Akyazı-Kuzuluk (Sakarya) çevresindeki jeotermal sistemin hidrojeolojik ve hidrojeokimyasal özelliklerinin değerlendirilmesi
Evaluation of the hydrogeological and hydrogeochemical features of the geothermal system in Akyazı-Kuzuluk (Sakarya) and environs
Yazar: İSMAİL MURAT ALTINATA
Danışman: DOÇ. DR. NİHAT HAKAN AKYOL ; DR. ÖZGE CAN GÜNDÜZ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering
Dizin: Hidrojeokimya = Hydrogeochemistry ; Jeotermal = Geothermal

Özet:
İnceleme alanını oluşturan Akyazı-Kuzuluk jeotermal alanı, Marmara Bölgesi'nin doğusunda Sakarya il sınırları içinde yer almaktadır. İnceleme alanı içinde, Paleozoyik'ten Kuvaterner'e kadar değişen yaşlarda jeolojik birimler bulunmaktadır. Aktif kırık sistemlerine sahip inceleme alanı, Kuzey Anadolu Fay'ına ait segmentlerin kesişme noktasında yer almaktadır. Bu özelliği ile Kuzey Anadolu Fayı, bölgedeki kırılgan yapıdaki kayaçları parçalayarak rezervuar özelliği kazandırmış ve bölgedeki jeotermal sistemlerin gelişmesinde etkin rol oynamıştır. İnceleme alanındaki jeotermal alanların rezervuar kayasını yarı geçirimli Sultaniye Metamorfitleri içindeki mermer, kuvars ve kalkşist düzeyleri ile Abant Formasyonu içindeki kireçtaşı ve mermer blokları oluşturmaktadır. Bölgedeki jeotermal sistem için örtü kayayı metamorfik kayaçların killi şist seviyeleri ile Abant Formasyonu'nun fliş karekteri gösteren seviyeleri ve Eosen-Pliyosen yaşlı Çaycuma, Yığılca ve Örencik formasyonlarına ait geçirimsiz birimler oluşturmaktadır. Bölgedeki soğuk suların rezervuarını ise Kuvaterner yaşlı alüvyon ve alüvyon yelpazesi oluşturmaktadır. İnceleme alanındaki ısı kaynağını, jeotermal gradyan ile birlikte bölgede aktif olan tektonizma oluşturmaktadır. İnceleme kapsamında, Kuzuluk-Fabrikalar, Kuzuluk-Kaplıcalar ve Harunusta-Altındere bölgeleri olmak üzere, 3 farklı bölgedeki jeotermal alanların hidrojeolojik ve hidrojeokimyasal özellikleri belirlenerek kavramsal hidrotermal modelinin oluşturulmuştur. Bölgedeki farklı jeotermal sistemleri karakterize eden 5 adet sıcak su, 4 adet soğuk su ve 1 adet maden suyu incelenmiş, yağışlı ve kurak dönemi temsil etmesi amacıyla iki dönem su örneklemesi yapılmıştır. Hidrojeokimyasal çalışmalara göre, bölgedeki sıcak ve mineralli sular Na-HCO3, soğuk sular ise Ca-HCO3 su fasiyesine sahiptir. Alan içindeki 3 bölgede bulunan sıcak suların kuyu başı sıcaklıkları 26°C ile 80°C arasında değişmektedir. İnceleme alanındaki tüm suların pH değerleri nötr-alkali (6,6-9,2) bir karakter sergilerken, elektriksel iletkenlik değerleri (EC) 248-11390 µS/cm arasında değişmektedir. İyon içeriklerine göre suların dolomit, kalsit, aragonit gibi karbonatlı minerallere doygun olmaları, kabuk yapıcı özellikte olduklarını göstermektedir. Rezervuar sıcaklığı tayinlerinde sıcak sulara ait gerçek kuyu dibi ölçülerinin bilinmesi, kuvarsa bağlı silis jeotermometresi sonuçlarının doğruluğunu kanıtlamaktadır. Örnekleme yapılan sıcak ve mineralli suların düşük 2H ve 3H değerleri, yüksek kotlardan beslenen, derin ve uzun süreli dolaşımlı meteorik kökenli sular olduğunu göstermektedir. Soğuk sular ise sığ dolaşımlı suları temsil etmektedir.

Abstract:
The Akyazı-Kuzuluk geothermal area is located at the intersection of the North Anatolian Fault (NAF) fault segments of Sakarya province in the east of the Marmara Region. In the study area, geological time of units belonging to different formations ranged from Paleozoic to Quaternary. The North Anatolian Fault with active fracture system has broken down the rocks in the region and led to the occurrence of aquifer characteristic that played an active role in the development of geothermal systems. The Reservoir rock of geothermal fields in the study area were composed of limestone and marble blocks within the semi-permeable Abant Formation with the marble, quartz and calcschist levels in the semi-permeable Sultaniye Metamorphics. The cap rock for the geothermal system in the region was composed of clayey schist units of metamorphic rock and units from flysch character of Abant Formation and Eocene-Pliocene geological time of impermeable Çaycuma, Yığılca and Örencik Formations. The reservoir of cold waters in the region is composed of Quaternary aged alluvial and alluvial fan. The tectonism active in the region together with the geothermal gradient constitutes the heat source in the study area. Within the scope of the study, the hydrogeological and hydrogeochemical properties of the geothermal areas in 3 different regions, namely Kuzuluk-Fabrikalar, Kuzuluk-Kaplıcalar and Harunusta-Altındere regions, were determined and the conceptual hydrothermal model of the region was created. 5 hot water, 4 cold water and 1 mineral water characterizing the different geothermal systems in the region were used and two periods of water sampling was conducted in wet and dry climate conditions. According to hydrogeochemical studies, hot and mineral waters in the region exhibited Na-HCO3 type facies and the cold waters exhibited Ca-HCO3 type. The wellhead temperatures of the hot waters in the 3 regions within the area vary between 26°C and 80°C. pH values of all waters are neutral-alkaline (6.6-9.2), electrical conductivity values (EC) vary between 248-11390 µS/cm. The saturation of the waters according to the ionic contents of the carbonate minerals such as dolomite, calcite and aragonite shows that they are shell forming. Knowing the actual well bottom measurements of hot water in reservoir temperature determinations proves the accuracy of quartz-bound silica geothermometer results. The low 2H and 3H values of the sampled hot and mineral waters indicate that they are deep and long term circulating meteoric origin waters fed from high elevations. Cold waters represent shallow water.