Hydrocarbon potential of organic-rich sediments in the Ukrainian Outer Carpathians and its Foreland

Titel in Übersetzung: Kohlenwasserstoffpotenzial von organisch-reichen Sedimenten in den ukrainischen Karpaten und dem Karpatenvorland

Johannes Florian Rauball

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

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Abstract

In vielen Teilen der ukrainischen Karpaten existieren Gesteine unterschiedlichen Alters mit hohen Gehalten an organischem Kohlenstoff (TOC), von denen einige als potentielle Muttergesteine gelten. Zwei Formationen der äußeren Karpaten, sowie ein potentielles Muttergestein und drei Erdölproben aus dem mesozoischen Untergrund des Karpatenvorlandes wurden im Detail analysiert. Innerhalb der äußeren ukrainischen Karpaten bilden die Shypot-Formation und die Menilit-Formation potentielle Muttergesteine, die während der Kreidezeit, dem Oligozän und dem frühen Miozän abgelagert wurden. Die Menilit-Formation, die im untersuchten Gebiet eine Mächtigkeit von 1800 m aufweist, gilt als primäres Muttergestein der Region. Die Gesteine sind thermisch unreif (Vitrinitreflexion: 0.24-0.34 % Rr; Tmax: 419-425°C) und enthalten viel organisches Material (bis zu 24 wt.% TOC), welches bis zu 74.5 t Kohlenwasserstoffe pro m2 erzeugen kann und somit ein höheres Erzeugungspotential besitzt als alle anderen Muttergesteine des gesamten Paratethys-Raumes. Die untersuchten Proben werden von mariner organischer Substanz (Kerogen Typ II) dominiert und enthalten unterschiedliche Mengen von Landpflanzenmaterial, was durch Mazeral- und Biomarkerdaten bestätigt wird. Zusätzlich wurden unterschiedliche Redox und Salzgehaltbedingungen während der Ablagerung der Sedimente durch variierenden Verhältnisse von Dibenzothiophen/ Phenanthren (DBT/Phen) und Pristan/Phytan (Pr/Ph) bestätigt. Im Vergleich zur Menilit-Foramtion, beinhaltet die im Untersuchungsgebiet etwa 400 m mächtige Shypot-Formation geringere Mengen an organischem Material (durchschnittlicher TOC: 2,83 wt.%), welches aufgrund der fortgeschrittenen Reife (Vitrinitreflexion: 0,82% Rr; Tmax: 456°C) einen niedrigen Wasserstoffindex (88 mgHC/gTOC) und ein geringes verbleibendes Erzeugungspotential (2 tHC/m2) aufweist. Der höhere Reifegrad impliziert, dass einige Kohlenwasserstoffe bereits erzeugt wurden. Es kann jedoch vermutet werden, dass diese während tektonischer Deformationsphasen und/oder durch Erosion verloren gegangen sind. Sauerstoffarme Verhältnisse halfen bei der Erhaltung des organischen Materials, jedoch waren streng anoxische Bedingungen selten, was durch niedrige DBT/Phen Verhältnisse, moderate Pr/Ph Verhältnisse und hohe TOC/S Verhältnisse bestätigt wird. Die Gesteine des mittleren Jura im mesozoischen Untergrund des ukrainischen Karpatenvorlandes enthalten erhöhte Mengen an organischem Material (4,19 wt.%; max: 14,98 wt.%). Der HI (max: 242 mgHC/gTOC) ist jedoch niedrig und das organische Material wird von einem Kerogen Typ III (mit seltenen Übergängen in Kerogen Typ II) dominiert, was durch eine Dominanz terrestrischer Mazerale belegt wird. Das Erdölpotential (S1+S2 der Rock-Eval Pyrolys) klassifiziert das Muttergestein als „fair“, wobei nur wenige Intervalle ein „gutes“ Erdölpotential aufweisen. Reifeparameter (Vitrinitreflexion: 0,69-0,90% Rr; Tmax: 434°C-448°C) weisen auf eine geringe Reife bis zu einer maximalen Ölfensterreife hin, woraus geschlossen werden kann, dass die Kohlenwasserstofferzeugung nur auf die reiferen Sedimente beschränkt ist. Für eine Erdöl-Muttergesteinskorrelation wurden Gesteinsextrakte von Proben aus dem mittleren Jura wurden mit Erdölproben aus den darüber liegenden Oberjura-Lagerstätten verglichen. Die Biomarker Analyse identifizierte jedoch signifikante Unterschiede in den DBT/Phen und Pr/Ph Verhältnissen, Steranverteilungen und in den Isotopensignaturen. Daraufhin wurde ein alternatives Muttergestein gesucht, wobei die Daten der Erdölproben mit veröffentlichten Daten von Gesteinen des Oberjura verglichen wurden, welche Ähnlichkeiten aufweisen und somit die Erdöle in den gleichalten Lagerstättenhorizonten generiert haben.
Titel in ÜbersetzungKohlenwasserstoffpotenzial von organisch-reichen Sedimenten in den ukrainischen Karpaten und dem Karpatenvorland
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Wagreich, Michael, Beurteiler B (extern), Externe Person
  • Sachsenhofer, Reinhard, Beurteiler A (intern)
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2020

Bibliographische Notiz

gesperrt bis null

Schlagwörter

  • Karpaten
  • Kohlenwasserstoffpotenzial
  • Muttergesteine
  • Organische Geochemie

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