Paleoenvironmental, paleoecological and thermal metamorphism implications on the organic petrography and organic geochemistry of Tertiary Tanjung Enim coal, South Sumatra Basin, Indonesia

Amijaya, Donatus Hendra; Littke, Ralf

doi:urn:nbn:de:hbz:82-opus-12662

Paleoenvironmental, paleoecological and thermal metamorphism implications on the organic petrography and organic geochemistry of Tertiary Tanjung Enim coal, South Sumatra Basin, Indonesia = Paläomilieu-, Paläoökologie- und Thermometamorphose-Implikation auf der organischen Petrographie und Geochemie der tertiären Tanjung Enim Kohle aus Südsumatra Becken, Indonesien

Amijaya, Donatus Hendra

2005

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Donatus Hendra Amijaya

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2005

UmfangXIII, 157 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2005

Genehmigende Fakultät
Fak05

Hauptberichter/Gutachter
Littke, Ralf (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2005-09-23

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-12662
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/60181/files/Amijaya_Donatus.pdf

Einrichtungen

Fakultät für Georessourcen und Materialtechnik (500000)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Geowissenschaften (frei) ; Kohle (frei) ; Sumatra (frei) ; Indonesien (frei) ; organische Petrographie (frei) ; organische Geochemie (frei) ; coal (frei) ; South Sumatra (frei) ; Indonesia (frei) ; organic petrography (frei) ; organic geochemistry (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 550

Kurzfassung
An tertiären Kohlen aus Tanjung Enim, Südsumatra Becken, Indonesien, wurden organisch-petrographische und -geochemische Untersuchungen durchgeführt. Die vorliegenden Kohlen wurden als Mattbraunkohle charakterisiert (Vitrinit-/Huminit-Reflexion, VRr, = 0.35 - 0.46%). Darüber hinaus fanden in diesem Gebiet Andesit-Intrusionen statt. Durch die damit verbundene Thermometamorphose wurden die Kohlen unterschiedlich stark überprägt und lassen sich dem Fettkohlen- bis Meta-Anthrazit-Stadium zuordnen (hohe Vitrinitreflexion, VRr bis zu 5.18%). Unter den Mazeralgruppen dominiert Huminit die niedrig inkohlten Kohlen. Weniger häufig sind Liptinit und Inertinit anzutreffen. Minerale, hauptsächlich Eisensulfide, sind nur in geringem Maße vorhanden. Die hoch inkohlten Kohlen bestehen überwiegend aus thermisch verändertem Vitrinit. In Grundmasse und Kluftfüllungen lassen sich Mosaik-Strukturen beschreiben. Häufigste Minerale sind Karbonat, Pyrit oder Markasit sowie Tonminerale. In den niedrig inkohlten Kohlen treten die Tonminerale überwiegend als Kaolinit, in den höher inkohlten als Illit und Rektorit auf. Anhand der Mazeral-Zusammensetzung können die Kohlen in fünf Gruppen eingeteilt werden: (1) eine Humotelinit-reiche Gruppe, (2) eine Humodetrinit-reiche Gruppe, (3) eine Humodetrinit-Liptinit-reiche Gruppe, (4) eine Humocollinit-reiche Gruppe sowie (5) eine Inertinit-reiche Gruppe. Der basale Abschnitt der untersuchten Kohlenflöze wird durch Humodetrinit-Liptinit-reiche Kohle charakterisiert. Der mittlere Abschnitt des Flözes wird von Humotelinit-reichen und Humocollinit-reichen Kohlen gekennzeichnet. Der obere Abschnitt des Kohlenflözes wird von Humodetrinit-reichen oder Inertinit-reichen Kohlen repräsentiert. Diese Sequenz repräsentiert eine Entwicklung von topogenem zu ombrogenem Torf, die auch die Entwicklung eines Hochmoores widerspiegelt. Die Inkohlungskennlinien der Mazerale zeigen, dass die Vitrinit-, Liptinit- und Inertinitreflexion in einer Übergangszone bei VRmax von etwa 1,5% konvergieren. Eine bedeutende Abnahme an flüchtigen Bestandteilen tritt in der Zone zwischen 0,5 - 2,0% VRmax auf. Ein auffallender Knick wird bei VRmax zwischen 2,0% und 2,5% festgestellt, während über 2,5% der Gehalt an flüchtigen Bestandteilen nur wenig abnimmt. Zwischen VRmax = 0.5% und 2.0% steigt der Kohlenstoffgehalt der Proben stark an. Über 2,5% VRmax ist der Kohlenstoffgehalt relativ konstant (etwa 95 Gew.%, waf). Die Rock-Eval-Pyrolyse zeigt einen niedrigen Sauerstoff-Index (< 5 mg CO2/g TOC). Die hoch inkohlten Kohlen besitzen einen niedrigeren Wasserstoff-Index (< 130 mg HC/g TOC) als die Kohlen geringerer Reife (~300 mg HC/g TOC). Tmax nimmt mit steigender Reife zu (420 - 440 ºC bei den niedrig inkohlten Kohlen und 475 - 551ºC bei den hoch inkohlten Kohlen). Anhand der petrographischen und chemischen Eigenschaften wurde errechnet, dass die Metamorphosetemperatur der Kohlen im Kontaktbereich 700 - 750ºC erreichte. GC/GC-MS-Analysen zeigen an, dass die Verteilung der n-Alkane sowie die relative Menge von Phytan und Pristan von der organischen Fazies sowie dem entsprechenden Inkohlungsstadium abhängig sind. Identifizierte Terpenoide-Biomarker, hauptsächlich Sesquiterpenoide vom Cadinan- und Eudesmantyp sowie Triterpenoide vom Oleanan- und Ursantyp, zeigen die Vorherrschaft der Angiospermen im Paläomoor an. Weiterhin konnte eine Umkehrung der auf aliphatische Kohlenwasserstoffe (n-Alkan-Verteilung und Pristan/Phytan-Verhältnis) und aromatische Kohlenwasserstoffe (Methylphenanthren) basierenden Trends der molekularen Reifeparameter mit steigender Inkohlung festgestellt werden. Das Verhältnis der aromatischen C-H zu den aliphatischen C-H Absorptionen der FTIR-Analyse zeigt eine ähnliche Entwicklung.

Organic petrography and organic geochemistry studies have been conducted on Tertiary age coals from Tanjung Enim, South Sumatra Basin, Indonesia. The coals are of subbituminous rank (vitrinite/huminite reflectance, VRr, = 0.35 - 0.46%). In this area, the coals were also locally intruded by andesitic sills. The thermally metamorphosed coals are of medium-volatile bituminous to meta-anthracite rank (high vitrinite reflectance, VRr up to 5.18%). The studied low rank coals are dominated by huminite. Less abundant are liptinite and inertinite. Minerals are found only in small amounts; mostly as iron sulfide. The high rank coals are dominated by thermally altered vitrinite. Mosaic structures can be recognized as groundmass and crack fillings. The most common minerals found are carbonates, pyrite or marcasite and clay minerals. The latter consist of kaolinite in low rank coal and illite and rectorite in high rank coal. Based on maceral assemblages, the low rank coals can be grouped into five classes: (1) humotelinite-rich group, (2) humodetrinite-rich group, (3) humocollinite-rich group, (4) inertinite-rich group and (5) humodetrinite-liptinite-rich group. The basal section of the studied coal seams is represented by the humodetrinite-liptinite-rich group. The middle section of the seams is characterized by humotelinite-rich and humocollinite-rich groups. The top section of the coal seams is typically represented by the humodetrinite-rich or inertinite-rich group. The sequence of maceral assemblages thus represents the change of topogenous to ombrogenous peat and the development of a raised peat bog. The coalification path of each maceral shows that vitrinite, liptinite and inertinite reflectance converge in a transition zone at VRmax of around 1.5%. Significant decrease of volatile matter occurs in the zone between 0.5 - 2.0% VRmax. A sharp bend occurs at VRmax between 2.0% and 2.5%. Above 2.5%, the volatile matter decreases only very slightly. Between VRr = 0.5% and 2.0%, the carbon content of the coals is ascending drastically. Above 2.5% VRr, the carbon content becomes relatively stable (around 95 wt.%, daf).Using Rock-Eval pyrolysis, it is known that the Oxygen Index values are low (<5 mg CO2/g TOC) and the high rank coals have a lower Hydrogen Index (< 130 mg HC/g TOC) than the low rank coals (~300 mg HC/g TOC). The Tmax increases with maturity (420 - 440ºC for low rank coals and 475 - 551ºC for high rank coals). Based on some petrographical and chemical properties, it was calculated that the temperature of contact metamorphism reached 700 - 750ºC in the most metamorphosed coal. GC/GC-MS analysis indicates that the n-alkane distribution as well as the relative amount of phytane and pristane correlate with the organic facies of the studied coals and their maturity. Some identified terpenoid biomarkers, most of all cadinane- and eudesmane-type sesquiterpenoids and oleanane- and ursane-type triterpenoids, indicate the predominance of angiosperm plants in the paleomire. Reversals in the trends of molecular maturity parameters based on aliphatic hydrocarbons (n-alkane distribution and pristane/phytane ratio) and aromatic hydrocarbons (methylphenanthrene) with coal rank are observed. This trend is also reflected by the ratio of aromatic C-H to aliphatic C-H absorbances of coals based on FTIR analysis.

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