Advanced

Maturity of kerogen, petroleum generation and the application of fossils and organic matter for paleotemperature measurements

Al-Mashramah, Yaser Abdullah Abdullah (2011) In Dissertations in Geology at Lund University
Department of Geology
Abstract
The origin, composition and maturity of kerogen, and its conversion to petroleum is reviewed. Various methods for estimating the maximum temperature to which kerogen and potential source rocks were subjected are also reviewed. Several kerogen maturation parameters can be distinguished and grouped into two categories: chemical paleothermometres and biological paleothermometres. Biological paleothermometres are largely based on the colour and optical properties of kerogen and fossils with an organic composition or with an organic component in their mineralized skeleton. The consistent changes in colour and reflectance through thermal gradients (burial depth) have made vitrinite, conodonts, graptolites, scolecodonts, acritarchs, spores and... (More)
The origin, composition and maturity of kerogen, and its conversion to petroleum is reviewed. Various methods for estimating the maximum temperature to which kerogen and potential source rocks were subjected are also reviewed. Several kerogen maturation parameters can be distinguished and grouped into two categories: chemical paleothermometres and biological paleothermometres. Biological paleothermometres are largely based on the colour and optical properties of kerogen and fossils with an organic composition or with an organic component in their mineralized skeleton. The consistent changes in colour and reflectance through thermal gradients (burial depth) have made vitrinite, conodonts, graptolites, scolecodonts, acritarchs, spores and pollen, invaluable for maturation studies and prediction of hydrocarbon windows.

Spores, pollen and vitrinite are frequently used as thermal indicators in lacustrine and near-shore marine strata ranging in age from the Devonian to Recent. Spores and pollen can be used to assess the thermal alteration at low temperatures, whereas vitrinite can be used to estimate the degree of maturation of organic matter at low to high temperatures, even to the graphite-grade metamorphic facies. Conodonts are most common in carbonate facies and used as thermal indicators of marine strata ranging in age from the Cambrian to the uppermost Triassic They can provide information about thermal alteration at temperatures as high as 500 °C, a temperature far above the destruction of unicellular palynomorphs. Graptolites are most common in fine-grained clastics of Ordovician and Silurian age, i.e. in sedimentary rocks in which pollen, spores and vitrinite are virtually absent. Scolecodonts are common in Ordovician–Devonian shallow marine carbonates and show optical properties similar to those of graptolites and vitrinite. (Less)
Abstract (Swedish)
Det här examensarbetet ger en översikt över organiskt material (kerogen) i Jordens yngre lagrade berggrund och hur detta material omvandlats till olja och naturgas genom olika geologiska processer. De viktigaste är tryck, temperatur och tid. Med fortskridande sedimentpålagring förs det organiskt rika sedimenten successivt ned på större djup, där de genomgår en så kallad mognadsprocess till följd av ökad temperatur och tryck. Vid mognadsprocessen sönderdelas de stora molekylerna i materialet och omvandlas gradvis till olja och naturgas. Vid tryck- och temperaturökningen förändras sedimentens struktur, t.ex. med avseende på porositet, packning och mineralsammansättning, och även färg och glans på fossil som består av organiskt material. Inom... (More)
Det här examensarbetet ger en översikt över organiskt material (kerogen) i Jordens yngre lagrade berggrund och hur detta material omvandlats till olja och naturgas genom olika geologiska processer. De viktigaste är tryck, temperatur och tid. Med fortskridande sedimentpålagring förs det organiskt rika sedimenten successivt ned på större djup, där de genomgår en så kallad mognadsprocess till följd av ökad temperatur och tryck. Vid mognadsprocessen sönderdelas de stora molekylerna i materialet och omvandlas gradvis till olja och naturgas. Vid tryck- och temperaturökningen förändras sedimentens struktur, t.ex. med avseende på porositet, packning och mineralsammansättning, och även färg och glans på fossil som består av organiskt material. Inom oljeprospektering analyserar man därför ett flertal av dessa fossil (biologiska termala indikatorer) för att uppskatta begravningsdjup och relativ temperatur. I denna studie redovisas särskilt hur mikrofossil förändras som ett resultat av ökad temperatur. Sporer och pollen är viktiga termala indikatorer i sediment som avsatts i sjöar, medan conodonter, scolecodonter och graptoliter är viktiga för sediment avsatta i havsmiljöer. Conodonter är vanliga i kalkstenar från ordovicium till trias och är centrala för detta arbete. Dessa små tandelement genomgår en färgförändring från ljust gulaktig vid låga temperaturer till svarta vid höga temperaturer. Denna förändring beskrivs i en skala från 1-5, där fem indikerar en temperatur på mer än 300 °C. Optimala betingelser för oljebildning, det så kallade oljefönstret, är mellan 60 och 120 °C, motsvarande ca 1,5-2,0 på skalan. I detta arbete ingår även ett praktiskt moment, där conodonter utsattes för en temperatur av 500 °C under 24 timmar. Färgförändringarna dokumenterades genom fotografering efter förutbestämda tidsintervall. Experimentet lyckades inte reproducera tidigare publicerade resultat angående conodonters färgförändring vid ökande temperatur. Troliga orsaker diskuteras kortfattat. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Al-Mashramah, Yaser Abdullah Abdullah
supervisor
organization
alternative title
Termal mognad av organiskt material, oljebildning och tillämpning av fossil för paleotemperaturbestämning
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
keywords
thermal alteration, thermal maturation, kerogen, petroleum generation, paleothermometres, vitrinite, conodonts, graptolites, palynomorphs
publication/series
Dissertations in Geology at Lund University
report number
274
language
English
id
2278521
date added to LUP
2012-01-10 10:48:11
date last changed
2012-01-10 10:48:11
@misc{2278521,
  abstract     = {The origin, composition and maturity of kerogen, and its conversion to petroleum is reviewed. Various methods for estimating the maximum temperature to which kerogen and potential source rocks were subjected are also reviewed. Several kerogen maturation parameters can be distinguished and grouped into two categories: chemical paleothermometres and biological paleothermometres. Biological paleothermometres are largely based on the colour and optical properties of kerogen and fossils with an organic composition or with an organic component in their mineralized skeleton. The consistent changes in colour and reflectance through thermal gradients (burial depth) have made vitrinite, conodonts, graptolites, scolecodonts, acritarchs, spores and pollen, invaluable for maturation studies and prediction of hydrocarbon windows.

Spores, pollen and vitrinite are frequently used as thermal indicators in lacustrine and near-shore marine strata ranging in age from the Devonian to Recent. Spores and pollen can be used to assess the thermal alteration at low temperatures, whereas vitrinite can be used to estimate the degree of maturation of organic matter at low to high temperatures, even to the graphite-grade metamorphic facies. Conodonts are most common in carbonate facies and used as thermal indicators of marine strata ranging in age from the Cambrian to the uppermost Triassic They can provide information about thermal alteration at temperatures as high as 500 °C, a temperature far above the destruction of unicellular palynomorphs. Graptolites are most common in fine-grained clastics of Ordovician and Silurian age, i.e. in sedimentary rocks in which pollen, spores and vitrinite are virtually absent. Scolecodonts are common in Ordovician–Devonian shallow marine carbonates and show optical properties similar to those of graptolites and vitrinite.},
  author       = {Al-Mashramah, Yaser Abdullah Abdullah},
  keyword      = {thermal alteration,thermal maturation,kerogen,petroleum generation,paleothermometres,vitrinite,conodonts,graptolites,palynomorphs},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  series       = {Dissertations in Geology at Lund University},
  title        = {Maturity of kerogen, petroleum generation and the application of fossils and organic matter for paleotemperature measurements},
  year         = {2011},
}