- Planktonlarca zengin denizel ortamlardaki killi, marnlı, şeylli kayaçlar. Örneğim ; şeyller, kiltaşları, marnlar
- Koloni halindeki yaşayan canlılarca zengin resifal ortamlarındaki karbonatlı kayaçlar. Örneğin; resifler ve resifel kayaçlar ( ana kaya ve hazne kayaç )
- Planktonlar ve bitki kırıntılarınca zengin delta ortamlarındaki humuslu ve killi kayaçlar.
Canlı hayatın bol olduğu ve biriken organik maddelerin oksidasyondan korunduğu bir ortamda oluşan organik madde içeren bütün kayaçlar kaynak kaya olabilir. Denizel olan veya olmayan anaerob bir ortamda çökelmiş tortular sülfür minerallerinin bolluğu ve pelajikler dışında fosil yokluğu ile karakteristiktir. Kalıcı organik madde nedeniyle koyu renk hakimdir.
Bir ortamda kaynak kaya oluşabilmesi için başlıca şu şartların oluşması gerekir :
1) Birincil Biyolojik Üretkenlik : Sedimantasyon sırasında tortular üzerinde yer alan su kütlesi organizmalarca ne kadar zengin ise, çökelen tortularda organik madde bakımından o kadar zengin olmaktadır. Buna birincil biyolojik üretkenlik denir.
2) Fiziko-kimyasal koşullar : Bir ortamda çökelen organik maddenin korunabilmesi için ortamın oksijensiz ( anaerob ) olması gerekir.
3) Tane Boyu : Tane boyu küçüldükçe tortular içindeki organik madde miktarı da giderek artar. Bunun nedeni, özellikle kil boyu taneler organik maddeleri tutarlar. Ayrıca küçük tane boyu nedeniyle bu taneler arasında oksijen girişi zorlaşır ve bakteri bakteri faaliyetleri en aza iner.
4) Tortulaşma Hızı : Bir ortamda tortulaşma ne kadar hızlı ise organik maddenin korunması o derece iyi olur. Çünkü hızlı tortulaşma sonucu oksijen teması ile teması kesilen organik maddeler korunmuş olur. Optimum hızda olmalı, çok hızlı olursa sadece tortu birikir.
5) Kayaç Cinsi : Organik madde miktarı kayaçların cinsine de bağlıdır. Kiltaşı, marn, şeyl gibi kayaçlar daima organik maddece zengindir. Siltaşı ve kumtaşları ise fakirdir. Kireçtaşları ise bu iki tip arasında yer alır. Sonuç olarak mikroorganizmalarca zengin ince taneli çöökellerin orta hızda biriktiği indirgen ( anaerob) ve asidik ortamlar organik maddece daima zengindir.
KAYNAK KAYALARIN JEOKİMYASAL İNCELEMELERİ
Bir kaynak kayanın jeolojik devirler boyunca petrol türetip türetmediği, türetmiş ise miktarı hakkında çeşitli organik jeokimyasal yöntemlerden yararlanarak bilgiler elde edilebilir. Petrol kaynak kayaları içindeki organik madde üzerinde yapılan araştırmalar genelde üç ana gruba ayrılırlar.
1) Kaynak Kaya İçindeki Toplam Organik Madde Miktarının Ölçümü : Kaynak kayalardaki organik madde miktarı, kaya içerisindeki toplam organik karbon ( TOK ) miktarının ölçülmesi ile belirlenir. Bu işlemde " LECO Analizatörü " adı verilen bir alet ile örnekler oksijenli bir ortamda yakılarak çıkan CO2 miktarının ölçülmesi ile belirlenir. Bir kayadaki organik madde miktarı o kayanın petrol potansiyeli hakkında fikir verir. Kaynak kayalar içerdikleri organik madde miktarına göre şöyle sınıflandırılır :
%0-0.5 ==> Zayıf kaynak kaya
%0.5-1 ==> Orta kaynak kaya ( Petrol Türeyebilir veya türemeyebilir )
%1> ==> İyi kaynak kaya
Şeyl , kiltaşı gibi kayalarda genellikle 0.7'den yüksek, karbonatlı kayaçlarda ise 0.3'ten büyük miktarlarda organik madde içeren kayaçlar potansiyeli taşıyabilirler. bu tip çalışma kaynak kaya araştırmalarının birinci basamağını oluştururç Buradan elde edilen verilere göre daha sonraki aşamalara geçilir.
2) Kaynak Kaya İçindeki Organik Madde ( Karojen Tipinin ) Belirlenmesi : Organik maddelerden petrol oluşabilmesi için organik madde tipi büyük önem taşımaktadır. Organik maddenin tipinin belirlenmesinde " Rock-Eval" adı verilen bir alet kullanılmaktadır. Bu alet yardımıyla özel bir ısı programı altında, oksijensiz bir ortamda pirolizi yapılmaktadır. Piroliz analizi sırasında ilk önce kayadaki serbest hidrokarbonlar ( S1) Daha sonra karojenin parçalanması ile yeni hidrokarbonlar oluşur (S2). Ayrıca bu işlemler sırasında bir miktar CO2 açığa çıkar (S3) . Piroliz sırasında Tmax değeri kerojenin parçalanması sırasında açığa çıkan hidrokarbon miktarının maksimuma ulaştığı sıcaklığı gösterir. Rock-Eval
analizlerinden yararlanarak kaynak kayanın çeşitli özellikleri belirlenir.Buna göre; S2/TOK ile hidrojen indeksi (HI), S3/TOK ile oksijen indeksi (OI) değerleri elde edilir. Bu değerlerden yararlanarak organik maddenin tipi belirlenmektedir. Petrol kaynak kayaları içerdikleri organik madde tipleri göre üç ana gruba ayrılır.
- I.Tip Kerojen : Bu tip kerojenler alglerden ve mikrobiyoloji faaliyetleri sonucu lipid orani yükselmiş organik maddelerden türemişlerdir. H/C orani yüksektir. Bunlar petrol ve gaz türetir.
- II.Tip Kerojen : Bu tip kerojenler daha çok denizel kökenli organik maddelerin bir indirgenme ortamında çökelmesi sonucnda oluşurlar. H/C oranı ile petrol ve gaz oluşturma oranı 1. tiplerden daha azdır.
- III.Tip Kerojen : H/C oranı düşük olup, petrol oluşturma potansiyeli de azdır. O/C oranı diğer kerojen tiplerden yüksektir. Karasal kökenli organik maddelerden oluşmakta ve sadece gaz türetebilirler. Petrol türetmezler.
3) Kaynak Kaya Olgunluğunun Belirlenmesi : Bir kaynak kayanın petrol türetebilmesi için belrli bir diyajenetik olgunluğa ulaşabilmesi gerekir. Olgun olmayan kayalar petrol türetemezler. Kaynak kayaların olgunlukları çeşitli yöntemler yardımıylabelirlenmektedir. En sağlıklı ve en yaygın kullanılanı vitrinit yansıması ölçülmleridir.
Vitrinit Yansıması Ölçümleri : Organik maddece zengin tortul kayaçlar içinde bulunabilen vitrinit maseralinin yansıması değerinin ölçülmesi ile bir kayacın olgunluk derecesi kolayca anlaşılabilmektedir. Kaynak kayalarda bulunan organik maddeler çeşitli yöntemlerle ayrılır ve elde edilen örneklerden özel yöntemlerle parlatılmış kesitler hızlanır. Yansıma değeri; parlatılmış yüzey üzerine gönderilen ışıktan yansıyan miktarının emilene oranıdır. Parlatılmış yüzeylerden itibaren gerçekleştirilen vitrinit yansıması değeri bir fotometre aracılığıyla sayısal değerlere dönüştürülmektedir. Bu, bir kayacın olgunluk derecesini tespit etmekte kullanılan en güvenilir yöntemdir. Vitrinit yansıması ölçümlerinden elde edilen Ro ( yansıma değeri ) 0.5'den küçük olanlar henüz diyajenez aşamasından olan olgunlaşmamış kaynak kayadır. Bunlar henüz hidrokarbon türetecek aşamaya gelmemişlerdir. Yansıma değeri 0.5-2.0 arasında katajenez evrede olup, olgun kaynak kayalardır. Bunlar petrol türetebilirler. Yansıma değeri 2.0-4.0 arasında ise bunlar aşırı olgun kayalardır, petrol türetemezler sadece gaz türetebilirler.
Gaz Kromatogram ( GC ) Analizleri : Gaz kromatogram analizi petrol ve bitüm örnekleri içindeki hidrokarbon bileşiklerinin genel olarak dağılımlarını görmek amacıyla yapılır. Ölçümlerden yararlanarak organik maddenin olgunluğu, tipi ve çökelme ortamı hakkında bilgiler verir.
Gaz Kromatogram ( GC )- Kütle Spektrometre ( GC-MS ) Analizleri : Bu analiz yöntemi petrol-petrol ve petrol kaynak kaya korelasyonu yapmak için kullanılır. Bu korelasyonlardan amaç petrolleri sınıflandırmak, kaynak kayalarını bulmak ve göç yolları ile ilgili bilgileri elde etmektir. Bu yöntem sayesinde petrollerin hangi kayalardan türediği kolayca tayin edilir.