Uludağ'ın (bursa) güneybatısındaki jeotermal kaynak ve madensularının kökensel ilişkilerinin incelenmesi
Investigation of origin relations of the geothermal resources and mineral waters in southwest Uludağ (Bursa)
Yazar: NİZAMETTİN ŞENTÜRK
Danışman: PROF. DR. HALİM MUTLU
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering
Dizin: Bursa-Uludağ = Bursa-Uludağ ; Hidrojeokimya = Hydrogeochemistry ; Jeotermal kaynaklar = Geothermal resources ; Jeotermometre = Geothermometer ; Maden suları = Mineral waters ; İzotoplar = Isotopes

Özet:
Bu çalışma, Uludağ'ın (Bursa) güneybatısındaki jeotermal ve maden suyu kaynaklarının hidrojeolojik ve fizikokimyasal özelliklerinin kimyasal ve izotopik analizlerle ortaya konularak olası kökensel ilişkilerinin incelenmesidir. İnceleme alanının temelinde Paleozoyik yaşlı Uludağ Grubu bulunur. Temel üzerine Triyas yaşlı Karakaya Grubu uyumsuz olarak gelir. Karakaya Grubu şistler ve kireçtaşları karmaşığı şeklindedir. Bu birimler içerisindeki kireçtaşı ve mermerler jeotermal ve maden suları için rezervuar kayaç özelliği gösterir. Jura yaşlı Bilecik kireçtaşları Karakaya Grubu üzerine uyumsuz olarak gelir. Kratese yaşlı Orhaneli Ofiyolitleri çalışma alanında geniş yayılım göstermektedir. Bu birimlerin üzerinde bulunan Senozoyik yaşlı birimler içerisindeki killi, siltli ve marnlı kayaçlar örtü kaya özelliği gösterir. Jeotermal ve maden sularının yüzeye çıkışları faylar ve kırık zonları boyunca olmaktadır. Özellikle Çaybaşı yöresindeki madensuyu kaynaklarının boşalımı, Nilüfer vadisinde bulunan ana faya bağlı oluşan çatlaklar nedeniyle olmaktadır. İnceleme alanındaki Oylat termal suyu Ca-SO4-HCO3 fasiyesi ile temsil edilirken, Aslanlı termal suyu ise Na-Ca-HCO3 fasiyesindedir. Maden suları Mg-Na-Ca-HCO3, Ca-Mg-HCO3, Na-Ca-HCO3'lı kimyasal özellik sergiler. Örneklerin trityum içerikleri 0,34 ile 5,96 TU arasında değişmektedir. Trityum jeotermaller için 0,34-1,95 TU arasında, maden suları için ise 1,57'den 5,46 TU'ya kadar değişmektedir. Bu sonuçlar akışkanların büyük bir kısmının güncel sular olduğuna işaret etmektedir. Örneklerin δ18O değerleri ‰-11,08 ile -7,97 (VSMOW) arasında δD değerleri ise ‰-73,81 ile-57,64 (VSMOW) arasında değişmektedir. Duraylı izotop bileşimleri Küresel ve Marmara Meteorik Su Çizgileri arasında kalan Bursa termal ve maden suları meteorik kökenlidir. Bursa mineralli sularında çözünmüş inorganik karbonda (HCO3) ölçülen δ13C ‰-15,3 ile +10,12 (VPDB) arasındadır. Jeotermal su örneklerinin karbon izotop bileşiminin maden sularına göre yaklaşık ‰15 düşük olması bu sulardaki karbonun organik madde kaynaklı olduğunu gösterir. Maden sularında çözünmüş karbon ise denizel kireçtaşlarından türemiştir. İzotop-kot ilişkisi kullanılarak Bursa mineralli sularının Uludağ'ın 352-2512 m arasında çeşitli yükseltilerinden beslendikleri bulunmuştur. Olgunluk indeksi 2'den büyük olan Aslanlı termal kaynağına hem silis hem de katyon jeotermometreleri uygulanmış ve rezervuar sıcaklığının 91-120°C arasında olduğu görülmüştür.

Abstract:
The aim of this is to investigate hydrogeological and physicochemical properties of the geotermal and mineral water resources located in the southwest of Uludağ ( Bursa ) and to reveal their possible primordial relationships by using chemical and isotopic analyzes. Uludağ Group of Paleozoic age constitutes the basement rock in the study area. Karakaya group of Triassic age overlies the basement rock with unconformity. Karakaya group comprises a complex of shists and limestones. The limestones and marbles within these units, constitut the reservoir rocks of geothermal and mineral waters. Jurassic aged Bilecik limestones overlies the Karakaya group with unconformity. Cretaceous aged Orhaneli ophiolites are widely distributed in the study area. The clayey, silty and marly rocks within the Senozoic aged units which overlay these units show cover rock characteristics. The discharge of hot and mineral waters occurs along the faults and fracture zones. Particularly, the discharge of springs of mineral water in Çaybaşı region is caused by the cracks formed due to the main fault in the Nilüfer Valley. While Oylat thermal water in the study area is represented by Ca-SO4-HCO3 facies, Aslan thermal water is in Na-Ca-HCO3 facies. Mineral waters have chemical characters of Mg-Na-Ca-HCO3, Ca-Mg-HCO3 and Na-Ca-HCO3. The tritium content of the samples varies between 0,34-5,96 TU. The tritium content in hot waters varies between 0,34-1,95 TU, and in mineral waters between 1,57-5,46 TU. These results indicate that most of the fluids have short residence times. The δ18O value of the samples varies between ‰-11,08 and -7,97 (VSMOW), and the δD values vary between ‰-73,81 and -57,64 (VSMOW). Bursa geothermal and mineral waters, whose stable isotope compositions lie between the Global and Mediterranean Meteoric Water Lines, are of meteoric origin. δ13C values measured in dissolved inorganic carbon (HCO3) in Bursa mineral waters are between ‰-15,3 and +10,12 (VPDB). The fact that the carbon isotope composition of hot waters is approximately ‰15 lower than that of mineral waters, indicates that the carbon in these waters originated from organic substances. Carbon dissolved in mineral waters is derived from marine limestones. using the isotope-elevation relationship, it was found that Bursa mineral waters are recharged from various elevations of Uludağ Mountain varying from 352 to 2512 m. Both silica and cation geothermometers were applied to Aslanlı thermal spring having a maturity index higher than 2 and the reservoir temperature was found to be between 91-120°C.