6. Ulusal Kıyı Mühendisliği Sempozyumu 413 GÜLBAHÇE KÖRFEZİNDEKİ JEOTERMAL AKTİVİTENİN JEOFİZİK YÖNTEMLERLE ARAŞTIRILMASI Bade Pekçetinöz Cem Günay Mustafa Eftelioğlu Erdeniz Özel Jeof. Yük. Müh. Dr. Dr. Doç. Dr. Dokuz Eylül Üniversitesi Deniz Bilimleri ve Teknolojisi Enstitüsü İnciraltı, İZMİR bade.pekcetinoz@ogr.deu.edu.tr cem.gunay@deu.edu.tr mustafa.eoglu@deu.edu.tr erdeniz.ozel@deu.edu.tr ÖZET Ülkemiz jeotermal kaynaklar açısından zengin ve buna elverişli jeoloji ortamlarına sahiptir. Jeotermal sistemler dinamik, açık ve değişken sistemlerdir. Bileşenleri, ısı, akışkan, basınç ve kimyasal bileşenlerdir. Bu nedenle, yerkabuğunun üst kesimlerinde ısı akısının yüksek yeraltı suyunun derinlere süzülüp ısındıktan sonra yeniden yükselebileceği geçirimli zonların bulunduğu ve jeotermal akışkanların konveksiyon hücreleri oluşturacak şekilde dolaşıp biriktirebileceği kapanların oluşabildiği kesimlerinde gelişmektedir. Ülkemizin jeoloji çatısı içinde buna elverişli farklı kuşaklar bulunmaktadır. Batı Anadolu nun Ege kıyılarındaki yaygın faylanma, ısı akısının göreceli olarak yüksek olduğu bu bölgede, çoğu denizden beslenen bazı sahaların gelişmesine yataklık yapmıştır. Jeotermal potansiyelin önemli bir bölümünün yer aldığı, Batı Anadolu da 20 milyon yılı aşkın bir süredir devam eden tektonik aktivitelere bağlı olarak, birçok jeotermal alanın bulunduğu graben şekilli kırık hatları gelişmiştir. Bu graben yapılarından Büyük Menderes ve Gediz Grabenleri ülkemizin en önemli jeotermal sahalarını içermektedir. Çalışma alanı Gediz grabeni in bir parçası olan Gülbahçe ve Sığacık Körfezlerini kapsamaktadır. Ege Bölgesinde kıyıda yapılan çalışmalarda elde edilen verilerden jeotermal enerjiye sahip rezervuarların deniz altında devam etme olasılığının yüksek olduğu düşünülmesine rağmen henüz bu konuda yapılan çalışmalar yok sayılabilir. Bu amaçla Gülbahçe körfezinde yapılan yüksek ayrımlı sismik ve sonar çalışmaları, jeokimyasal analizler ve ısı akısı ölçümleri körfezdeki jeotermal kapasitenin belirlenmesine olanak sağlayacaktır. GİRİŞ Türkiye genç tektonik ve volkanik aktivite nedeniyle bilinen yaklaşık 1200 termomineral kaynağa sahiptir. Yüksek jeotermal enerji rezervinin olma nedeni horst ve graben sistemleri ile doğrudan ilişkilidir (Tarcan ve diğer., 2004). Çalışma alanımız Gediz grabeni in bir parçası olan Gülbahçe Körfezini kapsamaktadır (Şekil 1). Gediz grabeni üzerinde birçok stratigrafik, petrografik ve tektonik çalışmalar yapılmıştır (Erdoğan ve Güngör 1992; Hetzel ve diğer., 1995; Emre 1996). Bu çalışmalar daha çok graben yapıları ve tektonik özelliklere odaklanmıştır. Son çalışmalar ana fayın güney tarafının detechment fay özelliği gösterdiğini ve bunun Menderes masif kayaları ile Neojen Tersiyer sedimentlerini ayırdığını belirtmektedir (Karamanderesi 1972; Yılmazer 1988; Filiz ve diğer., 1993;Yılmazer ve Karamanderesi 1994; Irmak 1994; Filiz ve diğer., 1994; 1995; Filiz ve Tarcan 1997; Karamanderesi 1997; Tarcan ve Filiz 1997; Tarcan ve diğer., 2000). Ege de Körfezlerle sonuçlanan Gediz Grabenlerinin temelini Menderes masifine ait metamorfitler oluşturmaktadır. Jeotermal rezervuar olarak ta metamorfitler üzerine tektonik dilimler halinde allokton olarak örtülmüş İzmir filişi içinde değişik derinlikte ve kalınlıkta olan spilitler, meta kumtaşları, releristalize kireçtaşları rezervuarı oluşturmaktadır. Ayrıca bunun altında konumlanan metabazik, metadiyabaz, metaserpantinik türü kayaçlar ise fay zonlarına yakın
414 6. Ulusal Kıyı Mühendisliği Sempozyumu yerlerde bulunmaları sekonder permabiliteye sahip olmaları halinde rezervuar kaya rolü oynayabilmektedirler. Örtü görevini ise filişin kendi veya neojen istifleri oluşturmaktadır. Yapılan değişik amaçlı deniz ve kara çalışmaları Körfezlerde örtü-rezervuar ilişkilerinin daha iyi olduğunu işaret ettiğinden körfezlerdeki jeotermal kapasitenin daha yüksek olma olasılığını arttırmaktadır. Ayrıca jeotermal suların hidrojeolojik özelliği ve jeokimyasal karakteristiği de incelenmeye çalışılmıştır (Tarcan ve diğer., 2004). Şekil 1 Çalışma alanı bulduru haritası Batı Anadolu graben sisteminin bir parçası olan İzmir ve çevresi, tektonik açıdan oldukça aktif olup, jeotermal potansiyeli yüksek olan bir bölgedir. İzmir çevresinde geniş bir alanda yayılım bulunan ve İzmir-Ankara Zonu nun ürünü olan Bornova karmaşığı, Menderes metamorfikleri üzerinde tektonik konumludur. Batı Anadolu nun K-G genişlemesine bağlı kabuk incelmesi nedeniyle, bölge Miyosen boyunca yoğun bir volkanik aktivite geçirmiştir. Erken Miyosen plütonizmasını izleyerek gelişen kalkalkali volkanizma, KD-GB doğrultulu faylarla açılan Erken Miyosen havzalarındaki tortullaşmaya eşlik etmiştir. Altta alüviyal ve üstte gölsel çökel topluluğundan yapılı Orta Miyosen havzaları, Erken Miyosen den kalıtsal KD gidişli kırıkların yeniden işlemesiyle yapılanmıştır. Aynı havzalarda gelişen Geç Miyosen tortullaşması, Orta Miyosen tortul sekansına benzer biçimde, altta alüviyal ve üstte gölsel
6. Ulusal Kıyı Mühendisliği Sempozyumu 415 çökeller ile simgelenir. Orta Miyosene kadar varlığını sürdüren kalkalkali volkanizma Geç Miyosen de karakter değiştirmiş; alkali bazik ve trakitik ürünler vermiştir. Geç Pliyosende ya da Erken Kuvaternerde başlayan D-B faylanmalarla birlikte, KD gidişli eski kırık sistemleri yeniden hareketlenmiş ve etkinliklerini günümüze dek sürdürmüşlerdir. Körfez içlerine kadar uzanan aktif kırık sistemleri, olası ısı kaynağını oluşturan plütonizma, örtü ve rezervuar kaya niteliğindeki Üst Kretase-Paleosen yaşlı İzmir-Ankara Zonu kaya toplulukları; İzmir ve yakın çevresindeki jeotermal sistemlerin oluşumunda rol oynamıştır. İzmir Körfezi çevresinde bulunan jeotermal sistemlerin kullanım güncelliğinin artması, bununla ilgili kayda değer maddi potansiyele sahip olması, ayrıca beslenme havzalarındaki bilinçsiz yapılaşma nedeniyle meteorik girdilerin azalması; bu sistemlerin oluşumunun ve yakın çevreyle tektonik ilişkisinin daha dikkatli incelenmesine gerekçe olmuştur. Bu amaçla deniz çalışma verilerine göre tespit edilen kırık hatlarının karadaki uzantıları karada yapılacak jeolojik gözlemlerle takip edilecektir. ÇALIŞMA YÖNTEMİ Bu çalışmanın amacı, Gülbahçe Körfezinin jeotermal kapasitesini araştırmaya yönelik olup aynı zamanda körfez civarında karada yapılan çalışmaların devamı olacaktır. Bu amaçla, jeotermal sistemin belirlenmesi ve aktif tektonizmanın belirlenip jeomorfolojik özelliklerin (baca çıkışları v.b.) çıkarılması için Dokuz Eylül Üniversitesi Deniz Bilimleri ve Teknolojisi Enstitüsü nün Piri Reis araştırma gemisiyle yüksek ayrımlı (3.5 khz) sığ sismik yansıma çalışması yapılmıştır Yüksek ayrımlı (3.5 khz) sistemler, deniz tabanından itibaren ortalama 30 m derinliklere kadar olan üst tortul katmanın yüksek ayrımlı sismik görüntüsünün sürekli şekilde elde edilmesini sağlarlar ve yüksek ayrımlı deniz tabanı araştırmalarında ana yöntemlerden biri olarak geniş çapta kullanılırlar. Deniz tabanının morfolojik yapısının belirlenmesi amacıylada, yüksek ayrımlı (3.5 khz) sığ sismik yansıma çalışmasında koşulan aynı hatlar üzerinde yanal taramalı sonar çalışması yapılmıştır. Sistemin çalışma ilkesi, geminin her iki yanına bakan transduserler (tow-fish) yardımıyla üretilen yüksek frekanslı (10-500 khz) ses sinyallerinin, dar ve yelpaze şekilli ışınlar şeklinde yayınması esasına dayanmaktadır. Su içerisinde tespit edilen sıcak su bacalarının sıcaklığını ölçmek (-0 C den 70 C ye kadar) ve ortam termik dengesi hakkında bilgi edinebilmek ve doğru olarak kaydetmek için, tasarlanan 12 adet sıcaklık kaydedici cihaz kullanılmıştır. Hem bacaların yerleri hem de sıcaklık kaydedici cihazların konum denetlemesi Robot Kamera (ROV) ile yapılmıştır. Sıcak su çıkış noktalarından alınan jeolojik örneklemeler grab örnekleyici ve gravity core ile gerçekleştirilip tane boyu analizleri yapılmaktadır. VERİLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ Bölgede yaklaşık olarak toplam 52 km uzunluğundaki hatlar üzerinde yüksek ayrımlı 3.5 khz sığ sismik ve yanal taramalı sonar çalışmaları yapılmıştır. Aktif tektonizma ve güncel yapılar araştırılmaya çalışılmıştır. Genel olarak su çıkışlarının olduğu bölgelerde üsteki yumuşak sedimentlerde kabarmalar oluşmakta olup buralarda tepe olarak adlandırılan çıkış bacaları izlenmektedir (Şekil 2). Ayrıca bu tepeler aktif su çıkışlarının olduğu alanlarda yaygın olarak gözlenmiştir. Yüzeyde kabarma şeklinde deformasyona neden olan tepe alanları sonar kayıtlarında da net bir şekilde izlenmektedir (Şekil 3). Genel ortalama boyutları 20m çap
416 6. Ulusal Kıyı Mühendisliği Sempozyumu civarındadır. Çalışma alanındaki aktif su çıkışları (marine farm) echosounder kayıtlarında tespit edilmektedir (Şekil 4). Şekil 2 3.5 khz yüksek ayrımlı sismik kayıt Şekil 3 Yanal Taramalı Sonar kaydı
6. Ulusal Kıyı Mühendisliği Sempozyumu 417 Şekil 4 Echosounder kaydı SONUÇLAR Gülbahçe Körfezi ve çevresi mevcut konumuyla jeotermal kapasitenin geniş bir alana yayıldığı bir sıcak su kaynak alanıdır. Türkiye nin batısındaki diğer jeotermal sistemlerde olduğu gibi, Gülbahçe körfezindeki termal suların yayınımı büyük faylar ve kırılma zonlarıyla yakından ilişkilidir. Deniz suyu ve civardaki meteorik sular, faylar ve kırılma zonları boyunca rezervuar kayacı doldurup derinde ısınarak konveksiyon akımları yardımıyla tektonik hatlar boyunca yüzeye doğru çıkarlar. Körfezde doğal çıkışların olduğu alanlardaki sıcaklık değerleri yaklaşık olarak 35-37 C olarak ölçülmüştür. Kara verileri derindeki rezervuar sularının 100 C ve üzerinde olduğunu göstermektedir. Bu alanın, gelecekte yüksek potansiyelli alternatif enerji üretim merkezi olması beklenmektedir. Grab örnekleyici ve gravity core ile gerçekleştirilen jeolojik örneklere ait tane boyu analizleri yapılmaya devam edilmektedir. KAYNAKLAR Emre T., Gediz Havzasının hidrojeolojisi. Devlet Su İsleri (DSİ) 2. Bölge Müdürlüğü raporu, İzmir, 1996, pp 1-310. Erdoğan B, Güngör T., Menderes Masifi in Kuzey Kanadının Stratigrafisi ve Tektonik Evrimi. TPJD Bül, 1992, 4-1:9-34. Filiz S, Gökgöz A, Tarcan G., Hydrogeollogic comparisons of geothermal fields in the Gediz and Büyük Menderes Grabens. Congress of the World Hydrothermal Organisation, 13-18 May 1992, İstanbul-Pamukkale, Turkey, 1993, pp 129-153. Filiz S, Tarcan G, Irmak U., Gediz Havzası yeraltısularındaki bor kirlenmesi. TJK Bül, 1994, 9:483-491.
418 6. Ulusal Kıyı Mühendisliği Sempozyumu Filiz S, Tarcan G., High boron content in the aquifer systems of Gediz Basin. In: Piskin Ö, Ergün M, Savaşcın MY, Tarcan G (eds) Proc International Earth Sciences Colloquium on the Aegean Region, İzmir-Güllük, Turkey, 1997, pp 681-692. Hetzel R, Passchier CW, Ring U, Dora OÖ., Divrgent extension in orogenic belts: the Menderes Massif (southernwesthern Turkey). Geology, 1995, 23-5:458-544. Irmak U., High boron content in the aquifer systems of Salihli: Alaşehir palins. MSc Thesis, DEU, 1994, İzmir. Karamanderesi İH., Detail geology and geothermal energy feasibility of the Urganlı Kaplıcaları (Manisa- Turgutlu) and surrounding area (In Turkish), 1972. Karamanderesi İH., Salihli-Caferbeyli (Manisa İli) jeotermal sahası potansiyeli ve geleceği. In: Dünya Enerji Konseyi Türk Milli Komitesi, Türkiye 7. Enerji Kongresi teknik oturum bildiri metinleri, 1997, pp 247-261. Tarcan G, Filiz S., Hydrogeology of the Turgutlu geothermal field. Turk J Earth Sci, 1997, 6-2:43-64. Tarcan G, Filiz S, Gemici Ü., Geology and Geochemistry of the Salihli Geothermal Fields, Turkey. In: Books of Proceedings, R-922. WGC-2000 World Geothermal Congress 28 May-10 June 2000, Kyushu-Tohoku, Japan, 2000, pp 1829-1834. Tarcan G, Gemici Ü, Aksoy N., Hdrogeological and geochemical assessments of the Gediz Graben Geothermal Areas, Western Anatolia, Turkey. Environ Geol, 2004, 47:523-534. Yılmazer S., Kursunlu-Sart sıcak su kaynaklarının (Salihli) hidrojeoloji ve jeokimyasal özellikleri. Isparta Mühendislik Fakültesi Dergisi, 1988, 5:242-266. Yılmazer S, Karamanderesi İH., Kursunlu jeotermal alanının (Salihli-Manisa) jeolojisi ve jeotermal potansiyeli. In: Dünya Enerji Konseyi Türkiye 6. Enerji Kongresi Türk Milli Komitesi, 17-22 Ekim 1994, İzmir, Teknik Oturum Teblipleri I, 1994, pp 68-181.