인도네시아 칼리만탄 남동측에 위치하는 아셈-아셈분지 석탄층 가스의 기원과 메탄생성경로 해석

Interpretation of Origin and Methanogenic Pathways of Coalbed Gases from the Asem-Asem Basin, Southeast Kalimantan, Indonesia

인도네시아 칼리만탄 남동측에 위치하는 아셈-아셈분지(Asem-Asem Basin)에서 길이 540.3 m의 AA-1 시추코어를 획득하였고, 이 시추코어에 포함된 석탄층과 석탄질 셰일에서 6개의 석탄층 가스 시료를 채취하였다. 아셈-아셈분지에서 채취된 석탄층 가스의 성분, 탄소동위원소(δ13CCH4, δ13CC2, δ13CCO2), 수소동위원소(δDCH4), 탄화수소지표(CHC), 이산화탄소-메탄지표(CDMI)의 분석을 통하여 이들의 기원과 메탄생성경로를 해석하였다. AA-1 시추코어는 최하부에 메라투스섭입복합체(Meratus subduction complex)의 일부로 해석되는 사문암 기반암 상부에 석탄층과 석탄질 셰일을 포함하는 쇄설성 퇴적암(SU-1)과 석회암(SU-2)이 순차적으로 놓인다. 석탄층과 석탄질 셰일(SU-1)은 소규모 하천 주변의 습지에서 형성된 것으로 해석된다. SU-1에서 채취된 석탄층 가스의 탄화수소가스를 100%로 환산한 메탄 함량은 87.35∼95.29% 범위이고, 에탄 함량은 3.65∼9.97% 범위이다. 석탄층 메탄의 탄소동위원소(δ13CCH4) 값은 -60.3∼-58.8‰ 범위이고 수소동위원소(δDCH4) 값은 -252.9∼-252.1‰ 범위이다. 석탄층 에탄의 탄소동위원소(δ13CC2) 값은 -32.8∼-31.2‰ 범위이고, 석탄층 이산화탄소의 탄소동위원소(δ13CCO2) 값은 -8.6∼-6.2‰ 범위이다. 석탄층 이산화탄소는 탄소동위원소값과 이산화탄소-메탄지표 도표에서 비생물기원(abiogenic origin)에 도시되었고, 기반암인 메라투스섭입복합체에 포함된 이산화탄소가 단층 통하여 이동된 것으로 해석된다. AA-1 시추코어 석탄층 가스의 메탄생성경로는 동위원소, 탄화수소지표, 이산화탄소-메탄지표 분석을 바탕으로 일차적인 미생물 메틸발효작용과 이산화탄소환원작용의 혼합으로 해석되며, 열기원 비해성 석탄형 가스의 영향을 받은 것으로 해석된다.

Six gas samples were collected from coal and coaly shale from core AA-1, which was acquired from the Asem-Asem Basin, southeast Kalimantan, Indonesia. These coalbed gas samples were analyzed for the molecular composition, carbon isotope (δ13CCH4, δ13CC2, and δ13CCO2), hydrogen isotope (δDCH4), hydrocarbon index (CHC), and carbon dioxide-methane index (CDMI) to document their origin and methanogenic pathways. Core AA-1 successively consists of lower clastic sedimentary rocks (Sedimentary Unit-1, SU-1) containing coal and coaly shale, and upper limestone (Sedimentary Unit-2, SU-2), unconformably underlain by serpentinized basement interpreted as part of the Cretaceous Meratus subduction complex (MSC). The coal and coaly shale (SU-1) were deposited in a marshes nearby a small-scale river. Compositions of coalbed gases show that methane ranges from 87.35 to 95.29% and ethane ranges from 3.65 to 9.97%. Carbon isotope of coalbed methane (δ13CCH4) ranges from -60.3 to -58.8‰, while hydrogen isotope(δDCH4) ranges from -252.9 to -252.1‰. Carbon isotope of coalbed ethane (δ13CC2) ranges from -32.8 to -31.2‰, carbon isotope of coalbed carbon dioxide (δ13CCO2) ranges from -8.6 to -6.2‰. The coalbed CO₂ is interpreted to be an abiogenic origin based on a combination of δ13CCO2 and CDMI and could have been transported from underlying CO₂ bearing MSC through faults. The methanogenic pathways of coalbed gases are interpreted to have originated from primary methyl-type fermentation and mixed with CO₂ reduction, affecting thermogenic non-marine coal-type gases based on analyses of isotopic ratios and various indexes.