Pasinler (Erzurum) jeotermal sisteminde akışkan akımının modellenmesi ve jeotermal suların hidrojeokimyası
The fluid flow modelling of Pasinler (Erzurum) geothermal system and hydrogeochemistry of geothermal water
Yazar: ESRA HATİPOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. FATMA GÜLTEKİN
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Pasinler (Erzurum) jeotermal alanında baskın kaya tipi farklı zamanlarda oluşmuş volkanitlerdir. Volkanitleri havza merkezinde genç tortullar ve alüvyonlar örtmektedir. Çalışma alanında jeotermal kaynakların sıcaklıkları 22.5-51°C, EC değerleri 970-6233 µS/cm aralığında değişmektedir. Rezervuar sıcaklığı silis jeotermometresi ile 46-177°C olarak hesaplanan jeotermal sular, 18O- 2H ilişkisine göre meteorik kökenlidir. 13Cvpdb değerlerine göre jeotermal sulardaki karbon; yeraltı sularındaki çözünmüş inorganik karbon, tatlı su karbonatları ve manto kökenli CO2 gazına, 34SCDT'e göre kükürt; volkanik sülfüre, petrol-kömüre ve denizel kireçtaşlarına karşılık gelmektedir. Jeotermal sahada akışkan akımının modellenmesini amaçlayan bu çalışmada jeolojik, hidrojeolojik ve hidrojeokimyasal veriler kullanılarak yeraltı suyu akımı ve ısı taşınımını birlikte çözebilen SHEMAT yazılımı kullanılmıştır. Model kararlı akım koşullarında iki boyutlu kesit model olarak hazırlanmıştır. Model alanında yeraltı suyu akımının havza sınırlarından merkeze, havza tabanında ise akımın yeryüzüne doğru olduğu belirlenmiştir. Akım ve ısı taşınım modeli birlikte değerlendirildiğinde havza ortasında kesitin doğu ve batı tarafına olmak üzere su bölümü gerçekleşmiştir. Model alanında hesaplanan sıcaklık yatay yönde homojen, düşey yönde ise jeotermal gradyana bağlı olarak derinlikle artış göstermiştir. Model jeotermal kuyularının boşalım sıcaklıkları ve bu kuyularda ölçülen sıcaklık-derinlik logları ile kalibre edilmiştir.

Abstract:
The dominant rock types in the Pasinler (Erzurum) geothermal area are volcanics that are formed at different times. These volcanics are overlain by young sediments and alluvium at the center of the area. The springs have a temperature of 22.5-51 oC, and EC values of 970-6233 µS/cm. 18O- 2H relations reveal that the geothermal water is meteoric in origin, and according to the Si geo-thermometer, the reservoir temperature was estimated between 46 and 177 oC. Based on 13Cvpdb values, the sources of the carbon in the geothermal water are inorganic carbon in the ground water, the fresh water carbonates, and mantle-based CO2. 34SCDT values suggest that the sulfur in the hot water is originated from volcanic sulfur, coal and oil, and limestones. In order to model the liquid flow of the geothermal area, the SHEMAT software, which can calculate both ground water flow and heat transport via geological, hydro-geological and hydro-chemical data, was used in this study. The model was created as a 2D section under static flow conditions.  In this model, the ground water flow is from the outer boundaries of the basin to the center, and at the bottom it is upwards. When both flow and heat transport conditions are considered, it is seen that the water splits to east and west at the center of the basin. In the model area, the calculated temperatures are homogeneous horizontally and increase with depth vertically related to the geothermal gradient. The model was calibrated with discharge temperatures and the temperature-depth logs of the wells.