TRAKYA ( ERGENE ) BASENİ HİSARLIDAĞ RESURGENT KALDERASININ GRAVİMETRİK İNCELEMESİ VE JEOTERMAL POTANSİYELİ

Transkript

1 TRAKYA ( ERGENE ) BASENİ HİSARLIDAĞ RESURGENT KALDERASININ GRAVİMETRİK İNCELEMESİ VE JEOTERMAL POTANSİYELİ Hakkı ŞENEL 1 shakki@mta.gov.tr shakki1956@yahoo.com Öz: Ganos yükselimi ile Istranca masifi arasında yer alan Ergene baseni, Orta Eosen, Oligosen denizel, Pliosen karasal, Pliokuvaterner ve Holosen çökellerinin yüzeylendiği, hızlı sedimantasyon özellikli derin bir havzadır. Havza kuzeyi Büyük Çekmece-Çatalca- Saray-Kırklareli-Lalapaşa hattıyla Istranca masifiyle yanal sınırlıdır. Bu yanal geçiş gravite anomali haritasına göre normal faylanma karakteri göstermektedir ve Trakya (TRFZ) fay zonu ile çakışmaktadır. Basen derinliğinin 6-1 km kadar olduğu dikkate alındığında bu havzanın normal faylanma ile oluşamayacağı da açıktır. Diğer yandan havzanın güney batı yöresinde 35 milyon yıl ve 6-8 milyon yıl yaşlarında olduğu tesbit edilen iki farklı geniş volkanızma olayı bu havzanın çok büyük bir olasılıkla çek-ayır sistemiyle oluştuğu düşüncesini akla getirir. Diğer yandan andezitik ve dasitik lav, tüf ve ignimbiritlerden oluşan çok geniş ( Enez den Çorlu ya kadar) uzanan 8 metre kalınlıktaki asidik volkanit Hisarlıdağ da çok geniş silisik kaldera oluşturması beklenen olaydır. Hisarlıdağ asidik volkanizmasını çevreleyen Üst Miyosen bazik volkanizma ( Hisarlıdağ resurgent kalderası = ikinci evreli kaldera) bölgenin en genç volkanizmasıdır. Aynı sahada açılan kuyularda 3 metrelerde anormal ısı artışı, Hisarlıdağ da çok geniş bir kalderanın varlığı, üzeri ignimbirit ve tüflerle örtülü 8 metre kalınlıktaki birörtü ile örtülü olması, gravimetrik verilere göre volkanizma altı plüton varlığı ve jeotermal bir potansiyel olması da kaçınılmaz olur. Ergene baseni içini dolduran düşük yoğunluklu alüvyon malzeme içinde yer alan volkanizma ve plütonizma daha yoğun olduğu için gravimetrik alan olarak da kendini pozitif anomali olarak göstermektedir. Anahtar Kelimeler: Çek-Ayır Basen Sistemi, Resurgent Kaldera, Jeotermal Potansiyel, Gravimetrik Ters Çözüm Giriş Ergene (Trakya) baseni içinde yer alan birimler, Orta Eosen ve daha genç sedimanlar olduğundan, havza oluşum başlangıcı bu devir öncesine dayanır (Ercan ve diğ. 1995, Ercan ve diğ.1998, Saner 1985,Sümengen ve diğ Havzanın kuzey sınırı, Istranca masifiyle dike yakın dokunaklıdır. Özellikle Büyük Çekmece batısında basen başlangıcı dike yakın bir yanal sınır sergilemektedir. Gravite verilerine göre normal faylanma karakterli bir anomali göstermektedir. Havza en derin tabana Malkara-Hayrabolu arasında ulaşmakta ve Pınarhisar-Vize doğrultusunda uzanım vermektedir. Havzanın sedimantasyon ve genç volkanitlerine bakıldığında, basenin açılma yada doğrultu atım faylanma sonucu gelişen çek-ayır sistemiyle geliştiği görüşü canlanır (Aydın ve diğ.1982, Bingöl 1986, Mann ve diğ.1983). Gravite anomalisi ele alındığında, havza açılırken sedimantasyonla dolan düşük yoğunluklu malzeme ile negatif anomali oluşurken, havza derinleştikçe incelen kabukla meydana gelen volkik yada pluton yükselim dizisiyle ortaya çıkan pozitif anomali zinciri, güneyde yer yer yüzeylenen volkanik yapılarla çakışmaktadır. Basenin yer aldığı bölgenin gravite anomalisi sabit yoğunluk farkıyla modellendiğinde en az 7 km kalınlıkta tabana ulaşırken, yoğunluğun üstel yada hiperbolik değişimi dikkate alındığında 9-1 km arası bir taban derinliği vermesi dikkat çekici bir noktadır. Ergene havzası gravimetrik modellendiğinde, Istranca masifi (Trakya Fay Zonu = TRFZ) sınır olacak biçimde iki basamak (taraça) ile tanımlanabilir. Doğudaki Saray-Çatalca-Çorlu arasında kalan blokta taban derinliği daha az görülmektedir. Çorlu-Saray hattının batısında kalan kesim Ergene havzasının en derin kesimini oluşturmaktadır. Bu haliyle Ergene havzası iki farklı etkin zaman dilimi içinde gelişim gösterdiği söylenebilir. Öte yandan havzanın güney- 1 MTA Genel Müdürlüğü, Marmara Bölge müdürlüğü, Kocaeli 149

2 batısında yer alan Hisarlıdağ volkanitleri incelendiğinde, milyon yıl (Alt Oligosen) ve 6-8 milyon yıl Üst Miyosen yaşlarında volkanik faaliyetleri olduğu yaş tayinleriyle saptanmıştır ( Ercan ve diğ.1998, Yıldırım ve diğ.24) Yöntem Matematik Kavramlar ( Üstel ve Hiperbolik derinlik-yoğunluk yaklaşımı) : Sedimantasyon havzalarında yoğunluğun derinlikle değişimi ile ilgili başarılı bir çok çalışma örneği verilebilir ( Athy 193, Cordell 1973, Maxant198, Chai ve Hinze 1988, Murthy ve diğ. 1979, Perinçek 1987, Litinsky 1989). Yoğunluğun üstel olarak değişimi ile ilgili ( Athy 193) ifade = + ( ) e bh olarak verilebilir. Burada temel yoğunluk değeri, o yüzey yoğunluğu, h derinlik, b ise uzunluk birimi olarak bir sabittir. Bu durumda yoğunluk farkı = e bh ve = ( ) olarak verilebilir. Yoğunluk değişiminin hiperbolik olduğu kabul edildiğinde ise aşağıdaki ifade ile verilebilir( Litinsky1989) 2 β = + 2 ( h + β ) burada uzunluk biriminde bir sabittir. yüzey ile taban yoğunluğu arasındaki yoğunluk farkıdır. Ters çözüm modelleme tekniği kullanıldığında objektif fonksiyon f obj = m m= 1 ( g obs g cal ) ifadesini en küçük yapmak için model parametrelerinin başlangıç değerinden, iteratif olarak, seçilen matematik modele göre hesaplanan anomali değeri, ölçülen anomaliye eşitlenmeye çalışılır. Matematik modelde yoğunluk fonksiyonu üstel, parabolik, hiperbolik yada klasik olarak sabit yoğunluk seçilebilir. Sabit yoğunluk seçiminde, matematik modelin daha küçük hacimsel kütle olarak hesaplanmasına neden olur. Objektif fonksiyonun en küçük değerinde yada verilen iterasyon sayısında kabul edilebilir hata ile en küçük olma şartı için anomaliyi oluşturan değişken parametreler sistemi terimlerinin tek tek türevlerini sıfıra eşitlemek gerekir. Bu kavramı tüm diferansiyel ifadesi ile gerçekleştirebiliriz. Gözlenen ve hesaplanan gravite anomalilerinin parametrelere göre en küçük hata değerine ulaştıran kısmi toplam diferansiyel ifadesi e=g obs ( g cal ( = g obs ( [g teo ( + dd + dz + dξ + dη +.. δd δz δξ δη olarak verilebilir. Burada g teo ( teorik başlangıç modelin hesaplanan gravite anomalisini, ( D ) yoğunluk fonksiyonunu gösterir. Yoğunluk üstel [ Granser (1987), Chai ve Hinze (1988)] Parabolik [ Chakravarthi (1995), Chakravarthi ve diğ. (24)] yada klasik olarak sabit alınabilir. ] 15

3 Şekil 1. Prizmatik 3D blok model Ergene Havzasının Gravimetrik Modellemesi : Matematik model (Şekil 1), Trakya daki Bouguer anomali haritasına uygulanmıştır. ( Şekil 2). Gravite anomali haritasında Geosystem Winglink sürüm jeofizik data işleme programı kullanılmıştır. Derin yapıyı ortaya çıkarmak için 1, 2 ve 5 km kesme dalga boylu alçak geçişli filtreler kullanılmıştır. Yanal geçişleri belirginleştirmek içinde yatay türev işlemcisinden yararlanılmıştır.(şekil.3) Alçak geçişli filtrelenmiş harita 5 km grid aralığı ile modellenerek ters çözüm işlemi yapılmış ve Ergene Havzası taban topografyası rejyonal anlamda Şekil 2. Çalışma alanının Bouguer anomali haritası Çıkarılmıştır(Şekil 4).Bu modele göre Ergene Havzası iki belirgin derinlik seviyesine sahip alan görünümlüdür. Basenin en derin bölgesi Malkara-Hayrabolu arasına denk geldiği, Pınarhisar-Vize doğrultusunda uzandığı görülmektedir. Havzanın doğuda Saray-Çatalca-Çorlu arasında kalan bölgesi daha sığbir taban topografyasına sahip olduğu bu çalışma ile tesbit edilmiştir. Güney-batıda yer alan Hisarlıdağ bölgesinde görülen pozitif gravite anomalisinin doğuya Tekirdağ yönüne, kuzey-doğuya Meriç yönüne uzanım yaptığı görülmektedir. Havzanın düşük yoğunluklu oluşu dikkate alınırsa ayrıca havzada açılan derin kuyularda 3 metre derinlikte anormal ısı artış gradyanının ölçülmesi ( İnan ve Yalçın 1995), alüvyon altı pluton sokulumunun varlığını akla getirir. 151

4 Şekil 3. Çalışma sahasının yatay türev değişim haritası. Sonuçlar Ergene havzası, gravimetrik modellemeye göre iki farklı derinlik seviyesinden oluşmuş iki evreli bir basen görünümündedir. İki basamaklı basen gelişimi aktivitesi olasılıkla volkanizma oluşumu aktif dönemi ile eş zamanlı gelişmiştir. Basenin en derin kesimi Malkara-Hayrabolu arasındadır. Havzanın kuzey sınırını oluşturan yanal süreksizlik TRFZ ile çakışmaktadır. Bu aynı zamanda Ergene çek-ayır sistemininde TRFZ ile kuzey sınırını oluşturmaktadır. Havza sabit yoğunluk parametresiyle gravimetrik modellemede 7 km lik bir derinliğe, üstel yada hiperbolik yoğunluk parametresiyle gravimetrik modellendiğinde 9-1 km lik bir basen derinliğine ulaşmaktadır. Havza güney batısında yer alan Hisarlıdağ resurgent (iki evreli) kalderası ve kuzey doğu ve doğu uzanım yönlerinde yer alan pozitif gravite anomalisi, yüzeylenen ignimbirit ve volkanik tüfler altında, Ergene sedimantasyon havzasına sokulan, sahada oluşmuş iki evreli volkanizmanın kökünü oluşturan plutondan kaynaklandığı düşünülebilir. Derin sondajlarda da tesbit edilen 3 metreden sonra olağan üstü sıcaklık artışı, iki evreli volkanızma faaliyeti sonunda 8 metre kalınlığındaki ignimbirit ve volkanik tüfler altında yer alan gravimetrik alanda kendini pozitif anomali olarak gösteren sahanın jeotermal potansiyel oluşturmasını gerektirir. Şekil 4. Üç boyutlu ters çözüm modelleme ile hesaplanan basenin 3D görünümü. ( Surfer 8 programında yatay 125, düşey 6 yönlerden ışıklandırılmış görünümü.) Teşekkür Araştırmacı yazar bu çalışmada kullanılan gravite datalarının alımında katkısı bulunan, Türkiye rejyonal gravite projesinde 197 li ve 199 lı yıllar arasında görev alan bir kuşak MTA Jeofizik-gravite çalışanlarına teşekkür etmeyi bir borç bilir. 152

5 KAYNAKLAR 1. ATHY,L.F.,193 Density,porosity and compaction of sedimentary rocks. Bulletin of the American Association of Petroleum Geologists 14, AYDIN,A., NUR,A., 1982,Evolution of pull-apart Basins.Tectonics,1, BİNGÖL,E.,1986,Doğrultu Atım Sorunu ve Jeolojisi,MTA Eğitim Serisi No CHAI, Y.,HINZE,W.J., Gravity inversion of an interface above which the density contrast varies exponentially with depth. Geophysics 53,6, CHAKRAVARTHI,V.,1995. Gravity interpretation of nonoutcropping sedimentary basins in which the density contrast decreases parabolically with depth. Pure and Applied Geophysics 145,2, CHAKRAVARTHI,V.,SUNDARARAR,N.,24. Automatic 3D gravity modeling of sedimentary basins with 7. density contrast varying parabolically with depth. Computers&Geoscience 3, CORDELL,L.,1973,Gravity 9. analysis using an exponential density deprh function San-Jacinto graben, California,Geophysics 38, ERCAN,T.,SATIR,M.,STEINITZ,G.,DORA,A.,SARIFAKIOĞLU,E.,ADİS,C.,WALTER,H.J.,YILDIRIM,T.,1995,Big a yarımadası ile Gökçeada, Bozcaada ve Tavşan adalarındaki (KB) Anadolu Tersiyer volkanizmasının 11. özellikleri. MTA Dergisi No ERCAN,T.,TÜRKECAN,A.,GAILLOU,H.,SATIR,M.,SEVİN,D.,ŞAROĞLU,F.,1988,Marmara Denizi ve çevresindeki Tersiyer volkanizmasının özellikleri. MTA Dergisi No GRANSER,H.1987.Three-dimensional interpretation of gravity data from sedimentary basins using an exponential density-depth function. Geophysical Prospecting 35,9, INAN,S.,YALÇIN,M.N.1995, Trakya havzasında termal olgunlaşma evrimi,yeniden değerlendirme. Trakya havzası jeolojisi sempozyumu bildiri özetleri. 15. LITINSKY,V.,A., 1989, Concept of effective density: Key to gravity depth determinations for sedimentary basins.geophysics 54, MANN,P.,HEMPTON,M.R.,BRADLEY,D.C.,BURKE,K.,1983,Development of pull-apart basins.jour.of Geology,91, MAXANT,J., 198, Variation of density with rock type,depth and formation Western Canada basin from density logs,geophysics 45, MURTHY,I.V.R.,RAO,D.B., 1979,Gravity anomalies of two-dimensional bodies of irregular cross-section with density contrast varying with depth, Geophysics 44, PERİNÇEK,D.,1987, Trakya havzasının wrench fay zonunun sismik özellikleri,türkiye 7.Petrol kongresi, SANER,S., 1985,Saros körfezi dolayının çökelme istifleri ve tektonik yerleşimi,ege Denizi,Türkiye,Türkiye Jeol.Kur.Bült.,28, SÜMENGEN,M.,TERLEMEZ,İ.,ŞENTÜRK,K.,KARAKÖSE,C.,1987,Gelibolu yarımadası ve güneybatı Trakya havzasının stratigrafisi,sedimantolojisi ve tektoniği.mta Rap YILDIRIM,T.,TÜRKECAN,A.,AKIN,U.,24,Hisarlıdağ volkanizması resurgent kalderası ve jeotermal enerji olanakları.türkiye 16.uluslararası jeofizik kongre ve sergisi. 153