Verlag des Forschungszentrums Jülich
JUEL-4198
Jurisch, Anke
Geochemische Charakterisierung von organischem Material aus zwei neogenen Seen Nordwestanatoliens (Türkei)
160 S., 2005
Neogene Sedimente der Gebiete Göynük und Seyitömer in Nordwestanatolien (Türkei) stellen
Wechselfolgen von siliziklastischen und kalkhaltigen Sedimentgesteinen mit lokal erhöhten
Anteilen an organischem Material bis hin zu Ölschiefervorkommen und Kohleablagerungen dar.
Die Sedimente akkumulierten in kleinen limnischen Becken, die insgesamt betrachtet
ausgezeichnete geologische Archive für die Untersuchung von Umweltveränderungen
aufzeigen.
Der Beitrag dieser Arbeit beinhaltet eine qualitative und quantitative Aussage bezüglich der
individuellen Mischungen der verschiedenen Arten des organischen Materials auf der Basis der
geochemischen Gesamtparameter und der molekularen Pyrolysatzusammensetzung.
Insgesamt wurden auf einer Beprobungsstrecke von ca. 35m im Profil Göynük und 13m im
Profil Seyitömer mehr als 170 Proben entnommen. Variationen in der
Sedimentzusammensetzung wurden makro- und mikropetrografisch sowie anhand des
Karbonatgehaltes bestimmt. Die Charakterisierung des Kerogens erfolgte auf Grund der Gehalte
an organischem Kohlenstoff, Schwefel und an Kohlenwasserstoffen. Auf dieser Basis wurden
29 Proben für Untersuchungen mittels Pyrolyse-Gaschromatografie ausgewählt.
Beide Profile zeigen extreme Variationen der Gehalte an organischem Kohlenstoff, Schwefel
und Kohlenwasserstoffen. Organische Kohlenstoffgehalte von 1,5-66,6% (Göynük) bzw.
0,6-58,6% (Seyitömer) und Wasserstoffindizes von 63-941 mg Kohlenwasserstoff/g TOC
(Göynük) bzw. 14-987 mg Kohlenwasserstoff/g TOC (Seyitömer) verdeutlichen die
unterschiedliche Zusammensetzung des organischen Materials. Entsprechend der Variation des
Wasserstoffindexes gegenüber dem organischen Kohlenstoffgehalt können die Sedimente als
organisch-reiche Ton- bzw. Kalksteine, Ölschiefer, Humuskohlen und Sapropelkohlen
klassifiziert werden.
Die individuelle Molekularzusammensetzung der pyrolytisch degradierten Produkte (gemäß
Pyrolyse-Gaschromatografie) folgt ebenfalls dieser Klassifikation der relativen Anteile von
sapropelitischem gegenüber humosem organischem Material. Die einzelnen
Verbindungsklassen (aromatische Kohlenwasserstoffe, n-C6-32 Alkane+Alkene und
C6-32 unbekannte gelöste Verbindungen normalisiert auf 100%) weisen auf markante
Unterschiede in der Zusammensetzung des organischen Materials hin, wie z.B. das Verhältnis
von Alkanen+Alkenen zu aromatischen Verbindungen. Besonders charakteristisch sind hierbei
die Unterschiede in den Mengen der C6-32 n-Alkane. Die Variation des sapropelitischem zum
humosen organischen Material wird ebenfalls durch die Variation des C6-14
n-Alkanen/Aromaten-Verhältnisses sowie durch weitere individuelle Molekularverhältnisse der
Pyrolysate ausgedrückt.
Insgesamt betrachtet, können die untersuchten Sedimentfolgen nicht nur bezüglich der
verschiedenen Arten des organischen Materials detailliert unterschieden werden, sondern auch
entsprechend ihrer Umwelt- und Erhaltungsbedingungen.
Neogene sediments of the Göynük and Seyitömer areas in NW Anatolia (Turkey) comprise a
highly variable succession of siliciclastics and limestones with local high abundances of organic
matter typical of oil shales and coal deposits. They were accumulated in small limnic basins
representing excellent geological archives for studying environmental changes. This
contribution provides a qualitative and quantitative evaluation of the individual mixtures of
different organic matter types by organic-geochemical bulk parameters and molecular
pyrolysate compositions.
In total, more than 170 rock samples were studied along a 35m section from the Göynük, and a
13m section from the Seyitömer area, respectively. Compositional variations of the sediment
input were assigned macro- and micro-petrographically and by measurement of the carbonate
content. Kerogens were characterised by elemental analyses of total organic carbon, total
sulphur and hydrogen indices. Then, 29 selected rock samples were investigated in detail by
temperature programmed open-system pyrolysis-gas chromatography.
The two sections investigated show extreme variations of organic carbon, sulphur and
hydrocarbons. Organic carbon contens of 1.5-66.6% (Göynük) and 0.6-58.6% (Seyitömer) and
hydrogen indices ranging from 63-941 mg HC/g TOC (Göynük) and 14-987 mg HC/g TOC
(Seyitömer) point to differences in compositions of organic matter. According to variations of
the hydrogen index versus organic carbon content, all sedimentary rocks can easily be
differentiated in organic rich shales or limestones, oil shales, humic coals and sapropelic coals.
The relative molecular abundances of the individual pyrolytic degradation products from
temperature programmed pyrolysis-gas chromatography follows the classification of the relative
amounts of sapropelic versus humic organic matter. Indvidual compound classes (aromatic
hydrocarbons, n-C6-32 alkanes+alkenes and C6-32 unidentified resolved compounds normalized to
100%) indicate marked differences of the organic matter composition, especially from ratios of
alkanes+alkenes to aromatic compounds. Most characteristic are the differences in the amount
of C6-32 n-alkanes. The variation of sapropelic versus humic organic matter is also expressed by
the variation of the ratio of C6-14 n-alkanes to aromatics as well as further individual molecular
ratios of the pyrolysates.
In total, the investigated sedimentary rock sequences could be differentiated in detail not only in
respect to their different organic matter types, but also according to their environmental and
preservational conditions.
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