Cumhuriyet Üniversitesi Jeofizik Mühendisliği Bölümü YORUMLAMA II JFM 4004 Cumhuriyet Üniversitesi Jeofizik Mühendisliği Bölümü 2011

JEOTERMAL ALANLARIN ARAŞTIRILMASINDA JEOFİZİK ÇALIŞMALAR Türkiye genç volkanik etkinliklerin sık rastlandığı orojenik, aktif, tektonik Akdeniz kuşağın üzerinde yer almaktadır. Alp Orojenezi sırasında şiddetli kırılma tektoniğine uğraması, magma yaklaşımı ve buna bağlı olarak yerkabuğunun içine yerleşen magma odaklan jeotermal sistemlerin oluşmasında önemli rol oynamıştır. Türkiye'deki jeotermal alanların saptanmasında jeofizik araştırmaların yeri büyüktür. Sahadaki problemlere uygun olarak temel jeofizik yöntemlerden bir veya birkaçı uygulanarak jeotermal rezervuarın yeri, derinliği ve yapısıyla ilgili çok önemli bilgiler elde edilmektedir.

Genellikle jeotermal alanlar; sıcak su kaynaklan, hidrotermal çökeller ve bozuşum ürünleri gibi yüzey belirteçleriyle karakterize edilirler. Jeotermal akışkan içeren hazne kaya ve onu çevreleyen ortam jeofizik yöntemlerle kolayca algılanıp haritalanabilecek fizikî özelliklere sahiptir. Jeotermal alanların en çarpıcı özelliği çevrelerine göre yoğun sıcak ortam içermeleridir, bu nedenle ısının kayaçların fiziksel özellikleri üzerindeki etkilerini inceleyen jeofizik yöntemler arama faaliyetlerinin temelini oluşturmaktadır. Doğrudan sıcaklık ölçümüne dayanan ısı akısı ve jeotermal gradyan gibi termal yöntemler jeotermal alanların araştırılmasında en etkin yöntemlerdir. Fakat bu yöntemler derinlikleri 30 ile birkaç yüz metre arasında değişen çok sayıda sondaj kuyusu gerektirdiklerinden oldukça masraflıdırlar. Ayrıca ısı akısı yöntemi için kayaçların termal kondüktivite değerlerinin doğrudan sondaj kuyusunda ölçülememesi ve kırıklı ortamlarda sondaj kuyusu ne kadar derin açılırsa açılsın termal gradyan ölçümlerinin konvektif ısı transferinin etkisinde kalması gibi etkenler bu yöntemlerin kullanımını sınırlamaktadır.

Kayaçlarda görülen sıcaklıkla değişen fiziksel özellikler elektrik yöntemlerin jeotermal alanların araştırılmasında iki amaçlı olarak kullanılabileceğini göstermektedir. Birincisi manyetotellürik gibi derin araştırma yöntemleriyle derin yapıların araştırılmasında; ikincisi ise sığ rezervuarlar için ısı kaynaklarını oluşturabilecek odak noktalarım saptamaktadır. Kristalen kayaçlarda yüksek manyetik süseptibiliteli ferromanyetik minerallerde Curie sıcaklık noktasında paramanyetik hale dönüşme özelliği de o derinliğe kadar sıcaklık gradyan değerinin saptanmasında manyetik prospeksiyon yönteminin özel bir hali olarak uygulanmaktadır (5-15 km lik sınır içinde). Gravite, manyetik, sismik prospeksiyon yöntemleri de jeotermal alanlarda yapısal sorunları çözmek için bölgesel veya detay amaçlı olarak kullanılırlar.

Gravite ve manyetik yöntemler, potansiyel teoriye dayalı temel jeofizik arama yöntemleridir. Geniş alanlarda, genel olarak tüm yeraltı zenginliklerinin aranmasında (maden, petrol, jeotermal vb.), detay jeolojik, diğer jeofizik ve sondaj çalışmalarına yönelik hedef alanlarının belirlenmesinde ucuz yöntemler olması nedeniyle dünyada ve Türkiye’de uygulama alanları artmaktadır. Gravite yöntemi yerçekimi alanından, manyetik yöntem ise yer manyetik alanından etkilenir. Yeraltı homojen bir yapıda olmayıp magmatik, sedimanter, metamorfik ve ekonomik zenginlikleri oluşturan mineral yoğunlaşmalarından oluşur. Bu kayaçlar ve mineral yoğunlaşmaları yeraltında farklı derinlik, boyut ve farklı yoğunluk ve mıknatıslanma duyarlılığına sahiptirler. Tüm bu farklılıklar gravite yönteminde yerçekimi ivmesinin düşey bileşeninde, manyetik yöntemde ise yer manyetik alanında belirgin değişimlere neden olur.

Havadan manyetik verilerin yorumlanması ve bu anomaliye sebep olan jeolojik yapının modellenmesi için, manyetik verilerin kutba indirgenmesi, manyetik verilerin gravite verilerine dönüştürülmeleri, güç spektrumundan jeolojik yapı derinliğine yaklaşım, anomaliye sebep olan jeolojik yapının yaklaşık sınırlarının tayini, havadan manyetik verilerin jeolojik 2B olarak modellenmesi ve prizmalar yardımıyla jeolojik 3-B modellenmesi teknikleri kullanılmaktadır. Bir sahanın jeotermal arama için uygun olup olmadığının, uygun ise arama için hedef alanların belirlenebilmesi ve uygun arama yöntemlerin seçilebilmesi için bölgesel jeoloji, jeofizik (havadan manyetik ve rejyonal gravite), verileri birlikte incelenmelidir ve detay aramalara (jeolojik haritalama, jeokimyasal örnekleme, jeofizik ve sondaj çalışmalarına) daha sonra başlanmalıdır.

Gravite Yöntemi Jeotermal Enerji Aramaları: Sahadaki yapı, Tektonizma, Magma yükselimi, Jeotermal akışkan içeren hazne kaya ve onu çevreleyen ortam.

Denizli yöresi jeotermal alanları Menderes grabeninin doğu ucunda yer alan Denizli yöresi jeotermal alanları belirlemek için yapılan jeofizik araştırmalar gravite çalışmalarıyla başlamıştır. Bouguer anomali ve ikinci türev haritalarına indirgenen ölçümler izleyen şekillerde görülmektedir. Bouguer anomali haritası sahanın tektonik yapısını oluşturan horst-graben yapısını yansıtmaktadır. Yüksek gradyan artışlarıyla sınırlanan zonlar horst-graben tektonik yapılarının kontağında düşünülen basamak faylarla korele edilmiştir, ikinci türev haritasında pozitif alanlar yüzeylenmiş veya gömülü horst yapılarıyla, negatif alanlar ise graben sahasının konumuyla deneştirilmiştir. Bu çalışmada sıcak su kaynakları gibi yüzey belirteçlerinin negatif ve pozitif alanların geçiş sınırlarında olması, jeotermal sistemlerin horst-graben sınırlarıyla yakın ilişkili olduğunu işaret etmektedir.

Aynı sahada maksimum ikibin metre derinliği araştıracak şekilde uygulanan doğru akım elektrik özdirenç sondaj çalışmalarından 500 m derinlik için hazırlanan bu görünür özdirenç seviye haritası, D-B doğrultulu K80 profili için eşözdirenç ve elektrik yapı kesiti izleyen şekillerde görülmektedir. Seviye haritasında göze çarpan en belirgin özellik 5 ve 10 Ohm-m gibi küçük özdirenç değerli konturlarla sınırlanan alanların varlığıdır. Tekkehamam, Kızıldere, Bölmekaya, Yenice, Gölemezli, Pamukkale yakınında oluşan bu alanlar, bölgede egemen horst-graben yapılarının sınırlarım oluşturan aktif faylara yakın ve bunlara paralel olarak uzanmaktadır. Temeldeki jeotermal haznenin Pliyosen örtü içerisindeki göstergesi olarak yorumlanan ve jeotermal akışkanın elde edilmesi amacıyle yapılacak sondajlar için başlıca hedef alanları olacak bu zonlar, böylece seviye haritalarından elde edilmiştir.

Görünür özdirenç ve elektrik yapı kesitlerinden sondaj planlaması için gerekli temel kaya derinliği, basamaklı faylar ve örtü içinde oluşan küçük özdirençli zonlar açıkça görülmektedir, özdirenç değerlerinin faylardan uzaklaştıkça büyümesi ve jeotermal yüzey belirteçlerinin de basamaklı fayların uzanımları doğrultusunda oluşmaları, Denizli yöresindeki jeotermal alanların ana fay ve kırık sistemleri boyunca oluştuklarını ve tektonik kökenli olduklarını göstermektedir.

HİDROKARBON ALANLARIN ARAŞTIRILMASINDA JEOFİZİK ÇALIŞMALAR Gravite anomalileri derinden gelen rejyonal etkileri içerebilmektedir. Ayrıca büyük yapılar; antiklinal, senklinal ve kıvrımlarda benzer rejyonal tesir oluşturabilmektedir. Petrol içeren kapanlar gravite anomalilerinde rejyonal etki içeren yapılar içinde doğrudan gözlenemeyebilirler. Bu tür kapanlar rejyonal konturlar arasında büklüm (“inflection”) oluşturabilirler (KEAREY vd. 2000; ATEŞ 2007). Gravite ve manyetik anomalilerin değerlendirilmesinde Türev yöntemi anomalilere neden olan sığ kütlelerin etkilerini arttırmakta ve derinden gelen etkileri ise bastırmaktadır. Bu nedenle türev yöntemi gravite anomalilerinde büklüm olan yerlerin tesirlerini de belirginleştirmektedir. Böylece olası hidrokarbon yerleri gözlemlenebilmektedir.

Orta-Anadolu’nun Tuz Gölü havzası olarak bilinen güney batı kesiminin gravite anomalilerine 1. türev yöntemi uygulanmıştır. Bu bölgede petrol barındırabilecek yerlerin olabileceği bilinmektedir. Bu nedenle bu bölge ülkemizin en çok kuyu açılan yerlerinden biridir. Haritadaki kırmızı ve mavi kapanımlar rejyonal haritadaki büklüm yerleridir. Buralar petrol barındırabilecek olası yerlerdir. Açılan 14 kuyudan sadece bir kuyu (TG-10) büklüm özellikli bir bölgenin nispeten kenarına rastlamaktadır.