tez yazim kurallari - kisi.deu.edu.trkisi.deu.edu.tr/elif.balkan/pdo_rapor_busrakca.pdf · ısı...
TRANSCRIPT
T.C.
DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ
MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ
JEOFİZİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
AYDIN-GERMENCİK BÖLGESİ JEOTERMAL SAHASININ
İNCELENMESİ
JEOFİZİKTE ÖZEL KONULAR-1
Hazırlayan
Büşra AKÇA
2013505004
Danışman
Prof.Dr.Müjgan ŞALK
Prof.Dr.Coşkun SARI
Doç.Dr.Emre TİMUR
Aralık,2017
İZMİR
i
ÖZET
Bu raporda amaç, Batı Anadolu’nun gelişiminde önemli rol oynayan tektonik
modellerin oluşumları ve Batı Anadolu’nun en önemli karakteristiğini oluşturan
açılma tektoniğine bağlı olarak gelişmiş grabenlerin oluşum mekanizmalarının
öğrenilmesi, jeotermal sistem, jeotermal enerji, bir jeotermal modeli oluşturan
parametreler, ısının yüzeye taşınım türleri, jeotermalin kullanım alanları, jeotermal
aramalarda uygulanan jeofizik yöntemlerin öğrenilmesidir. Aydın-Germencik
bölgesinin jeolojik ve tektonik yapısı, bölgede daha önce yapılmış jeotermal
çalışmaların araştırılması, bölgenin gravite ve manyetik haritalar üzerinden alınan
kesitlerin kontur haritalarının çizdirilmesi ve haritalar üzerinden alınan kesitlerin ve
kesitlere uygulanmış kayan ortalamalarla aynı grafik üzerinde çizdirelerek farklarının
gözlemlenmesi, Powell, Lamontagne ve Güç Spektrumu yöntemlerinin manyetik
kesitler üzerinde uygulanmasıdır.
Anahtar sözcükler: Aydın-germencik, batı-anadolu, graben, jeofizik, jeotermal
ii
İÇİNDEKİLER
Sayfa
Tablo Listesi ................................................................................................................ iv
Şekil Listesi .................................................................................................................. v
BÖLÜM BİR – GİRİŞ ................................................................................................. 1
BÖLÜM İKİ – BATI ANADOLU’NUN TEKTONİĞİ VE AYDIN-GERMENCİK
JEOTERMAL SAHASININ JEOLOJİSİ .................................................................... 2
2.1.Batı Anadolu’nun Tektonik Yapısı ............................................................... 2
2.1.1.Ege Bölgesinde Genişlemeli Tektonik Modeller .................................. 4
2.1.2.Ege Bölgesinde Metamorfik Çekirdek Kompleksi Oluşumları ............ 7
2.2.Grabenlerin Oluşum Mekanizmaları ve Batı Anadolu Graben Sistemi ....... 9
2.3.Aydın-Germencik Bölgesi Tektonik Yapısı ve Jeolojisi ............................ 13
2.3.1.Bölgenin Jeolojisi................................................................................ 13
2.3.2.Jeotermal Alanların Yeri ve Oluşum Özellikleri ................................ 14
BÖLÜM ÜÇ –JEOTERMAL SİSTEM, JEOTERMAL ARAMALARDA
KULLANILAN JEOFİZİK YÖNTEMLER VE AYDIN-GERMENCİK
JEOTERMAL SAHASINDA YAPILMIŞ OLAN ÇALIŞMALAR ......................... 17
3.1.Jeotermal Sistem ......................................................................................... 17
3.1.1.Isı Taşınım Türleri .............................................................................. 19
3.1.1.1.Kondüktif Isı Taşınımı ................................................................ 19
3.1.1.2.Konvektif Isı Taşınımı ................................................................ 19
3.1.1.3.Işınım(Radyasyon)İle Isı Taşınımı .............................................. 20
3.1.2.Jeotermal Sistemi Oluşturan Parametreler .......................................... 20
3.2.Jeotermal Enerji Nedir? .............................................................................. 21
3.3.Jeotermalin Kullanım Alanları ................................................................... 22
3.4.Jeotermal Aramalarda Kullanılan Jeofizik Yöntemler ............................... 23
3.4.1.Gravite Yöntemi.................................................................................. 24
3.4.2.Manyetik Yöntemi .............................................................................. 24
3.4.3.Elektrik Yöntemler.............................................................................. 25
iii
3.4.3.1.Elektrik Özdirenç Yöntemi ......................................................... 25
3.4.3.2.Doğal Gerilim(SP)Yöntemi......................................................... 25
3.4.3.3.IP(Yapay Uçlaşma)Yöntemi ....................................................... 25
3.4.4.Sismik Yöntemler ............................................................................... 26
3.4.5.Elektromanyetik Yöntemler ................................................................ 26
3.4.5.1.VLF Yöntemi .............................................................................. 26
3.4.5.2.Audio Manyetotellürik(AMT)Yöntemi....................................... 26
3.4.5.3.Manyetotellürik(MT)Yöntemi .................................................... 27
3.4.6.Kuyu Logları ....................................................................................... 27
3.4.6.1.SP Logu ....................................................................................... 28
3.4.6.2.Gamma-Ray Logu ....................................................................... 28
3.4.6.3.Rezistivite Logu .......................................................................... 28
3.4.6.4.Nötron Logu ................................................................................ 28
3.4.6.5.Sıcaklık Logu .............................................................................. 28
3.5.Aydın-Germencik Jeotermal Sahasında Yapılmış Çalışmalar ................... 29
BÖLÜM DÖRT –AYDIN GERMENCİK SAHASININ GRAVİTE VE MANYETİK
HARİTALAR ÜZERİNDEN DEĞERLENDİRİLMESİ .......................................... 33
4.1.Aydın Germencik Bölgesinin Gravite ve Manyetik Haritaları ................... 33
4.2.Gravite ve Manyetik Haritaları Üzerinden Alınan Kesitlerin Grafikleri ve
Kayan Ortalama Grafiklerinin Çizdirilmesi ............................................................... 35
4.3.Güç Spektrumu ........................................................................................... 38
4.4.Manyetik Anomalilerin Powell Yöntemi İle Analizi.................................. 40
4.5.Lamontagne Yöntemi ................................................................................. 43
BÖLÜM BEŞ – SONUÇLAR ................................................................................... 45
KAYNAKLAR .......................................................................................................... 46
iv
TABLO LİSTESİ Sayfa
Tablo 3.1. Jeotermal Akışkanın Sıcaklığına Göre Kullanım Alanları
.................................................................................................................................... 22
Tablo 3.2. Kullanım Amaçlarına Göre Jeofizik Yöntemler-1.................................... 23
Tablo 3.3. Kullanım Amaçlarına Göre Jeofizik Yöntemler-2.................................... 23
Tablo 3.4. Çalışma Alanındaki Jeotermal Alanlar ..................................................... 30
Tablo 4.1. Powell Yöntemi Hesaplama Tablosu ........................................................ 42
Tablo 4.2. Lamontagne Baz Ekseni Hesapları ........................................................... 44
v
ŞEKİL LİSTESİ Sayfa
Şekil 2.1. Kuzey Amerika’daki Basin ve Range Yapısı. ............................................. 2
Şekil 2.2. Basin And Range Yapısının Oluşumu. ........................................................ 3
Şekil 2.3. Batı Anadolu Jeolojik Haritaları. ................................................................. 3
Şekil 2.4. Türkiye ve Komşu Ülkelerin Küçük Levhaları ........................................... 4
Şekil 2.5. Ekstensiyonel yay orojeni. ........................................................................... 5
Şekil 2.6. Orojenik Çökme (Collapse) Modelleri. ....................................................... 6
Şekil 2.7. Ege Gerilme/Genişleme Bölgeleri ve Metamorfik Çekirdek
Kompleksi……… ........................................................................................................ 8
Şekil 2.8. Metamorfik Çekirdek Kompleksi Modeli. ................................................... 8
Şekil 2.9. Horst-Graben Sistemi Oluşumu. .................................................................. 9
Şekil 2.10. Ege Bölgesinin Tektonik Yapısı. ............................................................. 10
Şekil 2.11. Batı Anadolu’nun Neotektonik Evrimi. ................................................... 10
Şekil 2.12. Batı Anadolu Grabenlerinin Basitleştirilmiş Haritası. ............................. 12
Şekil 2.13. İnceleme Alanının Yer Bulduru Haritası. ................................................ 13
Şekil 2.14. Aydın İli Jeotermal Alanlar. .................................................................... 16
Şekil 3.1. Jeotermal Bir Sistemde Akışkanın Doğal Sirkülasyonu. ........................... 18
Şekil 3.2. Jeotermal Sistem Modeli ........................................................................... 21
Şekil 3.3. Aydın – Germencik –Ömerbeyli Alanının Taslak Jeotermal Modeli
. ................................................................................................................................... 32
Şekil 4.1. Aydın-Germencik Gravite Kontur Haritası. .............................................. 33
Şekil 4.2. Aydın-Germencik Manyetik Kontur Haritası. ........................................... 34
Şekil 4.3. Gravite Kesit-1 Grafiği. ............................................................................. 35
Şekil 4.4. Gravite Kesit-2 Grafiği. ............................................................................. 36
Şekil 4.5. Gravite Kesit-3 Grafiği. ............................................................................. 36
Şekil 4.6. Manyetik Kesit-1 Grafiği. .......................................................................... 37
Şekil 4.7. Manyetik Kesit-2 Grafiği. .......................................................................... 37
Şekil 4.8. Güç Spektrumu Analizi-1. ......................................................................... 38
Şekil 4.9. Güç Spektrumu Analizi-2. ......................................................................... 39
Şekil 4.10. Sarıkaya Anomalisinin Powell Yöntemi İle Çizimi ................................ 41
Şekil 4.11. Dayk Modeli Nomogram. ........................................................................ 41
vi
Şekil 4.12. Lamontagne Yöntemi Baz Ekseni Grafiği. .............................................. 44
1
BÖLÜM BİR
GİRİŞ
Bölüm İki de; Batı Anadolu’nun tektonik modellerini oluşturan Tektonik Kaçış,
Yay Ardı Açılma, Orojenik Çökme, İki Safhalı Grabenleşme ve Metamorfik
Çekirdek Kompleksi modellerinden; Ege bölgesinin en büyük karakteristiğini
oluşturan grabenlerin oluşum mekanizmalarından ve Batı Anadolu graben
sisteminden bahsedilmiştir. Üzerinde çalışılan Aydın- Germencik sahasının tektoniği
ve jeolojisi hakkında bilgi verilmiştir.
Bölüm Üç te; jeotermal sistem, jeotermal sistemi oluşturan parametreler, ısı akısı,
ısı iletim şekilleri, jeotermal enerji ve kullanım alanlarından, jeotermal aramalarda
kullanılan jeofizik yöntemlerden bahsedilmiştir. Germencik jeotermal sahasında daha
önce yapılmış jeotermal çalışmalar, açılan kuyular, yapılan sondajlar, bölgenin
sıcaklığı hakkında bilgi verilmiştir.
Bölüm Dört te; Aydın-Germencik bölgesinin gravite ve manyetik haritaları
üzerinden en küçük kapanımların olduğu yerlerden kesitler alınmış daha sonra bu
kesitlere beşli ve yedili kayan ortalamalar uygulanmış, ham verilerle birlikte kayan
ortalama grafikleri üst üste çizdirilmiş ve değişimleri gözlemlenmiştir. Güç
spektrumu, manyetik anomalilerin Powell yöntemi ile analizi ve Lamontagne
yöntemi uygulamaları yapılmıştır.
2
BÖLÜM İKİ
BATI ANADOLUNUN TEKTONİĞİ VE AYDIN-GERMENCİK
JEOTERMAL SAHASININ JEOLOJİSİ
2.1. Batı Anadolu’nun Tektonik Yapısı
Ege Bölgesinin güneyinde Afrika Levhası Ege Levhasının altına dalar. Ege
Bölgesinin en büyük karakteristiği genel olarak DB gidişli pek çok graben yapısı
içermesidir. Grabenlerle ilgili fay düzlemi çözümleri genellikle KG yönlü bir
gerilmeyi gösterir.
Kuzey Amerika’daki Basin ve Range bölgesi Ege bölgesiyle benzer tektonik
özelliğe sahiptir. Basin ve Range bölgesi jeolojik olarak oldukça aktif bir bölgedir.
Kuzey Amerika’nın batısında genişlemeli bir tektonik rejime sahiptir. Bu özelliği ile
Batı Anadolu yani Ege Bölgesi ile benzerlik göstermektedir.
Şekil 2.1. Kuzey Amerika’daki Basin ve Range Yapısı(TASA,2009)
3
Şekil 2.2. Basin ve Range Yapısının Oluşumu(TASA,2009)
Basin ve Range Yapısı-Genişlemeli Tektonik Rejim Süreci;
• Astenosfer malzemesinin ergiyerek yükselmesi
• Levhanın gerilmesi
• Kabuğun çatlaması
• Levhanın yükselmesi ve incelmesi
• Horst ve Graben yapılarının oluşumu
Şekil 2.3. Batı Anadolu Jeolojik Haritaları(Seyidoğlu vd. ,2004; Hinsbergen,2010)
4
Batı Anadolu’nun jeoloji haritalarından anlaşılacağı üzere Batı Anadolu’yu oluşturan
jeolojik birimler; İzmir-Ankara Kenet Zonu, Bornova Filişi, Menderes Masifi, Likya
Napları, Oligosen havzaları ve DB ve KD gidişli grabenlerdir.
2.1.1 Ege Bölgesinde Genişlemeli Tektonik Modeller
K-G genişlemeli tektoniğin hâkim olduğu Ege Bölgesi’nde, genişlemenin
başlangıç zamanı ve nedenleri hakkında değişlik görüşler bulunmaktadır. Doğu
Akdeniz’in güncel yapısı levha tektoniği kavramı ile açıklanmaya çalışılmış
(McKenzie, 1970) ve bölgedeki depremlerin odak mekanizma çözümleri sunularak,
kaçma tektoniği modelinin temelleri atılmıştır (McKenzie, 1972; fiekil 38). Kaçma
tektoniği modelinde neden - sonuç ilişkisi kurularak, Güneydoğu Anadolu’da Orta
Miyosen ‘de Bitlis Kenedi boyunca çarpışma ile tetiklenen, Kuzey Anadolu ve Doğu
Anadolu Faylarının gelişmesi ve Anadolu levhasının batıya kaçışı ile gelişen, ve Geç
Miyosen ‘de Batı Anadolu’da D-B grabenler ile kendini gösteren K-G genişlemeli
tektonik rejim ile sonuçlanan bir süreç tanımlanmıştır. (Dewey ve Şengör, 1979;
Şengör, 1982; Şengör vd., 1985).
Şekil 2.4. Türkiye ve Komşu Ülkelerin Küçük Levhaları(Ketin,1982)
Diğer taraftan Ege’deki K-G genişlemeli tektonik, yay-ardı açılma modeli ile de
açıklanmaktadır. Ege yayındaki dalma-batmanın zamanı yay-ardı genişleme için
anahtar konumda olup, hendek güney ve güneybatıya göç ederek yay-ardı bölgesinde
genişleme oluşturmaktadır. Dalma-batmanın başlangıcı Le Pichon ve Angelier
5
(1979; 1981) tarafından Orta Miyosen (13 My) olarak, McKenzie (1978) ile
Jackson ve McKenzie (1988) tarafından Pliyosen (5 My) olarak önerilmiştir.
Meulenkamp vd. (1988) Girit’in jeolojisini ve Spakman vd. (1988) tarafından elde
edilen dalan levhanın tomografik görüntüsünü dikkate alarak Ege yayında dalma-
batmanın başlangıcının en az 26 My önce başlaması gerektiğini, ancak dalma-batma
ilişkili yay-ardı açılmanın oluşabilmesi için dalan levhanın belli bir uzunluğa
erişmesi gerektiği ve buna göre Ege’de yay-ardı genişlemesinin Orta-Geç
Miyosen’de başladığını belirtmişlerdir. Diğer taraftan Thomson vd. (1998) Ege
yayında dönerek geri çekilme (roll-back) işlevinin Erken Oligosen ’den itibaren
çalışmaya başladığını önermiştir.
Şekil 2.5. Ekstensiyonel yay orojeni(Dewey,1980)
Batı Anadolu’da Erken Miyosen havzaların varlığı, bölgedeki volkanik kayaçların
radyometrik yaş tayinleri de kullanılarak Kaya (1981) tarafından da ortaya
konmuştur, ancak bu havzaların KKD gidişli havzalar olduğu dikkate alınarak,
çapraz graben modeli (Şengör, 1987) önerilmiştir. Bu modele göre kuzey gidişli
havzalar, Erken Miyosen ’de K-G sıkışma altında Tibet tipi grabenlere benzer
şekilde gelişmiş ve Geç Miyosen ’den itibaren D-B gidişli graben sistemi, kuzey
gidişli havzaları keserek gelişimlerine devam etmiştir. Kuzey gidişli havzalara ait
çökeller D-B gidişli graben sistemleri içinde kalıtsal olarak yer almış olmalıdır.
Çapraz graben modelinde (Şengör, 1987) hem Erken Miyosen ‘de gelişen havzaların
konumu açıklanmış, hem de batı Anadolu’da K-G genişlemeli tektonik rejimin Geç
Miyosen ‘den itibaren gelişmeye başladığı görüşü, dolayısı ile Ege’deki genişleme
6
tektoniğinin tektonik kaçma modeline bağlı olarak geliştiği öne sürülmeye devam
edilmiştir.
Bat› Anadolu’da D-B grabenlerin (Seyitoğlu ve Scott, 1992a; 1996a; Seyitoğlu,
1992) palinolojik veriler ile Erken Miyosen dönemine ait çökel içerdikleri ve kuzey-
gidişli havza çökellerinin ise volkanik kayaçların radyometrik yaş tayinleri ve
palinolojik analizler ile Erken Miyosen ‘de gelişmeye başladıklarınn belirlenmesi
(Seyitoğlu vd., 1992; Seyitoğlu ve Scott, 1994; Seyitoğlu vd., 1994; Seyitoğlu, 1997;
Seyitoğlu ve Benda, 1998) bu iki farklı yönelimdeki havzaların eş yaşlı
geliştiklerinin ortaya konmasına ve tektonik kaçma ve yay-ardı genişleme
modellerinin Batı Anadolu’daki sedimanter havzaların gelişimini yaş tutarsızlığı
nedeniyle açıklayamacağı belirtilerek, yerine Erken Miyosende orojenik çökme
modeli önerilmiştir (Seyitoğlu, 1992; Seyitoğlu ve Scott, 1996b).
Şekil 2.6. Orojenik Çökme (Collapse) Modelleri (Selverstone, 2005)
7
Koçyiğit vd. (1999) Batı Anadolu’daki genişleme için farklı yapısal ve zamansal
ilişkilerin olduğunu belirterek bulgularını iki evreli graben modeli (episodic two-
stage model) olarak açıklar. Modele göre bölgedeki genişleme iki ayrı safhada
gelişmiştir. İlk olay Erken-Orta Miyosen ‘de orojenik çökme ile ilişkilidir. İkinci
olay ise Pliyo-Kuvaterner ve günümüz zaman›- n› kapsar ve normal faylanma ve
graben oluşumları ile kendini belli eder. Bu iki genişleme evresi K-G yönlü kabuksal
sıkışma dönemi (Geç Miyosen-Erken Pliyosen) ile ayrılmaktadır. İki evreli graben
modeli sonraki çeşitli çalışmalarla da desteklenmiştir (Bozkurt, 2000; 2001; 2003;
Sözbilir, 2002; Bozkurt ve Sözbilir, 2004; Kaya vd., 2004; Beccaletto ve Stenier,
2005; Bozkurt ve Rojay, 2005).
2.1.2 Ege Bölgesinde Metamorfik Çekirdek Kompleksi Oluşumları
1980’li yılların başlarında Kuzey Amerika’da “Basin ve Range” bölgesinde
kristalen masiflerin genişleme rejimine bağlı yüzeylemesini açıklayan metamorfik
çekirdek kompleksi oluşumu ortaya konulmuştur (Coney, 1980; Wernicke, 1981;
Norton, 1986; Hill, 1987; Hodges vd., 1991; Malavielle, 1993). Lister vd. (1984)
taraf›ndan Ege adalarında bölgesel genişlemeye bağlı “Basin ve Range” bölgesindeki
gibi metamorfik çekirdek kompleksi oluşumunun ortaya çıkarılmasının ardından,
Ege Bölgesi’nde pek çok benzer oluşum tanımlanmıştır (Gibson, 1990; Gautier ve
Brun, 1994; Bozkurt ve Park, 1994; Dinter vd., 1995; Jolivet vd., 1996; Vandenberg
ve Lister, 1996; Hetzel vd., 1995; Okay ve Satır, 2000; Işık vd., 2001; Gessner vd.,
2001). Bunlar Menderes, Kazdağ, Rodop, Kikladik ve Girit çekirdek kompleksleridir
(Işık vd., 2004)
8
Şekil 2.7. Ege Gerilme/Genişleme Bölgeleri ve Metamorfik Çekirdek Kompleksi
Alanları(Işık vd.,2003;2004)
Şekil 2.8.Metamorfik Çekirdek Kompleksi Modeli(Fossen,2010)
9
2.2. Grabenlerin Oluşum Mekanizmaları ve Batı Anadolu Graben Sistemi
Horst ve Graben; yerkabuğunun kırılması (fay oluşumu) sonucunda ortaya çıkan
ve çevrelerindeki araziye göre (sırasıyla) daha yüksek ya da daha alçak bir yapı
kazanan uzunlamasına kırık bloklarıdır.
Horst ve graben bloklarının genişliği birkaç santimetreden onlarca kilometreye
kadar değişebilir; derinlikleri ya da yükseklikleri ise yüzlerce metreyi bulabilir.
Bloklar her iki taraftan da dik eğimli normal kırıklarla çevrelenmiştir; kırıklar
boyunca eşit hareketler gerçekleşmiş ve bunun sonucunda bloklarda fazlaca bir
eğilme olmamıştır. Horstları oluşturan kırıkların hareket doğrultusu birbirlerinden
uzaklaşan biçimde, grabenleri oluşturan kırıkların hareket doğrultusu ise birbirlerine
yönelik biçimdedir, iki ya da daha çok horst ve graben yan yana bulunabilir.
Bunların, bölgesel yükselmelerin ya da tuz domu (kubbe) oluşumlarının yol açtığı
yanal gerilmelerin sonucunda ortaya çıktığı sanılmaktadır; bu tür yapılara çoğunlukla
domların ya da antiklinlerin tepe bölümlerinde rastlanır. Grabenlerde oluşan vadilere
çöküntü (rift) vadisi ya da tektonik çöküntü denir; bu yapılan, graben oluşumuyla
bağıntılı volkanik etkinlik belirtileri taşır.
Şekil 2.9. Horst-Graben Sistemi Oluşumu
Ege bölgesinin en büyük karakteristiği genel olarak doğu-batı gidişli pek çok
graben yapısı içermesidir. Grabenlerle ilgili fay düzlemi çözümleri genellikle kuzey-
güney yönlü bir gerilmeyi gösterir (McKenzie, 1972).
10
Şekil 2.10. Ege Bölgesinin Tektonik Yapısı(Kiratzi; Louvari,2001)
Şekil 2.11. Batı Anadolu’nun Neotektonik Evrimi(Şengör,1982)
11
Ege graben sisteminin içindeki grabenlerin kenar faylarının hemen hemen hepsi,
eğimleri derinlere doğru hızla azalan listrik (kürek) şekilli normal faylardır. Ege
grabenler bölgesinin oluşumundan bu yana %50 oranında bir kuzey-güney genişleme
geçirdiği sonucuna varılmıştır(Şengör,). Diğer bir deyişle Ege’de kuzey-güney
mesafe Ege graben sisteminin oluşumundan bugüne iki katına çıkmıştır.
Mc'Kenzie (l972), Batı Anadolu'daki graben gelişimini Anadolu'nun doğudan
batıya devinmesiyle açıklamak istemiştir. Tapponier (l977)' 'de kıtasal alanların
içinde, basınç yönüne paralel olarak grabenlerin geliştiğini savunmuştur. Büyük
Menderes ve Gediz çöküntü alanları birer rift sistemi oluşumlarıdır. Bu rift
sistemleri, doğru atımlı faylarla oluşmuştur. Oluşumları kıtasal kökenli olan bu rift
sistemleri mantodaki domlaşma olayı sonucunda meydana gelen K-G yönlü açılma
kuvvetleriyle gelişmiş olup, uzanımları D-B yönlüdür. Bu iki rift sistemi Sarayköy-
Denizli civarında birleşmektedir.
Bölgenin Bouguer anomali haritasında gözlenenen ilk sonuçlara göre, Büyük
Menderes ve Gediz grabenleri üzerinde negatif gravite anomalileri gözlenmektedir.
Küçük Menderes çöküntü alanı ise fazla belirgin bir özellik göstermemektedir.
Gravite verileri üzerinde yapılan güç spektrumu değerlendirilmesinde, anomaliye
neden olan kütlelere ilişkin ortalama derinlikler bölgesel alan için 2.75 km ve 3.89
km olarak saptanmıştır (Akçığ, l983). Ayrıca, yapılan model çalışma ile de grabenler
için saptanan derinlikler 2.5 km civarındadır (Akçığ, 1983). Gediz grabeni için
Hilbert dönüşümlerinden yararlanarak yapılan derinlik saptamasında elde edilen
sonuç 2.9 km 'dir (Pınar,1983).
12
Şekil 2.12. Batı Anadolu Grabenlerinin Basitleştirilmiş Haritası(Bozkurt,2001)
Batı Anadolu Neojen Havzaları D-B Doğrultulu Grabenler:
a. Alaşehir Grabeni
b. Büyük Menderes Grabeni
c. Denizli Grabeni
d. Küçük Menderes Grabeni
KB-GB Doğrultulu Grabenler:
a. Gördes Havzası
b. Demirci Havzası
c. Selendi ve Uşak-Güre Havzası
13
2.3. Aydın –Germencik Bölgesi Tektonik Yapısı ve Jeolojisi
İnceleme alanı Büyük Menderes Grabeni’nin batısında, yaklaşık doğu-batı
doğrultusunda uzanan grabenin aktif kuzey kanadında yer alır.
Şekil 2.13. İnceleme Alanının Yer Bulduru Haritası(Tarcan,1999)
2.3.1 Bölgenin Jeolojisi
İnceleme alanının temelini Paleozoik yaşlı gnays, şist, metakuvarsit ve
mermerlerden yapılı olan Menderes Masifi ‘ne ait kayaçlar oluşturur. Mermerler
şistlerle uyumlu ve yer yer geçişli olup, mercek konumundadır. Bölgede genellikle
şistlerin alt seviyelerinde bulunan gnayslar ise inceleme alanında şistlerin üzerine
bindirme fayı ile yerleşmiştir. Menderes Masifi ’ne ait bu metamorfik temel
kayaçların üzerine Çakıl taşı, kumtaşı, çamur taşı ve kil taşı ardalanmasından oluşan
Tersiyer (A. Pliyosen-Ü. Pliyosen) yaşlı kırıntılı çökeller uyumsuzlukla yer alır.
Kuvaterner yaşlı alüvyon ve yamaç molozu birimleri yöredeki en genç oluşuklar
olup, tüm birimleri uyumsuzlukla örterler.
14
2.3.2 Jeotermal Alanların Yeri ve Oluşum Özellikleri
İnceleme alanı Türkiye’nin en yüksek hazne sıcaklığı ölçülen sahasıdır. Alandaki
jeotermal sistemler Bozköy-Çamur Jeotermal Alanı ve Ömerbeyli Jeotermal Alanı
olmak üzere iki grupta toplanabilir. Bozköy-Çamur alanında Germencik İlçesi’nin
hemen hemen kuzeyinde yer alan ılıca ve kaplıcalar bulunur. Bunlar Bozköy
(Alangüllü) Kaplıcası, Çamurlu Ilıcası, Ballı Ilıcası, Ilıca Kaynak ve Ali Ilıcası
olarak ele alınmıştır. Aktaş doğal buhar çıkışının da bulunduğu Ömerbeyli Alanı’nda
ise MTA tarafından yapılan jeolojik, jeofiziksel ve jeokimyasal çalışmalar sonucunda
1982-1986 yıllarında açılan 9 derin kuyuda sıcaklıkları 200-232oC,buhar oranı %
10-12 olan jeotermal akışkan elde edilmiştir.
Aydın Germencik-İncirliova jeotermal alanı Menderes Grabeninin batısında yer
almakta olup doğu batı yönlü bir hat boyunca devam etmektedir. Bölgedeki gerilme
tektoniğinin etkisiyle kuzey-güney yönlü açılma ve Menderes Masifi bloğunun
sürekli yükselmesi sonucunda doğu-batı yönlü grabenleşme oluşmuş ve basamak fay
sistemi gelişmiştir. Menderes grabeninde kıtasal kabukta incelmeye bağlı olarak
yüzeye yaklaşan ve zayıflık zonları boyunca yükselen magma faaliyetleri sistemin ısı
kaynağını oluşturur.
İnceleme alanındaki sıcak sular jeotermal alanların çoğunda olduğu gibi meteorik
suların derinlere süzülerek, ısınması ve genç faylara bağlı olarak yüzeylemesi
şeklinde açıklanabilen devirli sistemdedir. Yüzeyden itibaren Neojen yaşlı çakıl
taşları sistemin birinci haznesini, gnays ve kuvars-şist gibi kırıklı kayalar ile karstik
mermerler ise ikinci haznesini oluştururlar. Neojen yaşlı kil taşı ve çamur taşı gibi
geçirimsiz kayalar da örtü kaya özelliğindedir. Graben tektoniğine bağlı olarak
yüzeye yaklaşmış magma sistemin ısı kaynağını oluşturur. İnceleme alanındaki sıcak
sularda yapılan izotop analiz sonuçları bir bütün olarak değerlendiğinde kısaca
yüksek entalpili, meteorik kökenli (çok az miktarda mağmatik bileşen içerebilen)
yaşlı sular (trityum içermediğinden en az 50 yıllık) olarak yorumlanabilir.
İnceleme alanının temelinde yer alan Menderes Masifi’ne ait gnays, kuvars-şist,
gibi çatlaklı kayalar ile karstik mermerler jeotermal sistemlerin yüzeyden itibaren
ikinci haznesini, Neojen yaşlı çakıltaşları ise birinci haznesini oluştururlar. Neojen
yaşlı kırıntılı tortulların killi düzeyleri ise örtü kaya özelliğindedir. Graben
15
tektoniğine bağlı yoğun tektonik etkinlik ve yüzeye yaklaşmış olan mağma,
sistemlerin ısı kaynağını oluşturur. 2. İnceleme alanındaki sıcak sular jeotermal
alanların çoğunda olduğu gibi meteorik suların derinlere süzülerek, ısınması ve genç
faylara bağlı olarak yüzeylemesi şeklinde açıklanabilen devirli sistemdedir. Alandaki
yapılan izotop analiz sonuçları kısaca yüksek entalpili, meteorik kökenli (çok az
miktarda mağmatik bileşen içerebilen) ve yaşlı sulardan (trityum içermediğinden en
az 50 yıllık) oluşan jeotermal sistemlerin varlığını göstermektedir. 3. Jeotermal
sistemlerdeki tüm sıcak sular sodyumlu, klorürlü ve bikarbonatlı su tipini yansıtırlar.
Bölgedeki olası yeraltısuyu hareketi boyunca karışık su tipindeki soğuk sular
jeotermal sistemlerde ısınıp, su-kayaç arasında gelişen çeşitli tepkimeler ile ilksel
yapılarını yitirerek, Na-HCO3-Cl karakterli su tipine dönüşürler. Jeotermal suların
sınıflamasında seyreltik, klorürlü ve bikarbonatlı sular sınıfındadırlar.
16
Şekil 2.14. Aydın İli Jeotermal Alanlar(MTA,2009)
17
BÖLÜM ÜÇ
JEOTERMAL SİSTEM, JEOTERMAL ARAMALARDA KULLANILAN
JEOFİZİK YÖNTEMLER VE AYDIN-GERMENİK JEOTERMAL
SAHASINDA YAPILMIŞ OLAN ÇALIŞMALAR
3.1. Jeotermal Sistem
Jeotermal enerji, genel anlamıyla yerkürenin sahip olduğu doğal ısı olarak
tanımlanabilir. Bu ısının kaynağı yerkürenin iç yapısı ve burada gelişen fiziksel
süreçlerle ilişkilidir. Jeotermal sistemler başlıca üç ana başlık altında
sınıflandırılabilirler. Bunlar hidrotermal sistemler, jeobasınçlı (geopressured)
sistemler ve sıcak kuru kaya (hot dryrock) sistemleridir. Hidrotermal sistemler,
bünyesinde akışkan bulunduran jeotermal sistemlerdir. Bu sistemlerde kendi
içerisinde buhar ağırlıklı ve sıvı ağırlıklı sistemler olmak üzere ikiye ayrılırlar. Buhar
ağırlıklı sistemlerde, sıvı ile buhar birlikte bulunmalarına rağmen, rezervuar boyunca
süreklilik gösteren ve basıncı kontrol eden faz buhar fazıdır. Sıvı ağırlıklı sistemlerde
ise, rezervuarda süreklilik gösteren ve basıncı kontrol eden faz sıvı fazıdır.
Jeobasınçlı sistemler hidrostatik basıncın çok üzerinde akışkan içeren kayaçlardan
oluşan sistemlerdir. Bu sistemler genellikle geçirimsizliği yüksek olan bir örtü kaya
ile kaplı olan zonlardan oluşmaktadırlar. Geçirimsiz örtü kaya etkisiyle sistemde
sıkışan akışkan, basınç gradyanının etkisi ile yükselerek yüzeye ulaşmaktadır. Sıcak
kuru kaya sistemleri ise, ısı taşıyıcı ortam olan suyu içermeyen sistemlerdir (Grant ve
diğerleri, 1982).
18
Şekil 3.1. Jeotermal Bir Sistemde Akışkanın Doğal Sirkülasyonu (Grant, 1982)
Bir jeotermal sistem; ısı kaynağı, bünyesinde büyük miktarda su ve buharı
tutabilecek bir akifer, ısı ve buhar kaybını önleyen bir örtü kayaç ve akifere su
sağlayan bir beslenme kaynağından oluşmaktadır. Şekil 1’de görüldüğü gibi bu tür
sistemlerde soğuk su; faylar, kırık-çatlaklar ve geçirimli özellikteki kayaçlar
aracılığıyla yer altına süzülmekte, burada magmatik sokulumlarla temasa geçerek
ısınmakta ve faylar aracılığıyla veya alçalan soğuk su ile yükselen sıcak su
arasındaki yoğunluk farkından oluşan basınç kuvveti ile yükselmektedir. Ancak çoğu
zaman jeotermal sistemlerde ısı taşınımı magma ile temas eden suyun sirkülasyonu
ile olmaz, aynı zamanda manto ve kabuktan yeryüzüne doğru bir ısı taşınımı da söz
konusudur (Grant ve diğerleri, 1982).
Jeotermal sistemlerde ısının başlıca kaynağı magmatik sokulumlardır. Diğer olası
ısı kaynakları ise, kabuksal kayaçlarda bulunan yüksek miktardaki radyasyon,
eksotermik kimyasal reaksiyonlar, erimiş kayaçların katılaşması veya kristalleşmesi
sırasında açığa çıkan ısı ve faylar aracılığı ile yükselerek akifere giren sıcak
magmatik gazlardır (Armstead, 1978). Jeotermal bir sistemde ısı, kondüksiyon,
konveksiyon ve radyasyon yoluyla olmak üzere üç yolla taşınmaktadır. Kondüktif
taşınım, ısının herhangi bir taşıyıcı ajan olmaksızın sıcaklık gradyanına bağlı olarak
doğrudan iletimidir. Konvektif ısı taşınımı, ısının yer altı suyu hareketi ile
19
taşınımıdır. Radyasyon ise, bir kütlenin sıcaklığından dolayı yaydığı enerjidir
(Domenico ve Schwartz, 1990).
3.1.1. Isı Taşınım Türleri
3.1.1.1. Kondüktif Isı Taşınıı
Kondüksiyon, moleküler titreşim nedeniyle komşu moleküllerin çarpışması
yoluyla ortaya çıkan ısı aktarımıdır. Kondüksiyon yoluyla ısı akımı, sıcaklık
farklılığının bir sonucudur. Sıcaklığın yüksek olduğu yerden düşük olduğu yere
ısının kondüksiyon yoluyla taşınımıFourier yasası ile ifade edilir. Belirli bir ∆z
mesafesinde sıcaklıkta meydana gelen değişim termal gradyan (T.G.) olarak
adlandırılır ve aşağıdaki şekilde ifade edilir:
Birim zamanda birim alandan geçen ısı enerjisi ise, ısı akısı (qH) olarak
adlandırılır, ısı akısı termal gradyan ile orantılıdır;
Burada K; termal iletkenlik katsayısını ifade etmektedir. Termal iletkenlik
(W/mK), birim termal gradyan altında birim zamanda birim alandan geçen ısı
akımıdır.
3.1.1.2. Konvektif Isı Taşınımı
Genel anlamıyla konveksiyon, sıcak suyun hareketiyle ısının taşınımıdır.
Jeotermal sistemlerde genellikle akışkanın hareketine bağlı olarak konvektif taşınım
meydana gelir. Eğer suyun hareketi pompalama gibi dışarıdan etki eden bazı
kuvvetlerin etkisiyle oluşuyorsa, bu tür taşınıma zorunlu konvektif (forced
convective) taşınım denir. Diğer bir taşınım türü de serbest konvektif (free
convective) taşınım olarak adlandırılır. Sıcaklık farkından kaynaklanan yoğunluk
değişimi ile ortaya çıkan su hareketi ile ısı taşınımına doğal veya serbest (free)
konveksiyon denir. Bu tip taşınım, akışkan boşalımının buhar veya sıcak su şeklinde
20
gözlendiği hidrotermal sistemlerde baskın olarak gözlenmektedir (Domenico ve
Schwartz, 1990).
3.1.1.3. Işınım(Radyasyon) İle Isı Taşınımı
Sonlu sıcaklığa sahip tüm yüzeyler elektromanyetik dalgalar halinde enerji
yayarlar. Farklı sıcaklıklardaki iki yüzey arasında net ısı transferi, yüzeyler arasında
engelleyici bir ortam olmadığında gerçekleşir. Bu ısı transferi prosesi ışınım
(radyasyon) olarak tanımlanır.
3.1.2. Jeotermal Sistemi Oluşturan Parametreler
• Isı Kaynağı
Kabuk üzerinde yüzeye yakın tektonik kırıkların ulaşabildiği ısı anomalizonları
jeotermal sistemler için ısı kaynağını oluşturmaktadır.
• Isıyı Taşıyan Akışkan
Meteorik kökenli yağmur sularıda yeryüzüne düştükten sonra çatlaklı zonlardan
süzülerek derinlerdeki ısı anomalisi etkisi ile ısınmış kayaçlardaki ısıyı süpürerek
yüzeye, ekonomik anlamda sığ derinliklere taşıyarak sistemin çalışan akışkanını
oluşturur. Çok nadir anlamda ise derin okyanus çökellerinde bazı kapanlanmış sular
ve metamorfizma sonucu kayaçtaki mineral bileşiminde bulunan suyun atılması ile
ortaya çıkan sularda, derinlerdeki ısıyı taşıyıcı olabilmektedir, ancak bunlar meteorik
sularla karşılaştırıldığında önemsiz derecede azdır.
• Rezervuar Zon
Yukarılara doğru taşınan ısınmış akışkan, kabuk içerisinde ekonomik anlamda sığ
derinlikte, poroziteli ve permeabiliteli litolojik birimler ve/veya zonlar içinde belirli
bir süre depolanabilirler. Rezervuarı besleyen derinden gelen bu akışkanın, beslenme
alanı ile uzun mesafelerde bağlantılı olması gerekir ki sürekli olarak beslenebilsin.
• Örtü Kaya
Rezervuar zonda depolanan bu akışkanın ve ısının, enerjisini kaybetmeden
korunmalı olarak kalabilmesi için bu zon ve/veya birimler üzerinde ısı ve akışkan
kaybını önleyecek geçirimsiz birimler olmalıdır, bu birimlere ise örtü kaya denir.
21
Şekil 3.2. Jeotermal Sistem Modeli(Koçak,2009)
3.2. Jeotermal Enerji Nedir?
Yerkabuğunun çeşitli derinliklerinde bulunan birikmiş ısının oluşturduğu
sıcaklıkları, devamlı olarak bölgesel atmosferik ortalama sıcaklığının üzerinde olan
ve çevresindeki normal yeraltı ve yerüstü sularına göre daha fazla erimiş mineral, gaz
ve çeşitli tuzlar içerebilen, basınç altındaki sıcak su ve buhar olarak tanımlanır.
Ayrıca herhangi bir akışkan içermemesine rağmen ısısından yararlanılan yerin
derinliklerinde ki Sıcak Kuru Kayalarda Jeotermal enerji kaynağı olarak kabul
edilmektedir. Jeotermal aktivitelerin oluşturduğu bu ayrılıkların yer içinde ve
yeryüzünde meydana getirdiği anomaliler; çeşitli jeofizik yöntemlerle ölçülen
değişkenlerin değerlendirilmesi, haritalanması ve yorumlaması ile saptanır.
22
3.3. Jeotermalin Kullanım Alanları
• Elektrik Enerjisi Üretimi,
• Merkezi ısıtma,soğutma,sera ısıtması vb.
• Endüstriyel amaçlı kullanım: kurutma vb.
• Kimyasal madde ve mineral üretimi: karbondioksit,gübre,lityum,ağır su,
hidrojen vb.
• Kaplıca amaçlı kullanım:Termal Turizm
• Düşük sıcaklıklarda(30 °C)kültür balıkçılığı
• Mineralli su olarak içecek kullanımı
Sıcaklık(C) Kullanım Alanı
180 Elektrik üretimi,amonyum absorpsiyonu ile soğutma
170 Ağır su ve hidrojen sülfüt eldesi,Diy atomitlerin kurutulması
160 Kereste kurutulması,balık vb. yiyeceklerin kurutulması
150 Bayer’s yoluyla alüminyum ve diğer kimyasal maddeler eldesi
140 Konservecilikte
130 Şeker endüstrisi,tuz eldesi
120 Saf su eldesi,tuzluluk oranının arttırılması
110 Kerestecilik,çimento kurutma vb.(yosun,et,sebze)
90 Balık Kurutma
80 Ev ve sera ısıtılması
70 Soğutma(alt sıcaklık sınırı)
60 Sera,kümes ve ahır ısıtma
50 Mantar yetiştirme,balneolojik banyolar
40 Toprak ısıtma,kent ısıtılması(alt sınır)
30 Yüzme havuzları,fermantasyon,damıtım
20 Balık çiftlikleri
Tablo 3.1. Jeotermal Akışkanın Sıcaklığına Göre Kullanım
Alanları(Lindal,1973;Akova,2008)
23
3.4. Jeotermal Aramalarda Kullanılan Jeofizik Yöntemler
Yöntem Amaç
Elektrik
Elektrik Özdirenç
Doğal Gerilim (SP)
Yapay Uçlaşma (IP)
Sıcak tuzlu sular,alterasyon,faylar,mineralizasyon
Elektromanyetik
VLF, AMT, CSAMT
Sıcak tuzlu sular, alterasyon, magma boşlukları, kısmi
ergime, yapı saptama, basınç ve akışkan akışı
Gravite Yapı, alterasyon, yoğunlaşma, sokulum
Tablo 3.2. Kullanım Amaçlarına Göre Jeofizik Yöntemler-1(Balkan,2010)
Manyetik Yapı, alterasyon, kayaç tipi
Sismik
Mikrosismik, Mikrodepremler,
Kırılma, Yansıma
Etkin hidrotermal prosesler, etkin
faylar ve kırıklar, hız dağılımı,
soğrulma, derin magma boşluğu, yapı,
hız ve soğrulma dağılımı
Kuyu Logları Anomalik ısı, gözeneklilik, kayaç tipi,
doygunluk
Kuyu İçi Jeofiziği Hız dağılımı, kırıklar, sıcak tuzlu sular,
alterasyon, faylar
Tablo 3.3. Kullanım Amaçlarına Göre Jeofizik Yöntemler-2(Balkan,2010)
24
3.4.1. Gravite Yöntemi
Gravite yöntemi jeotermal aramalarda en çok kullanılan yöntemlerden biridir. Bu
yöntemin yardımı ile sahanın tektonik yapısı ve sıcak su etkisi ile altere olan
ortamlarda yoğunluk değişimlerine neden olduğu için gravite yöntemi ile etkin
sonuçlara varmak mümkündür. Ayrıca manyetik yöntemle birlikte kullanılarak
jeotermal sistemlerin kaynağı olan ısıtıcı kayaç bulunabilir.
Jeotermal bir alanın ortamdaki yoğunluk farklarına göre modellenmesine ve
araştırılan alandaki taban topoğrafyasının izlenmesine olanak sağlar. Yöntem,
özellikle hidrotermal biçimde alterasyon geçirmiş kayaçların oluşturduğu yerler ile
çevresindeki altere olmamış kayaç birimlerinin bulunduğu ve yeterli yoğunluk
zıtlığının oluştuğu durumlarda oldukça yararlı ve yorumlayıcı sonuçlar verebilir.
Jeotermal alanlar üzerinden toplanan gravite verileri; jeotermal dizgenin örtü ve
taban kayaç birimleri ile çevresindeki jeolojik oluşumlar ile ilgili önemli bilgiler
verir.
3.4.2. Manyetik Yöntemi
Bu yöntemde Jeotermal aramacılığında genelde toplam alan(T) ve düşey alan(Z)
ölçülür. Tabakaların içine nüfus eden jeotermal akışkanlar ortamı altere ederek
suseptibilite değerlerini düşürür. Ayrıca yüksek ısıya sahip batolitlerin ısı etkisi ile
mıknatıslanma özelliklerini kaybeder. Bu ısı değeri kayaçtan kayaca fark eder ve
buna Curie Sıcaklığı denir. Gravite yöntemi ile birlikte kullanılarak ısıtıcı kayaç
bulunabilir. Eğer sıcak kaya varsa gravite de yüksek genlikli; manyetikte ise düşük
genlikli anomaliye neden olacaktır.
Jeotermal araştırmalarda, özellikle volkanik etkinlikle ilişkili alanlarda gözlenen
yoğun magmatik kayaç birimlerinin bulunduğu ortamlarda, manyetik yöntem
yardımıyla bu birimlerin uzanımları ve derinliklerini bulmak olasıdır. Bu işlemler
sonucunda alanın manyetik özelliklerine göre modellenmesi ve diğer yöntemlerle
araştırılması çözümde önemli kolaylık sağlayacaktır.
25
3.4.3. Elektrik Yöntemler
3.4.3.1. Elektrik Özdirenç Yöntemi
Yeryüzüne herhangi iki noktadan verilen elektrik akımıyla, yeryüzü üzerinde
oluşan potansiyel alan farkı ölçülür.
Jeotermal bir alanda ısı, gözeneklilik, tuz ve iyonik mineral oranında ki artış
doygun kayacın özdirencini azaltır. Hidrotermal etkilerle oluşmuş kil mineralleri de
özdirence azaltıcı etki yapar.
Bu olaylar akışkan içeren jeotermal sistemlerde sıklıkla gözlenir. Buhar içeren
jeotermal sistemlerde ise, su içerenlere kıyasla daha yüksek özdirenç değerleri
gözlenir.
3.4.3.2. Doğal Gerilim(SP) Yöntemi
Yöntem, herhangi bir yapay kaynak kullanmadan yer içindeki elektrik akımının
yarattığı doğal potansiyel alanda ki değişimlerin yeryüzünde ölçülmesi esasına
dayanır. Jeotermal alanlar da elde edilen doğal gerilim belirtileri; termo-elektrik veya
elektro kinetik potansiyeller yoluyla oluşur.
Termo-elektrik belirtiler sığ ve yüksek sıcaklıklı alanlarda çok büyük genlikli ve
kısa dalga boylu belirtiler verir.
Elektrokinetik belirtiler de gözenek sıvısının özdirencinde ki artış belirtinin
genliğini etkiler.
3.4.3.3. IP(Yapay Uçlaşma)Yöntemi
Yapay uçlaşma(IP)yöntemi genelde sülfürlü cevherleri ve kil depozitlerin
araştırılmasında sıkça kullanılan yöntemlerdendir. Jeotermal sahalarda genelde
alterasyona bağlı pirit oluşumu şarjabilite değerleri verebilmektedir. Ancak genelde
sığ jeotermal sistemlerde sonuç vermektedir. Derin sistemlerde kuplaj nedeni ile
sorunlar yaşanmaktadır. Özellikle mineralizasyon içeren jeotermal çatlak ve kırık
sistemleri IP yöntemi ile saptanabilir. Yöntem özellikle pirit mineralizasyonu içeren
ortamlarda çok etkilidir. Elde edilen IP belirtileri çatlak ve kırık sistemlerinin
yoğunluğu ile doğru orantılıdır.
26
3.4.4. Sismik Yöntemler
Sismik Kırılma, Sismik Yansıma, Mikro sismik jeotermal çalışmalarda kullanılan
başlıca yöntemlerdir.
Bu yöntemler gürültü çalışmaları, sıcak su dizgelerinin ve bunların yüzeye çıkış
yerleri ile yüzey altı beslenmelerinin tanımına yardımcı olabilir.
Veriler ne kadar uzun süre alınırsa sonuçlar o kadar iyi olur. Bir jeotermal
rezervuarın belirlenmesinde sismolojik veriler büyük önem taşır. Bu tür alanlarda ki
depremlerin oluşumunda buhar olgusunun etkisi bilinir ve sismolojik çalışmalarla
rezervuarların özellikleri saptanabilir.
Mikro depremler, geniş basınç ve sıcaklık gradyentleriyle ilişkili olabilir ya da
akışkan taşınmasıyla ilişkisi bulunan hacim değişimlerine bağlı olarak ortaya
çıkabilir. Buhar zonunun sınırları dinamiktir ve sismik araştırmalarla gözlenir.
3.4.5. Elektromanyetik Yöntemler
Elektromanyetik yöntemler doğal kaynaklı ve yapay kaynaklı yöntemler olmak
üzere ikiye ayrılır. Yöntemin etki derinliği kontrol edilebildiğinden özellikle yüzey
akiferlerinin belirlenmesinde etkilidir.
Jeotermal araştırmalarda en sık kullanılan elektromanyetik yöntemler şöyledir;
3.4.5.1.VLF Yöntemi
VLF pasif bir elektromanyetik yöntemdir. Özellikle doğal gerilim yöntemiyle
yüzeye yakın ve taşıcı olduğu düşünülen kırıklı zonların tanımlanmasında yardımcı
olur. Düşey yönde sürekli bir sıcak akışkanın döndüğü zonlar üzerinde belirgin VLF
belirtileri oluşur.
3.4.5.2.Audio Manyetotellürik Yöntemi(AMT)
Uygun derinliklerde ki elektriksel iletkenlik değişimlerini incelemek için
kullanılır.
Özellikle jeotermal araştırmalarda bulunan iletken ortamda ki değişimler bu
yöntem yardımıyla saptanır. Yöntemin yerin 2-3 km altından bilgi sağlayabilme ve
uygun derinlikler için özdirenç değişimlerini inceleme özelliği vardır.
27
3.4.5.3. Manyetotellürik Yöntemi(MT)
Derin yer altı bilgileri elde etmeye uygun olduğundan özellikle ısıtıcı kayaç
rezervuar araştırmalarında kullanılır. Etki derinliği yaklaşık 150 km’dir. Yerden ilk
300 m’lik derinliklerde yüksek çözünürlüğe sahip değildir. Derin amaçlı
çalışmalarda kullanılır.
3.4.6. Kuyu Logları
Kuyu logları genelde kuyu dizaynının sağlıklı yapılması ve buna bağlı olarak
maksimum verimliliğin ortaya çıkarılmasıdır. Kuyu loğlarını sondajla geçilen
formasyonların litolojik, petrofizik ve kimyasal özelliklerdeki değişimlerin derinliğin
fonksiyonu olarak ölçülmesidir. Jeotermal alanların fiziksel özelliklerinin
belirlenmesi, akışkanın sıcaklığının belirlenmesi ve kuyu dizaynının sağlıklı
yapılmasında çok önemlidir. Bu bilgiler sondajın kimliği niteliğindedir.
Başlıca kuyu logları:
Doğal Potansiyel(SP) Logu
Özdirenç (Rezistivite) Logu
İndüksiyon Logları
Yapay Uçlaşma(IP) Logu
Akustik Log
Radyoaktif Loglar
Gamma-Ray Logu
Nötron Logu
Yoğunluk Logu
Çimento Logu
Sıcaklık Logu
Gravite-Manyetik Logu
Eğim Ölçer Logu
Kuyu İçi Radar
Kuyu İçi Kamera
28
3.4.6.1.SP Logu
Yüzeyde sabit kuyu içinde hareketli iki elektrot arasındaki potansiyel farkının
ölçülmesine dayanır. Jeotermal kuyularda gözenekli bölümlerin yani olası rezervuar
kayaçların belirlenmesinde yararlanılır. Gözenekli ortamlar negatif SP değerleri
verir.
3.4.6.2.Gamma-Ray Logu
Gamma ışınları radyoaktif elementler tarafından yayınlanan yüksek enerjili
elektromanyetik dalgalardır. Jeotermal kuyularda özellikle killi formasyonlarda
radyoaktivite yoğundur. Kısacası Gamma-Ray Logu ile kil ve şeyl içeren
formasyonlar belirlenir.
3.4.6.3.Rezistivite Logu
Formasyonların özdirençlerini ölçmek için kullanılır. Ölçü alınabilmesi için
sondaj kuyusunun su veya çamurla dolu olması gerekir. Rezervuar niteliğinde ki
kayaçlarda rezistivite logu yüksek değerler gösterir.
3.4.6.4.Nötron Logu
Genellikle gözenekli zonları görmek için ve gözeneklilik miktarını saptamak
için kullanılır. Bu ölçüler tamamen formasyon içindeki hidrojen miktarı ile ilişkilidir.
Hidrojen miktarının fazla olması yüksek gözenekliliği işaret eder. Dolayısıyla
jeotermal kuyularda ki rezervuar formasyonlarında yüksek nötron değerleri algılanır.
3.4.6.5.Sıcaklık Logu
Jeotermal kuyularda alınan en önemli logdur. Ölçümlerle kuyunun sıcaklık
grafiği elde edilir. Sıcaklık eğrisi yüzeyden kuyu dibine kadar olan derinliğin her
seviyesindeki sıcaklığı derece cinsinden gösterir.
29
3.5. Aydın – Germencik Jeotermal Sahasında Yapılmış Çalışmalar
Alanın jeotermal etkinliği yıllardan beri bilinmektedir ve alanda ayrıntılı jeoloji,
jeofizik, jeokimya, izotop ve sondaj çalışmaları da dahil olmak üzere pek çok
araştırma yapılmıştır. 1967 yılında MTA tarafından jeotermal enerji amaçlı başlatılan
ilk çalışmalardan sonra özellikle 1982 ile 1986 arasında derin kuyu sondajlı
çalışmalarla alandaki etkinlikler ivme kazanmıştır. Yapılan ilk ayrıntılı jeolojik ve
hidreojeolojik çalışmalar ile alanda yüksek entalpili bir rezervuar olduğu belirlenmiş,
jeotermal sistem öğeleri ile hidrojeokimyasal değerlendirmeler yapılarak, üretim ve
kullanım amaçlı öneriler getirilmiştir (Şimşek vd., 1980; Şimşek, 1981). Batı
Anadolu’nun bazı önemli alanlarında yapılan izotopik çalışmalarda Aydın-
Germencik yöresinin Türkiye’deki tüm jeotermal alanlar içinde en yüksek Oksijen-
18 değeri gösterdiği ve Tekke hamam ve Kızıldere (Denizli) Jeotermal Alanlarından
da daha önemli, yüksek entalpili ve potansiyelli bir saha olduğu vurgulanmıştır
(Filiz, 1982). 1982 ile 1986 yılları arasında alanda yapılan toplam dokuz jeotermal
sondaj ve bu kuyularda yapılan testler sonucunda sahanın jeotermal sistem
özellikleri, hazne kaya- örtü kaya ilişkileri, hazne sıcaklıkları ve görünür
kullanılabilir rezervi büyük oranda açığa çıkarılmıştır ( Şimşek, 1983 ve 1984;
Kasap, 1984; Şimşek, 1988). Sahada bu denli ayrıntılı çalışmaların yanısıra, eksik
olarak görülen özellikle yüzeysel kaynak ve kaplıcalara yönelik aylık periyodik
kimyasal analizleri de içeren ayrıntılı hidrojeolojik ve hidrojeokimyasal çalışmalar
başlatılarak, sıcak su ve soğuk su ilişkileri incelenmiş ve bu konuda bir de yüksek
lisans çalışması yaptırılmıştır (Khayat, 1988).
30
Tablo 3.4. Çalışma Alanındaki Jeotermal Alanlar(Parkın,2012)
Aydın-Germencik jeotermal sahası Büyük Menderes grabenin batı bölümünde
Ömerbeyli-Alangüllü yerleşim yerleri sınırları içinde yer alan yüksek sıcaklıklı bir
sahadır. En yüksek 232 °C sıcaklığa sahip Ömerbeyli jeotermal rezervuarı su baskın
bir rezervuardır. Fay kontrollü hidrotermal tip Ömerbeyli jeotermal sahası arama ve
üretim sondaj çalışmaları ile 1988 yılında MTA tarafından belirlenmiş ve sahada
MTA tarafından yapılan jeolojik, jeofizik, sondaj, test ve jeokimya çalışmaları
sonucunda rezervuar sıcaklığının 200-215 °C'nin üzerinde olduğu tespit edilmiştir.
Sahada, 9 adet arama ve üretim kuyusu açılmıştır. Gürmat Elektrik Üretim A.ş. ise
Germencik Jeotermal Santrali’nin jeotermal akışkan üretimi ve atık jeotermal su
reenjeksiyonu için 9 adet yeni kuyuyu daha 2007-2008 yıllarında yeni sondaj
teknolojileri uygulayarak açılmıştır. Germencik jeotermal anomalisi yaklaşık 50
km2'lik bir alana yayılmıştır. Sahadan sürdürülebilir enerji üretiminin sağlanabilmesi
ve rezervuarda oluşacak basınç düğümünün en aza indirilmesi ve çevre kirliliği
oluşturmamak için, atık jeotermal su, sahanın batısında açılan kuyulara geri
basılmaktadır. Santral için toplam 8 üretim kuyusundan 2530 ton/saat jeotermal
31
akışkan üretimi yapılmaktadır. Santralden yaklaşık yılda 8200 saat elektrik üretimi
öngörülmesi halinde, jeotermal rezervuardan yılda yaklaşık 20,8 milyon m3
jeotermal akışkan üretimi yapılacaktır. Bu miktarın yaklaşık 16,4 milyon m3'ü, yani
yüzde 79' u reenjeksiyon yoluyla yeniden sahanın batı bölümünde yer alan
reenjeksiyon kuyularına basılmaktadır. Ayrıca kondenserde yaklaşık 100 ton/saat
kondense su da rezervuara geri gönderilmekte. geri kalan kısımsa
buharlaştırılmaktadır. Dolayısıyla elde edilen akışkanın tamamı çevreye uyumlu
olarak kullanılabilmektedir. Ruhsat alanının batısında yer alan yaklaşık dörtte birlik
bölüm enjeksiyon alanı olarak ayrılmış. Bu alan üzerinde beş enjeksiyon kuyusu
vardır. Kuyuların rezervuar sıcaklıkları 191-205 °C arasında değişmektedir.
Rezervuar sıcaklığının ortalama 220 °C'nin üzerinde olması ve su baskın bir
rezervuar olması, saha üzerine kurulacak jeotermal enerji santralinin ekonomik ve
güvenilir özellikleriyle öne çıkan Double Flash (Çift Kademeli Besleme) sistem
olması gerekliliğini getirmektedir. Bu sistem Single Flash (Tek Kademeli Besleme)
sistemlere göre aynı miktar buhar kullanarak yüzde 10-15 daha çok enerji üretimi
sağlanmaktadır. Santralde başlıca "Buhar Toplama ve Reenjeksiyon Sistemi" ile
"Enerji Üretim Sistemi" olmak üzere iki ana sistem bulunmaktadır.
32
Şekil 3.3. Aydın – Germencik –Ömerbeyli Alanının Taslak Jeotermal
Modeli(Şimşek,2006)
33
BÖLÜM 4
AYDIN-GERMENCİK SAHASININ GRAVİTE VE MANYETİK
HARİTALAR ÜZERİNDEN DEĞERLENDİRİLMESİ
4.1 Aydın - Germencik Bölgesi Gravite ve Manyetik Haritaları
İlk olarak bölgeye ait Gravite ve Manyetik haritalarımızdan aldığımız kesitlerden
bulduğumuz değerlere göre haritalarımızın Surfer programında çizimini yaptık.İkinci
adımda ise bu haritalar üzerinde en küçük kapanımların olduğu yerlerden gravite
haritasında üç;manyetik haritasında iki kesit aldık.Bu kesitleri daha sonra Grapher
programında çizimini yapmak üzere .dat olarak kaydettik.
Şekil 4.1. Aydın-Germencik Gravite Kontur Haritası
34
Şekil 4.2. Aydın-Germencik Manyetik Kontur Haritası
35
4.2Gravite ve Manyetik Haritalarından Alınan Kesitlerin Grafiklerinin ve
Kayan Ortalama Grafiklerinin Çizdirilmesi
Gravite ve Manyetik haritaları üzerinden alınan kesitlere beşli ve yedili kayan
ortalamalar uygulanmış, ham veri değerleriyle kayan ortalama değerleri üst üste
Grapher’da çizdirilmiştir. Aralarında ki farklılıklara bakıldığında açık bir şekilde
kayan ortalama uygulanmış kesitlerin gerçek verimize göre daha kısa olduğunu
gördük.
Şekil 4.3. Gravite Kesit-1 Grafiği
36
Şekil 4.4. Gravite Kesit-2 Grafiği
Şekil 4.5. Gravite Kesit-3 Grafiği
37
Şekil 4.6. Manyetik Kesit-1 Grafiği
Şekil 4.7. Manyetik Kesit-2 Grafiği
38
4.3Güç Spektrumu
Güç spektrumu, Jeofizikte yaygın kullanılır. Özellikle, potansiyel alanlarda,
anomaliye kaynak olan yapıların ortalama derinliklerinin bulunmasında, yararlanılan
önemli yöntemlerden bir tanesidir. Güç spektrumunun kayan pencereli olarak
uygulanmasıyla değerlendirme ve yorum kolaylıkları elde edilir (Akçığ, Z., Pınar,
R.,1990).
Fourier Dönüşüm genlik spektrumu,
│𝐹(𝜔)│ = √𝐺𝑒𝑟[𝐹(𝜔)]2 + 𝑆𝑎𝑛[𝐹(𝜔)]2
Güç Spektrumu,
│𝐸(𝜔)│ = 𝐼𝑛[𝐹(𝜔)]2
bağıntısı ile verilir.
Şekil 4.8. Güç Spektrumu Analizi-1
39
Şekil 4.9. Güç Spektrumu Analizi-2
40
4.4Manyetik Anomalilerin Powell Yöntemi İle Analizi
Havadan ve yerden yapılan manyetik araştırmalar sonucunda elde edilen manyetik
anomalilerin değerlendirilmesi ve yorumlanması üzerine birçok yöntem
geliştirilmiştir. Bu yöntemler sayesinde anomaliyi oluşturan yer altı cisminin veya
yapısının parametrelerinin saptanması daha da kolaylaşmıştır. Burada incelemeye
çalıştığımız D.W. Powell ‘ın geliştirdiği yöntem, dayk veya dik atımlı fay gibi yeraltı
yapılarının oluşturduğu anomaliler üzerinde uygun sonuçlar vermiştir.
Aşağıda da görülen anomaliye uygulanan işlemler sırasıyla şöyledir;
1. Öncelikle anomalinin maksimum(Fmax) ve minimum(Fmin) noktaların
belirlenir.
2. Daha sonra bu maksimum(Fmax) ve minimum(Fmin) noktaları birleştiren
bir doğru çizilir.
3. Çizilen doğrunun anomaliyi kestiği noktadan dikme inilir.
4. Bu dikmenin x eksenini kestiği noktanın(Xo), x ekseni üzerinde Fmax a
olan uzaklığı (Xmax) ve Fmin e olan uzaklığı (Xmin) bulunur.
5. Bulunan Xmax ve Xmin değerleri ile D, Fmin ve Fmax değerleri ile A
hesaplanır eğer A değeri D değerinden büyükse dayk; küçük ise fay
olduğu anlamına gelir. Bizim anomalimiz bir dayk modeline aittir.
6. Daha sonra dayk nomogramı üzerinde hesapladığımız A değerimizi
buluyoruz ve yatay yönde bir doğru uzatarak çizdik. Bu doğrunun düz
çizgiyi kestği yer bize R değerimizi verir. R ‘yi 2 bulduk. Kesikli
çizgimizde açıyı gösterir ve açı değerini 53 derece bulduk.
7. Bulduğumuz R ve açı değerlerimize göre h ve b değerlerimizi her iki
formül için hesapladık.
41
Şekil 4.10. Sarıkaya Anomalisinin Powell Yöntemi İle Çizimi
Şekil 4.11. Dayk Modeli Nomogram
42
Tablo 4.1. Powell Yöntemi Hesaplama Tablosu
Xo=116 R=2
XM=-16 ϴ=53°
Xm=44 D=0,47
FM=1990
Fm=-570,5
A=0,55 h=18,76 h=18,58
2b=R*h 2b=2*18,58
2b=2*18,76 b=18,58
b=18,76
D=│(-16+44)/(-16-44)│
A=│(1990-570,5)/(1990+570,5)│ h=√│-16*44│/(2 2̂/4+1)
h=√│XM*Xm│/(R 2̂/4+1) h=0.5│(XM+Xm)tanϴ│
h=0.5│(-16+44)tan53│
43
4.5 Lamontagne Yöntemi
Değerlendirmenin sağlıklı yapılabilmesi için önce baz ekseninin yerini tam olarak
bulunması gerekir. Bu nedenle, aşağıdaki şekilde görülen anomali üzerinde sırasıyla
aşağıdaki işlemler uygulanır.(Şekil 4.10)
Anomalinin Tmax (maksimum) ve Tmin (minimum) noktalarından anomaliye
seçilen baz eksenine koşut olacak şekilde teğetler çizilir.
Tmin noktasına yakın x1 ve x2 noktaları alınarak anomaliye dikme çizilir.
Dikmelerin anomaliyi kestiği P ve R noktalarından F doğrusuna koşut bir
çizgi çizilerek P ve R noktaları bir doğru ile birleştirilir ve uzatılır.
Daha sonra Fmax doğrusundan E1 ve E2 kadar uzakta iki koşut çizilir.
Çizilen koşutların anomaliyi kestiği noktalardan (B’ ve A’ noktaları) Fmin
‘e dikmeler inilir.
İnilen dikmelerin doğruları kestiği A ve B noktaları saptanır.
Bulunan A ve B noktalarından geçen doğru P ve R doğrusunun uzantısını
C gibi bir noktada keser. C noktasından indirilen dikme daykın orta
noktasına gelir. Dikmenin anomaliyi kestiği noktanın Fmax teğetine
uzaklığı olan E, bize baz düzeltmesini verir ve aşağıdaki eşitlerle
gösterilir.
44
Şekil 4.12. Lamontagne Yöntemi Baz Ekseni Grafiği
Tablo 4.2. Lamontagne Baz Ekseni Hesapları
∆F(0)=1600
∆Fmax=1990 E=390
Baz=-180.5
∆Fmax-∆F(0)=1990-1600
Baz=∆Fmin+E=-570.5+390
45
SONUÇLAR
Bu raporda Batı Anadolu’da tektonik kaçış, orojenik çökme, yay ardı açılma, iki
safhalı grabenleşme ve metamorfik çekirdek kompleksi tektonik modellerinin
bulunduğu, doğu-batı yönlü pek çok graben yapısı içerdiği ve kuzey-güney yönlü bir
gerilme olduğu gözlenmiştir. Batı Anadolu’da jeotermal alanlar genellikle yüksek
sıcaklıklı olup açılma tektoniğine bağlı olarak grabenlerde yer almıştır. Aydın-
Germencik bölgesi doğu-batı doğrultulu genç grabenlerden en önemli olan Menderes
grabeni içerisinde yer almaktadır. Çalışma alanımız olan Aydın-Germencik
sahasında çok yüksek entalpi bir rezervuar olduğu görülmüştür. Yapılan çalışmalarda
sahanın sıcaklığının 232 derece olduğu saptanmıştır.
Aydın-Germencik gravite ve manyetik haritaları üzerinden kesitler alınmış ve
kontur haritaları çizilmiştir. Gravite kontur haritası üzerinden üç kesit;manyetik
haritası üzerinden iki kesit alınmış , kesitlere beşli ve yedili kayan ortalamalar
uygulanmış ve gerçek kesitler ile kayan ortalamalı kesitler üst üste çizdirelerek
değişimler görülmüştür. Sarıkaya Anomalisi üzerine Powell yöntemi uygulanarak
anomalinin bir dayk modeline ait olduğunu gördük. Lamontagne yöntemi ile baz
hesabı yaparak baz değerini -180.5 hesapladık.
46
KAYNAKLAR
M.T.A. (1996), Germencik-Ömerbeyli-Bozköy-Çamur Jeotermal Alanı. MTA
Genel Müdürlüğü, Türkiye Jeotermal Envanteri, Ankara, sayfa:68-74.
ŞİMŞEK, Ş. (1981), Aydın-Germencik alanının jeolojisi ve jeotermal enerji
olanakları. EIEI yayını. Ankara.
ŞİMŞEK, Ş. (1983), Aydın-Germencik alanı jeotermal enerji araştırmaları,
Türkiye Jeoloji Kurultayı Bildirileri, Ankara, 167-168.
ŞİMŞEK, Ş. (1984), Aydın-Germencik-Ömerbeyli Geothermal Field of Turkey.
Seminar on Utilization of Geothermal Energy for Electric Power Production and
Space Heating, 14-17 May 1984, Florence, Italy. Sem. Ref. No. EP/SEM.9/R.37.
ŞİMŞEK, Ş. (1988): Büyük Menderes Grabeni Jeotermal Alanları ve Yararlanma
Olanakları. Mühendislik Jeolojisi Bülteni, Erguvanlı Özel Sayısı-İstanbul, sayı 10,
39-45.
Yılmazer, S., (1980), Aydın Yöresinin Jeolojisi ve Jeotermal Enerji Olanakları
Grant, M.A., Donaldson, I.G. ve Bixley, P.F., 1982. Geothermal Reservoir
Engineering. Academic Press, New York, 369 p.
Bodvarsson, G.S., Pruess, K. ve Lippmann, M.J., 1986. Modeling of Geothermal
Systems. Journal of Petroleum Technology, September, 1986, 1007-1021.
Seyitoğlu G.,Işık V.(2015),Batı Anadolu’da Genç Senozoyik Genişleme
Tektoniği:Menderes Çekirdek Kompleksinin Yüzeylemesi ve İlişkili Havza Oluşumu
Arpat E., Şaroğlu F., 1975, Türkiye’deki bazı önemli genç tektonik olaylar, Bull.
Geol. Soc. Turkey 18, 91–101.
Bozkurt, E., 2001, Neotectonics of Turkey – a synthesis, Geodinamica. Acta 14, s
3–30.
Ketin 1966, Anadolu'nun tektonik birlikleri. MTA Derg., 66, 20-34, Ankara
Ketin, Đ., 1960 1/ 2. 500. 00 ölçekli Türkiye tektonik haritası hakkında açıklama
mta dergisi, 54, 1-6
Koçyiğit A., Özacar A.A., Cihan M., 2000a, Batı Anadolu horst graben sisteminin
doğu uzantısı ve Isparta Açısı ile ilikisi nedir?: “Fethiye–Burdur Zonu” olarak
bilinen yapının tektonik niteliği, Tektonik Araştırma Grubu 4. Toplantısı, ATAG-5,
16–17 Nov, 4–5.
47
Koçyiğit A., Yusufoğlu H., Bozkurt E., 1999, Evidence from the Gediz graben for
episodic two-stage extension in western Turkey, J. Geol. Soc., London 156, 605–
616.
Okay, A.I., 1984. Kuzeybatı Anadolu’da yer alan metamorfik kuşaklar, in
Proceedings Ketin Symposium, Ankara, 83-92.
Seyitoğlu G., Scott B., 1992, The age of the Büyük Menderes Graben (western
Turkey) and its tectonic implications, Geol. Mag. 129, 239–242.
Şengör, A.M.C., 1982, Egenin neotektonik evrimini yöneten etkenler, Batı
Anadolu’nun genç tektoniği ve volkanizması paneli, Türkiye Jeoloji Kurultayı 1982,
59-71.