SEDIMENTARY ORGANIC MATTER AND COAL AND OIL FORMATION

• Pada dasarnya semua badan air merupakan tempat terakhirya kehidupan, dan oleh karena itu produksi karbon organik dapat terjadi dalam lingkungan perairan dan kelautan di manapun berada.

• Kebanyakan batuan sedimen, bagaimanapun, mengandung bahan organik meskipun hanya sedikit (pada level sepersekian persen).

• Ini merupakan bukti adanya efisiensi kehidupan: hampir semua karbon organik yang dihasilkan oleh autotroph selanjutnya dioksidasi oleh respirasi, yaitu proses yang disebut remineralisasi.

• Memang, sebagian besar karbon organik yang disintesis dalam badan air tidak pernah mencapai sedimen: karena dikonsumsi dalam kolom air.

• Karbon organik yang tidak berhasil mencapai bagian bawah dikonsumsi oleh organisme hidup pada dan dalam sedimen.

• Meskipun makrofauna berperan dalam remineralisasi, bakteri bertanggung jawab untuk sebagian besar remineralisasi (dalam tanah, sebaliknya, jamur sering merupakan konsumen dominan bahan organik).

• Konsentrasi bakteri di lapisan permukaan sedimen laut biasanya di kisaran 108 - 1010 sel per gram berat kering (Deming dan Baross, 1993).

• Peran bakteri dalam siklus karbon, nitrogen, dan belerang yang diringkas dalam Gambar 14.33.

Figure 14.33. Role bacteria in the cycling of carbon,nitrogen, and sulfur between

inorganic andvarious organic forms. After Killops and Killops (1993).

• Pengamatan ini menimbulkan pertanyaan mengapa setiap bahan organik dapat bertahan. • Mengapa sebagian besar sedimen mengandung beberapa bahan organik? • Bagaimana cara menghindari konsumsi bakteri?• Dan mengapa beberapa sedimen, terutama yang menimbulkan minyak bumi dan batubara yang dapat

dieksploitasi, mengandung materi yang lebih organik?• Kondisi khusus apa yang diperlukan untuk hal ini terjadi? • Bahan organik diawetkan dalam sedimen tua, dan terutama batubara, gas, dan minyak, memiliki

komposisi kimia berbeda dengan organisme hidup. • Karena sumber daya berasal dari sisa-sisa organisme hidup sekali, kita mungkin bertanya bagaimana

dapat muncul perbedaan kimia. • Apakah perbedaan akibat transformasi kimia dari molekul organik sederhana atau pelestarian selektif

yang lebih kompleks? • Apakah perbedaan muncul di awal, selama diagenesis terjadi, pemadatan sedimen, atau sesudahnya, di

bawah pengaruh panas dan tekanan? • Bagaimana sedimentasi bahan organik, diagenesis, dan pembentukan minyak bumi, gas, dan tambang

batubara dapat terjadi.

• Konsentrasi karbon organik berkorelasi terbalik dengan ukuran butir karena beberapa alasan:

Pertama, partikel organik kerapatan rendah hanya bisa menumpuk di mana kecepatan air cukup rendah untuk partikel lebih halus.

Kedua, fraksi yang signifikan dari bahan organik dalam sedimen dapat hadir sebagai lapisan pada butiran mineral (Mayer, 1993).

• Butir kecil memiliki luas permukaan yang lebih tinggi per satuan massa atau volume, dan karena itu akan memiliki konten organik lebih tinggi.

• Ketiga, permeabilitas sedimen butiran yang halus lebih rendah dibandingkan dengan yang kasar.

• Jika permeabilitas rendah, fluks oksigen ke dalam sedimen juga akan rendah.

Formation and Diagenesis of Organic-Rich SedimentsPreservation of Organic Matter

• The availability of oxidants, and particularly oxygen, is, as one might expect, among the most important factors in the survival of organic matter.

• Simply put, the preservation of significant amounts of organic matter in sediment requires that the burial flux of organic matter exceed the flux of oxidants.

• The flux of oxidants depends on sedimentation rate, bioturbation, and diffusion, and their availability in the overlying water.

• Where the burial flux of organic carbon exceeds the downward flux of oxygen, the latter will ultimately be completely consumed and conditions will become reducing.

• At that point aerobic respiration must cease. • This may occur either within the sediment, or within the water column itself.• Situations where deep water becomes anoxic are rare in the modern ocean (indeed, in most of

the deep ocean conditions do not become anoxic even in the sediment); it occurs only in a few basins where circulation of deep water is restricted, such as the Black Sea.

• However, anoxicity appears to have been more common at certain times in the geologic past, such as the Cretaceous, when ocean circulation was different. Anoxicity is perhaps more common in lakes, where the abundance of nutrients is higher than in the open ocean.

• Whether preservation of high organic matter concentrations in sediments requires anoxic bottom water is a matter of debate.

• Calvert and Pederson (1992) point out that sediments accumulating in oxic and anoxic basins have similar organic carbon contents.

• They also argue that extent of decomposition of marine organic matter is similar under oxic and anoxic conditions, though terrestrial organic matter to be degraded less by sulfate reducers.

• On the other hand, Killops and Killops (1993) point out that ancient lipid-rich sediments of the sort likely to give rise to petroleum are generally finally laminated, implying a lack of bioturbation and therefore anoxic conditions at the sediment-water interface.

Diagenesis of Marine Sediments• Diagenesis dalam konteks bahan organik mengacu pada perubahan komposisi bahan organik yang diinduksi secara biologis yang terjadi dalam sedimen baru terendapkan.

• Sebenarnya, perubahan ini dimulai sebelum bahan organik mencapai sedimen ketika bahan organik yang tenggelam melalui kolom air dimakan oleh makrofauna dan bakteri.

• Dekomposisi berlanjut setelah bahan organik mencapai permukaan sedimen.• Penguburan sedimen yang terakumulasi akhirnya terisolasi dari air.• Fluks penguburan bahan organik yang cukup tinggi, oksigen akhirnya dikonsumsi dan

ketika bahan organik terkubur semakin dalam, bahan itu diserang oleh serangkaian komunitas bakteri memanfaatkan perkembangan elektron receptors (oksidan) pada penurunan pε .

• Kita bisa memprediksi urutan penggunaan oksidan dari ΔG dari reaksi redoks yang terlibat, yang ditunjukkan pada Tabel 14.8.

• Dengan demikian, pergerakan ke bawah dalam kolom sedimen, diharapkan untuk melihat, menyusul konsumsi oksigen bebas, serangkaian zona dimana reduksi nitrat, Mn (IV), Fe (III), sulfat, dan nitrogen terjadi.

• Setelah semua oksidan terkonsumsi, respirasi berlanjut melalui fermentasi.

• Sebagian besar bahan organik dalam sedimen ada dalam bentuk padat, namun hanya senyawa terlarut dapat menyeberangi membran sel dan menjadi sumber yang berguna untuk gizi bagi mikroba.

• Untuk alasan ini, bakteri melepaskan exoenzymes yang pertama memecah molekul organik kompleks menjadi yang tidak larut sedikit.

• Molekul organik kompleks biasanya tidak dapat dioksidasi sepenuhnya oleh organisme tunggal, karena tidak ada organisme tunggal yang kemungkinan akan menghasilkan semua enzim yang diperlukan.

• Sebaliknya, makromolekul dipecah oleh konsorsium bakteri.• Dalam setiap langkah, beberapa energi dilepaskan dan molekul yang lebih

kecil diproduksi sebagai limbah, ini selanjutnya diserang oleh bakteri lain.• Dengan demikian protein, karbohidrat, dan lipid dipecah menjadi asam amino,

gula sederhana, dan rantai panjang asam lemak.• Molekul-molekul yang lebih kecil dapat diserang oleh bakteri fermentasi yang

menghasilkan asam asetat, asam karboksilat rantai pendek lainnya, alkohol, hidrogen, dan CO2.

• Pada langkah terakhir, ini dikonversi menjadi metana (CH4) oleh bakteri metanogen.

• Selama proses ini, sisa-sisa bakteri itu sendiri bisa menjadi bagian penting dari sedimen materi organik.

• Oksidasi bertahap menyebabkan saling ketergantungan antara berbagai jenis bakteri dalam setiap komunitas, karena banyak spesies tergantung pada produk "sampah" dari spesies lain.

• Ada juga saling ketergantungan yang lebih umum diantara komunitas dalam sedimen. Misalnya, komunitas anaerobik bergantung pada kelompok aerobik untuk menghasilkan lingkungan anoxic.

• Senyawa yang tereduksi, misalnya sulfida, amonia, dan metana, yang merupakan produk limbah dari komunitas anaerob di level dalam, menyebar ke atas ke zona oxic dimana kemudian dioksidasi oleh fotosintesis berbagai chemosynthetic, dan methyltrophic (metana-oksidasi) bakteri.

• Kelimpahan baik bahan organik dan bakteri menurun dengan kedalaman di sedimen laut, konsentrasi tertinggi kedua yang ditemukan di atas 10 cm.

• Ada juga bukti bahwa tingkat dekomposisi menurun ketika kondisi menjadi anoxic (dirangkum dalam Henrichs, 1993).

• Dengan demikian remineralisasi kebanyakan terjadi di atas 1 atau 2 meter dan sebagian besar bahan organik yang terkubur di bawah kedalaman ini bertahan dalam jangka panjang (Henrichs, 1993).

• Apa molekul yang bertahan? Seperti yang kita harapkan, molekul organik sederhana seperti asam amino, gula, dan pendek-dirantai asam karboksilat dengan cepat terurai oleh bakteri (skala waktu untuk hari dan minggu).

• Molekul yang lebih kompleks, seperti polisakarida dan asam lemak tampaknya membusuk selama beberapa bulan sampai beberapa tahun (Henrichs, 1993).

• Kelas tertentu dari senyawa, terutama senyawa yang berfungsi sebagai bahan struktural seluler (misalnya, komponen dari dinding sel), tampaknya sangat tahan terhadap dekomposisi bakteri dan membentuk sebagian besar bahan organik yang bertahan/tidak berubah.

• Contoh bahan-bahan yang tahan adalah algaenans, yang ditemukan di dinding sel ganggang laut, dan phlorotannins (De Leeuw dan Largeau, 1993).

• Materi Allochthonous yang berasal dari tumbuhan tingkat tinggi juga dapat berkontribusi sejumlah senyawa kaya aromatik yang bertahan (lihat di bawah) ke sedimen di lingkungan laut marjinal.

• Namun demikian, sebagian kecil dari senyawa yang mudah dimetabolisme juga dapat bertahan.

• Bahkan sedimen lama, di mana telah ada banyak kesempatan untuk bakteri mendekomposisi, mengandung senyawa tersebut dengan konsentrasi rendah.

• Molekul-molekul ini juga dapat bertahan karena mereka berada dalam mikro-lingkungan yang melindungi mereka dari enzim bakteri.

• Dengan demikian molekul labil yang dikemas dalam struktur stabil (misalnya, spora, serbuk sari) dapat dipertahankan.

• Adsorpsi untuk partikulat anorganik juga dapat memberi tingkat perlindungan.Enzim-katalis hidrolisis sering membutuhkan penyelarasan fisik yang tepat dan unik dari enzim dan reaktan.

• Bagian dari permukaan molekul organik teradsorpsi ke permukaan anorganik tidak akan dapat diakses oleh enzim.

• Molekul organik sebagian atau seluruhnya yang terkandung dalam micropores pada permukaan padat akan lebih dilindungi.

• Demikian pula, kita dimungkinkan materi protein dalam cangkang karbonat menjadi agak dilindungi dari enzim bakteri.

Diagenesis of Aquatic Sediments• Secara keseluruhan, diagenesis dalam sedimen air tawar mirip dengan diagenesis

kelautan.• Seperti juga terjadi di sedimen laut, sebagian besar detritus organik di lingkungan

perairan berasal dari tumbuhan, hewan berkontribusi kurang dari 10%.• Mungkin perbedaan utama dalam diagenesis antara danau besar dan laut adalah

konsentrasi sulfat jauh lebih rendah di danau.• Sulfat adalah penting baik sebagai oksidator dan karena sulfur dapat dimasukkan

ke dalam molekul organik (terutama lemak) selama diagenesis awal, proses yang dikenal sebagai "vulkanisasi alami".

• Karena air segar memiliki konsentrasi sulfat rendah, zona pengurangan sulfat dibatasi dan vulkanisasi tidak terjadi.

• Jika tidak, urutan yang sama dari penggunaan oksidan dan dekomposisi terjadi, dan sebagian besar dari remineralisasi terjadi dekat antarmuka sedimen-air.

• Di danau besar, sebagian besar bahan organik mencapai sedimen mungkin berasal (yaitu, diproduksi di dalam danau itu sendiri, terutama oleh fitoplankton), seperti yang terjadi di lingkungan laut.

• Seringkali, bagaimanapun, bahan organik allochthonous berasal dari tanaman darat merupakan bagian penting dari fluks organik untuk sedimen air.

• Tumbuhan tingkat tinggi yang hidup di dalam air juga dapat berkontribusi bahan organik, dan bahan tersebut dominan dalam rawa dan rawa-rawa.

• Signifikansi hal ini adalah bahwa tanaman yang lebih tinggi mengandung jumlah yang lebih besar dari senyawa aromatik dibandingkan ganggang.

• Senyawa aromatik seringkali sangat stabil.• Oleh karena itu tidak mengherankan untuk menemukan bahwa aromatik

seperti lignin, tanin, gusi, curtans, dan suberans, semua diproduksi oleh tumbuhan tingkat tinggi, sangat tahan terhadap dekomposisi bakteri dan karenanya lebih mudah bertahan dalam sedimen.

• Batubara terbentuk oleh pemadatan dan diagenesis sedimen kaya organik, yang disebut gambut, disimpan di rawa-rawa.

• Berbeda dengan minyak bumi, yang dapat terbentuk dalam sedimen yang mengandung hanya beberapa persen bahan organik, bentuk batubara dari sedimen di mana konten organik adalah konstituen yang dominan.

• Ada banyak contoh lingkungan modern yang mengandung kaya akan bahan organik kini terakumulasi.• Produksi gambut dalam lingkungan merupakan konsekuensi dari sejumlah faktor. Yang pertama adalah

produktivitas.• Lahan basah umumnya ditunjukkan dengan produktivitas biologi yang tinggi, maka ada aliran bahan organik

dalam jumlah tinggi ke sedimen.• Faktor kedua adalah hidrologi. • Pembentukan gambut terjadi di mana ada kelebihan inflow dan outflow curah hujan dan penguapan yang lebih.• Hal ini mempertahankan air terjebak dalam tanah sebagai gambut terakumulasi.• Kondisi air yang terjebak membatasi aliran oksigen dalam sedimen, yang menghasilkan kondisi anoksik berada

di bawah antarmuka sedimen-air.• Faktor ketiga adalah kelimpahan asam organik terlarut, yang sebagian dihasilkan dari dekomposisi, dan yang

lain dari pelepasan oleh lumut dan bakteri.• Asam ini menurunkan pH dan menghambat aktivitas bakteri pengurai.

• Akhirnya, para produsen utama bahan organik di lingkungan tersebut adalah bryophytes (lumut) dan tanaman vaskular.

• Seperti yang disebutkan di atas, tanaman ini mengandung senyawa aromatik konsentrasi yang relatif tinggi, dan lebih tahan terhadap dekomposisi dari senyawa alifatik yang mendominasi di ganggang dan bakteri.

• Namun demikian, kurang dari 10% dari produksi organik dalam lingkungan yang bertahan sebagai gambut, sisanya diekspor atau didaur ulang.

• Saat ini, lingkungan pembentuk gambut terbesar adalah tegalan dan rawa lintang tinggi (> 45o).

• Ini tegalan biasanya didominasi oleh beberapa spesies lumut (Sphagnum) bahwa account untuk sebagian besar bahan organik terakumulasi.

• Lingkungan memproduksi gambut modern lainnya meliputi rawa pesisir, seperti Delta Mahakam dari Indonesia, dan rawa dataran rendah daerah tropis.

Changes in sedimentary organic matter occurring as a result of diagenesis can be summarized as follows:

• Functional groups, such as carboxyl, amigos, and hydroxy, are preferentially removed from their parent molecules.

• Loss of functional groups such as COOH and OH decreases the oxygen, and to a lesser degree, the hydrogen, content of the organic matter.

• The abundance of readily metabolized organic compounds decreases. Nucleic acids and amino acids and related compounds appear to be the most labile (most readily destroyed), followed by carbohydrates, particularly simple ones and those synthesized for energy storage (e.g., starch)rather than structural (e.g., cellulose) purposes.

• The simple molecules in these groups (e.g., amino acids, glucose) are most labile of all. Lipids appear to be somewhat less labile.

• Unsaturated compounds decrease in abundance compared to their saturated equivalents due to hydrogenation of double carbon bonds.

• Aliphatic compounds decrease in abundance compared to aromatic ones

• This results partly from aromatization of unsaturated aliphatic compounds and partly from the more resistant nature of aromatics.

• Short-chained molecules (e.g., alkanes, fatty acids), decrease in abundance relative to their long chain equivalents.

• Hydrolysis of complex molecules produces a variety of molecular fragments that subsequently recombine with other molecules to produce new ones not present in the original biota.

• For example, phytol, produced by degradation of chlorophyll-a, and phenols, which can be produced by degradation of a variety of aromatic compounds, condense to form phenol-phytol compounds.

• In high sulfur environments, such as marine sediments, addition of H2S (produced by sulfate-reducing bacteria) is incorporated into carbon double bonds in long-chain compounds such as isoprenoids to produce thiol functional groups.

• These can subsequently form cyclic structures and ultimately aromatic thiophenyls.

• This process is known as natural vulcanization.• Condensation of a variety of molecules and molecular fragments into

complex macromolecules.• All along, bacterial remains are progressively added to the mixture,

and are progressively decomposed along with the organic matter originally deposited.

• The principal product of these processes is kerogen, the name given to the mixture of complex organic compounds that dominates the organic fraction in sediments.

Kerogen and Bitumen• Kerogen didefinisikan sebagai bahan organik sedimen yang tidak larut dalam air,

alkali, asam non-oksidasi, dan pelarut organik (seperti benzena / metanol, toluen, metilen klorida).

• Kerogen ini biasanya disertai dengan sebagian kecil dari fraksi bahan organik yang terlarut, yang disebut Bitumen.

• Kerogen, agregat makromolekul homogen, merupakan 90 persen atau lebih dari bahan organik dalam batuan sedimen (sebagian besar sisa bitumen yang terdispersi).

• Kerogen merupakan bentuk karbon organik yang paling melimpah di Bumi; kelimpahannya tiga order lebih besar daripada batubara, minyak bumi, dan gas, dan empat order lebih banyak daripada biomassa hidup.

• Kerogen memiliki sifat menarik dan penting, yaitu setelah pemanasan di laboratorium, dengan prosedur yang dikenal sebagai pirolisis, kemudian rusak menghasilkan berbagai hidrokarbon sama dengan yang ditemukan dalam minyak bumi alami.

• Namun, potensi kerogen sebagai minyak bumi sangat bervariasi.

• Kerogen yang kaya akan senyawa alifatik, yang umumnya berasal dari ganggang perairan dan laut, memiliki potensi minyak yang baik dan disebut kerogen sapropelik.

• Kerogen terutama yang berasal dari sisa-sisa tanaman tingkat tinggi kaya senyawa aromatik, kadang-kadang disebut kerogen humat, memiliki potensi minyak bumi yang buruk.

• Karbon dan hidrogen adalah unsur utama dari kerogen. Konsentrasi Hidrogen berkisar dari 5 sampai 18% (atom), tergantung jenis dan tingkat konsentrasi evolution.

• Oxygen biasanya berkisar 0,25-3%, sekali lagi tergantung pada jenis dan tingkat evolusi.

• Selain C, H, dan O, kerogen biasanya mengandung N 1-3% dan S 0,25-1,5% (meskipun yang terakhir dapat lebih tinggi).

• Berbagai logam runut, terutama V dan Ni, juga ditemukan di kerogen.

Vitrinites : jaringan kayu yg telah bertahan

Exinites : kaya akan material lipid

Liptinites : terbentuk dari ganggang

Inertite : bentuk karbon sisa, terjadi akibat oksidasi (aerobik)

Killops dan Killops membagi 4 kelompok, berdasarkan komposisi dan asal:

Tipe-tipe kerogen Berdasarkan Komposisi• Type I kerogen has a high

H/C (atomic) ratio (<1.5) and a low O/C (atomic) ratio (<0.1). It is rich in lipids, especially long-chain aliphatics, and has high petroleum potential

• Type II kerogen, the most common type, has intermediate H/C (~ 1.25) and O/C (<2.0) ratios. It is derived primarily from planktonic and bacterial remains deposited in marine environments (though remains of high plants can contribute as well)

• Type III kerogen has low H/C ratios (<1.0) and high O/C ratios, low oil potency but high gas

• Endapan organik yang terlarut dalam carbon disulfida; merupakan bagian 3 – 5 % dari total campuran organik

• Bitumen consists primarily of 3 fractions: asphaltenes, resins, and petroleum.• Resins tend to be somewhat richer in hydrogen (H/C atomic ~ 1.4) and poorer in

N, S, and O (7-11 wt %) than asphaltenes (H/C atomic ~ 1.2, N, S, O ~ 8 - 12 %). • Both have molecular weights greater than 500 and commonly several thousand.• The hydrocarbon fraction consists of both aliphatic and aromatic components.

The aliphatic component can further be divided into acyclic alkanes, referred to as paraffins, and cycloalkanes, referred to as naphthenes.

• The lightest hydrocarbons, such as methane and ethane, are gases at room temperature and pressure; heavier hydrocarbons are liquids whose viscosity increases with the number of carbons.

• The term oil refers to the liquid bitumen fraction. • Pyrobitumens are materials that are not soluble in CS2 but break down upon

heating (pyrolysis) into soluble components.

Bitumen

• Ketika bahan organik endapan terkubur, akan mengalami peningkatan tekanan dan temperatur

• Dekomposisi bakteri berkurang (sampai 75 oC dengan kedalaman 3 km

• Reaksi baru untuk membuat keseimbangan baru pada temperatur dan tekanan tinggi terjadi

• Kerogen terurai menjadi berbagai hidrokarbon dan residu (Katagenesis).

• Pada temperatur 100-150 oC, campuran kompleks hidrokarbon (petroleum) dihasilkan.

• Secara kolektif, fraksi bitumen disebut minyak (crude oil) potensial secara ekonomi

• Pada 150-175 oC, metana dan grafit dihasilkan (metagenesis)

Thermal Evolution of Organic Matter and Petroleum Generation

• Dalam proses katagenesis, kerogen terdisproporsionasi menjadi molekul kaya hidrogen (hidrokarbon sederhana) dan residu karbon

• Fasa kaya hidrogen bersifat mobile dan keluar dari batuan induk, jika mungkin, dan residu tetap di tempat semula

• Katagenesis proses fisik karena temperatur dan tekanan; Diagenesis reaksi akibat bakteri.

• Efek komposisi katagenesis kerogen adalah penurunan rasio H/C dan O/C (Gambar 14.35)

• Derajad kematangan kerogen dimonitor dari rasio H/C dan O/C

• Pada “oil window” titik di mana produksi hidrokarbon secara maksimum terjadi, rasio H/C kurang dari 1 dan rasio O/C kurang dari 0,1.

• Kerogen dengan rasio H/C lebih rendah dari 0,5 adalah over mature, yaitu telah memasuki tahap metagenesis, di mana metana merupakan produk utama

• Kematangan kerogen dapat di monitor dengan mengukur vitrinite reflectance

• Kerogen pada tahap diagenesis merefleksikan sinar sangat lemah,tetapi ketika struktur menjadi mampat/rapat dan teratur selama katagenesis, sinar lebih terefleksikan.

• Vitrinite reflectance ditentukan melalui mempoles specimen dan membandingkan fraksi sinar yang direfleksikan dengan yang distandarisasi melalui mikroskop fotometer

• Vitrinite reflectance meningkat dari 0,2 % dalam materi organik endapan baru sampai 4 % atau lebih dalam kerogen tua.

• Dalam tahap katagenesis penghasil minyak, vitrinite reflectance berkisar antara 0,6-1,3 %

• Gambar 14.36 menyajikan proses yang menghasilkan minyak dan gas sebagai fungsi temperatur

• Kebanyakan batuan sumber petroleum adalah butiran halus

• Pada tekanan tinggi (terkubur), porositas sangat rendah dan hidrokarbon cair dan gas ditolak ketika sudah jenuh.

• Migrasi hidrokarbon melalui mikrofraksi dan difusi melalui matriks kerogen.

• Migrasi berlanjut sampai petroleum mencapai batas impermeable, terjebak atau ke permukaan

• Situasi ideal untuk kepentingan ekonomi adalah terjebak pada sedimen kaya lempung, atau batuan reservoir pori dan permeable seperti batuan pasir.

• Efisiensi ekspulsi bervariasi dengan jenis kerosen.

Migration and Post-Generation Compositional Evolution

• Dalam kerogen tipe I, hampir semua minyak terlepas dari batuan sumber

• Dalam kerogen dan batubara tipe III hampir semua tetap terjebak dalam batuan sumber dan terpecah menjadi gas

• Kuantitas dan kualitas petroleum yang dihasilkan bergantung pada jenis materi organik.

• Type I kerogen menghasilkan sampai 80% hidrokarbon ringan terhadap pirolisis

• Tipe II kerogen mengindikasikan potensial menghasilkan hidrokarbon mencapai 60%

• Tipe III hanya kurang dari 15%

• Perubahan kimia dapat terjadi dalam beberapa cara selama dan setelah migrasi.

• Fraksinasi selama migrasi dapat terjadi sebagai hasil viskositas dan difusitas hidrokarbon yang berbeda

• HK ringan lebih difusif dan kurang viskos sehingga lebih terakumulasi pada resorvoir daripada dalam batuan sumber.

• Komponen polar dalam minyak, asfalten dan resin, dapat teradsorpsi oleh permukaan mineral dan sukar terlepas dari batuan sumber

• Komponen mudah larut dalam air mengalir melalui reservoir dan ditemukan oleh migrasi petroleum (water washing), mengurangi petroleum dari komponen yang larut dalam air

• Bakteri aerobik yang ditemukan dalam petroleum dapat mengalami metabolisasi komponen petroleum (biodegradasi)

• Rantai panjang, alkil tidak bercabang cenderung diserang diikuti oleh rantai bercabang, sikloalkana dan isoprenoid asiklik.

• Steroid aromatik paling tidak terpengaruhi• Evolusi termal lanjut dapat terjadi setelah migrasi, menghasilkan

metana, dan berbagai komponen aromatik pada rantai alipatik

Ternary diagrams representing the composition of crude oils.

Composition of Crude Oils

• Average“producible” crude oils contain 57% aliphatic hydrocarbons (with a slight dominance of acyclic over cyclic), 29% aromatic hydrocarbons, and 14% resins and asphaltenes

• On an elemental basis,it consists approximately of 82-87% C, 12-15% H, 0.1-5% each of S and O, and 0.1-1.5% N.

• Typical crude oil yields 27% gasoline (C4-C10 compounds), 13% kerosine (C11-C13), 12% diesel fuel (C14-C18), 10% heavy gas oils (e.g., heating oil) (C19-C25), and 20% lubricating oil (C26-C40) (Royal Dutch Shell, 1983).

Batu bara: bentuk dari sedimen kaya organik yang biasanya disimpan di rawa-rawa

Compositional Evolution of Coal

Batu bara Sapropelik

Humik Lebih umum, terang, berlapis, kaya aromatik, terdiri dari sisa-sisa tanaman. (vitrinite)

tumpul, tidak begitu berlapis, sumber organik kaya lipid, sepertti ganggang dan spora. (exinite)

• Dua Evolusi: peatifikasi dan koalifikasi (tahap biokimia dan geokimia)

• Peatifikasi dan biokimia diagenesis• Geokimia katagenesis• Selama peatifikasi, serangan jamur dan bakteri menghasilkan

depolimerisasi dan defungsionalisasi biomolekul• Proses ini diawali dengan organisme aerobik dan dilanjutkan

dengan bakteri anaerobik yang disertai dengan pelepasan berbagai gas kondensasi produk degradasi menjadi zat humat dan kosentrasi komponen paling labil menurun

• Proses ini termasuk untuk lignin dan tanin, lipid dari daun spora dan dll.

• Proses penting lain selama peatifikasi: kompaksi dan pelepasan air

• Selama koalisifikasi biokimia, dilanjutkan pelepasan gugus fungsional yang mendorong penurunan rasio O/C dan sedikit penurunan H/C.

• Komponen labil yang tersisa berlanjut termetabolisasi dan material stabil terkondensasi menjadi struktur yang didominasi oleh aromatik

• Produk akhir fasa diagenesis adalah brown coal, yang mengandung 50-60% C dan 5-7% H.

• Material ini dapat disertai oleh sedikit fraksi bitumen yang diturunkan dari komponen lipid

• Temperatur dan tekanan meningkat dengan kedalaman dan mengawali tahap geokimia

• Coal pada tahap ini mengandung 1-2% N dan <1 % S.• Kompaksi lanjutan menurunkan keberadaan air• Pelepasan gugus fungsional menghasilkan penurunan rasio

O/C dan sedikit H/C.• Pada O/C mencapai 0,1, semua gugus fungsional telah

hilang bituminous coal (pada kisaran 4—100 oC)• BC: memiliki penampakan cerah, mengandung C 75% atau

lebih dan kandungan kurang dari 10 %, vitrinite reflectance 0,5% dan 70% atau lebih karbon adalah aromatik.

• Selama peatifikasi dan awal coalifikasi, CO2 dan H2O merupakan spesies volatil yang dihasilkan

• Pemanasan lanjut, aromatisasi struktur sikloalkil menjadi proses dominan, melepaskan metana

• Aromatisasi dan pelepasan metana menurunkan rasio H/C, yang menurunkan secara cepat terhadap pemanasan lanjut. Pada tempertaur 100-150 oC, anthracite dibentuk ketika rasio H/C turun di bawah 0,5%.

• Antracite memiliki VR >2,5% kandungan C >90% (90% adalah struktur aromatik).

• Selama geokimia terjadi peningkatan keteraturan struktur sehingga pada tahap anthracite tertata membentuk lembaran paralel yang menuju grafit.

Evolusi batubara