Kütahya-Simav Jeotermal Sahası'nın jeokimyasal değerlendirmesi
Geochemical assessment of Kütahya-Simav Geothermal Field
Yazar: YILDIRAY PALABIYIK
Danışman: DR. UMRAN SERPEN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği = Petroleum and Natural Gas Engineering

Özet:
Bu çalışmada, Kütahya-Simav Jeotermal Sistemi'ni sağlıklı inceleyebilmek, anlayabilmek ve bir hidrojeolojik model oluşturabilmek için jeokimyasal yöntemler kullanılmıştır. Termal sular Na-HCO3-SO4'ca zengin, düşük Cl içerikli yeraltı sularından etkilenmiş, meteorik kökenli ve olgunlaşmamış sular grubuna girmektedir. Su kimyası ve atomik iyon oranları, termal suların tortul kayaçlar ve florca zengin kayaçlardan etkilendiğini göstermektedir. Silika jeotermometreleri/Na-Li jeotermometreleri ve Na-K jeotermometreleriyle sırasıyla 157-179 0C ve 220-256 0C arasında rezervuar sıcaklıkları hesaplanırken, Na-K-Mg üçgen diyagramı 230-240 0C civarında bir sıcaklığa işaret etmektedir. Entalpi-silika karışım modeli, kalsedon ve kuvars için sırasıyla 156 ve 177 0C; entalpi-klorür karışım modeli ise 166 ve 174 0C'lik rezervuar sıcaklıkları önermektedir. Entalpi-klorür karışım modeliyle termal suların sıcaklık ve kimyasal bileşimindeki değişim, kaynama ve derin kökenli termal suyun soğuk su ile karışımıyla açıklanabilir. Sahanın izotopik değerlendirmesi, Simav jeotermal sularının 18O zenginleşmesini ve Nadarçam soğuk suları tarafından beslendiğini ve suların yaşının yaklaşık 50 yıldan fazla olduğunu gösterirken, sahanın deniz seviyesine göre ortalama beslenme yükseklikleri 969 ile 1174 m arasındadır. Sahanın alterasyon mineralojisi, sularda 160 0C ile 250 0C arasında rezervuar sıcaklıkları göstermektedir. Termal suların kayaç-akışkan etkileşimini yansıtan aktivite diyagramları, suların 150-200 0C sıcaklık aralığında K-feldspat, muskovit, albit, Mg-klorit ve vairakit mineralleriyle dengede olduğunu ve sahanın alterasyon mineralojisi ve Na-K jeotermometreleriyle uyumlu olarak halen üretim yapılan rezervuardan daha derinde ve daha sıcak, yani elektrik üretimine imkan verecek potansiyel bir kaynağa işaret etmektedir. Mineral denge diyagramları, halen üretim yapılan zon, silika jeotermometreleri ve karışım modellerine uygun rezervuar sıcaklıkları vermektedir. Mineral denge diyagramlarına göre, sahada yüksek sıcaklıklarda kalsit ve jips/anhidrit ile düşük sıcaklıklarda da silika çökelimi olasıdır.Anahtar Kelimeler: Kütahya-Simav Jeotermal Sistemi, İzotopik, Su Kimyası,Kayaç-Akışkan Etkileşimi

Abstract:
In this study, geochemical methods are used to reliabily analyze and understand the Kütahya-Simav Geothermal System and also to create a hydrogeological model. The thermal waters arerich in terms of Na-HCO3-SO4, are affected from underground waters consisting of low Cl andthey are included in the meteoric origin and immature waters group. Water chemistry andatomic ion ratios show that the thermal waters are affected from sedimentary rocks and fromfluorine rich rocks. With the use of silica geothermometers/Na-Li geothermometers and Na-Kgeothermometers the reservoir temperatures are calculated as 157-179oC and 220-256oC,respectively, Na-K-Mg triangle diagram states a temperature of approximately 230-240oC. Theenthalpy-silica mixture model recommends reservoir temperatures of 156oC and 177oC and theenthalpy- chlorine mixture model recommends 166oC and 174oC for chalcedony and quartz,respectively. The change in the temperature and chemical composition with the enthalpychlorinemixture model can be explained by the mixing of the deep origin boiling thermal waterswith cold water. The isotopic evaluation of the field indicates that the Simav geothermal watersare 18O enriched, are fed by the Nadarçam cold waters and that the age of the waters are olderthan approximately 50 years. The average feeding heights of the field with respect to sea level isbetween 969 and 1174 meters. The alteration mineralogy of the field indicates reservoirtemperatures between 160oC and 250oC in the waters. The activity diagrams of the thermalwaters, representing the rock-water interaction, signal that the waters are in equilibrium withK-feldspar, muscovite, albite, Mg-chlorite and wairakite minerals at the 150-200oC temperaturerange and point out, with accordance with the alteration mineralogy of the field and Na-Kgeothermometers, a potential source which provides a possibility of electricity generation and issituated deeper and is hotter than the presently producing reservoir. The mineral equilibriumdiagrams yield reservoir temperature values that are in harmony with the values obtained fromthe production zone, silica geothermometers and mixture models. According to the mineralequilibrium diagrams, precipitation of calcite and gypsum/anhydrite at high temperatures andprecipitation of silica at low temperatures is probable.Keywords: Kütahya-Simav Geothermal System, Isotopic, Water Chemistry,Rock-Water Interact