title: Διερεύνηση θερμοκρασιακών μεταβολών σε υδροφορείς της Μεσσαράς
title: Investigation of the seasonal variations of the aquifers temperature in Messara plain
Creators: name: Μπουτσακης Κωνσταντινος
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2016

description: Η αξιοποίηση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας αποτελεί στόχο σε παγκόσμιο επίπεδο. Τα τελευταία χρόνια έχουν γίνει αξιόλογες προσπάθειες για τον εντοπισμό, τη συστηματική καταγραφή και εν μέρει αξιοποίηση του γεωθερμικού δυναμικού στον ελληνικό χώρο. Παρόλα αυτά όμως ελάχιστα είναι τα στοιχεία σχετικά με πιθανά γεωθερμικά πεδία στην Κρήτη. Πέρα από κάποιες ενδείξεις στην Ανατολική και Δυτική Κρήτη, στην Κεντρική Κρήτη στην ευρύτερη περιοχή της Μεσσαράς έχουν εντοπιστεί αυξημένες θερμοκρασίες σε υδρογεωτρήσεις. Η αυξημένη θερμοκρασία των υδάτων των υδρογεωτρήσεων, που έχει μετρηθεί και καλοκαιρινούς (ξηρή περίοδος) αλλά και σε χειμερινούς μήνες (υγρή περίοδος) παραπέμπει σε πιθανή ύπαρξη γεωθερμικών πεδίων στην ευρύτερη περιοχή.
Στα πλαίσια της περαιτέρω αναζήτησης στοιχείων σχετικών με τα πιθανά γεωθερμικά πεδία στην Κρήτη πάρθηκαν δείγματα για αναλύσεις ανόργανων στοιχείων από επτά γεωτρήσεις στην περιοχή της Μεσσαράς. Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται αρχικά την παρουσίαση των αποτελεσμάτων των αναλύσεων: του χημισμού, τον χαρακτηρισμό των υδάτων και την σύγκριση τους μεταξύ δυο διαφορετικών περιόδων (ξηρής και υγρής), ενώ με υποστήριξη πληθώρας γεωλογικών στοιχείων γίνεται χρήση των δεδομένων αυτών σε συγκεκριμένα γεωθερμόμετρα. Οι δύο πιθανοί γεωθερμικοί ταμιευτήρες εντοπίζονται εντός των αλπικών σχηματισμών και πολύ πιθανώς εντός των ανθρακικών σχηματισμών της Ζώνης της Τρίπολης. 
Συμπερασματικά οι τιμές που προέκυψαν από τις μετρήσεις, αναλύσεις και την επεξεργασία τους μπορούν να συνοψιστούν ως ακολούθως: 
Μετρήσεις θερμοκρασιών υδάτων υδρογεωτρήσεων:
Περί 1 (6/2015): 20,9 οC, (2/2016): 20,7 οC,
Περί 2 (6/2015): 27,3 οC, (2/2016): 27,7 οC,
Περί 3 (6/2015): 22,4 οC, (2/2016): 22,0 οC,
Πλάτανος 1 (6/2015): 26,4 οC, (2/2016): 27,6 οC,
Πλάτανος 2 (6/2015): 21,4 οC, (2/2016): 22,1 οC,
Μελιδοχώρι 1 (/7/2015): 23,1 οC, (2/2016): 23,2 οC,
Μελιδοχώρι 2 (7/2015): 23,5 οC, (2/2016): 24,8 οC

•	Οι τιμές του pH την ξηρή περίοδο στις γεωτρήσεις κυμαίνονται από 7.25 έως 8.04,  ενώ την υγρή περίοδο κυμαίνονται από 7.33 έως 7.76, επομένως το νερό χαρακτηρίζεται αλκαλικό και προέρχονται από μια "νέα" σχετικά υδάτινη μάζα.
•	Οι τιμές της ηλεκτρικής αγωγιμότητας στις δειγματοληψίες και όσο αφορά  όλες τις γεωτρήσεις κυμαίνονται από 694-1987 μS/cm, γεγονός που υποδηλώνει αυξημένες ποσότητες αλάτων στο νερό. 
•	Σύμφωνα με τη σκληρότητα το νερό χαρακτηρίζεται στη γεώτρηση Πλάτανος 2 ως μέτρια σκληρό ενώ στις υπόλοιπες σκληρό.
•	Με βάση τις τιμές του συντελεστή Revelle το υπόγειο νερό χαρακτηρίζεται ως καλό χωρίς θαλάσσια διείσδυση.
•	Από τις τιμές του λόγου Na/K, στη δειγματοληψία της υγρής περιόδου, στις γεωτρήσεις Περί 1, Πλάτανος 2 το νερό χαρακτηρίζεται ως μετεωρικό και στις γεωτρήσεις Πλάτανος 1 το νερό βρίσκεται σε περιοχή εμπλουτισμού του υδροφορέα. Ενώ στη δειγματοληψία της ξηρής περιόδου το νερό στις γεωτρήσεις Περί (1, 2 και 3) και Μελιδοχώρι 1 βρίσκονται σε περιοχή εκφόρτισης λόγω προσρόφησης Na+ και στη γεώτρηση Πλάτανος 2 το νερό χαρακτηρίζεται ως μετεωρικό. 
•	Οι τιμές του λόγου Mg/Ca είναι μικρότερες από 0,7 επομένως δεν υπάρχει θαλάσσια διείσδυση, επίσης το νερό προέρχεται από ασβεστολιθικά υδροφόρα στρώματα. Εξαίρεση αποτελεί η τιμή της γεώτρησης Πλάτανος 2 που είναι λίγο μεγαλύτερη της μονάδας, επομένως το νερό προέρχεται από υδροφόρους οφιολιθικών σχηματισμών ή γενικά πυριτικών πλούσιων σε Mg2+.
•	Σύμφωνα με το λόγο Cl/SO4 στη δειγματοληψία της υγρής περιόδου το νερό μπορεί να χαρακτηριστεί ως θειούχο-χλωριούχο στις γεωτρήσεις Περί 2, Μελιδοχώρι 1 και Μελιδοχώρι2 ενώ στις γεωτρήσεις Περί 1, Περί 3, Πλάτανος 1 και Πλάτανος 2 χαρακτηρίζεται ως χλωροθειούχο. Ενώ στη δειγματοληψία της ξηρής περιόδου το νερό στις γεωτρήσεις Περί 1, Περί 3 και Πλάτανος 2 χαρακτηρίζεται ως χλωροθειούχο ενώ στις υπόλοιπες ως θειούχο-χλωριούχο.
•	Ο λόγος (Ca+Mg)/(Na+K) είναι πάνω από τη μονάδα σε όλες τις γεωτρήσεις των δυο δειγματοληψιών και υποδεικνύει ότι υπάρχει υδροφόρο στρώμα με συνεχή τροφοδοσία.
Σχετικά με τις τιμές των πιθανών γεωθερμικών ταμιευτήρων χρησιμοποιήθηκαν διάφορα γεωθερμόμετρα που έχουν προταθεί διαχρονικά: 
•	Από την χρήση των γεωθερμομέτρων Na/K, στην περιοχή Μελιδοχώρι, προέκυψαν τιμές του πιθανού γεωθερμικού ταμιευτήρα στο εύρος των 70-170οC, ενώ στην περιοχή Περί - Πλάτανος προέκυψαν στο εύρος των 90-380οC. Ο τύπος αυτός των γεωθερμομέτρων όμως δίνει αξιόπιστα αποτελέσματα για τιμές πάνω από 120οC.
•	Με χρήση γεωθερμομέτρων K/Mg, στην περιοχή Μελιδοχώρι, προέκυψαν τιμές θερμοκρασίας του πιθανού ταμιευτήρα 70-90οC και στην περιοχή Περί - Πλάτανος προέκυψαν στο εύρος των 50-90οC. Τα δείγματα από τις ανωτέρω περιοχές όμως περιέχουν συγκεντρώσεις Mg2+ αρκετά μεγαλύτερες από το όριο του 1 ppm. 
•	Παραπλήσια προβλήματα υπάρχουν και με τα γεωθερμόμετρα πυριτίου, τα οποία και δίνουν πολύ υψηλές τιμές θερμοκρασιών στους πιθανούς ταμιευτήρες με θερμοκρασίες που φτάνουν τους 170οC. 
Καταλήγοντας, το πιο αξιόπιστο γεωθερμόμετρο θεωρούμε ότι είναι αυτό του Na-K-Ca, το οποίο μετά από τις προτεινόμενες διορθώσεις στις τιμές του μαγνησίου, οι τελικές τιμές ενός πιθανού ταμιευτήρα στην ευρύτερη περιοχή Περί – Πλάτανος υπολογίζονται στους 60οC και του πιθανού ταμιευτήρα στην περιοχή Μελιδοχωρίου στους 50οC. 

description: The utilization of renewable energy sources is aimed globally. In recent years, considerable efforts have been made to identify, systematically record and partly exploit the geothermal resources in the Greek area. Despite this, there are only few data on the potential geothermal fields in Crete. Apart from some evidence in Eastern and Western Crete, in the region of Messara in Central Crete, have been noted increased temperatures in water wells. The increased temperature of the waters in  drillings, that has been measured both in summer time (dry season) and in winter time (wet season), is an indicator of the existence of geothermal fields in this particular  region of Messara.
In the search for further information on the potential geothermal fields in Crete, samples have been collected of seven wells in the Messara region for geochemical analysis. The present diplomatic thesis firstly deals with the presentation of the results of the analysis of the chemistry, the characterization of the water quality and the comparison between two different periods (dry and wet). At the same time, with the support of geological data, specific geothermometers are utilized. The two potential geothermal reservoirs are located within the Alpine formations and may well also within the carbonate formations of the Tripolis Zone.
In conclusion, the values that resulted  from the measurements, analyses and calculations can be summarized as follows:
Measurements of water temperatures of wells:
Peri 1 (6/2015): 20,9 οC, (2/2016): 20,7 οC,
Peri 2 (6/2015): 27,3 οC, (2/2016): 27,7 οC,
Peri 3 (6/2015): 22,4 οC, (2/2016): 22,0 οC,
Platanos 1 (6/2015): 26,4 οC, (2/2016): 27,6 οC,
Platanos 2 (6/2015): 21,4 οC, (2/2016): 22,1 οC,
Melidochori 1 (/7/2015): 23,1 οC, (2/2016): 23,2 οC,
Melidochori 2 (7/2015): 23,5 οC, (2/2016): 24,8 οC

•	The range of the values of pH during the dry season in wells is varies from 7.25 to 8.04, while during the wet season varies from 7.33 to 7.76. Therefore, water is characterized as alkaline and emanates from a "new" relatively aquatic mass.
•	The range of the values of electrical conductivity in the samplings regarding all drillings varies from 694-1987 mS/cm. That indicates increased quantities of salts in water.
•	In accordance with the water hardness, the water in well Platanos 2 is characterized as ‘moderately hard’ while in the other wells as ‘hard’.
•	Based on the Revelle coefficient values the groundwater is characterized as ‘good without seawater penetration’.
•	From the Na / K ratio values, sampled during the wet season, in wells Peri 1, Platanos 2 water is described as ‘meteoric’ and in well Platanos 1 water is in the aquifer recharge area. In contrast with the above, the sample of the water in the wells Peri (1, 2 and 3) and in Melidochori 1 during the dry period, are in discharge area by adsorption Na+ and in well Platanos 2 water is designated as ‘meteoric’.
•	The Mg/Ca ratio values are less than 0.7 so there is no sea water penetration and water also comes from limestone aquifers, excepting the value of well Platanos 2 which  is slightly greater than one. That means that the water comes from ophiolithic aquifers formations or generally silicate-rich Mg2+.
•	According to the ratio Cl/SO4 in the sample collected during the wet period, water can be characterized as ‘sulphide-chloride’ in the drillings of Peri 2, Melidochori 1 Melidochori 2. In the wells Peri 1, Peri 3, Platanos (1 and 2)  water is characterized as ‘chloroSulphenated’ . In the sample collected during the dry season, water in wells Peri 1, Peri 3 and Platanos 2 is characterized as ‘chloroSulphenated’ , whereas in the others as ‘sulphide-chloride’.
•	The ratio of (Ca+Mg)/(Na+K) is above one to all wells in both samples taken and indicates that there is an aquifer with constant recharge.
The temperature of the potential geothermal reservoirs resulted utilizing various standard geothermometers:
•	In the area of Melidochori, the range of the values of the potential geothermal reservoir is 70-170oC and was a result of the use of geothermometers Na/K. In the area of Peri – Platanos, the range of the values of the potential geothermal reservoir 90-380oC. This type of the geothermometers that were used, provides reliable results for values above 180oC.
•	Using geothermometers K/Mg, in the area of Melidochori, the resulting values of the potential reservoir temperature were 70-90oC and in the areas of Peri and Platanos were in the range of 50-90oC. Samples of these areas contain Mg2+ concentrations exceeding the level of 1 ppm.
•	Similar issues occur also with the silicon geothermometers, resulting very high temperature values to the potential reservoirs with maximum temperature up to 170oC.
In conclusion, we consider that the most reliable geothermometer is that of the Na-K-Ca. After the suggested corrections in the magnesium values, the temperature of a potential reservoir in the area of Peri - Platanos are estimated at 60oC and in the  area of Melidochori at 50oC.