Buhar ve Termal Suların Oluşumu

Buhar ve Termal Suların Oluşumu.
Jeotermal enerjiden yararlanan ülkelerin jeotermal alanlarının jeolojik ve jeomorfolojik özelliklerinin farklı yapılarda oldukları gözlenmekle beraber yeraltındaki suların ısınmasında ve hatta buhar haline dönüştürülmesinde benzer özellikler de bulunmaktadır. Ana hatlarıyla baktığımızda jeotermal alanların, faaliyette olan veya yakın bir tarihte faaliyete geçmiş ve zamanımızda sönmüş olan volkanların çevresinde yer aldığı görülmektedir. Bununla birlikte yeryüzüne kadar ulaşamamış bir volkanın, yani entrüzif magmanın doğal buhar ve sıcak suyun oluşumunda asıl neden olduğu bilinmektedir. Böyle bir oluşumun varlığı, karasal iklim koşullarının egemen olduğu yerlerde kış mevsiminde zeminin kar tutmaması ile bilinir ve jeotermal araştırmaların da en klasik yöntemi olarak kullanılır. Böyle yerlerin derinliklerinde “sıcak kuru kayalar”ın varlığından söz edilir.
Kısaca belirttiğimiz gibi jeotermal suların ve buharın oluşumunda yer altında bulunan sıcak kuru kayaların varlığı esastır. Bu kayaların üzerine çeşitli nedenlerle çevreden gelen suların ısınması ve doğal yollardan veya sondaj yoluyla yeryüzüne çıkması ile oluşan buhar ve termal suların kökeni hakkında bazı teoriler geliştirilmiştir. Bu teorileri şu şekilde belirtmek mümkündür (Şamilgil, 1973).
l- Buhar kökeninin magmatik oluşu : Bu teori İtalyan Bernandio Loti tarafından ileri sürülmüştür. Loti’ye göre (Şekil -1), entrüzif magmaya kadar uzanan fayların, bu magma üzerinde ısınan su ve buhar için doğal yollar olduğu belirtilmektedir. Sondaj yoluyla da fay yüzeylerinden verimli kuyular açılabilir. Ancak bu teori zamanla önemini yitirmiş ve terk edilmiştir.
2 – Buhar menşeinin meteorik olusu; Bu teori 1953’te Goguel tarafından iki temel prensip şeklinde ortaya konmuştur.
a- Soğuma halindeki derin granitik bir plütonun varlığı, bu plütonun üst yüzeylerindeki kayaçların bünyesinde bulunan meteorik suları kaynama noktasına eriştirir. Bu arada buharın çok az bir yüzdesinin de aşağıda bulunan magmatik orijinden alması mümkündür.
b- 5000 m derinlikte soğumakta olan granitik bir plüton, üst tarafındaki kayaçlarda bulunan suyu bir konveksiyon akımına maruz bırakabilir. Böyle bir akım, jeotermik gradyan 1°C / 8 m yi geçtiği taktirde 3000 m. derinliklerde başlar.
Jeotermik saha sularının meteorik orijinli olduğuna dair, Goldschmidt’in Tonani’nin ve Goguel’in görüşleri, H.Craig’in 1956 yılında termal suların izotopik bileşimleri üzerinde yapmış olduğu çalışmalarla doğrulanmıştır. Bu son çalışmalar göstermiştir ki, termal suların en azından % 90 ile % 95 inin menşei meteoriktir. Daha sonra Totani’nin termal suların başka elemanları üzerinde yaptığı çalışmalarda da aynı sonucu görmüştür (Şamilgil, 1973).
Bu iki teoriden birinin veya diğerinin kabulü halinde buhar araştırma metotları da farklı olacaktır. Nitekim magmatik orijin teorisi kabul edildiği taktirde jeolojik ve jeofizik çalışmalar bilhassa derin magmaya ulaşabilen fayların tespitini ön plana alacaktır. Bundan başka yüzeysel hidrojeolojik koşulların araştırılmasına da gerek kalmayacaktır. Zira ağırlığının %5 ile %10’u kadar su içeren granitik magma intrüzyonlarının “genellikle çok büyük olduğu bilinen hacimleri” çok uzun süreler buhar teminini açıklamak için yeterli olmalıdır (Şamilgil,1973).
Buna karşılık meteorik oluşum hipotezi kabul edildiği taktirde jeotermik bir sahanın hidrolojik ve termik bilançosunun hesabını da göz önüne almak gereklidir. Çünkü bu durumda sıcak suların gerek ısıtıcı faktörlerini gerekse genellikle çok daha uzaklarda olabilen beslenme sahalarını araştırmak icap eder.
1961 Roma, yeni enerji kaynakları konferansında hemen hemen tüm üyeler tarafından kesinlikle kabul edilen husus, meteorik orijin teorisi lehinde magmatik orijin teorisinin terk edilmesidir. Roma konferansında Facca ve Tonani tarafından sunulmuş olan jeotermik saha şekline göre böyle bir saha üç esas unsurdan meydana gelir (Şamilgil,1976).
1 – Bir ısı kaynağı, yani soğuma halindeki derin bir magma,
2 – Bir akifer tabaka, yani geçirimli bir seri kayaç,
3 – Bir örtü kayaç, yani geçirimsiz bir seri kayaç.
a) Birinci durum : Akifer çok sınırlı bir şekilde aflöre ediyor ise, ısı kaynağı geçirgenlik yoluyla akiferdeki meteorik suyu ısıtır. Eğer akifere erişen ısı yeterli derecede yüksek (yani normalden 10 ile 20 defa daha fazla ise), ayrıca kayacın geçirgenliği de yüksek ise, akifer içindeki su konveksiyon yoluyla harekete geçer. Konveksiyon sistemi akifer tabakasının bütün kalınlığınca üniform bir ısı dağılımı teminine çalışır. Akifer içindeki sudan başka, akifer kayacın kendisi de aynı derecede ısınır. Bu demektir ki, akifer içindeki ısı gradyanı düşüktür ve 500 m. derinlikteki A noktasının basıncı 50 atmosfer olup, kaynama noktası 263 °C civarındadır. Suyun hareketliliğini kaybetmemesi için ısısı akiferin muhtelif noktalarında birbirinden pek az farklı olmalıdır. Bu durum deneysel olarak da doğrulanmıştır. Kuyulardaki ısı ölçümleri verimli tabak içersinde derinliğe tabi bir ısı artışı göstermektedir. Oysa örtü tabakalarında yüksek bir gradyan tespit edilmektedir. Bu duruma göre 700 m. derinlikteki B noktasında basınç 70 atmosfer olduğu halde ısı A noktasında aynıdır. Maksimum 263 °C’dir. 70 atmosfer basınçtaki kaynama noktası ise 284,5 °C’dir.
b) Akiferin, geniş bir yüzeyle aflöre ettiği ikinci halde sıcak kaynaklar vb. gibi yüzeysel belirtiler görülür. Bu durumda ise, basınç 1 atmosfer ve kaynama noktası da 100°C ye eşittir. Bu ikinci halde sıcak su ihtiva eden akifer tabaka geniş bir şekilde temsil edildiğinden, bu tabakanın derinliklerinde de aşağı yukarı aynı ısı, yani 100 °C ısı mevcut olmak zorundadır. Mademki atmosferik basınç altında kaynama noktası 100 °C dir, konveksiyon sisteminin herhangi bir noktasındaki ısı da 100 °C den pek farklı olamaz . Sıcak ve tuzlu suların varlığı böylece buhar sahalarının varlığı için genellikle olumsuz belirtiler olarak görünmektedir. Bununla birlikte ikinci bir örtü kayaç seviyesinin altında buhar mevcut olabilir.
Diğer yandan sıcaksu ve buhar oluşumuna ait delilleri gösteren jeotermik belirtiler bulunmaktadır. Bu jeotermik belirtiler halen dört kategori halinde açıklanmaktadır.
l – Kontakt (temas) kaynakları
Yüzeyde aflöre eden sıcak bir akifer ile geçirimsiz bir formasyon kontaktındaki kaynaklar genellikle çevrenin diğer yüzeysel sularından daha tuzludur. Nedeni de sıcak suyun yükselişi sırasında kayaçların tuzlarını daha kolaylıkla eritebilmesidir.
Bununla birlikte tuzlu kaynakların bulunduğu bir yerde buhar bulunmaz hükmünü vermek her zaman doğru olmaz. Çünkü yukarıda da belirttiğimiz gibi daha altlardaki bir formasyonda buhar yönünden verimli olabilir.
2- Kaçak kaynakları
Bir akifer üzerindeki kalın bir örtü konveksiyon akımlarının yüzeye erişmesini engelliyor ise ve fakat yüzeye kadar erişen bir fay tıpkı bir sondaj gibi akifer ile bağlantı kuruyorsa, su da kaynama noktasına sahip bir ısıya sahipse, fayın suya değdiği yerde buharlaşma olur. Çünkü bu seviyede basınç düşer, buhar yüzeysel tabakalar seviyesine kadar yükselerek orada yoğunlaşabilir. Bu nedenle tuz yönünden fakir, fakat gaz ve uçucu elemanlar bakımından bu sular zengindir. Bu tip sahalar bilhassa Larderello ve California’daki gayzerlerde ve Ülkemizde de mevcut olup, F. Tonani tarafından etüd ve tespit edilmiştir.
Bu tip kaynaklarda özellikle bor ve amonyum anormal derecede yoğundur. Dolayısıyla bu iki elemanca zengin bir kaynak havzası, buhar bulmak için iyi bir indis oluşturmaktadır.
3 – Hipertermal olaylara bağlı soğuk kaynaklar.
Hidrotermal yeni bir silis çökelimi, yeni traverten çökelimi, yeni mineralizasyonu, yeni borat çökelimi, kayaçlarm hidrotermal alterasyonu, bazı çamur çıkışları ile bazı karbondioksit ve hidrojensülfür belirtileri gibi bugüne kadar pek az inceleme konusu olan unsurların yeni inceleme ve izotopik metotlarla etüdü yapılarak jeotermik suların varlığının bulunmasıdır.
4 – Kaynama noktasının üstündeki çok sıcak kaynaklar ile aktif volkan fümerolleri. Bugün için aktif volkanlardan yararlanmak, endüstri ve sanayide kullanmak ve bunları işler hale getirmek mümkün değildir.

Yorum yazın