Varto ve Muş havzalarındaki (Doğu Anadolu, Türkiye) jeotermal sistemlerin yapısal kontrolleri
Structural controls of geothermal systems in Varto and Muş basins (Eastern Anatolia)
Yazar: TAYGUN UZELLİ
Danışman: PROF. DR. RAMAZAN KADİR DİRİK ; PROF. DR. ALPER BABA
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering
Dizin: Hidrojeokimya = Hydrogeochemistry ; Jeotermal = Geothermal

Özet:
Varto ve Muş havzaları Doğu Anadolu Sıkışmalı Tektonik Bölgesi'nde yer alan Afrika ve Anadolu plakalarının çarpışması sonucu meydana gelen sıkışmalı tektonik rejim etkisinde kalmış transpresyonel rampa havzalarıdır. Bitlis Zagros Sütur Zonu, Muş Fay Zonu, Varto Fay Zonu ile Yorgançayır-Kaynarca Fay Zonu bölgedeki deformasyondan sorumludur. Bu fay zonlarının etki alanındaki temel yapısal unsurlar KB-GD doğrultulu sağ yönlü doğrultu atımlı fay segmentleri, KD-GB yöndeki sol yönlü doğrultu atımlı fay segmentleri, K-G doğrultulu açılma zonlarıdır. Pliyosen Solhan volkanizması ve Kuvaterner Nemrut volkanizması bölgeyi morfolojik olarak şekillendiren en önemli faktörlerdir. Tektonik ve volkanik süreçler ile bölge jeolojik açıdan oldukça aktif bir karakter kazanmış ve çalışma alanı çevresinde jeotermal sistemler açısından uygun bir ortam oluşmuştur. Nemrut volkanizmasının etkili olduğu alanlardaki volkanik merkezler çevresinde, Varto Fay Zonu'ndaki segmentlerin sonlandığı, büklüm ve sıçrama yaptığı alanlarda, fay segmentlerinin birbirleri, yoğun kırık sistemleri ve açılma zonları ile kesiştikleri alanlarda önemli jeotermal sahalar (Alagöz, Kaynarca, Güzelkent, Güroymak ve Nemrut gibi) oluşmuştur.
Çalışma alanında Bitlis Metamorfitleri'ne ait karstik kireçtaşları ile kırık-çatlak kontrollü Pliyosen volkano-sedimanter istifi jeotermal sistemlerin rezervuar kayalarıdır. Andezit ve bazalt içeren volkanik birimlerde gözlenen çatlak ve kırık sistemleri ile havzanın oluşumunu kontrol eden fayların deformasyona tabi tuttuğu temel birimlerde ikincil geçirimliliğe bağlı akışkan dolaşımına uygun zonlar oluşmuştur. Bu alanlarda sıcak, soğuk ve maden suyu karakterindeki sular yüzeye ulaşabilmektedir. Sıcak suların ortalama yüzey boşalım sıcaklığı 42.9°C iken en yüksek sıcaklık yaklaşık 60°C ile Nemrut jeotermal sahasından ölçülmüştür. Sıcak sular ve maden sularının genelinin Na-Mg-HCO3, soğuk suların ise Ca-HCO3 tipinde olduğu gözlemlenmiştir. Varto havzasındaki soğuk sular Ca-HCO3  tipte, sıcak sular ve maden suları ise Na-Mg-HCO3 ve karışık su tipindedir.
Oksijen-18 (18O) ve Döteryum (2H) izotop analizlerine göre Varto, Muş havzası maden suları ve diğer sular birbirine yakın üç grup oluşturmuştur. Varto'daki su kaynakları en düşük δ18O ve δD değerlerine sahiptir. Varto'daki suların beslenim alanı topoğrafik olarak daha yüksektir ve izotop farklılaşması ve izotop içeriği daha düşük, nemli hava kütleleri tarafından beslenmektedir. Muş havzasındaki sular ise daha düşük kotlardan beslenmektedir. Bu alandaki su kaynakları yerel meteorik doğrular ve küresel meteorik su  doğrusu yakınında veya üzerinde bulunduğu için suların meteorik kökenli olduğunu göstermektedir. Trityum analizleri ile de desteklenen çalışmada meteorik olan bölge sularının Varto'dakilerin Muş ovasındakilere göre nispeten daha yaşlı olduğu, Muş ovasındaki suların ise daha genç ve sığ dolaşımlı sular olduğu yorumu yapılabilir.

Abstract:
Varto and Muş basins are transpressional ramp basins which are affected by the compressive tectonic regime resulting from the collision of the African and Anatolian plates in the East Anatolian Contractional Province.  Muş Fault Zone, Bitlis Zagros Suture Zone, Varto Fault Zone and the Yorgançayır-Kaynarca Fault Zone are responsible for the deformation of the region. The main structural elements in the effect area of these fault zones are the NW-SE trending dextral strike-slip fault segments, NE-SW trending sinistral strike-slip fault segments, N-S trending extension zones. Pliocene Solhan volcanism and Quaternary Nemrut volcanism are the most important factors that morphologically shape the region. With the tectonic and volcanic processes, the region has gained a geologically very active character and a suitable environment has been formed for geothermal systems around the study area. In areas around the volcanic centers where the Nemrut volcanism is effective, fault-tips, stepping-over and bending areas of segments of the Varto Fault Zone, intersecting areas of segments with intense fracture systems and opening zones, important geothermal fields (e.g., Alagöz, Kaynarca, Güzelkent, Güroymak and Nemrut)  have been formed.
In the study area, Karstic limestones of Bitlis Metamorphics and fracture-crack controlled Pliocene volcano-sedimentary sequence are the reservoir rocks of geothermal systems. The crack and fracture systems observed in the volcanic units containing andesite and basalt and the faults that control the formation of the basin have deformed in the basement rocks which are suitable for the fluid circulation due to secondary permeability. In these areas, hot, cold and mineral water waters can reach the surface. While the average surface discharge temperature of the hot water was 42.9°C, the highest temperature was measured from Nemrut geothermal field with approximately 60°C. It was observed that hot waters and mineral waters were mostly in the type of  Na-Mg-HCO3 while cold waters were Ca-HCO3 type. The cold waters in the Varto basin are of Ca-HCO3 type and the hot waters and mineral waters are of Na-Mg-HCO3 and mixed water type.
According to Oxygen-18 (18O) and Deuterium (2H) isotope analyzes, Varto, Muş basin, mineral waters and other waters formed three groups. Water resources in Varto have the lowest δ18O and δD values. The feeding area of the waters in Varto is topographically higher and waters fed by air masses with higher moisture with lower contents and isotope differentiation. The waters in the Muş basin are fed from lower elevations. The water resources in this area show that the waters are in origin meteoric because they are located on or near the local meteoric lines and the global meteoric water line. In this study, which is also supported by tritium analysis, it is possible to comment that the meteoric region waters in Varto basin are relatively older than in Muş plain while the waters of the Muş plain can be interpreted as younger and shallow circulating waters.