Ημερολόγιο Εκδηλώσεων

Τίτλος εργασίας: Μοντελοποίηση και ανάλυση της κινητικής της θερμικής ωρίμανσης του κηρογόνου στην Δυτική Ελλάδα και η συσχέτιση της με τις επικρατούσες παλαιοπεριβαλλοντικές συνθήκες.

Τίτλος εργασίας στα αγγλικά: Modelling and kinetic analysis of the thermal maturity of kerogen in Western Greece, and its correlation to the prevailing palaeoenvironmental conditions.

Επταμελής εξεταστική επιτροπή

1.Νικόλαος Πασαδάκης, καθηγητής ΜΗΧΟΠ, (επιβλέπων)
2. David Muirhead, καθηγητής Πανεπιστημίου Aberdeen
3.Σπυρίδων Μπέλλας, κύριος ερευνητή ΙΤΕ/ΙΓ
4.Εμμανουήλ Μανούτσογλου, καθηγητής ΜΗΧΟΠ
5.Νικόλαος Καλλίθρακας-Κόντος, καθηγητής ΜΗΧΟΠ
6.Δέσποινα Βάμβουκα, καθηγήτρια ΜΗΧΟΠ
7.Αβραάμ Ζεληλίδης, καθηγητής Πανεπιστημίου Πάτρας

ABSTRACT

The fold-and-thrust belt of Western Greece preserves a succession of Mesozoic organic-rich intervals that vary in depositional environment, geochemical character, and hydrocarbon generation potential. This thesis investigates the mineralogical, geochemical, and kinetic properties of these intervals through the integration of XRD, XRF, Rock-Eval, biomarker and palynofacies data, along with 1D thermal modelling.

Mineralogical analysis indicates a predominantly carbonate-rich character across all stratigraphy, with dolomite prevailing in Late Triassic – Early Jurassic samples and calcite dominating younger units. Elemental geochemistry and redox-sensitive trace elements indicate evolving depositional conditions through time. Arid environments and suboxic redox conditions prevail in the Late Triassic – Early Jurassic, transitioning to variable redox conditions with enhanced anoxia episodes in Jurassic and Early Cretaceous intervals.

Organic geochemical and palynological data reflect a range of kerogen types ranging from type I-II to II(S) and III, with TOC contents reaching 35.56 wt% and HI values up to 728 mgHC/gTOC. Amorphous organic matter dominates, while higher proportions of sporomorphs and phytoclasts in some units indicate terrestrial input, influencing both preservation and kerogen reactivity. These variations are stratigraphically coherent and impact the kinetic behavior and generation profiles.

Kinetic modelling demonstrates that activation energy (Ea) distributions vary with age and facies. Late Triassic – Early Jurassic and Mid – Late Jurassic samples show broad Ea-distributions with two to three principal peaks, covering 36 – 69% of the total generative potential, reflecting chemically heterogeneous kerogens and a gradual transformation profile. In contrast, the Early – Mid Jurassic and Early Cretaceous samples exhibit narrower Ea profiles, with 95% of potential covered by one or two peaks, consistent with more homogeneous alginite-rich kerogen and sharper generation windows. Organic sulfur content is found to reduce Ea values and enhance reactivity, whereas calcite-rich matrices may moderate it.

1D thermal modelling of the AY-3 and PxGa-1x wells underscores the critical role of kinetic model selection in hydrocarbon generation predictions. Differences in TR10 values between custom and library kinetics result in depth shifts exceeding 1 km under a uniform geothermal gradient. Custom kinetics yield lower TRmax and delayed hydrocarbon generation, while library kinetics often overestimate maturity, particularly in shallow or complex settings. Burial and thermal history calibration using vitrinite reflectance and biomarker ratios provided additional constraints on uplift, erosion, and structural evolution in the study area, suggesting eroded intervals of more than 1 km thickness across the fold-and-thrust belt.

This study highlights the mineralogical and kinetic complexity of Mesozoic source rocks in Western Greece and the necessity of custom kinetics for accurate modelling. These findings enhance our understanding of organic matter reactivity in carbonate-rich fold-and-thrust belts and improve hydrocarbon system prediction in comparable geological settings.

ΠΕΡΙΛΗΨΗ

Η πτυχοεφιππευτική ζώνη της Δυτικής Ελλάδας διατηρεί μια ακολουθία Mεσοζωικών οργανικά πλούσιων στρωμάτων, τα οποία παρουσιάζουν σημαντική ποικιλία ως προς το περιβάλλον απόθεσης, τα γεωχημικά χαρακτηριστικά και τη δυνατότητα παραγωγής υδρογονανθράκων. Η παρούσα διατριβή διερευνά τα ορυκτολογικά, γεωχημικά και κινητικά χαρακτηριστικά αυτών των στρωμάτων, μέσω της ολοκληρωμένης χρήσης δεδομένων XRD, XRF, βιοδεικτών, παλυνολογίας, Rock-Eval και θερμικής μοντελοποίησης 1D.

Η ορυκτολογική ανάλυση δείχνει κυρίαρχο ανθρακικό χαρακτήρα σε όλη τη στρωματογραφία, με αυξημένη παρουσία δολομίτη στις Ύστερες Τριαδικές – Πρώιμες Ιουρασικές αποθέσεις και κυριαρχία ασβεστίτη στις νεότερες. Η στοιχειακή γεωχημεία και τα ίχνη στοιχείων ευαίσθητων σε οξειδοαναγωγικές συνθήκες καταδεικνύουν την εξέλιξη των παλαιοπεριβαλλοντικών συνθηκών στον χρόνο: ξηρό κλίμα και υποοξικές έως αναγωγικές συνθήκες επικρατούν στην Ύστερη Τριαδική–Πρώιμη Ιουρασική, ενώ η Ιουρασική και Πρώιμη Κρητιδική περίοδος χαρακτηρίζονται από μεταβαλλόμενες οξειδοαναγωγικές συνθήκες με επεισόδια ενισχυμένης ανoξίας και αυξημένης παλαιοπαραγωγικότητας, ιδίως στα ανθρακικά πλούσια διαστήματα.

Τα οργανικα, γεωχημικά και παλυνολογικά δεδομένα δείχνουν εύρος τύπων κηρογόνου (τύπου I-II έως II(S)-III), με τιμές TOC εως και 35.56 wt% και HI έως 728 mgHC/gTOC. Η άμορφη οργανική ύλη κυριαρχεί σε θαλάσσια περιβάλλοντα, ενώ αυξημένες αναλογίες σπορομόρφων και φυτοκλαστών αντανακλούν χερσαία συνεισφορά και επηρεάζουν τόσο τη διατήρηση όσο και την αντιδραστικότητα του κηρογόνου. Οι παρατηρούμενες διαφορές σε τύπους οργανικής ύλης, δείκτες αναγωγικών συνθηκών και περιεκτικότητα σε θείο παρουσιάζουν σαφή στρωματογραφική συσχέτιση και επηρεάζουν τόσο την κινητική συμπεριφορά όσο και το προφίλ γένεσης υδρογονανθράκων.

Η κινητική ανάλυση δείχνει ότι οι κατανομές ενέργειας ενεργοποίησης (Ea) διαφέρουν σημαντικά ανάλογα με την ηλικία και το περιβάλλον απόθεσης. Οι Ύστερες Τριαδικές – Πρώιμες Ιουρασικές και οι Μεσο – Ύστερες Ιουρασικές αποθέσεις παρουσιάζουν ευρείες κατανομές Ea, με 2–3 κύριες κορυφές που καλύπτουν μόλις  36 – 69% του συνολικού δυναμικού. Αντιθέτως, οι Πρώιμες – Μέσες Ιουρασικές και Πρώιμες Κρητιδικές εμφανίζουν στενότερες και πιο συγκεντρωμένες κατανομές (1–2 κορυφές, έως 95% του δυναμικού), ενδεικτικές πιο ομοιογενούς, αλγινιτογενούς οργανικής ύλης και στενότερου παραθύρου μετασχηματισμού. Η παρουσία οργανικού θείου μειώνει τις τιμές Ea και αυξάνει την αντιδραστικότητα, ενώ ασβεστιτικές μήτρες φαίνεται να τη συγκρατούν.

Η θερμική μοντελοποίηση των γεωτρήσεων AY-3 και PxGa-1x καταδεικνύει τον καθοριστικό ρόλο της επιλογής κινητικού μοντέλου στις προβλέψεις γένεσης υδρογονανθράκων. Διαφορές στις τιμές TR10 μεταξύ εξατομικευμένης κινητικής και βιβλιογραφικών κινητικών μοντέλων οδηγούν σε μετατοπίσεις του βάθους έναρξης γένεσης που ξεπερνούν το 1 km με σταθερή γεωθερμική βαθμίδα. Τα εξατομικευμένα κινητικά μοντέλα αποδίδουν χαμηλότερες τιμές TRmax και καθυστερημένη γένεση, ενώ τα βιβλιογραφικά μοντέλα ενδέχεται να υπερεκτιμούν την ωριμότητα, ιδίως σε ρηχά ή τεκτονικά πολύπλοκα περιβάλλοντα. Η βαθμονόμηση με βάση την ανακλαστικότητα του βιτρινίτη και τις ισομερείς αναλογίες χοπανίων προσφέρει περαιτέρω περιορισμούς ως προς την ανύψωση, τη διάβρωση και την τεκτονική εξέλιξη της περιοχής μελέτης.

Η παρούσα διατριβή αναδεικνύει την ορυκτολογική, γεωχημική και κινητική πολυπλοκότητα των Μεσοζωικών, οργανικά πλούσιων πετρωμάτων της Δυτικής Ελλάδας, τονίζοντας την ανάγκη εξατομικευμένων κινητικών μοντέλων για ακριβή μοντελοποίηση. Τα αποτελέσματα συμβάλλουν στην κατανόηση της οργανικής αντιδραστικότητας και στη βελτίωση των προβλέψεων δημιουργίας υδρογονανθράκων σε ανάλογα τεκτονικά περιβάλλοντα.