar. Faylardaki yanal atımlar nedeniyle Bayındır ve Bozkır formasyonları karşı karşıya gelmektedir. Sahada izlenen bu faylar sağ yanal ve doğrultu atımlı faylardır. Bu özellikleri yeraltında sismik kesitlerde izlemek kolay olmasa da, rezervuarların fay atımlarına bağlı olarak yer değiştirmeleri, yer altı değerlendirmelerinde göz önünde bulundurulması gereken bir özelliktir. Bozkır formasyonu içinde izlenen çiçeksi yapıları oluşturan faylar, yeraltında Toyhane antiklinalindeki rezervuar birimlerinin porozite ve permeabilite gibi rezervuar özelliklerini iyileştirici yönde etki etmektedir. Sismik kesitlerde, Toyhane antiklinali 24
belirgin bir şekilde görülmektedir (Şekil 4.2). Ayrıca yüzeyde Toyhane antiklinalinin KB kanadındaki önemli faylar yeraltında tuz oluşuklarını da kesmektedir. Toyhane antiklinali ve fayı KAF ın kollarının inceleme alanına etkisi ile oluşmuşlardır. 4.2.2 Sağpazarı antiklinali Sağpazarı antiklinali Toyhane antiklinalinin GB sında yer almaktadır ve antiklinal GB- KD yönünde uzanmaktadır. Bölgede, Kızılırmak Nehri nin hemen hemen antiklinalin olduğu bölgeden geçmesi ve formasyonların aşındırması ve gömülmesi nedeniyle, yüzeydeki antiklinaller, nehrin iki yakasındaki formasyonların KB ve GD yönlü tabaka dalımları ile belirlenebilmiştir (Şekil 4.8). KB GD ^ ^ ^ ^ ^ ^ Sağpazarı Antiklinali Sağpazarı- 1 ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ Kızılırmak ^ ^ ^ ^ ^ ^ nehri kırmızı şeyl ^ Bozkır Fm Kızılırmak Fm Jips-Marn silttaşı-silt Bayındır Fm................................ L L L L L L L L L L L L L L L L TUZ L L L L L L kırmızı şeyl silttaşı-silt L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L K Sağpazarı Kızılırmak ölçeksiz Şekil 4.8 Tuz domu ile ilişkili yapılar Sağpazarı antiklinali Kızılırmak nehri kenarlarındaki tabaka eğimleri ile görülebilmektedir. Derinlerdeki tuz ve İncik formasyonu ise, Sağpazarı- 1 kuyu verileri ile belirlenmiştir. Sağpazarı antiklinali özellikle Sağpazarı dolaylarında yeraltında antiklinal yapıları belirleme amacı ile atılan sismik kesitlerde kolayca görülebilmektedir (Şekil 4.9). 25
Şekil 4.9 Sağpazarı antiklinalinden geçen sismik kesit Antiklinalde kesilen tuzlar sismik kesitte refleksiyonsuz zonlar ile belirgindir. Sağpazarı- 1 kuyusu antiklinalde açılmıştır. Sağpazarı antiklinalinin petrol potansiyeli, TPAO tarafından açılan Sağpazarı-1 kuyusu ile test edilmiştir (Usta 1992). Kuyuda yüzeyden itibaren 1760m. ye kadar çökel birimler kesilmiştir. Antiklinalin üst kısımlarında Bayındır formasyonu 158m. kalınlığındadır. Alttaki İncik formasyonu 1760m. ye kadar şeyl, ince tuz bantları ve kumtaşı seviyeleri olarak devam etmektedir. 1760-3700 m. ler arasında ise kalın tuz tabakaları kesilmiştir. Kesilen bu tuz domu homojen olmayıp, içinde çok ince şeyl tabakaları içermektedir (Şekil 4.10). 26
Sağpazarı-1 Bayındır fm < < < < < < < < < < < 50 < < < < < < < < < < < 60 T T T T T T T T 70 < < < < < < < < < < < 80 T T T T T T T T.............. marn....... silttaşı T T T T T T T T 140 < < < < < < < < < < < T T T T T T T T 160 jips 250 < < < < < < < < < < < 400 < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < 480 500 şeyl silttaşı-şeyl 750 gri-renkli şeyl 1000 1250 1466 T T T T T T T T 1500 < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < 1666 şeyl 1730 1750 < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < 2000 < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < T T T T T T T T 2100 T T T T T T T T tuz Düşey ölçek: 1/5000 Şekil 4.10 Sağpazarı- 1 kuyusuna ait litolojik log. Kuyuda üst seviyelerde Bayındır formasyonuna ait jips, marn, silttaşından oluşan çökeller, derinlerde ise genelde tuzlar mevcuttur. İnce şeyl ara bantlarına da rastlanmaktadır. 27
Sağpazarı dolaylarındaki tuz domları genç Miyosen tektonik hareketleri esnasında havzanın derin kesimlerinden yüzeye doğru yükselirken çevresindeki çökel birimleri keserek tuz domları kenarlarında petrolün birikebileceği kapanlar oluşturmaktadır (Şekil 4.11). Şekil 4.11 Tuz domu ile ilgili kapanlar (Sismik kesit 2, Şekil 3.2) Sağpazarı dolaylarındaki sismik kesit kalitelerinin iyi olmaması ve Sağpazarı- 1 kuyusunun 3700 metrede tuz içinde bitirilmesi nedeniyle, tuzun kalınlığı tam olarak bilinmemektedir. 4.2.2.1 Tuz domları Sağpazarı ve Toyhane dolaylarında yüzeyde tuz oluşuklarına çok fazla rastlanmamaktadır. Fakat daha kuzeydeki Bayat bölgesinde tuzlar yüzeye kadar çıkmaktadır (Tepecik 2007 Şekil 3.3). Tuz domları sismik kesitlerde homojen ve refleksiyonsuz zonlar olarak belirgindir. Sismik kesit değerlendirmelerinde, inceleme alanının orta kesimlerinde tuzların daha kalın ve daha yaygın olduğu tespit edilmiştir (Şekil 4.12 ve Şekil 4.13). 28
K S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S ofiyolitler D=3100m < < < < < < < < < < < < < < tuz D=4000m BAYAT D=1400m D=3000m Topuzsaray-1 D=4800m muhtemel resif trendi Toyhane D=4500m D=4000m TUZ YAYILIMI D=2970m D=1800m D=3300m Sağpazarı-1 D=4000m sedimanter birimler LEJAND Uğurludağ 10 km Kızılırmak Petrol Gaz Reef Kaza Belde D: Derinlik Şekil 4.12 Tuz ve resif yayılımı Sismik kesit değerlendirmeleri ile tuz yayılımlarının inceleme alanının ortalarında daha fazla olduğu, daha alttaki kuvvetli sismik yansımların olası resif gelişmeleri olabileceği düşünülmektedir. Tuzların bu bölgelerde birikmesi aeromanyetik haritalarında da negatif anomaliler olarak görülmektedir. (Şekil 4.13). 29
Şekil 4.13 Aeromanyetik harita (Lennox Oil Comp. 1983) Lennox Oil Company tarafından yapılan aeromagnetik çalışmalarda inceleme alanındaki negatif anomaliler tuz oluşuklarını ifade etmektedir. İnceleme alanındaki tuzların batıya doğru yayılımı ve bununla ilişkili petrol imkanlarını test etmek amacıyla TPAO tarafından Topuzsaray- 1 kuyusu açılmış fakat kuyuda tuz tabakalarına rastlanmamıştır. Diğer taraftan Bayat dolaylarında ofiyolitler içinde tuz pencerelerinin bulunması tuz tektoniğinin ofiyolit yerleşmesinden sonra olduğunu işaret etmektedir (Şekil 4.14). 30
K yüzeyde tuz oluşukları BAYAT ofiyolit tuz pencereleri UĞURLUDAĞ sağpazarı-1 yer altında tuz oluşumu LEJAND ofiyolit ofiyolit tuz bindirme kuyu 10 km Şekil 4.14 Tuz ofiyolit ilişkisi (Tepecik 2007) Tuzların kuzeydeki ofiyolitler altında pencere olarak görülmesi, tuz hareketlerinin ofiyolit yerleşmelerinden sonra ( Oligosen sonrası- Pliyosen) olduğunu göstermektedir Ayrıca masif tuzlar içinde ince şeyl seviyelerinin bulunması, tuzların çökelmesi esnasında yer yer denizel transgresyonların mevcudiyetini işaret etmektedir. 4.2.3 Ballıkavak antiklinali Kızılırmak-Sağpazarı bölgesinden doğuya doğru gidildiğinde Ballıkavak- Uğurludağ dolaylarında tabakalar yükselmekte ve Ballıkavak kesiminde İncik formasyonu yüzeylenmektedir (Şekil 3.2). Bu durum ayrıca sismik kesitlerde de görülmektedir (Şekil 4.15). 31
Şekil 4.15 Ballıkavak güneybatısından geçen sismik kesit (Sismik kesit 3, Şekil 3.2) Ballıkavak ÖSK sında yüzeyde izlenen İncik formasyonu, bu kesitte 900-1000m derinlikte izlenmektedir. Ballıkavak dolaylarındaki bu antiklinalde bölgedeki diğer antiklinaller gibi GB- KD yönünde uzanmaktadır. Gerek sismik kesitlerde, gerekse arazi çalışmalarında Ballıkavak antiklinali içinde faylarla belirgin çiçeksi yapılar mevcuttur (Şekil 4.16, Şekil 4.17). 32
KB GD şeyl................................. kumtaşı.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. Şekil 4.16 Ballıkavak antiklinalinde, İncik formasyonu içinde izlenen çiçeksi yapıları gösteren şematik arazi kesiti Şekil 4.17 İncik formasyonu çatlakları ve çiçeksi yapıları İncik formasyonu içinde, rezervuar özelliklerini etkileyen bol miktarda faylar, çatlaklar ve çiçeksi yapılar bulunmaktadır. 33
Bilindiği gibi çiçeksi yapılar petrol aramalarında yapı oluşturduğu ve porozitepermeabilite gelişmeleri sağladığı için çok önemlidirler (Harding 1979). İncik formasyonu içinde yapılan ÖSK da kumtaşlarının orta-iri ölçeklerde çapraz tabakalanmalar içerdiği tespit edilmiştir. Kumtaşlarında çapraz tabakalar çökelme ortamının hareketli ve yüksek enerjili olduğunu ifade ederler. Dolayısıyla İncik formasyonu içindeki kumtaşlarında rezervuar nitelikli seviyelere rastlamak mümkündür. Ayrıca kumtaşları içindeki küçük-büyük ölçekli faylar ve çatlaklar da rezervuar özelliklerini iyileştirici yönde gelişmişlerdir. Sismik kesitlerde Ballıkavak antiklinalinin güneybatı uzanımında, yani havzanın derin kısımlarında İncik formasyonu 900-1000 m derinlikte gözükmektedir. İncik formasyonu içindeki kumtaşları, petrol aramaları yönünden önemli rezervuar oluştururlar. 4.3 Faylar Miyosende, Anadolu-Arap plakalarının çarpışması neticesinde, Türkiye nin kuzeyinde sağ yanal atımlı KAF oluşumu, Kaf ın güney kollarında inceleme alanında çeşitli fay ve kırıklar oluşmuştur (Şengör vd. 1981). Bu faylar ve kırıklar inceleme alanındaki kapan tiplerine ve rezervuar özelliklerine etki etmişlerdir (Seyitoğlu vd. 2000). 4.3.1 Toyhane fayı Arazi gözlemlerinde Toyhane antiklinalinin GD kanadının yaklaşık 15º eğimle GB ya daldığı, ve de antiklinalin Toyhane fayı ile kesildiği tespit edilmiştir (Şekil 4.18). 34
Şekil 4.18 Toyhane antiklinali KB kanadını etkileyen ve GB- KD gidişli Toyhane fayı Bu fayın oluşumu esnasında tektonik kuvvetler etkisiyle, formasyonlar içinde çeşitli kırıklar ve kıvrımlanmalar gelişmiştir (Şekil 4.19). Şekil 4.19 Jipsli seviyelerdeki önemli kıvrımlanmalar Toyhane fayının oluşumu esnasında Bayındır formasyonu içinde jipsli seviylerde önemli kıvrımlanmalar oluşmuştur. 35
Sismik kesit değerlendirmelerinde Toyhane fayının güneybatıdan kuzeydoğuya doğru ilerlemekte olduğu ve Bayat güneylerine kadar devam ettiği izlenmektedir. Toyhane antiklinali, Toyhane fayına bağlı olarak yeraltında önemli bir petrol kapanı oluşturabilir. Sismik kesit yorumlamalarında, ayrıca, Toyhane fayının kollarının yeraltında çiçeksi yapılar oluşturduğu da tespit edilmiştir. 4.3.2 Sağpazarı fayı Toyhane GD daki Sağpazarı dolaylarında, Kızılırmak nehrinin akması ve formasyonların aşınmaları nedeniyle bölgede yüzeydeki fayları görmek mümkündür. Ayrıca sismik kesitlerde tuz domlarının kenarlarında da faylar mevcuttur. Bu faylarla ilişkili olarak çeşitli ölçeklerde petrol kapanları oluşmuştur. Sismik kesitlerde de görüldüğü gibi (Şekil 4.9) fay oluşumları tuz tektoniği ile ilişkilidir. Sağpazarı dolaylarında tuz tektoniğine bağlı olarak tuz kenarlarında birçok fay sistemleri oluşurken tuz tektoniğinin etkilerini, inceleme alanı kuzeybatısında Barak dolaylarında, yüzeyde de çeşitli fayların bulunmasıyla da izlemek mümkündür (Şekil 4.20). A Bayındır fm................................................................... Bozkır fm A' Fay Doğrultusu K 25 B Şekil 4.20 Barak dolaylarında, yüzeyde oluşan faylar Sağpazarı dolaylarında, yeraltındaki tuz tektoniğine bağlı olarak yüzeyde faylar oluşmuştur. 4.3.3 Ballıkavak fayı Ballıkavak dolaylarında yüzeylenen İncik formasyonunu etkileyen Ballıkavak fayı GB- KD uzanımlıdır. Bu fay Şekil 4.15 teki sismik kesitte görülmektedir. 36
Şekil 4.21 İncik formasyonu içinde çiçeksi faylar Şekil 4.21 de ise fayların İncik formasyonu içerisinde oluşturduğu çiçeksi yapılar izlenmektedir. Ballıkavak köyü içinde bu fay zonlarından çıkan su kaynakları mevcuttur. Arazide izlenen Ballıkavak fayı modelinin önemi, yüzeyde yüzeylenen İncik formasyonunun yeraltında da aynı fay sistemleriyle kesilebileceği ve Şekil 4.16 da görüldüğü gibi çiçeksi yapıları içerebileceğini ifade etmesidir. 4.4 Tuz Oluşumu ve Tuz Tektoniği Yeraltı verilerinin fazla olduğu Tuzgölü havzasında yapılan değerlendirmelerde İç Anadolu daki tuz oluşuklarının çökelim yaşının Paleosen olduğu belirlenmiştir (Turgut 1978, Coşkun 2004). Paleosen üzerine gelen kalın Tersiyer çökellerinin tuz üzerine yaptığı basınç sonucunda, yoğunluğu küçük olan tuz tabakaları Miyosen esnasında yükselmeye başlamış ve bugünkü şeklini almışlardır. 37
KB S S S rezervuar Toyhane fayı tuz domu Sağpazarı-1 kuyusu _. _. _. _. S S S S < < < < S S S S < < < < < < < < S S S S < < < L L L L L L ofiyolitler SO:3700 m < < L L L L L L L L L L L L L L L L L L L _. _. _. _. < < < < Kızılırmak < < _. _. _. _. < < < < < < Bayındır fm < < < < < < < < Kızılırmak fm........... İncik... fm........................... GD Ballıkavak Kesiti.......... TEKTONİK GELİŞME _ - _ - _ - _ - _ - _ - - _ - _ - _ - _ - _ - - _ - _ - _ - _ - _ - _ - _ - _ - _ - _ - - _ - _ - _ - _ - _ - - _ - _ - _ - _ -.................................... < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < < <. _. _ < < <........ S S S Kiltaşı Jips Kumtaşı Ofiyolit Şekil 4.22 Tuz domu ve ilişkili faylar Paleosende çökelen tuzlar, üstteki kalın Tersiyer tabakalarının ve Miyosen tektoniğinin etkisi ile tuz domu ve onunla ilişkili kapanlar oluşturmuşlardır. Şekil 4.22 de de görüldüğü gibi tuz yükselmesine bağlı olarak tuz domu kenarlarında antiklinal ve faylı yapılar oluşmaktadır. Bu tuz yapılarını özellikle Sağpazarı dolaylarındaki sismik kesitlerde görülmektedir. (Şekil 4.11). Ayrıca tuz tektoniği esnasında kırık ve fayların oluştuğu ve bu zayıf zonlar boyunca tuzlu eriyiklerin hareket ettiği Bayat dolaylarında yüzeyde izlenen tuz sızıntılarından anlaşılmaktadır (Şekil 4.23). 38
Şekil 4.23 Bayat dolaylarında yüzeyde izlenen tuz oluşukları Tuz eriyiklerinin hareket yolları yani faylı ve kırık zonlar, yeraltında petrol ve gaz göçü için de geçerlidir. Tuz hareketinin (halokinesis) oluşmasına üstteki çökel birikmesinin etkisi olduğu kadar bölge tektonizması da etki etmektedir. Bayat kuzeyine ve Uğurludağ batısına yerleşen ofiyolitler, inceleme alanındaki tuz hareketine etki eden önemli tektonik etkenlerdir. Ofiyolitlerin Bayat kuzeyine ve Uğurludağ batısına yerleşmesiyle inceleme alanındaki tuzlar sıkışarak yükselmiş ve kenarlarında yapılar oluşmuştur. 39
5. LABORATUAR İNCELEMELERİ Bu tez konusunun amacı, inceleme alanının petrol potansiyelini yapısal elemanlarla belirlemektedir. Fakat, bölgedeki rezervuar karakterli formasyonların rezervuar özelliklerini incelemek amacıyla, çalışma alanında yüzeylenen birimlerde ölçülü stratigrafi kesiter yapılmış, kayaç örnekleri alınmış ve laboratuarlarda incelenmiştir. Bunun için de Toyhane Sağpazarı Ballıkavak dolaylarında ÖSK lar ölçülmüş ve toplam 25 adet örnek alınmışır (Şekil 3.2). Laboratuar çalışmaları, arazi örneklerinden yaptırılan ince kesit incelemeleriyle TPAO Araştırma Merkezinde rock eval analizleri şeklinde olmuştur. 5.1 Ölçülü Stratigrafi Kesitleri (ÖSK) İnceleme alanında aşağıdaki ÖSK lar yapılmıştır. 40
5.1.1 Toyhane ölçülü stratigrafi kesiti Sistem Seri Formasyon Kalınlık (m) Örnek No D12 D11 Litoloji - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Açıklama Çok ince bantlı killi kireçtaşı 100 Bozkır D10 - - - - - - - - - - D9 50 Örtülü alan D8 Gri-yeşilimsi siyah marn 10 3 D7-6 Krem-sarı killi kireçtaşı Yumuşak marn-şeyl 30 Örtülü alan Bayındır 15 15 10 D4 D3 D2-1 D5 ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ Jips Çok ince,sarı renkli killi kumtaşı Jips Beyaz-gri renkli yumrulu yumuşak jips Gri yeşilimsi şeyl-marn 60......... Çapraz tabakalı kumtaşı Şekil 5.1 Bayındır (Oligosen) ve Bozkır (Miyo-Pliyosen) formasyonları içinde yapılan stratigrafi kesiti Bu kesitte 12 adet örnek alınmıştır. Kesitin tabanındaki Bayındır formasyonu içinde gri, yeşilimsi marnlarda çapraz tabakalı kumtaşları mevcuttur. (Şekil 5.2) 41
Şekil 5.2 Bayındır formasyonu içindeki çapraz tabakalı kumtaşları Kesitte bu seviyelerin üzerinde 25m kalınlığında beyaz-gri yumrulu jipsler izlenmiştir (Şekil 5.3). Şekil 5.3 Bayındır formasyonu üstünde izlenen jips yumruları Toyhane civarındaki tektonik hareketlerin izleri jipsli tabakaların kıvrımlanmalarıyla çok belirgindir (Şekil 4.5). Toyhane kesitinin üst seviyelerine doğru Bozkır formasyonu içinde krem-sarı renkli killi kireçtaşı ve gri-yeşilimsi siyah marnlar ile en üst seviyelerde çok ince bantlı kireçtaşları izlenmektedir (Şekil 5.4 ve 5.5). 42
Şekil 5.4 Bozkır formasyonu içinde kireçtaşı- marn- şeyl ardalanmaları Şekil 5.5 Bozkır formasyonu kireçtaşları ( en üst seviyelerinde, ince plaket şeklinde ve jips arakatkılı) Kireçtaşları içinde Bozkır formasyonuna ait jipsler de mevcuttur. Toyhane bölgesinde 293 m kalınlıkta bir kesit ölçülmüştür. Arazi gözlemlerine göre, yeraltında ve derinlerde rastlanabilecek ve rezervuar olabilecek kumtaşları, kesitin alt seviyelerinde bulunmaktadır. 43
Bayındır 5.1.2 Sağpazarı ölçülü stratigrafi kesiti Sistem Seri Formasyon Kalınlık (m) 15 Örnek No Litoloji Açıklama - - - - - - - Gri renkli kil, marn - - - - - - - - - - - - - - ardalanması 30 Örtülü alan 10 Kil, marn 15 Örtülü alan 10 6 3 3 2 6 3 10 2 8 5 S4 S3 S2 S1 ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ Beyaz- kirli renkli ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ yumuşak ince ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ tabakalı jips - - - - - - - - Gri yeşilimsi marn - - - - - - - - ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ Tabakalı jips - - - - - - - - Marn - ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ Kırmızı renkli tabakalı jips - - - - - - - - - - - - - - - Marn Örtülü alan - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Örtülü alan Kırmızı yeşil marn ardalanması Örtülü alan Gri renkli şeyl Şekil 5.6 Sağpazarı dolaylarında ölçülen stratigrafi kesiti Sağpazarı köyü dolaylarında ölçülen ÖSK, Şekil 5.6 da görülmektedir. Kesitte yüzeyde gri renkli şeyl, gri-yeşilimsi marn ve beyaz yumuşak jipslerden oluşan Bayındır formasyonu mevcuttur. Sağpazarı kesitinde 128m kalınlık ölçülmüştür. Bayındır formasyonu içinde rezervuar nitelikli birimler mevcut değildir. Ancak, bu kesitin önemi, jipsli seviyelerin tektoniğe bağlı olarak kıvrımlanmaları ve inceleme alanındaki tektonik etkinliği göstermesidir. 5.1.3 Ballıkavak ölçülü stratigrafi kesiti Ballıkavak kesitinde, İncik formasyonu içinde yaklaşık 60m kalınlık ölçülmüştür (Şekil 5.7). 44
Sistem Seri Formasyon Kalınlık (m) Örnek No Litoloji Açıklama 20 U10-11 9-8-7 İnce-orta taneli Çapraz tabakalı kumtaşı Tersiyer Eosen İncik 15 5 3 5 3 5 3 U6 U4 U3 U2 U1.............................. - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -...... - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -......... İnce- orta taneli gri renkli, karbonat çimentolu, yer yer killi kumtaşı Şeyl Gri şeyl Kırmızı şeyl Gri-iri taneli, kumtaşı Şeyl Çakıllı, bol ofiyolit elemanlı konglomera Şekil 5.7 Ballıkavak dolaylarında ölçlen stratigrafi kesiti Kesitte alttan itibaren bol ofiyolitik çakıl ve konglemeraları, gri kırmızımsı, orta ince tabakalı, çapraz tabakalı ve şeyl arakatkılı kumtaşı tabakaları mevcuttur. Üste doğru daha kalın, karbonat çimentolu, yer yer killi kumtaşları ile şeyl-marn ardalanmaları izlenmektedir (Şekil 4.21). Kesitin en üst seviyelerinde ise çapraz tabakalı kumtaşları içindeki faylarla ilişkili çiçeksi yapılar görülür. Ballıkavak dolaylarında İncik formasyonu tabanında iri çakıllı, ofiolit elemanlı konglomeralar bulunmaktadır. Bu Ofiyolitik çakıllar Ballıkavak civarında ofiyolitik bir yükselimin varlığını işaret etmektedir. Üstteki Bayındır ve Bozkır formasyonları aşınmaları da, bölgede bir yükselimin var olduğunu kanıtlamaktadır. Saha gözlemlerinde İncik formasyonu kumtaşlarında, porozite ve permeabilite gelişmeleri vardır ve İncik formasyonu iyi bir rezervuar kayaç niteliğindedir. 5.2 İnce Kesit İncelemeleri Arazi çalışmaları esnasında yüzeylenen formasyonlar içinde yapılan ÖSK larda alınan 45
Bayındır fm örneklerin ince kesitleri, Ankara Üniversitesi Jeoloji Mühendisliği Laboratuarlarında yaptırılmıştır. İnce kesitlerin mikroskobik özellikleri aşağıdadır: 5.2.1 Toyhane kesiti Toyhane kesiti örneklerinin mikroskopta incelenmesi ile belirlenen kesit Şekil 5.8 de gözükmektedir. İnce kesitlerde özellikle kumtaşlarında porozite gelişmeleri araştırılmıştır ve Şekil 5.8 de de görüldüğü gibi kumtaşlarında zayıf-orta porozite değerleri tespit edilmiştir. Fm Litoloji............................................................................................................................................ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^.......................... Örnek No Z O İ D11-12 D10 D9 D8 D7-6 D4 D3-2 D1 D5 Açıklama Sarı- yeşilimsi, mikritik çimentolu, elemanları belli bir yönde boylanma gösteren yer yer kumtaşı taneli zayıf poroziteli, çok killi kireçtaşı Koyu siyah renkli, çok ince taneli yer yer gri- sarı renkli, çok ince taneli kumtaşı zonları, çok zayıf porozite D8'e benzer,daha fazla pelletli, %2-3 oranında kumtaşı taneli,fosil şekilleri yuvarlaktan altıgene giden formlar göstermekte.bu da olası bir resif oluşumuna karşılık gelebilir Koyu siyah renkli bol kavkılı,pelletli yer yer kumtaşı taneli,çok killi yeşilimsi marn Killi,gri-yeşilimsi siyah renkli,ince damarlı,damarlar kil dolgulu,yer yer demir oksitli,genelde mikritik ve sparitik matriksli,çok az erime boşluklu kireçtaşı Gri-koyu gri,çok ince taneli,zayıf matriks,iyi poroziteli,bol çatlaklı (çatlaklar birbirini keser şekilde)yer yer kayma yüzeyli,çatlakları kil dolgulu kumtaşı Jips Beyaz renkli,bol çatlaklı jips Çok ince taneli, yer yer jips katkılı (intrüzyonlu) çok ince çatlaklı,az fosil kavkılı şeyl-marn Ortam Enerjisi Y Z : ( % 2-3 ) O: ( % 3-5 ) Z İ : ( 9 >% 5 ) O : Gözeneklilk Şekil 5.8 Toyhane kesiti örneklerine ait ince kesit incelemeleri ile çizilen stratigrafi kolonu 46
Şekil 5.9 ve Şekil 5.10 da kumtaşı örneklerine ait ince kesit fotoğrafları görülmektedir. Şekil 5.9 D4 örneğine ait ince kesit Kumtaşı gözenekleri evaporitli suların getirdiği jips-anhidrit dolgularıyla kapanmış durumdadır. Kumtaşları içinde evaporitlerin çökelmesi porozite ve permeabiliteyi azaltıcı yöndedir Şekil 5.10 D5 örneğine ait ince kesit İyi-orta boylanmalı kumtaşı gözenekleri, evaporitik matriks tarafından örtülmüştür. Taneler arası porozite zayıf-orta derecelidir. Evaportiler porozite ve permeabiliteyi azaltmaktadır. 5.2.1.1 Bayındır formasyonu Bayındır formasyonu içinde altta jipsler ve üstte ise gri-yeşilimsi mikritik, demiroksitli, yer yer sparitik kireçtaşları mevcuttur. Bu kireçtaşlarında zayıf porozite gelişmeleri 47
izlenir (Şekil 5.8). görülmektedir. Şekil 5.11 de D4 örneğindeki kumtaşlarına ait ince kesit Şekil 5.11 D4 örneğine ait ince kesit Kumtaşı gözeneklerinin evaporitik çökelmelerle dolduğunu ve çok zayıf porozite içeren bir kumtaşını göstermektedir. 5.2.1.2 Bozkır formasyonu Bozkır formasyonu içinde ise rezervuar nitelikli kumtaşları mevcuttur. Tabanda koyu siyah renkli bol kavkılı ve pelletli yeşilimsi marnlar bulunurken. en üstte ise zayıf poroziteli çok killi kireç taşları izlenmiştir. Genel olarak Toyhane kesitlerindeki formasyonların çökelme modeli aşağıdaki gibidir (Şekil 5.12). 48
KARA DENİZ < < <... jips......... jipsli eriyikler... kumtaşı... deniz seviyesi killi kireçtaşı pellet marn-şeyl Şekil 5.12 Toyhane kesiti çökelme modeli Havzanın kara tarafındaki evaporitlerden gelen eriyikler, kumtaşları içindeki porozite ve permeabilteyi azaltmaktadır. Killi kireçtaşı, marn ve şeyller daha derin ortamlarda çökelmişlerdir. Şekil 5.13 D9 örneğine ait ince kesit (fosil içerikli) D9 örneğine ait kesitte fosiller ve evaporitik matriks izlenmektedir. Ortam enerjisine göre yapılan değerlendirmelere göre Bayındır formasyonunun genelde zayıf, Bozkır formasyonunun ise daha yüksek enerjili zonlarda çökelmişlerdir. İnce kesit incelemelerinde zayıf- orta porozitelere rastlanmıştır. Toyhane fayı ile gelişen fay çatlak sistemleri ise özellikle kumtaşlarında porozite ve permeabiliteyi arttırmaktadır. 5.2.2 Sağpazarı kesiti Bayındır formasyonunun tabanda kırmızı renkli orta poroziteli, saçılmış mineralli, kili 49
kumtaşları mevcuttur. Bunların üzerinde ise siyah-yeşil-kırmızı renkli marn ve şeyller bulunur. Üst kesimde ise orta- iyi poroziteli orta taneli kumtaşları ve pelletler mevcuttur (Şekil 5.14). Fm Örnek Litoloji No.............................. a...... S4............ b...... Z O İ Açıklama Orta poroziteli, çok ince taneli, killi matriksli, yer yer pelletli mikrit Gri ince taneli,orta iyi poroziteli kumtaşı Ortam Enerjisi Y Z............ S3 Siyah-yeşilimsi-kırmızımsı, yer yer ince taneli kumtaşı içeren marn-şeyl.................................... S2 Kırmızı renkli ince taneli, orta poroziteli, yer yer saçılmış mineralli ve killi kumtaşı Z : ( % 2-3 ) O: ( % 3-5 ) İ : ( 9 >% 5 ) O : Gözeneklilk Y: Yüksek enerji Z: Zayıf enerji Şekil 5.14 Sağpazarı kesiti örneklerine ait ince kesit incelemeleri ile çizilen stratigrafi kolonu Sağpazarı kesitinin çökelme modeli Şekil 5.15 gözükmektedir. 50
KARA................................................. iyi poroziteli kumtaşı........ DENİZ deniz seviyesi pelletli çamurtaşı orta poroziteli kumtaşı şeyl-marn Şekil 5.15 Sağpazarı kesiti çökelme modeli Orta-iyi poroziteli kumtaşlarının mevcudiyeti, çökelme ortamının daha hareketli ve yüksek enerjili olduğunu göstermektedir. Şekil 5.16 S2 örneğine ait ince kesit İnce- orta taneli kumtaşlarında taneler arası poroziteler mevcuttur. 5.2.3 Ballıkavak kesiti Ballıkavak ince kesitlerinde tabanda yer yer konglomeratik kumtaşı ve şeyl ardalanmaları mevcuttur (Şekil 5.17). Kesitin tavanında ise orta-iyi boylanmalı kalın kumtaşları bulunur. Tabandaki kumtaşı-şeyl ardalanmaları içinde, kuvars, feldispat gibi mineraller vardır. Bunlar zayıf-orta enerjili zonlarda çökelmişlerdir. Üstteki kalın kumtaşları ise çapraz tabakalı, iyi-orta boylanmalı olup yüksek enerjili zonları ifade etmektedir. 51
Fm Litoloji Örnek No İ O Z Açıklama Ortam Enerjisi Y Z U-11 Orta-iyi boylanmalı kumtaşı U-10 Çok killi kumtaşı U-9 İyi- orta taneli, yer yer iyi poroziteli kumtaşı U-8 İnce-orta taneli, orta boylanmalı yer yer matriks poroziteli killi kumtaşı İncik fm U-7 İnce-orta traneli,kötü boylanmalı zayıf poroziteli taneler arası killi matriksli kumtaşı U-6 İnce- orta kumtaşı taneli şeyl U-5 İnce- orta taneli,zayıf boylanmalı, gri-sarımsı renkli,zayıf poroziteli şeyl içinde kumtaşı U-4 Koyu siyah renkli şeyl içinde yer yer kumtaşı zonları muvcut U-2 Şeyl,siyah renkli bol ince serpilmiş kumtaşı taneli U-1 Orta-iri taneli kötü boylanmalı köşeli,taneler arası killi matriks dolgulu, kuvars ve feldispatlı zayıf poroziteli konglomeratik kumtaşı Şekil 5.17 Ballıkavak kesiti örneklerine ait ince kesit incelemeleri ile çizilen stratigrafik kolon KARA DENİZ............................ orta-iri boylanmalı kumtaşı deniz seviyesi............ _... _ şeyl kumtaşı mercekleri Şekil 5.18 Ballıkavak kesiti çökelme modeli İncik formasyonu içindeki kumtaşı mercekleri ve çapraz tabakalanmalar, kumtaşlarının iyi rezervuar özelliklerine sahip olduğunu göstermektedir. Ballıkavaktaki İncik formasyonu kumtaşlarına ait ince kesit fotoğrafları aşağıdadır (Şekil 5.19 ve 5.20). 52
Şekil 5.19 U1 örneğine ait ince kesit Orta-iri taneli, çatlaklı, çatlakları demiroksit dolgulu, zayıf-orta poroziteli, kötü- orta boylanmalı, feldispat ve kuvars gibi mineraller içeren kumtaşı. Kumtaşı içindeki çatlaklarda bulunan kahve-kırmızı renkli demiroksitler, kumtaşlarında sıvı hareketlerini ve porozite ve permeabilitenin olduğunu göstermektedir. Şekil 5.20 U8 örneğina ait ince kesit Orta-iri taneli, kötü boylanmalı, silis çimentolu, zayıf poroziteli kumtaşı 53