Kütahya-simav Jeotermal Sahası Nın Jeokimyasal Değerlendirmesi

Abstract

Bu çalışmada, Kütahya-Simav Jeotermal Sistemi’ni sağlıklı inceleyebilmek, anlayabilmek ve bir hidrojeolojik model oluşturabilmek için jeokimyasal yöntemler kullanılmıştır. Termal sular Na-HCO3-SO4’ca zengin, düşük Cl içerikli yeraltı sularından etkilenmiş, meteorik kökenli ve olgunlaşmamış sular grubuna girmektedir. Su kimyası ve atomik iyon oranları, termal suların tortul kayaçlar ve florca zengin kayaçlardan etkilendiğini göstermektedir. Silika jeotermometreleri/Na-Li jeotermometreleri ve Na-K jeotermometreleriyle sırasıyla 157-179 0C ve 220-256 0C arasında rezervuar sıcaklıkları hesaplanırken, Na-K-Mg üçgen diyagramı 230-240 0C civarında bir sıcaklığa işaret etmektedir. Entalpi-silika karışım modeli, kalsedon ve kuvars için sırasıyla 156 ve 177 0C; entalpi-klorür karışım modeli ise 166 ve 174 0C’lik rezervuar sıcaklıkları önermektedir. Entalpi-klorür karışım modeliyle termal suların sıcaklık ve kimyasal bileşimindeki değişim, kaynama ve derin kökenli termal suyun soğuk su ile karışımıyla açıklanabilir. Sahanın izotopik değerlendirmesi, Simav jeotermal sularının 18O zenginleşmesini ve Nadarçam soğuk suları tarafından beslendiğini ve suların yaşının yaklaşık 50 yıldan fazla olduğunu gösterirken, sahanın deniz seviyesine göre ortalama beslenme yükseklikleri 969 ile 1174 m arasındadır. Sahanın alterasyon mineralojisi, sularda 160 0C ile 250 0C arasında rezervuar sıcaklıkları göstermektedir. Termal suların kayaç-akışkan etkileşimini yansıtan aktivite diyagramları, suların 150-200 0C sıcaklık aralığında K-feldspat, muskovit, albit, Mg-klorit ve vairakit mineralleriyle dengede olduğunu ve sahanın alterasyon mineralojisi ve Na-K jeotermometreleriyle uyumlu olarak halen üretim yapılan rezervuardan daha derinde ve daha sıcak, yani elektrik üretimine imkan verecek potansiyel bir kaynağa işaret etmektedir. Mineral denge diyagramları, halen üretim yapılan zon, silika jeotermometreleri ve karışım modellerine uygun rezervuar sıcaklıkları vermektedir. Mineral denge diyagramlarına göre, sahada yüksek sıcaklıklarda kalsit ve jips/anhidrit ile düşük sıcaklıklarda da silika çökelimi olasıdır.

In this study, geochemical methods are used to reliabily analyze and understand the Kütahya-Simav Geothermal System and also to create a hydrogeological model. The thermal waters are rich in terms of Na-HCO3-SO4, are affected from underground waters consisting of low Cl and they are included in the meteoric origin and immature waters group. Water chemistry and atomic ion ratios show that the thermal waters are affected from sedimentary rocks and from fluorine rich rocks. With the use of silica geothermometers/Na-Li geothermometers and Na-K geothermometers the reservoir temperatures are calculated as 157-179oC and 220-256oC, respectively, Na-K-Mg triangle diagram states a temperature of approximately 230-240oC. The enthalpy-silica mixture model recommends reservoir temperatures of 156oC and 177oC and the enthalpy- chlorine mixture model recommends 166oC and 174oC for chalcedony and quartz, respectively. The change in the temperature and chemical composition with the enthalpy-chlorine mixture model can be explained by the mixing of the deep origin boiling thermal waters with cold water. The isotopic evaluation of the field indicates that the Simav geothermal waters are 18O enriched, are fed by the Nadarçam cold waters and that the age of the waters are older than approximately 50 years. The average feeding heights of the field with respect to sea level is between 969 and 1174 meters. The alteration mineralogy of the field indicates reservoir temperatures between 160oC and 250oC in the waters. The activity diagrams of the thermal waters, representing the rock-water interaction, signal that the waters are in equilibrium with K-feldspar, muscovite, albite, Mg-chlorite and wairakite minerals at the 150-200oC temperature range and point out, with accordance with the alteration mineralogy of the field and Na-K geothermometers, a potential source which provides a possibility of electricity generation and is situated deeper and is hotter than the presently producing reservoir. The mineral equilibrium diagrams yield reservoir temperature values that are in harmony with the values obtained from the production zone, silica geothermometers and mixture models. According to the mineral equilibrium diagrams, precipitation of calcite and gypsum/anhydrite at high temperatures and precipitation of silica at low temperatures is probable.