【석유】
1) 자연적으로 지하에 있는 유류(원유, crude oil) → 이를 증류한 유류를 석유(petroleum)라고 함
CnH2n+2, CnH2n 등의 화학식을 가짐(n=1,2,3 :천연가스, n>4 :원유)
Petroleum : 휘발유 → 등유 → 경유 → 중유 → 파라핀 및 아스팔트 등
2) 보존량
신생대(60%) > 중생대(25%) > 고생대(15%) → 특히 ‘신생대 제 3기’
한반도 연안의 대륙붕(제3기층)은 석유탐사의 유망지로 주목됨
3) 생성: 유기물이 해저에 가라앉음 → 퇴적물에 섞여서 보존 → 석유
500기압, 50~150℃, 100만년 이상의 시간이 필요함
박테리아에 의해 산소, 질소 등의 원소 제거 → 수소, 탄소만 존재
지하에 뭍혀 열과 압력을 받을 것
원유로 변한 유기물이 보존될 수 있는 장소로 이동
(유기물이 근원암에서 성숙이 완료되기 전에, 근원암을 떠나 이동 도중과 저류암에 도달하여 성숙 완료)
4) 석유의 배태조건: 근원암 + 유민(Oil Trap: 저류암, 유개암) + 지질구조
※ 유민; 석유가 보존될 지질학적 조건 즉, 생성된 원유를 지하에 보존시키는 모든 장치
‘저류암 + 유개암 + 지질구조’
① 근원암
– 유기물을 포함하고 있다가 원유를 생성시키는 암석(즉, 석유의 근원이 되는 물질을 함유하고 있는 암석)
– 유기물을 대량 포함하고 있는 흑색 셰일, 이암 등
– 환원성 환경일 것
→ 근원암으로부터의 이동 도중과 저류암 도달 후 원유로 성숙(mature)
② 저류암
– 다공질 암석으로 원유를 포함하고 있는 암석
– 공극률이 높은 사암, 석회암, 고회암 등 ← 다공질 쇄설성 석회암
③ 유개암(≒덮개암, Cap Rock)
– 저류암 위에 있는 치밀한 퇴적암
– 셰일, 이암, 응회암(몬모릴로나이트化), 규암, 점판암 및 석고층 등
④ 석유가 보존되어 있을 적당한 지질구조(유민의 종류)
– 배사구조 : 근원암 → 저류암 → 유개암
– 단층구조 : 단층의 한 쪽이 유개암 역할
– 도옴구조 : 특히, 암염돔의 diapair
– 부정합면 아래 등
5) 석유탐사시 고려사항
– 암상도, 공간복원도, 대륙저지 등
– 해저석유 탐사 시, 탄성파 탐사(P파 반사법), 중력, 자력탐사 고려
– 지층 중의 혈암을 찾을 때, r(감마)선 검층 이용
6) 기타
① 천연가스
: 신생대 3기, plankton 및 bacteria 등의 해양유기물의 퇴적 및 변형
가스상+액상+반고상의 물질
② 함유혈암(유기질 kerogen / oil shale)
: 역청질 물질을 많이 포함하여 가공 후 석유를 얻을 수 있는 셰일. 원유보다 탄화수소 함량이 높지만 폐기물의 발생이 많음. 세계 각지에 분포하며 그 부존량이 풍부하여 대체에너지로 개발 가능성이 높아지고 있음.
③ 역청사(tar sand)
: 역청과 같이 보이는 중유로 차 있는 사암.
폐기물 및 회수에 비용이 많이 소요(연구단계)
④ 생물체 연료(biomass fuel) : 도시 오물, 가축분뇨, 음식물 쓰레기 등을 이용한 메탄의 생산
※ 석유 부존에 중요한 지질학적 조건
– 유정의 거의 90% 이상이 배사축상에 있다.
– 배사구조는 상당한 크기를 가져야 한다.
– 상당한 두께의 다공질사암(공극율 17% 이상) 또는 균열이 많은 암석 등 석유가 저류하는데 유효한 지층이 지하 수 100feet에 존재해야 한다.
– 상당한 두께의 역청질 셰일이 존재해야 한다.
– 모암(유개암)의 역할을 하는 셰일이나 점토, 치밀한 석회암, 세립사암 등이 존재해야 한다.
– 원유가 보존되어 있을 다공질 저류암이 있어야 한다.
– 저류암을 협재한 지층들이 적당한 지질구조 즉, 배사구조나 돔구조가 있어야 한다.
– 원유와 가스가 달아나지 못하게 치밀한 유개암(cap rock)이 있어야 한다.
※ Trap 구조
석유광상의 형성을 위해서는 다음과 같은 조건이 필요하다.
1) 원유를 저장할 저류암의 존재: 다공질 암석으로 사암, 석회암 등이 좋은 저류암
2) Cap Rock의 존재: 원유와 가스의 유실을 막기 위한 치밀한 암석으로 불투수성의 셰일층이 적당
3) 석유와 가스를 집적시킬 적당한 지질구조의 존재: 구조적, 층서적, 복합적 Trap
① 구조적 Trap: 습곡, 단층, 암염돔 Trap 등
ⅰ) 배사 Trap: 구조적 유민 중 가장 대표적, 서방세계 석유의 약 80%가 이에 해당,
가스는 배사의 정부에 집적되고 그 하부에 석유, 맨 아래에 물이 존재함.
배사 Trap은 정단층, 역단층 또는 Thrust를 수반하는 경우가 있음.
ⅱ) 단층 Trap: 단층에 의해 석유나 가스가 갇혀 형성된 Trap으로 정단층, 역단층, Thrust 등
ⅲ) 암염돔 Trap: 암염돔의 부력에 의해 형성됨
암염돔 주변부에는 보통 정단층과 돔 상부에 배사구조을 형성함
Trap 중 많은 것들이 열곡과 관련되어 있는 것으로 보임.
② 층서적 Trap: 초생적인 층서적 Trap → 퇴적의 직접적 산물-Lenz, Facies 등
이차적인 층서적 Trap → 퇴적암의 생성 후 생긴 층서적 변화의 산물–부정합 등
ⅰ) 점멸 Trap: 저류암(공극율이 큰 사암, 석회암 등)의 상부쪽으로의 층서적 점멸에 의한다.
ⅱ) 침투율 Trap: 국부적인 공극율 변화와 투수율 변화에 의한다.
ⅲ) Shoestring Sand Trap: 古 하상 또는 Offshore Bar에서 형성된 것, 대체로 Lenz상 Trap
ⅳ) 삼각주 Trap: 고기 하천에 의해 형성된 것, 조족상, 하상, 호상 등. 호상삼각주가 가장 유망한 Trap
③ 복합적 Trap: 구조적 Trap과 층서적 Trap의 혼합형