Hasandağı stratovolkanı'nın (Aksaray, Türkiye) hidrotermal aktivitesinin uzaktan algılama ve jeofiziksel yöntemlerle incelenmesi
Investigation of the hydrothermal activity of mount hasan (Aksaray, Turkey) using remote sensing and geophysical methods
Yazar: CANER DİKER
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ İNAN ULUSOY
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mineraloji-Petrografi Anabilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Hasandağı, Orta Anadolu'da bulunan Büyük Hasandağı (3268 m) ve Küçük Hasandağı'dan (3060 m) oluşan çift zirveye sahip en büyük volkanik merkezlerden biridir. Volkanik koni, kendisini çevreleyen basenden 2250 metre kadar yükselmektedir. Meso-volkan olarak belirtilen kaldera yapısının kalıntıları halen gözlenmekte ve bu kalderanın büyük bir kısmı Neo-volkandan çıkan blok ve kül akıntıları, lav akıntıları ve yamaç molozları (debris avalanches) ile örtülmüştür.  Holosen'de meydana gelen en son patlayıcı püskürmesi sonrasında efüzif faaliyetleri de kaydedilmiştir.

Hasandağı zirvesi, batı yamacında, 3000-3100 metre yükseklik arasında birden fazla fümerol çıkışları ve hidrotermal olarak altere olmuş kayaçlar tespit edilmiştir. Bu çalışma kapsamında Hasandağı'na ait hidrotermal faaliyetin ortaya çıkarılması ve volkanın aktivitesi hakkında bilgi edinilmesi amaçlanmıştır. Hasandağı'nda hidrotermal akışkan dolaşımının tam olarak ortaya çıkarılması için Doğal-Potansiyel (DP), yüzey sıcaklığı (YS) ve CO2 gazı ölçümleri yapılmıştır. Bununla birlikte hidrotermal akışkanın karakterini ve oluşan alterasyon minerallerinin belirlenmesi amacıyla kayaç örnekleri alınmıştır. Toplanan örneklere FT-IR, XRD ve SEM-EDS analizleri yapılmıştır. Uzaktan algılama çalışmalarıyla yüzey sıcaklığı anomalilerinin incelenmesi ve jeokimyasal/mineralojik analizlerin korelasyonuyla hidrotermal alterasyonun yoğun olduğu alanların haritalaması yapılmıştır. Yüzey sıcaklığı anomalilerini tespit edebilmek için ASTER gece termal kızılötesi uydusu (TIR) ve MODIS gece yeryüzü sıcaklığı görüntüleri kullanılmıştır. 

Zirve boyunca 9 radyal profil ve volkanın tabanını çevreleyen geniş bir çerçeve profilden oluşan toplam 154 km uzunluğunda DP ve YS ölçümleri yapılmıştır. Aktif volkanlarda tipik olarak gözüken "W" şeklindeki Doğal-Potansiyel deseni Hasandağı'nda da gözlenmiş ve maksimum potansiyel fark 3.8 V olarak ölçülmüştür. Ce-gradyan haritası oluşturulmuş, volkan üzerindeki hidrojeolojik ve hidrotermal bölgelerin ayrımı ve hidrojeolojik bölgede yer alan yarı-gömülü meso-kaldera yapısal olarak gözlenmiştir. En yüksek buhar sıcaklığı ve CO2 gaz değerleri fümerol bacalarında 71,4°C ve >100.000 ppm olarak ölçülmüştür. Bu alanda bulunan en yoğun hidrotermal alterasyon mineralleri halloysit, alunit ve opal-AN olarak tespit edilmiştir. Alterasyon minerallerinin haritalanması amacıyla ASTER ve Sentinel-2B görüntülerinde bant oranları kullanılarak abartılmış türev görüntüler üretilmiştir.   Uzaktan algılama çalışmaları kapsamında farklı teknikler kullanılarak yapılan yüzey sıcaklığı analizlerinde anomalilerin varlığı tespit edilmiştir. 

Dünya'da ilk kez iki zirveli bir stratovolkan sistemde her iki zirveyi de kapsayan bir Doğal-Potansiyel ölçümü yapılmış ve volkanın hidrotermal olarak aktif olduğu bölgeler jeofiziksel olarak belgelenmiştir. Bununla birlikte yapısal unsurların analiziyle de Hasandağı üzerindeki etkin fay sistemleri ile ilgili yeni bilgiler ortaya konmuştur. Hasandağı volkanının hidrotermal aktivitesinin gözlenmesi ve kayıt altına alınması volkanik riskin belirlenmesine ve yönetimine olanak sağlayacaktır.

Abstract:
Hasandağ is one of the largest volcanic centers in Central Anatolia with a double summit consisting of Greater Hasandağ (3268 m) and Lower Hasandağ (3060 m). The volcanic cone rises about 2250 m from the surrounding basin. Remains of the caldera structure, referred to as Meso-volcano, are still observeble and a large part of this caldera is covered by block and ash flows, lava flows and the debris avalanches of the Neo-volcano. During the Holocene, effusive activities were also recorded after the most recent explosive eruption.

On the western summit flank of Hasandağ, more than one fumerol vents and hydrothermally altered rocks were detected between 3000-3100 meters. Within the scope of this study, it was aimed to reveal the hydrothermal activity of Hasandağı and obtain information about the activity of the volcano. Self-potential (SP), surface temperature (ST), and CO2 gas measurements were carried out on Hasandağ to reveal the hydrothermal fluid circulation. In addition, rock samples were collected on hydrothermally altered zone in order to determine contents of hydrothermal fluids and alteration minerals. FT-IR, XRD, and SEM-EDS analyses were used to analyze collected samples. Surface temperature anomalies and intense hydrothermal alteration according to the correlation of geochemical/mineralogical analyzes were mapped using remote sensing studies. ASTER night thermal infrared satellite (TIR) and MODIS night-time land surface temperature images were used in order to detect the surface temperature anomalies.

A total of 154 km long SP measurements were made along the 9 radial profiles from the summit and a wide encircling profile surrounding the base of the volcano. The typical "W" shaped anomaly observed in active volcanoes appeared in Hasandağ Self-Potential measurements and the maximum potential difference was measured 3.8 V on the volcano. The Ce-gradient map was calculated, the hydrogeological/hydrothermal zones were differentiated and the half-buried meso-caldera in the hydrogeological zone were structurally observed on Ce-gradient map. The highest fumerol gas temperature and CO2 gas values were measured 71.2 ° C and >100.000 ppm, respectively. The hydrothermal alteration minerals found in the area were determined as halloysite, alunite and opal-AN. Using remote sensing, enhenced derivative images were created by using band ratios in ASTER and Sentinal-2B images in order to map alteration minerals. On the scope of the remote sensing studies, surface temperature anomalies were detected using different techniques.

On a double-peaked stratovolcano system, Self-Potential measurements covering both of the summit peaks were carried out for the first time in the world, and hydrothermally active regions were geophysically revealed on the volcano. In addition, new information about the fault systems on Hasandağ was documented by the analysis of structural elements. Monitoring and recording the hydrothermal activity of Hasandağı volcano will allow us to determine and manage the volcanic risk.