Çeltek (Amasya, Türkiye) Kömürlerinin Organik Jeokimyasal Özellikleri, Çökel Ortam ve Paleoiklim Koşulları

Creative Commons License

Kara Gülbay R., Hoş Çebi F., Baş İ., Yaylalı Abanuz G.

Uluslararası Katılımlı 76. Türkiye Jeoloji Kurultayı , Ankara, Türkiye, 15 - 19 Nisan 2024, ss.505

  • Yayın Türü: Bildiri / Özet Bildiri
  • Basıldığı Şehir: Ankara
  • Basıldığı Ülke: Türkiye
  • Sayfa Sayıları: ss.505
  • Karadeniz Teknik Üniversitesi Adresli: Evet

Özet

Bu çalışmada Çeltek (Amasya) yöresindeki Eosen yaşlı limnik kömürlerin organik jeokimyasal özellikleri, çökelme ortamı ve paleoiklim koşulları; piroliz/TOC, GC, GC-MS ve 13C izotop analizleri kullanılarak ortaya konulmuştur. Eosen yaşlı Çeltek Formasyonu’nun tabanında konglomera, kumtaşı, silttaşı, kiltaşları ve kömürlü seviyeler yer almaktadır. İstif marn ve bitümlü şeyllerle devam etmektedir. Bu birimlerin üzerine konglomera, iri taneli kumtaşı ve gri çamurtaşı ardalanması gelmekte ve istif andezitik bir intrüzyon ile son bulmaktadır.

Çeltek kömürlerinin ortalama TOC değeri %52.20 olarak belirlenmiş olup kömürler nispeten yüksek değerlere ulaşan HI (179-349 mgHC/gTOC) ve çok düşük OI (7-11 mgCO2/gTOC) değeri ile karakteristiktir. Piroliz verileri Çeltek kömürlerinin baskın olarak Tip II-III kerojen, az oranda Tip II kerojen içerdiğini göstermektedir. Kömürlerin 422-430ᵒC arasında değişen Tmax ve çok düşük üretim indeksi (Üİ) değerleri olgunlaşmamış özelliklerini yansıtmaktadır. Ortalama vitrinit yansıma değerlerine (%Ro) göre (0.46-0.49) kömürler "yarı bitümlü B" aşamasındadır.

Gaz kromatogramlarında yüksek karbon numaralı n-alkanlar baskındır. CPI (1.94-2.46 aralığında) ve TAR değerleri (6.57-11.71) çok yüksek hesaplanmıştır. Kömürlerin Pr/Ph oranları 7.05-9.91 aralığında değişmekte olup çökelmenin "oksik" koşullarda gerçekleştiğini göstermektedir. Pr/n-C17 ve Ph/n-C18 verilerine göre kömürler karasal organik madde içermekte, oksik koşullarda çökelmiş ve olgunlaşmamış özelliktedir.

Çeltek kömürlerinde C29 steranlar çok baskın olup C27 en düşük bolluktaki steranı oluşturmaktadır. Kömür örnekleri düşük C29/C30 H, diasteran/steran, C27/C29 steran oranlarına sahiptirler. Kömür örneklerinde yüksek konsantrasyonlarda kaydedilen C30* ve C29Ts bileşenleri ve C30*/C29Ts oranları, kömürlü istif için oksik çökelme koşullarını ve karasal organik girdisini göstermektedir. Çok düşük DBT/P (0.02-0.48) ve oldukça yüksek Pr/Ph verileri, Çeltek kömürleri flüvyal/deltayik bir ortamda çökeldiğini göstermektedir.

Çok düşük ve denge değerine ulaşmamış 22S/(22S+22R) HH, 20S/(20S+20R) ve ββ/(ββ+αα) steran oranları, yüksek moretan/hopan, düşük MA(I)/MA(I+II), TA(I)/TA(I+II), MPI-3 oranları kömürlerin henüz olgunlaşmadığını ortaya koymaktadır.

d13Ctüm izotop değerleri -26.4 ve -25.07 aralığında değişmekte ve C3 bitkileri ve makrofitlerin varlığına işaret etmektedir. C3 bitkileri nemli koşulları, makrofitler de sucul bitkilerin varlığını belirtmektedir. Düşük C23/C29, C23/C31, Paq (0.23-0.38), nispeten  yüksek Pwax (0.62-0.7), ACL (27.6-28.2) ve oldukça yüksek TAR (6.57-11.71) değerleri kömürlerin baskın olarak karasal organik madde ve önemli oranda su yüzeyine çıkan makrofitleri içerdiğini göstermektedir. Kömürlü istifin tabanından tavanına doğru C23/C29, C23/C31, C23/C25, C23/(C27+C31), Paq değerleri artarken, ACL ve Pwax değerleri azalmakta ve bu değerler kömürlerin nispeten daha kuru bir paleoiklim koşullarında çökelmeye başladığını ve zamanla iklimin daha nemli olması ile birlikte bataklıktaki su seviyesinin ve spagnum katkısının arttığını göstermektedir. 

Bu çalışma, TÜBİTAK (ÇAYDAG) (PN: 114Y631) tarafından desteklenmiştir. 

In this study, organic geochemical characteristics, depositional environment and palaeoclimatic conditions of Eocene aged limnic coals in Çeltek (Amasya) area were determined by pyrolysis/TOC, GC, GC-MS and 13C isotope analyses. Eocene aged Çeltek Formation starts with conglomerate, sandstone, siltstone, claystone and coal levels at the base and continues with marl and bituminous shale. These units are overlain by conglomerate, coarse sandstone and gray mudstone succession and the unit ends with an andesitic intrusion.

The average TOC value of coals was determined as 52.20%, the coals are characterized by relatively high HI (179-349 mgHC/gTOC) and a very low OI (7-11 mgCO2/gTOC). Pyrolysis data indicate that the coals predominantly contain type II-III and less amount of type II kerogen. Tmax values ranged between 422-430ᵒC and very low production index (PI) values show that the coals are immature. According to vitrinite reflectance values (%Ro) (0.46-0.49) the coals are in the subbituminous B stage.

A bimodal distribution dominated by n-alkanes with high carbon numbers were recorded in the gas chromatograms. CPI (1.94-2.46) and TAR values (6.57-11.71) of the coal samples are very high. The Pr/Ph ratios (7.05-9.91) of coal samples indicate that “oxic”depositional condition. According to Pr/n-C17 and Ph/n-C18 data, coals containing terrestrial organic matter were deposited under oxic condition and are immature.

C29 steranes are very dominant and C27 is the least abundant sterane in coal samples. The samples have low C29/C30 H, diasterane/sterane, C27/C29 sterane ratios. C30* and C29Ts components recorded in high concentrations and high C30*/C29Ts ratios indicate oxic depositional conditions and terrestrial organic input for the coaly layer. Very low DBT/P and quite high Pr/Ph data indicate that Çeltek coals were deposited in the filuvial/deltaic environment. Very low 22S/(22S+22R) HH, 20S/(20S+20R) and ββ/(βββ+ααα) sterane ratios that have not reached equilibrium, high moretan/hopane, low MA(I)/MA(I+II), TA(I)/TA(I+II), MPI-3 ratios reveal that the coals are immature.

d13Cbulk isotope values (between -26.4 and -25.07) indicate the presence of C3 plants and macrophytes. C3 plants reflect humid conditions and macrophytes indicate the presence of aquatic plants. Low C23/C29, C23/C31, Paq (0.23-0.38), relatively high Pwax (0.62-0.7), ACL (27.6-28.2) and very high TAR (6.57-11.71) values indicate that the coals contain predominantly terrestrial organic matter and a significant proportion of emergent macrophytes.

C23/C29, C23/C31, C23/C25, C23/(C27+C31) and Paq values increase from the bottom to the top of the coal layer while ACL and Pwax values decrease. These values indicate that the coals were initially deposited in a relatively dry climate and that the climate became more humid over time. As a result, the upper levels of the coal layer were deposited in a peat environment with higher water levels and macrophyte (spagnum) input than those at the base.

*This research was supported by TÜBİTAK (ÇAYDAG) (Project No: 114Y631).