Eldivan (Çankırı) dolayındaki derin dolaşımlı suların jeotermal kaynaklarla ilişkisinin tektonik açıdan incelenmesi
Analysis of relationship with deep circilating waters and geothermal systems at Eldivan (Cankiri-Turkey)
Yazar: HALİL BÖLÜK
Danışman: PROF. DR. MEHMET ERKAN KARAMAN
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Enerji = Energy ; Jeofizik Mühendisliği = Geophysics Engineering ; Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering
Dizin: Jeoloji = Geology ; Jeotermal = Geothermal ; Çankırı-Eldivan = Çankırı-Eldivan

Özet:
Enerji ihtiyacının dünya ölçeğinde en büyük problemlerden biri olduğu gerçeği göz önüne alındığında, bu yönde yapılan çalışmaların artırılması ve fakat bu çalışmaların doğa dostu, sürdürülebilir ve yenilenebilir olması da tercih edilmektedir. Bu üç parametreyi ve bunun yanında birçok avantajı bünyesinde barındıran jeotermal enerji, bilinen alternatif enerji kaynaklarının başında gelir.
Dünya genelinde olduğu gibi ülkemizde de enerji ihtiyacı en büyük problemler arasındadır. Ülkemiz fosil yakıtlar bakımından da oldukça zengin alanlara sahip olmakla birlikte, bu durum yetersiz gelmekte ve hala dışa bağımlı bir pozisyonda bulunmaktadır. Ülkemizin tektonik yapısı ve volkanik aktiviteleri göz önüne alındığında ortaya jeotermal enerjinin büyük bir potansiyeli olduğu çıkmakta, ülkemizin dört bir yanına dağılmış, sığ ya da kaynak şeklindeki kaplıcalar da bunu ispat etmektedir. Nitekim Kızıldere (Denizli) jeotermal sahası da bu yönde umutlandırıcı yüksek bir sıcaklığa sahiptir.
Bir jeotermal sistemin gelişebilmesi için başlıca parametreler sıcaklık kaynağı, ısı transfer, saylayabilecek bir akışkan, bu akışkanı içerisinde barındırabilecek fiziksel özelliklere sahip bir birim ve bu birimin üzerinde geçirimsizliği sağlayacak bir örtü birim ve son olarak bu akışkanın ısı transferi için hareketini sağlayacak mekanizma (tektonizma) gerekmektedir. Dolayısı ile jeotermal çalışmalar için seçilecek bölgelerde volkanik ve tektonik aktiviteler oldukça önemli ve bunun yanında stratigrafik dizilim ve birimlerin fiziksel özellikleri de göz önünde bulundurulması gereken parametrelerdir.
Çalışma alanı, Türkiye'nin tektonik açıdan en aktif bölgesi olan Kuzey Anadolu'da KAFZ'a oldukça yakın bir bölgede yer almaktadır. İzmir – Ankara – Erzincan zonu boyunca yer alan metamorfik birimlerin bölgedeki eşlenikleri, çalışma alanında en yaşlı birimi oluşturmaktadır. Kretase sonunda meydana gelen Sakarya kıtası ile Kırşehir masifinin çarpışması ile oluşan Eldivan ofiyolitlerinin bölgeye yerleşimi bazen kendi içerisinde meydana gelen bindirmelerle ve bazen de daha genç birimlere yaptığı gelen bindirmelerle olmuştur. Bu bindirme faylarının izleri arazide oldukça net olarak gözlemlenmektedir.
Çalışma alanındaki tüm birimlerden tabaka ve çatlak ölçümleri alınmış, fay çizikleri ve düzlemleri saptanmış ve bununla ilgili ayrıntılı değerlendirmeler yapılmıştır.
Jeotermal arama çalışmaları genel olarak düşük sıcaklıklı ya da maden suyu içeren bir kaynağın olduğu bölgede detaylı araştırması ile başlamaktadır. Bu sebeple hidrojeokimya çalışmaları yapılmış ve çalışma alanı içerisinde ve çevresinde kimyasal içeriği ve sıcaklığı bakımından jeotermal emare taşıyabilecek kaynaklardan numune alınmıştır. Bu numunelerin hidrojeokimyasal analizleri ve yorumlanması sonucu 1 ve 3 numaralı DES noktalarında yakın olan GÖZDÖKEN numunesinde yüksek kondüktivite değerlerine rastlanılmıştır.
Jeotermal arama çalışmalarında en çok kullanılan jeofizik yöntemlerden biri olan elektrik rezistivite ölçümleri alınmış ve belirlenen hatlar boyunca doğal potansiyel çalışmaları yürütülmüştür. Elektrik rezistivite çalışmaları ile 1500m'e kadar düşey elektrik sondajlar yapılmış ve burada jeotermal emareler gözlemlenmiştir. Yine bu rezistivite verileri ile bölgenin stratigrafisi karşılaştırılarak birimlerin kalınlıkları tahmin edilmiş ve böylece jeotermal üretim sondajı için en uygun bölge belirlenmeye çalışılmıştır.
Yapılan hidrojeokimyasal analiz, 17 düşey elektrik sondaj, 2 profil SP ve arazi gözlemleri büro çalışmaları ile sonlandırılmış ve sonuç olarak arazinin güney doğusundaki 3 numaralı DES noktası uygun sondaj yeri olarak önerilmiştir.

Abstract:
One of the biggest problems facing the world today is undoubtedly the need of energy. World of science and industry proposes new alternative source or offers ways to manage available resources more efficiently offers to solve this problem. Geothermal energy is one of these energy source and it represents a renewable, sustainable and eco-friendly alternative for fuel based energy sources and nuclear. Also it is more useful than other RES(Renewable Energy Source) like wind, solar.
The main element of a geothermal system is heat source. But this is not enough to create a working system. The heat must be carried to the surface by a fluid (water, steam or gas). There must be a suitable reservoir rock that has some physical properties for containing the fluid. And also there must be a fracture system for transferring the heat from source to the surface by moving between different geological units.
Due to the above-described structure, tectonic and volcanic activity and the distribution of geothermal systems are in line with the regions that contains geothermal fields. The high-temperature geothermal systems are generally located at plate boundaries and regions near young volcanic units with effect of extensional regime. Outside of these, high, medium – temperature geothermal systems can develop on the active earthquake belts near young volcanism.
Turkey has a very high geothermal energy potential because of its volcano – tectonic evolution. It is under effect of different tectonic regimes. General remark about evolution of Anatolian is a subduction of African Plate along Hellenic and Cyprian Arc ant the collision of Arabia indenter along Bitlis – Zagros Zone are formed Anatolian Plate and started its neotectonic period .
Because of these subduction and collision, Anatolian has some different tectonic regimes and volcanism locally. On the west, there is a lot of normal faults (horsts – graben systems) which are generated by extensional regime and most known geothermal field in Turkey is located here ( Kizildere GF with a 272OC temperature, producing electricity) . On the other side, North Anatolian Fault Zone (NAFZ) is one of
ix
the most active earthquake zone of the world. Generally medium – high temperature geothermal fields located near this fault zone (Kızılcahamam, Çavundur etc).
The study area is close to NAFZ and located at Çankiri Basin that occurred by pre-defined collision. Çankiri Basin is a key location for closure of the Neo-Tethys and formed by subduction that produces İzmir – Ankara Erzincan suture zone. Tectonic elements of study area were developed under control of NAFZ and this suture zone [2]. And also young volcanic rocks is found near this region.
All physical properties for a geothermal system can be provided by study area's geology. In this study, the geology and tectonic properties of area are investigated in detail. Samples are taken from study area for geochemical analysis and the composition is examined for geothermal relation of nature springs. Geophysical method (SP , DC Resistivity) are used for describe stratigraphic sequence to about 1500 m depth.
In this study, the geological units are examined and described in detail. On the ophiolitic basement Kumartaş, Bozkır, Değim formations have been identified from oldest to youngest (Early Miocen to Pleistocene). These Neocene formations were deposited in fluvio – lacustrine conditions and alluvial fan deposits and recent alluvium overlies all units[3]
Electrical resistivity surveys were conducted under the 1.5 km depth of 18 vertical electrical sounding. Co-resistivity maps were prepared with data that obtained from these points and researched low resistivity areas.Spontaneous potential measurements have been taken from the lines which detected with geological surveys and suspected relationship with faults. At the end of this study, active fault have been tried to determine the active faults.As a result, geological, geophysical and geochemical data have been compared geothermal production well location has been sought.
Geological units in the area is suitable for geothermal system and their stratigraphic sequence and physical properties are providing base, reservoir and cover rocks to contain fluid. Spontaneous potential measurements show that there is an active tectonic system on the area and it is suitable for fluids movement and so transferring the heat. Region that including study area has a enough hydrological and hydrogeological cycle to feed geothermal system.And when all these data are evaluated together with the VES study north-east side (VES 3) of the study area provides the requirements of e geothermal system at the depth of 1300 to 1400 m.