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Sedimentology, clay mineralogy, and geochemistry of neogene organic-rich rocks in the Lower Kutai Basin, Indonesia
Jamaluddin Jamaluddin
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Doktoratsstudium Naturwissenschaften: Erdwissenschaften
Betreuer*in
Michael Wagreich
DOI
10.25365/thesis.76579
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29517.86050.265245-9
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Indonesien ist als Entwicklungsland besonders an Rohstoffen und Waren interessiert, vor allem im Zusammenhang mit dem Energiesektor. Die Bewertung des Kohlenwasserstoffbildungspotenzials von Erdölvorkommen ist einer der wichtigsten Aspekte der Exploration im unteren Kutai-Becken von Indonesien. Die Verteilung organisch reicher Abfolgen innerhalb der Muttergesteine beeinflusst die Kohlenwasserstofferzeugung und die Effizienz der Migration. Folglich haben Variationen in den organisch reichen Einheiten eine unmittelbare Auswirkung sowohl auf die Quantität als auch auf die Qualität der erzeugten Produkte. Daher werden in dieser Studie die Sedimentologie mit der organischen Geochemie, der organischen Petrographie, der Gesamtgesteinsgeochemie , der Gesamt-- und der Tonmineralogie, der Rasterelektronenmikroskopie (SEM) und der Analyse von Kalkigen Nannofossilien zusammengeführt, um die Ablagerungsumgebung zu charakterisieren und besser zu verstehen, die Auswirkungen des Klimas auf die Anhäufung von organischem Material während der Ablagerung zu bewerten, die Art des organischen Materials zu bestimmen und das Kohlenwasserstoffpotenzial zu beurteilen. Die Gamma-Ray-Logauswertung hat vier Fazies-Assoziationen ergeben: (a) trichter-, (b) glocken-, (c) zylinder- und (d) bogenförmige Muster, die auf eine fluvio-deltaische Ablagerungsumgebung hindeuten. Anhand der Aufschlussbeobachtung umfassen die Lithofazies der Balikpapan-Formation Konglomerat und Sandstein (Cst), planarer kreuzgeschichteter Sandstein (Sp), massiver Sandstein (Sm), trogförmiger kreuzgeschichteter Sandstein (St), rippelführender schräggeschichteter Sandstein (Sr), bucklige Schrägschichtung (Shcs), geschichteter sehr feiner Sand, Siltstein und Tonstein (Fl), zwischengelagerter Siltstein und Tonstein (Fsc), massiver Tonstein (Fm), kohliger Schiefer (Csh) und Kohle (C). Die Sedimentabfolgen in der Balikpapan-Formation (mittleres Miozän) wurden in sechs Fazies-Assoziationen eingeteilt, darunter gezeitenbeeinflusste Verteilerrinnen (CH), Dammüberflutungssedimente (CS), Deltaebenen (DA), Mündungsbänke (MB), Deltafront (DF) und Pro-Delta (P). In der Kampungbaru-Formation (Obermiozän-Pliozän) wurden elf Lithofazies identifiziert, darunter massiver Sandstein (Sm), planarer kreuzgeschichteter Sandstein (Sp), trogförmig-schräggeschichteter Sandstein (St), rippelgeschichteter laminierter Sandstein (Sr), horizontal geschichteter Sandstein und Schluffstein (Dsh), sandsteindominierte Heterolithische Fazies (H1), tonsteindominierte Heterolithische Fazies (H2), geschichteter schluffiger Tonstein (Csl), massiver Tonstein (Cm), geschichteter Tonstein (Cl) und Kohle (C). Die Sedimentabfolgen in der Kampungbaru-Formation lassen sich in sieben Fazies-Assoziationen einteilen: fluvial dominierte Verteilerrinne (CH), blattartige Sandsteine (UC), gezeitenbeeinflusste Verteilerrinne (DC), Dammüberflütungssedimente (CS), Mündungsbänke (MB), Deltaebene (DP) und Deltafront (DF). Die Sedimente der Kampungbaru-Formation spiegeln die Ablagerung in einer deltaischen Umgebung durch überwiegend fluviale und untergeordnete Gezeitenprozesse wider. Die an der Fundstelle Air Putih gefundenen kalkhaltigen Nannofossilien gehören zu den Nannoplankton-Zonen NN4-NN5 (spätes Burdigalium bis frühes Serravallium), was auf das Vorkommen der Markerart Sphenolithus heteromorphus zurückzuführen ist. Dies zeigt, dass der untersuchte Standort im frühen Mittelmiozän abgelagert wurde. Die tonmineralogischen und geochemischen Proxies der Kampungbaru-Formation und der Balikpapan-Formation des unteren Kutai-Beckens wurden zur Interpretation des Paläoklimas verwendet. Die < 2 μm große Tonfraktion besteht aus Kaolinit, Illit-Smektit-Mischschicht (I/S), Illit, Smektit und Chlorit. Ein hoher Kaolinitanteil, der in der Regel bis zu 30 % des Tonvolumens ausmacht, deutet auf eine intensive chemische Verwitterung während eines feuchtwarmen Klimas mit reichlichen Niederschlägen hin. Das Mischschichtmineral Illit/Smectit (I/S) deutet auf wechselnde klimatische Bedingungen hin, möglicherweise auf saisonale Veränderungen. Die Proben aus dem unteren Kutai-Becken weisen hohe CIA- (76,1 - 91,88 Gew.-%), CIW- (84-2 - 99 Gew.-%), PIA- (82,3 - 98,9 Gew.-%) und C-Werte (0,88 - 3,19 Gew.-%) auf, was auf einen mäßigen bis hohen Grad an chemischer Verwitterung in einem warmen und feuchten Klima hinweist. Die Elementverhältnisse (Sr/Cu, Sr/Ba, Ga/Rb und Rb/Sr) deuten auf ein warmes und feuchtes Klima hin. Der hohe Gehalt an organischer Substanz zeigt einen höheren Grad an chemischer Verwitterung, was darauf hindeutet, dass die allgemeine Wärme und Feuchtigkeit eine wichtige Rolle bei der Kontrolle der Anreicherung organischer Substanz in den Proben gespielt hat. Kohle und kohlige Schiefer der Balikpapan-Formation, die mit der Ablagerungsumgebung der Delta-Ebene in Verbindung stehen, stellen das wichtigste Ausgangsgestein für das Erdölsystem im unteren Kutai-Becken dar. Dieses Ausgangsgestein enthält Kerogen des Typs III, ein sehr gutes bis hervorragendes Ausgangsgesteinspotenzial und ist unreif bis geringfügig reif. Neben Gas kann das Muttergestein auch geringfügig Öl produzieren. Die Sedimente des Unteren Kutai-Beckens bestehen auch aus dicken, gut sortierten, sich seitlich ausbreitenden Sandsteinen der Delta-Verteilerrinnen, die als Speichergestein dienen könnten (z. B. in der Kampungbaru-Formation).
Abstract
(Englisch)
Indonesia, as a developing country, is especially interested in raw materials and commodities, especially related to the energy sector. The evaluation of the hydrocarbon generation potential of petroleum source rocks is one of the most important aspects of exploration in the Lower Kutai Basin, Indonesia. The distribution of organic-rich successions within source rock units influences hydrocarbon generation and the efficiency of expulsion. Consequently, variations in the organic-rich units have an immediate effect on both the quantity and quality of the generated products. Therefore, this study integrates sedimentology with organic geochemistry, organic petrography, bulk sediments geochemistry, bulk-and clay mineralogy, scanning electron microscopy (SEM), and calcareous nannofossil assemblage analysis to characterize and to better understand the depositional environment, to assess the effect of climate on the accumulation of organic matter during deposition, to determine the type of organic matter, and to assess the hydrocarbon potential. Gamma ray log analysis has revealed four facies associations: (a) funnel-, (b) bell-, (c) cylindrical-, and (d) bow bow-shaped patterns suggest a fluvio-deltaic depositional environment. Based on the outcrop observation, lithofacies of the Balikpapan Formation include conglomerate and sandstone (Cst), planar cross-bedded sandstone (Sp), massive sandstone (Sm), trough cross-bed sandstone (St), ripple cross-laminated sandstone (Sr), hummocky cross-stratification (Shcs), laminated very fine sand, siltstone and claystone (Fl), interbedded siltstone and claystone (Fsc), massive claystone (Fm), coaly shale (Csh), and coal (C). The sedimentary sequences in the Balikpapan Formation (Middle Miocene) have been categorized into six facies associations including tidally influenced distributary channel (CH), crevasse splay (CS), delta plain (DA), mouth bar (MB), delta front (DF), and pro-delta (P). Eleven lithofacies were identified in the Kampungbaru Formation (Upper Miocene-Pliocene) include massive sandstone (Sm), planar cross-bedded sandstone (Sp), trough-bedded sandstone (St), rippled laminated sandstone (Sr), horizontally laminated sandstone and siltstone (Dsh), sandstone-dominated heterolith (H1), mudstone-dominated heterolith (H2), laminated silty claystone (Csl), massive claystone (Cm), laminated claystone (Cl), and coal (C). The sedimentary sequences in the Kampungbaru Formation grouped into seven facies associations: fluvial-dominated distributary channel (CH), sheet-like sandstones (UC), tide-influenced distributary channel (DC), crevasse splay (CS), mouth bar (MB), delta plain (DP) and delta front (DF). Sediments of the Kampungbaru Formation reflect deposition in a deltaic environment by predominant fluvial and subordinate tide processes. Calcareous nannofossils recovered from the Air Putih locality belongs to the nannoplankton zones NN4–NN5 zones (late Burdigalian to earlimost Serravallian) based on the presence of the marker species Sphenolithus heteromorphus. This shows that the studied location was deposited during early Middle Miocene time. The clay mineralogical and geochemical proxies of the Kampungbaru Formation and Balikpapan Formation of the Lower Kutai basin have been used to interpret paleoclimate. The < 2 μm clay fraction consists of kaolinite, illite-smectite mixed layer (I/S), illite, smectite, and chlorite. High kaolinite, which commonly constitutes up to 30 % of clay volume, indicates intensive chemical weathering during a warm and humid climate with abundant rainfall. The mixed layer mineral illite/smectite (I/S) suggests varying climatic conditions, possibly seasonal changes. The chemical weathering proxies, samples from Lower Kutai basin have high CIA (76.1 - 91.88 wt.%), CIW (84-2 - 99 wt.%), PIA (82.3 – 98.9 wt.%), and C-value (0.88 – 3.19 wt.%) indicates a moderate to high degree of chemical weathering in a warm and humid condition. The elemental ratios (Sr/Cu, Sr/Ba, Ga/Rb and Rb/Sr) suggesting a warm and humid climate. The high organic matter content exhibits a higher degree of chemical weathering, indicating that the overall warmth and humidity played an important role in controlling the accumulation of organic matter in the samples. Coal and coaly shales of the Balikpapan Formation, associated with delta plain depositional environment, represent the main source rock for the petroleum system in the Lower Kutai Basin. These source rocks contain type III kerogen, very good to excellent source rock potential, and immature to marginal mature. A part from gas, the source rocks may produce minor oil. The sediments of the Lower Kutai Basin also consist of thick well-sorted laterally extending distributary channel sandstones which could serve as a reservoir rock (e.g., in the Kampungbaru Formation).
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Unteren Kutai-Becken Balikpapan Formation Kampung Baru Formation Indonesien Kohlenwasserstoff-Erzeugungspotenzial Paläoklima Lithofazies Fazies-Assoziationen Sedimentologie Geochemie Tonmineralogie
Schlagwörter
(Englisch)
Lower Kutai Basin Balikpapan Formation Kampung Baru Formation Indonesia Hydrocarbon generation potential Paleoclimate Lithofacies Facies Associations Sedimentology Geochemistry Clay Mineralogy
Autor*innen
Jamaluddin Jamaluddin
Haupttitel (Englisch)
Sedimentology, clay mineralogy, and geochemistry of neogene organic-rich rocks in the Lower Kutai Basin, Indonesia
Publikationsjahr
2024
Umfangsangabe
viii, 185 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Ferian Anggara ,
Shiqi Zhang
AC Nummer
AC17311642
Utheses ID
71929
Studienkennzahl
UA | 796 | 605 | 426 |