öz BATI ANADOLU JEOTERMAL SAHALARININ JEOLOJİK VE JEOKİMYASAL DEĞERLENDİRMESİ Namoğlu, A. Coşkun Doktora, Jeoloji Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Doç. Dr. N il gün Güleç Aralık 1997, 225 sayfa Bu çalışma, Batı Anadolu'daki jeotermal sistemlerin özelliklerinin belirlenmesini ve bölgenin jeotermal potansiyelinin değerlendirilmesini konu almaktadır. Batı Anadolu'da jeotermal aktivite, genellikle bölgenin ana grabenlerinde, farklı doğrultulu fayların kesişme alanlarında yer alan sıcak su kaynaklan, gaz çıkışları ve hidrotermal alterasyon zonlan şeklinde kendini göstermektedir. Bu çalışmada, jeotermal sahalar bulundukları Tuzla-Edremit, Dikili-Bakırçay, Sındırgı-Simav, Gediz, Küçük Menderes, Seferihisar-Cumaovası ve Büyük Menderes gibi graben alanları gözönüne alınarak gruplandırlmışlardır. Bu sahaların jeolojik ve hidrojeolojik özellikleri ile jeotermal akışkanların jeokimyasal ve izotopik özellikleri, bulundukları grup içinde ayn ayn incelenmiştir. Jeotermal akışkanlardan elde edilen kimyasal veriler, bu akışkanların özelliklerinin, kökenlerinin ve orijinal rezervuar sıcaklıklarının belirlenmesi için kullanılmıştır. Her bir gruptaki jeotermal sahalarla ilgili sonuçlar, birbirleriyle karşılaştınlmışlardır. Tuzla -Edremit ve Seferihisar-Cumaovası grabenleri için karakteristik olan ve Ege kıyılarına yakınlıkları dolayısıyla deniz suyu girişiminin etkilerini yansıtan alkali-klorid tipindeki sular dışında, hemen tüm grabenlerin sıcak sulan alkali- bikarbonat özelüğindedir. Kimyasal ve izotopik (8D - 518O) veriler, hemen tümgrabenlerin sulan için, sığ-soğuk ve derin-sıcak su bileşenleri arasındaki bir karışımı işaret etmektedir; bu bileşenler esas olarak meteorik kökenli olmakla birlikte, Tuzla- Edremit ve Seferihisar-Cumaovası grabenlerinde deniz suyu bileşenini de içermektedir. Karışım sürecine ilişkin entalpi hesaplan, kaynak sularındaki sıcak su bileşeninin % 39 ile % 70 arasında değiştiğini göstermektedir. Bati Anadolu sularının He-izotop bileşimleri (R/Ra = 0.40-3.63), aktif volkanizma ile ilişkili jeotermal sistemlere ait değerlerin (R/Ra >5) hayli altındadır. He-izotop bileşimlerinin bölgedeki dağılımı volkaniklerin dağılımı ile bir ilişki göstermemekte, ancak genç tektonizmaya bağlı olarak gelişen faylann dağılımına paralellik sunmaktadır. Rezervuar sıcaklık hesaplarına ilişkin olarak, empirik akışkan jeotermometreleri (silika, katyon ve gaz), akışkan-mineral denge hesaplan ve entalpi analizleri (silika-entalpi ve klorid-entalpi modelleri ve entalpi hesaplan), Tuzla - Edremit grabeni için 95°-230°C, Dikili-Bakırçay grabeni için 115°-223°C, Sındırgı- Simav grabeni için 50°-310°C, Gediz grabeni için 38°-242°C, Seferihisar-Cumaovası grabeni için 41°-373°C, Küçük Menderes grabeni için 56°-157°C ve Büyük Menderes grabeni için 42°-270°C sıcaklık değerlerini vermektedir. Çok yüksek (300°C ve civan) ve düşük sıcaklıklar kaynak sularından elde edilmiş olup, esas olarak kanşım sürecinin etkilerini yansıtmakta ve dolayısıyla akışkan-mineral dengesinin oluşmadığını işaret etmektedir. Kuyu sulan ise, bazı sahalar için ölçülen kuyu-dibi sıcaklıklarına yakın değerler sunmaktadır. Elde edilen sıcaklık verilerinin toplu bir değerlendirmesi, düşük entalpiye sahip Küçük Menderes ve yüksek entalpiye sahip Büyük Menderes grabenleri dışında tüm grabenler için orta-yüksek entalpili jeotermal sistemlerin varlığını göstermektedir. Batı Anadolu Bölgesi'ndeki jeotermal sistemin, aktif tektonizmanın etkisi altında gelişmiş olan `forced - convective` sistem özelliğine sahip olduğu düşünülmektedir. Anahtar Kelimeler : Batı Anadolu, jeokimya, jeotermal sistem, jeotermometre, mineral-akışkan dengesi, izotoplar, entalpi. ABSTRACT GEOLOGICAL AND GEOCHEMICAL EVALUATION OF THE GEOTHERMAL AREAS IN WESTERN ANATOLIA Namoğlu, A. Coşkun Ph.D., Department of Geological Engineering Supervisor : Assoc Prof. Dr. Nilgün Güleç December 1997, 225 pages. This study is concerned with the determination of geothermal system characteristics and the evaluation of the geothermal potential in the Western Anatolian region. In Western Anatolia, geothermal activity manifests itself in the form of hot springs, fumaroles, and hydrothermal alterations which are commonly located at the intersection of the faults with different trends within the major grabens of the region. The geothermal areas are grouped, in this study, on the basis of their locations with respect to these grabens, namely Tuzla-Edremit, DiMli-Bakırçay, Sındırgı-Simav, Gediz, Küçük Menderes, Seferihisar-Cumaovasi and Büyük Menderes grabens. The geological and hydrogeological features of these areas and geochemical-isitopic characteristics of the geothermal fluids are studied separately for each group. The chemical data obtained from the geothermal fluids are evaluated in terms of determination of the nature and origin of the fluids and the original reservoir temperatures. The results obtained from each group are compared to one another. Thermal waters of almost all the grabens are dominantly alkali- bicarbonate in nature, except in Tuzla-Edremit and Seferihisar - Cumaovası grabens where waters are characteristically alkali-chloride type and, being close to the Aegean coast, reflect the effects of seawater influx. Both chemical and isotopic (8D-8180) 1X1data suggest mixing, for waters of almost ali the grabens, between shallow-cold and deep-hot water components which are essentially meteoric in origin, but include a marine component in Tuzla-Edremit and Seferihisar-Cumaovası grabens. The assessment, through enthalpy calculations, of the mixing phenomena suggests 39 % to 70 % hot-water component in spring waters. He-isotope compositions of Western Anatolian waters (R/Ra ratios ranging from 0.40 to 3.63) are considerably lower than those typical for geothermal systems associated with active volcanism (R/Ra >5). The distribution of the He- isotope compositions does not show a correlation with the distribution of volcanics, but parallels the distribution of the fault systems related to the young tectonism in the region. Regarding the reservoir temperature estimates, the empirical fluid geothermometers (silica, cation and gas), fluid-mineral equilibria calculations and enthalpy analyses (silica-enthâlpy and chloride-enthalpy models and enthalpy calculations ), yield, respectively, ranges of 95°-230°C for Tuzla-Edremit, 115°-223°C for Dikili-Bakırçay, 50°-310°C for Sındırgı-Simav, 38°-242°C for Gediz, 41°-373°C for Seferihisar-Cumaovası, 56°-157°C for Küçük Menderes, and 42°-270°C for Büyük Menderes grabens. The anomalously high (around 300°C) and low temperature estimates belong to spring waters reflecting essentially the effects of mbdng and hence the lack of fluid-mineral equilibria. The well waters, on the other hand, yield more reasonable temperatures for some of the fields correlating with the measured bottom- hole temperatures (a majtimum of 232°C in Büyük Menderes graben). An overall assessment of the temperature estimates, reveal moderate to high enthalpy geothermal systems for most of the grabens except Küçük Menderes and Büyük Menderes grabens which have low and high enthalpy systems, respectively. The present geothermal system model of Western Anatolia is proposed as a `forced - convective` system which has developed in relation to the active tectonism. Keywords: Western Anatolia, geochemistry, geothermal system, geothermometry, fluid-mineral equilibria, isotopes, enthalpy. 225