Jeotermal Sistem

Jeotermal sistemler: ısı kaynağı, beslenme alanı, akifer, örtü kayaç ve jeotermal akışkanın yüzeye çıkışını kontrol eden kırık veya çatlak yapılarından meydana gelmektedir. Kapadokya jeotermal provensi olarak adlandırılan jeotermal alanlarda gerek akifer ve gerekse örtü kayaç litolojileri ve hidrojeolojik özellikleri hakkında kapsamlı veri bulunmamaktadır. Bölgedeki Tuzgölü fay zonu, Keçiboyduran-Melendiz fayı, Göllüdağ fayı ve Derinkuyu fayı gibi anafay kuşakları jeotermal sistemi besleyen derin dolaşıma sahip akışkanların (sıvı+gaz) çalışma sahasının temelinde kısır bir döngü yaratmakta ancak ana fay kuşakları yanı sıra bölgede bulunan kırık ve/veya çatlaklı zonlar boyunca soğuk su taşınması olabileceği için belirlenen bu akifer, kayaç litolojileri tahmininden öteye gidememektedir. Birimlerin yeraltındaki yayılımı jeofizik ve sondaj çalışmaları ile aydınlatılmaya çalışılmış ve çalışma sahasından alınan numunelerden yapılan kimyasal ve izotopik çalışmalar ile çalışma alanının kavramsal hidrotermal modeli ortaya konulmaya çalışılmıştır (Şekil 6.1; Şekil 6.2 ve Şekil 6.3).

Jeotermal sistem, dört ana unsurdan oluşur: 1- Isı Kaynağı

2- Rezervuar ve/veya hazne 3- Isıyı Taşıyan Akışkan 4- Örtü kaya

6.1.1 Jeotermal akışkanın kökeni ve beslenme alanı

Jeotermal sistemler başlıca meteorik olmak üzere magmatik ve/veya jüvenil kökenli akışkanlar ile beslenmektedirler. Yüzeylenen kaya birimlerinin dağılımı, tektonik olayların yoğunluğu, fayların derinliği beslenmeyi olumlu yönde etkileyen faktörlerdir. Kapadokya jeotermal alanında yer alan sıcak su kaynaklarının Oksijen–18 ve Döteryum içeriklerine göre yerel meteorik su doğrusu üzerinde yer almaları nedeniyle bölgedeki

jeotermal sistemi meteorik kökenli suların beslediği belirlenmiştir. Kaynak, besleme alanının yüksek kesimlerine düşen yağış sularının derinlere süzülmesi, jeotermal gradyan ve magmatik kayaçlar ile ısınarak fay düzlemi boyunca tekrar yüzeye yükselmesi sonucunda oluşmuş tektonik kontrollü bir kaynak özelliğindendir (Şekil 6.1 ve Şekil 6.3).

Meteoroloji Genel Müdürlüğünden derlenen verilere göre Kapadokya jeotermal provensi içerisine düşen 1960-2014 yılları arası ortalama yağış; Niğde için 28 kg/m2

, Aksaray için 28 kg/m2 ve Nevşehir için 34.5 kg/m2 dir. Kapadokya Jeotermal Provensi içerisindeki ortalama buharlaşma miktarı ise ~1600 mm/yıl dır. Ayrıca bu bölge için buharlaşma oranın Akgün vd.’e(2007) göre yıllık buharlaşma miktarı ~1520 mm/yıl dır.

6.1.2 Isı kaynağı

Jeotermal alanlarda ısının kaynağı; volkanizma, soğumasını tamamlayamamış magmatik bir sokulum veya tektonik etkinliğe bağlı olarak değişmektedir. Tüm bu faaliyetler jeotermal alanın bulunduğu bölgede ısı akısının yüksek olmasına neden olmaktadır. Güncel volkanik etkinliğin var olmaması nedeniyle Türkiye’deki jeotermal alanlarda ısı kaynağının genel olarak; Orta Anadolu, Doğu Anadolu ve Kula gibi genç volkanik alanlarda, soğumasını henüz tamamlayamamış magma; Batı Anadolu’da özellikle Büyük Menderes Grabeni’nde genişleme tektoniği ile kıtasal kabuğun incelmesi; kuzey Anadolu’da ise aktif tektonizma olduğu kabul edilmektedir (Mutlu ve Güleç, 1998). Araştırmacılar bu çalışmalarında ayrıca Türkiye’de farklı bölgelerdeki jeotermal alanlar için kimyasal jeotermometreler ile ortalama rezervuar sıcaklıklarını; genişleme tektoniğinin etkin olduğu Batı Anadolu’da 251 °C, Orta ve Doğu Anadolu’da 125-136 °C, kuzey Anadolu’da ise 110 °C olarak hesaplamışlardır. Orta Anadolu’da yer alan Kapadokya jeotermal alanı için silis jeotermometreleriyle hesaplanan rezervuar sıcaklığı 117-179 o_{C arasında değişmektedir. Kapadokya jeotermal alanındaki ısı}

kaynağı ve fay kuşağı boyunca derinlere süzülen meteorik suların çalışma sahasının güneydoğusunda yüzlek veren ve aynı zamanda çalışma alanının temelini oluşturan Paleozoyik-Mesozoyik yaşlı mermer ve gnayslarda depolandığı ve çalışma alanının kuzeyinde Nevşehir ili Acıgöl kaplıcaları civarında yüzlek veren Kretase yaşlı granit, granodiyorit sokulumu vejeotermal gradyan ile ısındığı düşünülmektedir (Şekil 6.1, Şekil 6.2 ve Şekil 6.3).

Şekil 6.1. Kapadokya jeotermal provensinin kavramsal modeli (alanın güneyden görünümü)

Şekil 6.2. Çalışma alanı içerisinde Tuzgölü Fay zonu ve Niğde fayına ait jeofizik çalışmaları

Şekil 6.3. Kapadokya jeotermal provensinin kavramsal modeli (alanın doğudan görünümü)

6.1.3 Rezervuar ve/veya hazne kayaç ve yayılımı

Rezervuar ve/veya hazne kayaç, işletilmekte olan jeotermal sistemin sıcak ve geçirgen kısmını tanımlar. Jeotermal sistemler ve rezervuarlar; rezervuar sıcaklığı, akışkan entalpisi, fiziksel durumu, doğası ve jeolojik yerleşimi gibi özelliklerine göre sınıflandırılırlar. Örneğin jeotermal rezervuarda 1 km derinlikteki sıcaklığa bağlı olarak sistemleri iki gruba ayırmak olasıdır (Adams, 1985).

a.) Rezervuar sıcaklığının 150 °C’dan düşük olduğu, düşük sıcaklıklı sistemler: Bu tür sistemler genelde yeryüzüne ulaşmış doğal sıcak su veya kaynar çıkışlar gösterirler. b.) Rezervuar sıcaklığının 200 °C’dan yüksek olduğu yüksek sıcaklıklı sistemler: Bu tür sistemler ise doğal buhar çıkışları (fumeroller), kaynayan çamur göletleri ile kendini gösterir.

Jeotermal sistemlerin fiziksel durumlarına bağlı olarak sınıflandırılmaları durumunda, üç farklı rezervuar durumu tanımlanabilir (Adams, 1985).

1. Sıvının etken olduğu jeotermal rezervuarlar: Rezervuardaki basınç koşullarında su sıcaklığının buharlaşma sıcaklığından daha düşük olduğu rezervuarları tanımlamakta kullanılır. Rezervuar basıncını sıvı su fazı kontrol etmektedir.

2. İki fazlı jeotermal rezervuarlar: Rezervuarda sıvı su ve su buharı birlikte bulunmaktadır ve rezervuar basıncı ve sıcaklığı suyun buhar basıncı eğrisini izler. 3. Buharın etken olduğu jeotermal rezervuarlar: Rezervuar basıncındaki akışkan sıcaklığının suyun buhar basıncı eğrisi sıcaklığından daha yüksek olması durumunda bu tür rezervuarlar oluşurlar. Rezervuardaki basıncı su buharı fazı kontrol etmektedir. Hazne kayaç (akifer) içinde sıcak suyun depolandığı ortamdır. Soğuk yeraltı sularında olduğu gibi sıcak su sistemlerinde de en önemli birimi akifer oluşturmaktadır (Şimşek, 1995).

Çalışma sahasında geniş yayılım gösteren Kapadokya volkanizmasına ait birimler hidrojeolojik olarak çok az su içerebilir olmasına rağmen tektonizmanın etkisiyle ikincil porozite ve permeabilite kazandığı için yer yer rezervuar özellik gösterebilmektedirler. Çalışma alanında bulunan kırık ve/veya çatlaklı zonlardan süzülen sular temelde

bulunan mermer ve çatlaklı volkanik birimler içerisinde birikerek rezevuarı oluşturmaktadır.

6.1.4 Örtü kayaç

Hidrotermal sistemin sahip olduğu ısıyı koruyabilmesi için, sıcak su akiferi üzerinde düşük termal iletkenliğe ve düşük geçirimliliğe sahip bir örtü kayacın olması gerekmektedir. Bazı su kaynakları üzerinde ise hiç örtü kaya bulunmamakta (açık sistem), bazılarında ise jeotermal sistem içinde bulunan akışkanın kırık ve çatlaklarında çökelim yaparak kendi örtü kayasını oluşturmaktadır. Çalışma sahasında bulunan tektonizmadan az etkilenen Kapadokya volkanitlerine ait tüf ve ignimbritler sistemin örtü kayasını oluşturmaktadır.