Sedimentology and Petroleum Potential of the Late Cretaceous Shiranish Formation in the Euphrates Graben, Syria

Sedimentologie und Erdöl - Erdgaspotential der Shiranish Formation (Oberkreide) im Euphratgraben, Syrien

  • The Shiranish Formation was deposited during the pre- to synrift phase of the Euphrates graben formation. The Shiranish sediments are rich in organic carbon and are potential source rocks in the Euphrates Graben. The subdivision into a lower and an upper part of the Shiranish Formation (USF, LSF) is overprinted by sedimentary cyclicity on high frequency (alternations of light-coloured and dark clay-rich intervals). According to the mineralogical composition the USF is composed of two submembers The Shiranish Formation was deposited during the pre- to synrift phase of the Euphrates graben formation. The Shiranish sediments are rich in organic carbon and are potential source rocks in the Euphrates Graben. The subdivision into a lower and an upper part of the Shiranish Formation (USF, LSF) is overprinted by sedimentary cyclicity on high frequency (alternations of light-coloured and dark clay-rich intervals). According to the mineralogical composition the USF is composed of two submembers USF-1 and USF-2. The LSF and USF-2 resemble in higher kaolinite, ankerite contents and lower δ13Corg values, which indicate palaeo-methanogenesis. In contrast, USF-1 is characterised by intense organic matter and mixture of carbonate and clay deposition. A kerogen type II to II-III, and continuously increasing total organic carbon (TOC) contents and hydrogen index (HI) values characterizes the USF. In the central graben the USF is characterized by low diasterane indexes and Ts/ (Ts+Tm) ratios, indicating anoxic mix clay-carbonate source rocks. In contrast, the LSF is characterized by a kerogen type II-III, and lower TOC contents and HI values. The oxygen index (OI) values are markedly higher than in the LSF. Moreover, the LSF has relatively high diasterane index values and Ts/ (Ts+Tm) ratios, representing a fine-grained siliciclastic influence. A high sedimentation rate prevailed during deposition of the USF, and higher amounts of marine organic matter were incorporated in the sediments compared to LSF A strong input of terrestrial organic matter under shallow marine conditions prevailed during deposition of LSF sediments. During sedimentation of the USF extended bottom water anoxia prevailed. δ15N values increase from bottom to the top of the Shiranish Formation (from 3‰ to 7‰) and indicate a progressively higher palaeo-productivity and diagenesis influences. The LSF in the central graben shows a good potential for hydrocarbons, and a higher potential in the USF. Along the graben margins the LSF and USF-2 exhibit a good source rock potential, whereas USF-1 has a very good to excellent source rock potential. These differences are due to depositional conditions more suitable for accumulation and/or preservation of higher amounts of OM in the central graben. Maturity varies laterally from immature organic matter in the margin graben to oil window maturity towards the central graben. Open system pyrolysis reflects that the LSF and USF contain predominately marine kerogen with a strong aliphatic hydrocarbon signature and relatively small sulphur contents. They have the potential to generate paraffinic-naphthenic-aromatic low, high and high paraffinic wax petroleum type organofacies and range into the gas field for the LSF in the central and northern area. The changes of activation energy distributions from narrow for the USF in the central Graben, towards broader activation energy distributions at the margins of graben indicate that dominantly autochthonous marine organic matter was deposited in the central part of the basin, whereas at the margins mixed organic matter types (terrestrial and marine) were deposited and possibly also preservation conditions were not optimal. The calculated predictions for the timing of petroleum generation for the USF and LSF show a variation in the terms of the onset and peak generation temperatures. In the central area, the predicted petroleum formation began at 136 °C for the USF and at 144 °C for the LSF. This corresponds to ca. 360 m difference in burial depth for petroleum formation. The compositional kinetic model displays that gas shows occur in higher quantity in the LSF compared to the USF. Gas kicks during drilling the LSF can be interpreted by two scenarios. First one is less likely; Gas migrated upwards from the underlying R’mah Formation. The shaly intervals within the lower Shiranish Formation acted as trap for this gas. Second is more likely; Oil was generated and retained in the lower Shiranish Formation and cracked to gas when buried to greater depth.show moreshow less
  • Die Shiranish Formation wurde während der Synriftphase des Euphratgrabens abgelagert. Die Shiranish-Sedimente haben einen hohen organischen Kohlenstoffanteil und sind potentielle Erdöl/Erdgas-Muttergesteine. Der untere bzw. der obere Teil der Shiranish Formation (USF, LSF) ist durch hochfrequente Ablagerungszyklen geprägt (Wechsellagerung von hellen und dunklen, tonreichen Intervallen). Aufgrund der Mineralzusammensetzung, wird die USF in zwei Subforamtionen, die USF-1 und die USF-2, unterteilt.Die Shiranish Formation wurde während der Synriftphase des Euphratgrabens abgelagert. Die Shiranish-Sedimente haben einen hohen organischen Kohlenstoffanteil und sind potentielle Erdöl/Erdgas-Muttergesteine. Der untere bzw. der obere Teil der Shiranish Formation (USF, LSF) ist durch hochfrequente Ablagerungszyklen geprägt (Wechsellagerung von hellen und dunklen, tonreichen Intervallen). Aufgrund der Mineralzusammensetzung, wird die USF in zwei Subforamtionen, die USF-1 und die USF-2, unterteilt. Die LSF und die USF-2 ähneln sich im hohen Tonanteil, im Auftreten von Ankerit und in niedrigen δ13Corg Werten, welche typisch sind für Paläomethanogenese. Im Gegensatz dazu ist die USF-1 durch einen hohen Organikanteil, Karbonatablagerungen und siliziklastische Gesteine gekennzeichnet. Die USF enthält den Kerogentyp II bis II-III und zeichnet sich durch einen kontinuierlich ansteigenden organischen Kohlenstoffanteil (TOC) und Wasserstoffindex (HI) aus. Im zentralen Graben ist die USF durch niedrige Diasteranindices und Ts/(Ts+Tm) Verhältnisse gekennzeichnet, was auf anoxische, tonarme oder karbonatreiche Muttergesteine hindeutet. Im Gegensatz dazu, enthält die LSF den Kerogentyp II-III und hat niedrigere TOC und HI Werte. Der Sauerstoffindex (OI) ist auffällig höher als in der LSF. Des Weiteren hat die LSF relativ hohe Diasteranindexwerte und Ts/(Ts+Tm) Verhältnisse, charakteristisch für Einflüsse die bei der Ablagerung von feinkörinigen siliziklastische Gesteinen vorherrschen. Während der Ablagerung der USF traten höhere Sedimentationsraten auf und es wurde mehr organisches Material abgelagert als in der LSF. Während der Ablagerung der LSF Sedimente herrschte der Eintrag von terrestrischem organischem Material unter marinen Bedingungen vor. Während der Sedimentation der USF herrschte ausgedehnte Tiefwasseranoxia vor. Die δ15N Werte steigen von der Basis zum Top der Shiranish Formation von 3 ‰ auf 7 ‰ an, was auf eine zunehmend hohe Paläoproduktivität und Diagenese hindeutet. Die LSF im zentralen Graben zeigt ein gutes Potential für Kohlenwasserstoffe, und ein höheres Potential für die USF. Entlang der Grabenschultern zeigen die LSF und USF-2 gutes Muttergesteinspotential, wohingegen die USF-1 sehr gutes bis exzellentes Muttergesteinspotential aufweist. Diese Unterschiede sind durch Ablagerungsbedingungen besser geeignet für Akkumulation und / oder Erhaltung von größeren Mengen von OM im zentralen Graben. Die Muttergesteinsreife variiert lateral von unreifem organischem Material im äußeren Randbereich des Grabens zu reifem organischen Material in Richtung Zentrum. Das reife organische Material fällt in das Ölfenster und generierte Petroleum von guter Qualität. Die Ergebnisse der offenen Pyrolyse widerspiegeln das vorwiegend marine organische Material der LSF und USF, mit einer deutlichen aliphatischen Kohlenwasserstoffsignatur und relativ geringen Schwefelanteilen. Es hat das Potenital, ein paraffinisch-naphtenisch-aromatisches niedrig- bis vielwachs- Rohöl zu generieren. Die Reichweite umfasst in dem Gas-Feld für die LSF den zentralen und den nördlichen Bereich. Die Veränderungen der Distributionen von Aktivierungsenergie sind eng in den zentralen Graben und bekommen breiter an der Rändern. Im Zentralteil des Beckens wurden überwiegend autochthone marine organische Substanzen abgelagert. An den Rändern des Grabens sedimentierten organische Typen terrestrischer und mariner Herkunft. Möglicherweise waren in diesen Bereichen auch die Erhaltungs-Bedingungen nicht optimal. Die errechnete Prognosen für den Zeitpunkt der Öl-Generation für die USF und LSF zeigen eine Variation in den Bedingungen des Beginns und Peaks der Generation von Temperaturen. Der Beginn der Ölbildung erfolgte im zentralen Bereich bei 136°C in der USF und bei 144°C in der LSF. Das entspricht einem Unterschied in der Versenkungstiefe von 360 m während der Kohlenwasserstoffgenese. Kompositionelle Kinetikmodellierungen zeigen, dass Gas in höheren Mengen in der LSF entstand als im Vergleich zu den USF. „Gaskicks“ während des Abteufens von Bohrungen in die LSF können durch zwei Szenarien interpretiert werden: (A) das Gas wurde in der darunter liegenden R'mah Formation gebildet und migrierte aufwärts (weniger wahrscheinlich). Dieses Szenario würde darauf hinweisen, dass die tonigen Intervalle der unteren Shiranish Formation eine Falle für das aufsteigende Gas bilden. (B) Das Öl wurde insitu gebildet und blieb in der unteren Shiranish Formation. Dieses Öl wurde zum Gas an grüßen Tiefen gecrackt (ist eher möglich).show moreshow less

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Metadaten
Author: Shirin Ismail
URN:urn:nbn:de:kobv:83-opus-29610
Advisor:Prof. Dr. rer. nat. Brian Horsfield
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Date of Publication (online):2011/02/15
Publishing Institution:Technische Universität Berlin
Granting Institution:Technische Universität Berlin, Fakultät VI - Planen Bauen Umwelt
Date of final exam:2011/01/17
Release Date:2011/02/15
Tag:Euphratgraben; Potential; Sedimentologie; Shiranish; Syrien
Euphrates Graben; Potential; Sedimentology; Shiranish; Syria
Institutes:Institut für Angewandte Geowissenschaften
Dewey Decimal Classification:550 Geowissenschaften
Licence (German):License LogoDeutsches Urheberrecht mit Print on Demand (u.a. für Dissertationen empfohlen)