​

​

Petrol Oluşumu

​

Evrende İlk Karbon :

Bugün fizikçiler arasındaki yaygın kanı, evrendeki karbonun büyük oranda yıldızların merkezinde meydana gelen çekirdek tepkimeleriyle oluştuğudur. Bu süreç özetle şu şekilde gerçekleşir: Her biri iki proton ve iki nötrondan oluşan üç alfa parçacığı (helyum atomu çekirdeği) bir araya gelerek kaynaşır ve ortaya altı proton ve altı nötrondan oluşan karbon atomu çekirdekleri çıkar. Bu süreç çok nadir gerçekleşir. Çünkü ilk olarak üç alfa parçacığının bir araya gelerek kaynaşması ihtimali düşüktür. İkincisi, üç alfa parçacığı kaynaşsa bile ortaya çıkan yüksek enerjili karbon çekirdekleri kararsızdır. Büyük çoğunluğu kısa süre içinde yeniden parçalanır, sadece gama ışıması yaparak enerji kaybeden çekirdekler kararlı karbon atomlarına dönüşmeyi başarır. Tahminlere göre üçlü alfa süreciyle oluşan her 10.000 karbon atomu çekirdeğinin sadece dördü kararlı karbon atomlarına dönüşür.

​

Hampetrollerin özellikleri bulundukları yatakların jeolojik geçmişleriyle belirlenir. Louisiana ve Nijerya hampetrolleri birbirine benzer; her ikisi de benzer deniz kalıntılarından oluşmuşlardır. Uzak Doğu petrolleri genellikle vakslıdır, siyah veya kahve renklidir, düşük sülfürlüdür ve Merkezi Afrika petrollerine benzer; bunlar karasal depozitler esaslıdır. Orta Doğu petrollerinin vaks miktarı düşüktür, fakat sülfürü fazladır. Batı Avustralya petrolü hafif ve bal-renkli, Kuzey Denizi petrolü vakslı, yeşil-siyah renklidir. USA’daki petrollerin özellikleri, bölgelerin çok değişik jeolojik tarihleri nedeniyle çok çeşitlidir. En eski petrol-yatağı kayaçlarının yaşı 600 milyon yıldan daha fazla, en genç olanların ise 1 milyon yıl dolayındadır. Keşfedilen ve bulunan petrol yataklarının çoğu 10-270 milyon yaşındadır.

Petrol ve gaz yataklarının oluşmasındaki en kritik faktör, derinlikle artan yüzey altı sıcaklığıdır. Petrol hidrokarbonların oluşumu 150 °F’dan daha düşük sıcaklıklarda nadiren gerçekleşebildiği gibi, 500 °F dan yüksek sıcaklıklarda da oluşan hidrokarbonlar bozunarak karbonlaşır; ideal sıcaklık aralığı 225-350 dereceler arasıdır.

Ön kambriyum tabakası; Yeryüzünün oluşumundan (~4 milyar yıl önce), bilinen ilk çok hücreli organizmaların başladığı zamana ( 550 milyon yıl önce) kadar olan tabakalardır. Petrolün organik orijinli olduğu kabul edildiğinden bu tabakalara kadar sondaj yapılmaz.

Paleozoik ve Mezozoik zamanda (550-65 milyon yıl öncesi) yoğun ormanlar ve denizler, bitkiler ve hayvanlarla doldu. Zamanla ölenler veya yaşayanların bazıları kumla veya çamurla kaplanarak bozunmadan korundular ve böylece petrolün oluşum süreci başladı. Proses bazen çamurların kaymasıyla, kum tepeciklerinin yer değiştirmesiyle, bazen volkan infilaklarıyla, bazen meteorların yeryüzüyle çarpışarak büyük bulutlar ve tozlar fırlatmasıyla gerçekleşti. Çökelen bu tabakalar, üzerlerine eklenen yeni tabakalarla gittikçe artan basınçlar ve dolayısıyla yükselen sıcaklıklara maruz kaldı.

Yer kabuğu kayarken, oluşmaya başlayan bu tabakalar derine, daha derine itildi. Arzın merkezi, bilindiği gibi çok sıcaktır ve kayaçlar sıvılaşmış haldedir. Bütün bu koşullarda aktif halde olan bakterilerle binlerce yıl boyunca meydana gelen kimyasal reaksiyonlar, doğal gaz ve hampetrol bileşenlerini oluşturdu.

Paleozoik ve Mezozoik zamanda (550-65 milyon yıl öncesi) yoğun ormanlar ve denizler, bitkiler ve hayvanlarla doldu. Zamanla ölenler veya yaşayanların bazıları kumla veya çamurla kaplanarak bozunmadan korundular ve böylece petrolün oluşum süreci başladı. Proses bazen çamurların kaymasıyla, kum tepeciklerinin yer değiştirmesiyle, bazen volkan infilaklarıyla, bazen meteorların yeryüzüyle çarpışarak büyük bulutlar ve tozlar fırlatmasıyla gerçekleşti. Çökelen bu tabakalar, üzerlerine eklenen yeni tabakalarla gittikçe artan basınçlar ve dolayısıyla yükselen sıcaklıklara maruz kaldı.

Yer kabuğu kayarken, oluşmaya başlayan bu tabakalar derine, daha derine itildi. Arzın merkezi, bilindiği gibi çok sıcaktır ve kayaçlar sıvılaşmış haldedir. Bütün bu koşullarda aktif halde olan bakterilerle binlerce yıl boyunca meydana gelen kimyasal reaksiyonlar, doğal gaz ve hampetrol bileşenlerini oluşturdu.

Organik maddeler kum ve çamur altına gömüldü, basınç artarken petrol yakınlarındaki kayaçlara doğru aktı. Kayaçlar katı birer kütle gibi görünmesine karşın çok sayıda gözenekler (pore) içerir ve bazı kayaçların gözenekleri diğerlerinden daha çok ve daha büyüktür. Üç temel kayaç tipi vardır; volkanik, metamorfik (başkalaşım) ve çökelti (veya tortul) kayaçlar. Petrol daha çok çökelti kayaçları etrafında bulunur, ancak her çökelti kayacı petrol içermez. Organik maddenin sadece %2 si petrole dönüşür, ve sadece %0.5 kadarı elde geçirilebilir. Hidrokarbonlar sudan daha hafiftir ve bulunduğu poröz kayaçlardan, poröz olmayan (non-poröz) tabakalar (kapanlar) tarafından tutuluncaya kadar yukarıya doğru göçerler.

Konvensiyonal petrol ve gaz yatakları hem bulundukları yerler ve hem de zaman bakımından düzenli dağılım göstermezler. Büyük petrol ve gaz yatakları az sayıdaki basenlerde veya 20000 ft (6.1 km)’den daha az derin klasik petrol bölgelerinde yeralırlar. Bu düzenli olmayan dağılım tabakaların oluşma veya kırılma özellikleriyle bağıntılıdır.

Dünyada 600’den fazla basen ve alt-basen bulunduğu ve bunların büyük bir kısmının birkaç jeolojik bölgede toplandığı; olası hesaplamaları, orijinal petrol rezervlerinin %80 kadarının 10 bölgede toplandığını göstermektedir. Arabistan Platformu ve Zagros Kuşağı (Suudi Arabistan-İran-Irak) bilinen be keşfedilmiş olan en büyük rezervlere sahiptir.

Tüm jeolojik periyotlarda oluşmasına karşın, bilinen hidrokarbon yataklarına göre dünyadaki tüm rezervuarların %95’i altı jeolojik zaman aralığında oluşmuştur

Kaynak kayaçlar (hidrokarbonlar üreten, organik maddelerce zengin tabakalar), herhangi bir önemli petrol sisteminin ilk anahtarıdır. Kaynak kayaçlar çeşitli denizsel ve karasal jeolojik çökeltilerde birikir ve korunur.

Prekambriyan zamanından başlayarak oluşmuş olan bu çökellerin dünyadaki dağılımı incelendiğinde %90’ının altı jeolojik evreye ait olduğu görülür. İki Mezozoik evrenin (Üst Jurasik ve Orta Kretase), tanımlanmış tüm hidrokarbon rezervlerinin yarısından daha fazlasını içerdiği tahmin edilmektedir. Bu yaştaki kaynak kayaçlar dünyanın önemli petrol yataklarının bulunduğu Orta Doğu, Sibirya, Birleşik Devletler, Kuzey Denizi, Venezüella ve Meksika’da bulunmaktadır.

​

Petrolün Kökeni :
Petrolün inorganik mi yoksa organik esaslı mı olduğu, kökeninin ne tür maddeler veya bileşiklere dayandığıyla ilgili olarak 1800’lü yıllardan bu yana çeşitli görüşler ileri sürülmüş, araştırmalar ve deneyler yapılmış, teoriler üretilmiştir. Geçmişten günümüze kadar gelen bu tartışmalar, hala az sayıda da olsa karşıt görüşlerde olanlar bulunmasına rağmen, organik köken teorisinin kabul edilmesiyle sonlanmıştır. Aşağıda bu teorilerin kısa bir özeti verilmiştir.
İlk olarak Berthelot (1866) tarafından ortaya atılan ve Mendeleyev (1877 ve 1902) tarafından desteklenen bir teoriye göre petrol inorganik kökenlidir. Laboratuarda metan, asetilen ve benzol gibi maddeleri elde eden kimyagerler doğadaki petrolünde yeraltında kimyasal reaksiyonlar ve volkanik olaylarla oluştuğunu ileri sürmüşlerdir.

20. Yüzyılın başında bazı bilim adamları petrolün magmatik kökenli olduğunu ileri sürdüler. Mendeleyev’in teorisine göre mantodaki demir karbür yeraltına sızan sularla etkileşerek metan ve hidrokarbonları oluşturmaktadır.
Peyve (1956) ve Subbottin (1966) büyük ve derin faylardan çıkan hidrokarbon gazlarına dayanarak bu gazların mantodan çıkıp kabuk içerisinde depolandıklarını ve sıvı petrole dönüştüklerini ileri sürdüler. Bu durumda son derece derin sondajlar açarak sonsuz petrol kaynaklarına ulaşmak mümkün olacaktır; ancak petrol çoğunlukla çökel havzalarda bulunmaktadır. Ancak bazı bilimsel veriler inorganik köken teorisini geçersiz kılmaktadır; örneğin, petroldeki porfirin, piridin ve klorofil gibi maddeler inorganik yolla elde edilemez,
büyük molekül ağırlıklı hidrokarbonlar inorganik reaksiyonlarla oluşamaz, petrol bileşiklerinin polarize ışığı saptırma özelliği kuvars ve zinober dışında hiçbir inorganik maddede yoktur.

Petrol yataklarının çoğu magmatik faaliyet alanlarından uzakta ve çökel kayalar
içerisinde bulunmaktadır. Yerkabuğunun derinliklerine doğru petrol artmamakta,
aksine petrol genç örtü kayaları içerisinde daha yaygın olarak bulunmaktadır:
Sonuç olarak petrolün inorganik kökenli olduğu söylenemez.
Bazı araştırıcılar petrolün hem hayvansal hem de bitkisel kökenli (biyomas kökenli) olduğunu kabul etmektedirler; örneğin, balık ve diğer hayvan etlerinin distilasyonuyla petrol bileşenlerine benzer maddeler elde edilmektedir. Kömürden petrol elde edilmesi ve bataklıklardaki metan gazı nedeniyle petrolün karasal bitki kökenli olabileceği ileri sürülmüştür. Ancak petrol sahalarında genellikle kömür olmaması, kireçtaşlarında karasal bitkilerden türemiş petrol bulunmaması, linyitten türeyen zift ile petrol arasında kimyasal farklılıkların olması petrolün oluşumunda karasal bitkilerin önemli bir etkisi olmadığını göstermektedir. Denizsel bitkiler ile denizsel çökeller arasında kökensel bir ilişki kurulabilir. Bunların en önemlileri yosun ve diyatomlardır. Diyatomlar okyanuslar ve göllerin yüzeyinde (derinliği birkaç metre) yüzerler ve zamanla bazı hidrokarbon türleri üretirler. Bu süre boyunca, iskelet yapıları kuma benzeyen (silisyum bileşikleri içeren) çeşitli deniz canlılarının yiyeceği de olurlar. Her iki oluşum da fotosentezle kimyasal enerji depolar ve yüzme yeteneklerini artırırlar.

Yeraltı tabakalarında tortu veya birikintilerle karışık halde toplanan bu hammaddeler basınç, sıcaklık ve zaman parametrelerine bağlı olarak çok çeşitli ve karmaşık fiziksel, biyokimyasal ve kimyasal reaksiyonlarla transformasyona uğrarlar.

​

Petrol Oluşum Parametreleri :

Sıcaklık: Gömülme derinliği arttıkça oluşan en önemli olay sıcaklığın da artmasıdır. Sıcaklığın derinlikle artması "jeotermal gradient (yükselme)" olarak tanımlanır.

Dünya jeotermal gradient ortalaması 1 kilometre için 23.5 °C’dir. Bu değer litolojideki maddelerin ısıl iletkenlikleri ve yer altı sularının miktarları gibi etkenlere bağlı olarak bölgesel olarak farklılıklar gösterir.

Herhangi bir derinlikteki sıcaklık aşağıdaki eşitlikle bulunur.

​

Tf = Ts + (D x G)
Tf = oluşum sıcaklığı, °C, Ts = ortalama yıllık yüzey sıcaklığı, °C (“yüzey”, 3 metre

derinliği tanımlar), G = jeotermal gradient, D = derinlik, metre

Basınç: Oluşan petrolün yer değiştirmesinde, yani göç etmesinde basıncın önemi çok fazladır, ancak petrolün oluşumunda da basınç önemli bir parametredir. Derinlik arttıkça basınç da artar; örneğin, 580 metre derinlikteki basınç 40.4 kg/cm² (veya 575 psi) dir.
Zaman: Hidrokarbonlar yeryüzüne yakın derinliklerde kısmen kararlıdırlar, oysa moleküler dönüşümlerin tetiklenebilmesi için yeterli derecede yüksek sıcaklıklara ve zamana gereksinim vardı. Kabaca 100 milyon yıl boyunca organik maddelerdeki dönüşüm çok düşük seviyelerde kalır. Sıcaklığın 50 °C ye ulaştığı, yaklaşık 2200 metre derinliklerde kerojendeki atomik bağların kırılmaya başlamasıyla oksijen çıkışları, CO2 ve H2O meydana gelerek sülfür, nitrojen ve oksijen içeren yüksek molekül ağırlıklı, özellikle asfaltenler ve reçinelerden oluşan ilk petrol ürünleri ve organik maddelerin yapısına bağlı olarak gaz ürünler oluşmaya başlar.

​

Yüksek basınç altında kükürt gibi bazı mineralleri bir araya getiren çeşitli hidrokarbonlar tarafından meydana gelir. Milyonlarca yıl önce bitki ve hayvan ölülerinin, milyonlarca yıllık sürede yerkabuğu ve okyanus basıncı altında sıkışıp, kum, çamur tabakası ile kaplanıp, jelimsi bir kütleye dönüşümü ile oluşmuştur. 

Bu jelimsi tortu birikiminin bulunduğu derinlik, milyonlarca yıllık süreçte yerkabuğu hareketleri ile arttıkça, kütlenin üzerindeki  basınç da artmış ve başlangıcından çok daha ince bir tabakaya sıkışmasına neden olmuştur. 
Buna ek olarak dünyanın doğal ısısı, yoğun basınç altındaki bu kütle üzerine reaksiyona sebebiyet verecek etki doğurmuş ve zamanla da  jelin, bu günkü bilindik petrol formuna dönüşümüne sebebiyet vermiştir.

Bu gün, dünya üzerinde çıkartılan petrollerin hepsinin kalitesi arasında farklılığın olması işte bu basınç ve sıcaklık ile, oluşum süreçleri arasındaki farklılıklardan kaynaklanmaktadır.

Petrol, bu oluşum nedeniyle «fosil enerji», «fosil yakıt» olarak da adlandırılır ve oluşum sürecinin bu denli uzun olmasından dolayı da kesinlikle «yenilenebilir enerji» değildir.
Başlangıçta petrolün birincil kullanımı, bir kez damıtıldıktan ve gazyağı haline getirildiğinde, bir aydınlatma yakıtı olmasıydı.
Kısa bir süre sonra Ford'un, otomobil  sektörünü tetiklemesi, içten yanmalı motorlarla neler yapılabileceğine dair yelpazenin genişlemesiyle benzine olan talep hızla artmaya başladı.
Bu gün gelinen noktada petrol, dünya çapında altın ve elmas gibi işlem gören değerli bir maden olarak görülmektedir.
Çoğu insan petrolün çoğunlukla içten yanmalı motorları çalıştırmak için benzin veya benzin benzerleri şeklinde kullanıldığına inanır. 
Ancak bu kullanım alanından başka, en atık haliyle bile asfalt ve su itici izolasyon malzemesi olarak kullanımı da fazladır.

Petrol ayrıca birçok plastik ve sentetiklerin kimyasal makyajının önemli bir parçasıdır. Petrolün birçok insan için mümkün olan en şaşırtıcı kullanımı, bira gibi gıda maddelerinde ve aspirin gibi ilaçlarda da ortaya çıkmasıdır.

Dünyada sınırlı bir petrol rezervi olduğu nihayetinde tükeneceği gerçektir. Her ne kadar yerine ucuz, yenilenebilir yakıt seçenekleri oluşturulup, geliştirilmeye devam edilse de, sonunda insanlığın ciddi bir sorunla karşı karşıya olacağı aşikardır.
Petrolün temel tanımı sadece ham petrolü içerir, fakat terimin yaygın kullanımı genellikle belirli bir karışımda bulunan tüm sıvı, gaz ve katı hidrokarbonları içermesi şeklindedir.
Temel dayanak hidrokarbonlar üzerinedir ve  tüm hidrokarbonlar, hidrojen ve karbon atomları içermeleri nedeniyle aynıdır. Farklılıklar; sahip oldukları karbon sayıları, doygunluk seviyeleri, aromatik olmaları gibi detaylardan kaynaklanmaktadır. 

​