İzmir-Ilıkpınar sıcak ve mineralli sularının hidrojeokimyasal incelenmesi
Hydrogeochemical investigation of thermal and mineral waters of İzmir-Ilıkpınar
Yazar: MEHMET NAZMİ KAYA
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ LEVENT TEZCAN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji (Hidrejeoloji) Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering
Dizin: Hidrojeokimya = Hydrogeochemistry ; Jeotermal = Geothermal ; İzmir-Menderes = İzmir-Menderes ; İzmir-Seferihisar-Cumalı = İzmir-Seferihisar-Cumalı

Özet:
Bu çalışmada Ilıkpınar jeotermal alanı (Deliömer Köyü-Antik Roma Hamamları) ve civarında yer alan sıcak ve mineralli suların kökenleri belirlenerek bağlı bulundukları jeotermal sistemin aydınlatılması amaçlanmıştır. Bu amaçla çalışma alanında jeolojik, hidrojeolojik ve hidrojeokimyasal çalışmalar gerçekleştirilmiştir. 
İzmir'in yaklaşık 35km güneyinde yer alan çalışma alanının, kuzeydoğusunda Menderes İlçesi ve batısında Seferihisar ilçesi bulunmaktadır. Alanın güneyinde ise Kuşadası Körfezi yer alır. 
Çalışma alanında, temelde Menderes masifi olarak bilinen Paleozoyik yaşlı metamorfitler bulunmaktadır ve inceleme alanı çevresinde yüzeyde görülmemektedir. Paleozoyik yaşlı metamorfitler üzerine Triyas-Üst Kretase yaşlı Kikladik Zonu bindirme ile gelir. Bu birimi ise, yine bindirme ile Üst Kretase-Paleosen yaşlı Bornova Flişi üzerlemektedir. Metamorfik birimlerin üzerine uyumsuzlukla gelen Miyosen yaşlı çökel kayaçlar yer almaktadır. Bölgede tüm istifi kesen Üst Miyosen-Pliyosen yaşlı riyolitik volkanizmaya bağlı domlar gözlenmektedir. 
Riyolit-riyodasit lav domları ortaya çıktıkları bölgede ısı kaynağı özelliğine sahip birimler olup, ısıtıcı kayaçlardır. Örtü kayaç, Yeniköy Formasyonunun geçirimsiz killi çökelleri ile Bornova Flişi'ne ait geçirimsiz şistlerdir. Rezervuar özelliğindeki akifer birimler ise, Menderes Masifi ile Kikladik Zonu içerisinde yer alan mermer ve tektonik olarak ikincil gözeneklilik kazanmış olan kristalin şistler, Bornova Flişi içindeki ikincil gözeneklilik kazanmış kalın kireçtaşları ile tektonik hatlar arasında kalan meta kumtaşları ve Yeniköy Formasyonunun kireçtaşı seviyeleri ile geçirimli çakıltaşı ve kumtaşı seviyeleridir.
İnceleme alanı ve yakın çevresinde, önceki yıllarda yapılan çalışmalarda riyolit ve riyodasit lav domları çevresinde 3 jeotermal alan tespit edilmiştir. Bunlar sırasıyla; Akyar-Kızılcaağaç-Dikmen-Kovukluardı Jeotermal Alanı, Ilıkpınar jeotermal alanı ve çalışma alanı dışında kalan Cumalı Tuzla jeotermal alanıdır. 
Önceki çalışmalarda bahsedilen jeotermal alanlardan ilkinde yer alan Kızılcaağaç-Dikmen-Kovukluardı kaynaklarının, yağışlı ve kurak dönemde yapılan örnek toplama sürecinde kurumuş oldukları gözlenmiştir. Bu alanda sadece Akyar Kaynağı yaklaşık 36°C sıcaklıkta, ~0,5-1l/s debiyle doğal boşalım yapan kaynaktır. 
Ilıkpınar jeotermal alanını, Deliömer (Antik Roma Hamamları) kaynağı temsil etmektedir ve ~1-2l/s debiyle, iki dönemde de kaynak çıkış sıcaklığı yaklaşık 32°C'dir. 
Cumalı Tuzla jeotermal alanı (Doğanbey Kaplıcaları) ise, çalışma alanının dışında, hemen güney batısında yer almaktadır. Buradaki doğal boşalım, geniş bir hat boyunca yer alır ve her biri ~3-5l/s debili onlarca kaynaktan oluşur. Doğal çıkışlar yaklaşık 70-75°C'lik akışkana sahiptir. Buradaki kaynağın sıcaklık ve debisi, çalışma alanındaki kaynaklardan daha yüksektir. Bu farklılığa neden olan faktörlerin anlaşılabilmesi amacıyla buradan da örnek alınarak değerlendirilmeye katılmıştır. 
Bu çalışmada söz konusu jeotermal alanlardaki jeotermal kaynakların beslenimi, dolaşımı ve birbirleriyle olan ilişkileri hidrojeokimyasal değerlendirmeler ile belirlenmeye çalışılmıştır. Bu kapsamda Ilıkpınar ve çevresinde belirlenen sıcak ve soğuk su kaynaklarından örnekler alınarak su kimyası analizleri (Majör iyon ve kararlı izotop) yaptırılmıştır. Majör iyon analizlerine göre sahada yer alan suların Ca/Na-HCO3 tipinde olduğu belirlenmiştir. Doğanbey kaynağı ise Na- Cl su tipinde olup çalışma alanındaki sulardan farklıdır.
İz element analizi sonuçlarına göre sahada yer alan suların bir kısmında 10,48 ppb ile 117,6 ppb arasında arsenik tespit edilmiş olup Dünya Sağlık Örgütü'nün içme suyu için belirlediği 10 ppb limit değerinin üzerinde yer alır.
Çalışma alanı içinde kalan sıcak su örnekleri meteorik kökenli olup, benzer beslenme alanını temsil etmektedir. Sıcak sularda önemli bir oksijen-18 ya da buharlaşma değişimi gözlenmemektedir.
Sıcak su kaynaklarının trityum içeriği sıfıra yakındır. Akarsu ve yağmur suyu örnekleri, güncel trityum seviyelerine yakın (4-7 TU) değerlere sahipken, sıcak ve mineralli su örnekleri oldukça düşük trityum içeriklerine sahiptir. Bu durum yeraltısuyu geçiş süresinin görece uzun (>50 yıl) olmasına bağlıdır.

Abstract:
The aim of this study was to determine the origins of hot and mineral waters in and around the Ilıkpınar Geothermal Area (Deliömer Village-Ancient Roman Baths) and to explain their relationship with cold water resources and to clarify the geothermal system to which they are connected. For this purpose, geological, hydrogeological and hydrogeochemical studies were carried out.
The study area, which is approximately 35km south of Izmir, is located in the northeast of Menderes District and west of Seferihisar District. To the south of the area is the Gulf of Kuşadası.
There are Paleozoic metamorphics known as Menderes Massif in the study area that don't seen on the surface around the study area. The Triassic-Upper Cretaceous Cycladic Zone overlies the Paleozoic Metamorphics. This unit is overlain by the Upper Cretaceous-Paleocene Bornova Flysch. The Miocene sedimentary rocks are unconformably overlain the metamorphic units. Domes related to Upper Miocene-Pliocene rhyolitic volcanism are observed in the region. 
The rhyolite-rhyodacite lava domes are units with heat source in the region and they are heating rocks. The overlying rock is the impermeable clayey deposits of the Yeniköy Formation and the impermeable schists of the Bornova Flysch. The reservoir aquifer units are marble and crystalline schists that gains secondary permeability tectonically within the Menderes Massif and the Cycladic Zone, thick sandstones between the secondary porosity within the Bornova flysch and the limestone levels of the Yeniköy Formation.
Three geothermal areas have been identified around the rhyolite and rhyodacite lava domes in the study area and its vicinity. Those are; Akyar-Kızılcaağaç-Dikmen-Kovukluardı Geothermal Area, Ilıkpınar-Pilav Tepe Geothermal Area and Cumalı Tuzla Geothermal Area which is outside the study area.
It is observed that Kızılcaağaç-Dikmen-Kovukluardı springs, which are in the first of the geothermal areas mentioned in previous studies, have dried up during the rainy and dry period of sample collection. In this area, only Akyar Spring is a natural discharge source at a temperature of 36°C  with a flow rate of ~ 0.5-1 l/s.
The geothermal area of Ilıkpınar-Pilav Tepe is represented by the source of Deliömer (Ancient Roman Baths) and with a flow rate of ~ 1-2 l/s, the temperature of the flowing source is approximately 32°C  in both periods.
Cumalı Tuzla Geothermal Area (Doğanbey Thermal Springs) is located just outside the study area, just south-west. The natural discharge here lies along a wide line and consists of tens of sources, each with a flow rate of ~ 3-5 l/s. Natural flow sources are approximately 70-75 °C. The temperature and flow rate of the spring here is higher than the springs in the study area. In order to understand the factors that cause this difference, a sample was also taken and evaluated.
In this study, the geothermal resources in the mentioned geothermal areas feeding system, circulation and their relations with each other are tried to be determined by hydrogeochemical evaluations. In this context, water chemistry analyzes (Major ion and stable isotope) were completed by taking samples from hot and cold water sources determined in and around Ilikpinar.
According to the major ion analyzes, the water samples in the field are Ca/Na-HCO3 type. The Doğanbey spring is different from the waters in the study area with water type of Na-Cl.
According to trace element analysis, arsenic was determined between 10,48 ppb and 117,6 ppb in some of the waters in the field and it is above the 10 ppb limit value determined by the World Health Organization for drinking water.
The hot water samples in the study area are of meteoric origin and represent a similar recharge area. No significant oxygen-18 or evaporation change was observed in hot waters.
The tritium content of hot water sources are close to zero. While rivers and rainwater samples have values close to current tritium levels (4-7 TU), hot and mineral water samples have very low tritium contents. This is due to the fact that the groundwater residence time is relatively long (> 50 years).