Büyük Menderes grabenindeki jeotermal sistemlerin jeokimyasal ve izotop teknikleri ile incelenmesi
Investigation of geothermal systems in Büyük Menderes graben by using geochemical and isotopic techniques
Yazar: HÜSEYİN KARAKUŞ
Danışman: PROF. DR. ŞAKİR ŞİMŞEK
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji (Hidrejeoloji) Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering
Dizin: Aydın = Aydın ; Jeokimya = Geochemistry ; Jeotermal = Geothermal

Özet:
İnceleme alanı Aydın il sınırları içerisinde, Büyük Menderes Grabeni'nin (B.M.G.) batı kesimini kapsamaktadır. Bölgedeki temel kayaç birimlerini Menderes Masifi'ne ait metamorfik kayaçlar oluşturmaktadır. Temelde yer alan metamorfitler yapısal deformasyonun daha yoğun olduğu, ikincil gözenekliliğin yerel olarak geliştiği genç fay ve kırık zonlarında ana rezervuar kayaçları oluşturmaktadırlar. Pliyosen/Pliyokuvaterner çökeller ise örtü kayaç özelliği göstermektedir.B.M.G. içerisindeki termal boşalımların fizikokimyasal özellikleri ve izotopik içerikleri konumsal olarak sistematik bir değişim sergilemektedir. Yeraltısularında korunumlu kabul edilen B ve Cl- derişimlerinde, doğudan batı yönüne doğru olan termal su akımını yansıtacak şekilde sürekli artış meydana gelmektedir. Benzer şekilde doğuda %31-46 arasında değişen manto kökenli 3He oranı B yönüne doğru sürekli azalmakta, Salavatlı sahasında %23, Serçeköy ve Yılmazköy sahalarında %14 - %16, Ömerbeyli sahasında ise %2 ye kadar düşmektedir.Bölgenin meteorik su doğrusu ?D=8 x ?18O+16 olarak belirlenmiştir. Derin kuyulardaki akışkanların ? 0 (VPDB) civarında seyreden ?13CCO2 değerleri, kabuk kökenli CO2 kaynağının denizel karbonatların bozunması olabileceğini işaret etmektedir.Curie sıcaklığı derinliği ve ısı akısı dağılımları ile termal boşalımların RA değerleri arasında negatif korelasyon gözlenmektedir. Bu negatif korelasyona; B.M.G.'ndeki ana fayların derinlerde sönümlenen listrik fay karakterinde olmaları nedeniyle mantodan salınan uçucu bileşen akısının sınırlı kalmasının yanında, B yönünde geçiş süresinin artmasına bağlı olarak termal akışkanlara radyojenik 4He katılımının neden olduğu düşünülmektedir.B.M.G. içerisindeki rezervuarlar iki bileşenli yeraltısuyu dolaşım sistemlerince beslenmektedirler. Bunlar: yükselim alanlarına düşen yağıştan itibaren çöküntü alanlarına doğru gerçekleşen yeraltısuyu akımı (K-G doğrultulu akım bileşeni) ve doğudan Ege denizine doğru (D-B doğrultulu akım bileşeni) olan derin dolaşımlı yeraltısuyu akımlarıdır.Jeotermal sistemin ısı bütçesine mantosal ısı akısı ile birlikte kabuktaki radyojenik ısı üretimi önemli katkı sağlamaktadır. Isı modelleme sonuçlarına göre yüzey ısı akılarının 85-116 mW/m2 aralığında değiştikleri hesaplanmıştır. Bu ısı akılarının, B.M.G. içerisindeki 230-240 ºC lik rezervuar sıcaklıklarına 3-5 km derinde ulaşılması için yeterli oldukları belirlenmiştir.

Abstract:
Study area covers the western part of Büyük Menderes Graben (B.M.G.), located in Aydın province, Turkey. The major geologic units in the region are metamorphic rocks of the Menderes Massif. According to their excessive tectonic deformations and secondary porosities, metamorphic rocks which are located at considerable depths with recent fault and joint zones comprise the major geothermal reservoirs. Pliocene deposits are the major cap rocks in the area.Physicochemical and isotopic characteristics of the geothermal manifestations in the B.M.G. show a spatial systematic variation. B and Cl- concentrations, which are assumed as conservative components in groundwater, increase gradually showing that the direction of thermal flow is from east to west. Similarly, mantle portion of 3He reaches as 31-46 % in eastern part but decreases gradually along W direction, resulting in a decline of 23%, 14 ? 16% and %2 in Salavatlı, Serçekoy-Yılmazkoy and Ömerbeyli geothermal areas respectively.The local meteoric water line of the area has been determined as ?D=8 x ?18O+16. ?13CCO2 values around ? 0 (VPDB) indicate that the main source of the crustal CO2 is decomposition of marine carbonates.There is a negative correlation between the Curie temperature depths, heat gradient variations and RA values of the thermal discharges. The reason of such a negative correlation is due to listric characteristics of the major graben faults limiting transport of mantle volatiles to the surface and contribution of radiogenic 4He component to the thermal fluids along E-W directional groundwater flow.Geothermal reservoirs in B.M.G. are recharged by two-component groundwater circulation systems. The first component is originated from the horst areas heads towards to the depression areas (N-S direction). The second one is the deep groundwater flow which has a direction from east to west, to the Aegean Sea.Both mantle heat flow and radiogenic heat production in crust are providing notable input to heat budget of the geothermal systems. Heat transfer modeling revealed that, surface heat flows range in 85-116 mW/m2. These heat flow values are sufficient to reach 230-240 ºC in 3.5 km depths, corresponding maximum reservoir temperatures of some geothermal field of B.M.G.