Συντάχθηκε 16-07-2025 14:42
Τόπος: Μ3 - Κτίριο ΜΗΧΟΠ, Μ3.108, Υβριδικά
Σύνδεσμος τηλεδιάσκεψης
Έναρξη: 21/08/2025 12:00
Λήξη: 21/08/2025 14:00
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 sequence of Mesozoic organic-rich intervals that vary in depositional setting, 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 more abundant in Late Triassic – Early Jurassic samples and calcite dominating in younger units. Elemental geochemistry and redox-sensitive trace elements reveal variable depositional conditions through time. Arid environments and suboxic redox conditions prevail in the Late Triassic – Early Jurassic, while the Jurassic and Early Cretaceous intervals exhibit progressively more anoxic conditions and increased paleoproductivity, particularly in carbonate-rich intervals.
Organic geochemical and palynological data reflect a range of kerogen types from type II to II(S), with TOC contents between 0.6 and 11 wt% and HI values up to 728 mgHC/gTOC. Amorphous organic matter is dominant, while higher proportions of sporomorphs and phytoclasts in some units suggest terrestrial input and influence both preservation and reactivity. The observed variations in organic matter type, redox proxies, and sulfur content are stratigraphically coherent and influence both the kinetics and generation profiles of each interval.
Kinetic modelling shows that activation energy (Ea) distributions vary considerably with age and facies. Late Triassic – Early Jurassic and Early – Mid Jurassic samples show broad Ea-distributions with two to three principal peaks, covering only 48–70% of total generative potential, indicating chemically heterogeneous kerogen and a gradual transformation profile. In contrast, the Mid – Late Jurassic and Early Cretaceous samples exhibit narrower Ea profiles, with up to 77% 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 appear to suppress it.
Thermal modelling of the AY-3 and PxGa-1x wells further demonstrates that kinetic model selection has a profound impact on hydrocarbon generation predictions. Differences in TR10 values between custom and library kinetics translate to generation depth shifts exceeding 1 km, under a uniform geothermal gradient. Custom kinetics yield lower TRmax and later generation, while library kinetics often overestimate maturity, particularly in shallow or complex intervals. 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 or more than 1 km thickness.
This work builds on the understanding of organic-rich intervals of Western Greece and highlights the importance of integrating kinetic modelling with geochemical and mineralogical data to improve hydrocarbon system understanding in fold-and-thrust settings. The insights from Western Greece are applicable to analogous basins globally, especially those dominated by carbonate deposition and complex tectonics.
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, πυρόλυσης 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 διαφοροποιήσεις στα παλαιοπεριβαλλοντικά καθεστώτα μέσα στον γεωλογικό χρόνο. Κατά την Ύστερη Τριαδική – Πρώιμη Ιουρασική περίοδο κυριαρχούν οι ξηρές και υποοξικές συνθήκες, ενώ από την Ιουρασική έως την Πρώιμη Κρητιδική περίοδο παρατηρείται σταδιακή μετάβαση σε περισσότερο αναγωγικά περιβάλλοντα και αυξημένη παλαιοπαραγωγικότητα, ιδίως στα ανθρακικά πλούσια διαστήματα.
Τα οργανικογεωχημικά και παλυνολογικά δεδομένα δείχνουν εύρος τύπων κηρογόνου (τύπου II έως II(S)), με τιμές TOC μεταξύ 0.6 και 11 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 κερογόνου. 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 Πρώιμες – Μέσες Ιουρασικές αποθέσεις παρουσιάζουν ευρείες κατανομές Ea, με 2–3 κύριες κορυφές που καλύπτουν μόλις 48–70% του συνολικού δυναμικού. Αντιθέτως, οι Μεσο – Ύστερες Ιουρασικές και Πρώιμες Κρητιδικές εμφανίζουν στενότερες κατανομές, με έως και 77% του δυναμικού να καλύπτεται από 1–2 κορυφές, γεγονός που υποδεικνύει πιο ομοιογενές, πλούσιο σε αλγινίτες κερογόνο και απότομη γένεση. Η παρουσία οργανικού θείου μειώνει τις τιμές Ea και αυξάνει την αντιδραστικότητα, ενώ οι ασβεστιτικές μήτρες φαίνεται να λειτουργούν ανασταλτικά.
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 custom και βιβλιογραφικών κινητικών μοντέλων οδηγούν σε μετατοπίσεις του βάθους έναρξης γένεσης που ξεπερνούν το 1 km, ακόμη και με σταθερή γεωθερμική κλίση. Τα custom kinetics 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 αντανακλαστικότητα 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 υπογραμμίζει τη σημασία της ενσωμάτωσης κινητικών μοντέλων με γεωχημικά και ορυκτολογικά δεδομένα για την κατανόηση των συστημάτων υδρογονανθράκων σε πτυχοεφιππευτικές ζώνες. Τα συμπεράσματα από τη Δυτική Ελλάδα είναι εφαρμόσιμα και σε άλλες ανάλογες λεκάνες παγκοσμίως, ιδίως σε ανθρακικά και τεκτονικά σύνθετα περιβάλλοντα.
