JEOTERMAL SAHALARIN BAZI ÖZELLİKLERİ VE JEOTERMAL SAHA MODELİ

JEOTERMAL SAHALARIN BAZI ÖZELLİKLERİ VE JEOTERMAL SAHA MODELİ
Yukarıda belirtildiği gibi Jeotermal sahalarda sıcaksu ve buharın nerede ve nasıl kaynaklandığını ana hatları ile açıkladıktan sonra, bu sahaların hangi özelliklere sahip olduğunun bilinmesi gerekmektedir.
Jeotermal sahaları oluşturan özellikler ve bu özelliklerin doğal sonucu olarak ortaya çıkan hususları şu şekilde açıklanabilir.
a – Jeotermik enerji sahalarında elde edilen akışkanlar meteorik orijinlidir. Bu durum izotopik analizler sonucu elementlerin bulundukları oranlar yardımıyla tespit edilmiştir.
Bunun doğal sonucu olarak, bir jeotermik enerji sahasını bir artezyen sistemi şeklinde düşünmek mümkün olmuştur. Böylece sistem, l – bir beslenme alanından, 2 – suları yeterli bir sıcaklığa ve enerji potansiyeline yükseltecek derinliklere ve alanlara yayılmasını sağlayacak bir sirkülasyon alanından ve 3 -yine, geçirimsiz ortamlar içinde yer alan geçirimli ortamlar yolu ile satha yakın yerlere kadar erişen ve ” Jeotermik Enerji Sahaları” adı verilen bölümlerden oluşur. Jeotermik enerji sahalarında bu çeşit geçirimli kısımlar rezervuar veya Jeotermal akifer adını alırlar. Rezervuarların yüzeye ulaşması mümkün olduğu gibi, sıcak su ve buhar sızıntıları şeklinde belirtiler vermesi veya gözle görülür hiç bir işaret vermemesi de mümkündür.
Yukarıda açıklanan durumun yine doğal bir sonucu olarak, her jeotermik enerji sahasının belirli bir statik seviyesi bulunacaktır.
b – Jeotermal sistemlerde ısı iletimi, ısı taşıyıcısı olan suyun konveksiyonu yoluyla olmaktadır. Sistemin geçirgen kısımlarındaki geçirgenlik sekonder geçirgenliktir. Bu nedenle jeotermal akiferin her yerinde sıcaklık aynıdır.
c – Rezervuarın belirli bir kısmında suyun buhar veya sıvı fazında oluşu, sadece bu kısımdaki basınç ve sıcaklığa bağlıdır.
Aynı zamanda, kaynama noktası – derinlik eğrisini ve eğrinin modele uygulanışını da kapsamaktadır. Modeldeki düşey derecelendirme bu amaçla büyük alınmıştır (Tezcan,1973).
Kaynama noktası – derinlik eğrisi, çeşitli basınçlarda suyun kaynadığı sıcaklığı gösteren bir basınç – sıcaklık eğrisidir. Belirli bir basınç için suyun sıcaklığı, bu basınca ait kaynama sıcaklığından büyük ise su, buhar fazında, küçük ise sıvı fazında bulunur. Bu eğriyi jeotermal rezervuarlara uygulayabilmek için her 10 m derinlik artışının l kg/cm2 lik basınç artışına karşılık geldiği hususu göz önünde tutularak, derinlik cinsinden işaretlenmiştir. Rezervuarın belirli bir derinlikteki basıncı, statik seviyeye nazaran derinliğe bağlı olduğundan, kaynama noktası – derinlik eğrisinin başlangıcı, statik seviyeye intibak ettirilerek kullanılır. Şekil – 7 de rezervuar sıcaklığının 200 °C olması halinde, rezervuarda suyun buhar ve sıvı olma durumu gösterilmiştir. Bu sıcaklıktaki su, 16 kg/cm2 nin altındaki basınçlarda buhar, üstündeki basınçlarda ise sıvı durumunda olacağından, rezervuarda, su – buhar ayrım yüzeyi statik seviyenin 150 m altında bulunan, bir buhar deposu oluşacaktır.
Böylece, bir jeotermal sahada, kuru buhar üretim elde edilebilmesinin, sondajın alt ucunun, rezervuardaki buhar deposu içinde bulunması halinde mümkün olacağı görülmektedir. Kuyu dibinin sıcak su içinde bulunması halinde ise, kuyu başının statik seviyenin altında veya üstünde olduğuna göre, artezyen halinde fışkırır yahut da su statik seviyeye kadar yükselir ve orada kalır.
Diğer yandan, sahada büyük miktarda bir üretim sonucu buhar deposu, daha evvel sıcaksıı veren kuyuların diplerini de kapsayacak şekilde genişleyebilir ve bu kuyuların da buhar verir hale gelmesine neden olabilir (Tezcan,1973).
Bu şekilde, yukarıda verilmeye çalışılan modelle ilgili açıklamadan l – rezervuarın lokasyonu, şekli, derinliği 2 – rezervuar içindeki akışkanın sıcaklığı ve 3 – sıcak suyun statik seviyesi bilindiği taktirde, rezervuarın buhar taşıyıp taşımadığının ve buhar deposunun yerinin tespitinin mümkün olduğu sonucu çıkmaktadır.

Dünya Üzerindeki Jeotermal Enerji Kaynakları
Bilindiği gibi ortalama olarak yerin ısısının yüzeyden itibaren her 33 m de l °C yükseldiği kabul edilir. Fakat yapılan çalışmalarda bu ısının dünyanın bazı bölgelerinde çok yükseldiği anlaşılmıştır. Bu gibi ortalama ısının çok üstünde olan bölgeler jeotermal enerji bakımından çok önemli olduğu görülür. Bu bölgeler yeryüzünde gelişigüzel dağılmış olmayıp belirli kuşaklar gösterirler (Şamilgil – 1973)(Şekil – 8).
Yeryüzünde, yapılan ısı akımı (heat flow) ölçme çalışmaları ile ısı akımının yüksek olduğu sahalar tespit edilmiştir. Özellikle Amerikalıların ve Japonların yapmış olduğu çalışmalarla Pasifik ve Atlantik Okyanuslarının derin kesimlerinde ısı akımının yüksek olduğu kuşaklar ortaya çıkarılmıştır.
Bu ısı akımının yüksek olduğu kuşakların aynı zamanda okyanusun derinliklerinde tespit edilmiş olan eşik zonlara paralel olduğu anlaşılmıştır. Daha sonra bu zonların özel bir strüktüre sahip ve volkanizma ile de bağlı olduğu ortaya çıkarılmıştır.
Ayrıca yeryüzünde bugüne kadar tespit edilen deprem kuşaklarının da, bu ısı akımının yüksek olduğu aktif yarık zonlarla yakın ilişkide olduğu sonucuna varılmıştır. Yani depremler, çoğunlukla aktif fayların bulunduğu belirli kuşaklarda oluşmaktadır. Bu kuşaklar aynı zamanda bugün ve tarihi zamanlarda aktif olan volkanların bulunduğu kuşaklardır. Aynı kuşakların yüksek ısı akımının bulunduğu kuşaklar olduğu da anlaşılmaktadır.
Yukarıda belirtilen kuşaklar ıs; akımı ihtiva eniklerine güre aynı zamanda jeotermal imkanlar acısından da önemli sahalardır. Nitekim zamanımıza kadar jeotermal çalışmaların yapıldığı sahalar genellikle bu kuşaklara isabet etmektedir. Şu halde dünya ölçüsünde deprem zonları, aktif volkanik yer ve zonları, aktif fay zonları ile jeotermal imkanları meydana getiren yüksek ısılı zonlar birlikte mütalaa edilerek korelasyona tabi tutulduğunda, birbirleri ile yakında ilgili oldukları görülür.
Dünya ölçüsünde yapılan çalışmalarda özellikle aktif volkanların bulunduğu sahalar genellikle ısı akımının yüksek olduğu sahalar olduğu tespit edilmiştir. Bu gibi sahalarda magma yeryüzüne kadar çıkabildiğine göre, ısıtıcı olarak başlıca etkendir. Bu durum tarihi devirlerde aktif olup da günümüzde sönmüş görünen volkanların hemen yanında da bulunmaktadır. Volkanlar genellikle aktif faylarla bağlantılıdırlar.
Volkanik kayaçlar özelliklerine göre yüksek poroziteli veya düşük poroziteli olabilmektedir ve faylar, kırık ve çatlaklar bu poroziteyi arttırmaktadır.
Isı kaynağının yakın olduğu genç volkanik sahalarda tektonik yapının uygun olduğu ve volkanik kayaçların da rezervuar ve örtü kayaç özelliklerini taşıdığı durumlarda jeotermal imkanlar doğmaktadır.
Bugüne kadar yapılan jeotermal araştırmalarda birçok jeotermal sahaların volkaniklere bağlı olarak oluştuğu tespit edilmiştir. Buna göre dünyada bazı ülkelerdeki jeotermal sahaların özellikleri ana hatları ile izah edilecektir.
Japonya’nın Jeotermal Sahaları
Japonya’da bugün 25’in üzerinde jeotermal alan bulunmaktadır. Bunların hepsi sıcaksu kaynakları ve fümerollerin bulunduğu sahalardır. Ayrıca bunlar tamamen Kuvaterner volkanizması ile ilişkili olarak bulunurlar.
Bugüne kadar yapılan çalışmalarda henüz iki sahada elektrik üretimine geçilmiştir. Bu sahalar Matsukavva ve Oteka jeotermal sahalarıdır
a – Matsukavva jeotermal sahası; Bu saha Honshu adasının kuzeyindedir. Burada eski bir kaldera içinde bir merkezi koni oluşmuştur. Bu koni Kuvaterner’e aittir. Eski kaldera aynı zamanda iki taraftan faylarla kesilmiştir ve bir graben şeklindedir. Sondajlar kaldera içinde yapılmıştır ve buhar Pliyosen yaşlı dasitik tüf ile onun altında bulunan şeyi ve kumlasından alınmaktadır. Bu rezervuarın üzerinde daha az gözenekli olan andezitler örtü görevi görmektedirler.
Sahadan halen elektrik üretilmekte olup, 20 MW’lık bir jeneratörü çalıştırmaktadır.
b – Otake ve Hatchoburu jeotermal sahaları ; Bu birbirine çok yakın iki saha aynı saha olarak değerlendirilebilir. Çünkü her iki sahada da jeolojik ve tektonik koşullar benzerlik gösterir.
Bu saha ülke güneyindeki Kuyushu adasındadır ve bu da Kuvaterner volkaniklerine bağlı olarak bulunur. Bu saha büyük bir grabenin yer almaktadır. Aynı grabenin güneybatısında Aso yanardağı zaman zaman faaliyete geçmektedir. Burada rezervuar kayaç Hohi volkanik kompleksine ait tüfidik breşlerdir.
Örtü olarak daha az poroz olarak yine Hohi kompleksine ait üst piroksen andezitleridir. Ancak bunlar çok çatlaklıdır. Bilhassa Otake sahasında bu andezitlerin çatlaklı zonlarından buhar da çıkmaktadır.
Otake sahasında 10 MW lık bir jeneratör çalışmaktadır. Hatchoburu sahasında ise testler ve sondaj çalışmaları yapılmaktadır. Burada 30 MW lık bir jeneratör kurulması planlanmış ve devreye geçirilmiştir.
Rusya’da Pauzhetsk Jeotermal Sahası
Bu saha Kamçatka yarımadasında bulunmaktadır. Fay zonu ve Kuvaterner volkaniklerine bağlı olarak yer alır. Günümüzde zaman zaman faaliyette bulunan Koshalev volkanı da bu bölgededir (Kurtman,1973).
Bu termal sahada tüfitik breşler ve aglomera – dasitik türler rezervuar kayaçlar olarak yer alırlar. Dasitik volkan külleri de örtü olarak belirtilmektedir. Bu sahada halen elektrik üretilmektedir.
Yeni Zelanda’da Wairakei Jeotermal Sahası
Wairakei jeotermik sahası Yeni Zelanda’da önemli bir saha olup, SW – NE yönünde uzanan büyük bir grabenin içinde yer alır. Jeotermal koşullar faylar ve volkanik kayaçların ortak etkisi ile oluşmuştur. Sahada grabenin çevresinde ve içinde, buhar ve sıcaksu çıkan birçok kaynak haricinde derin sondaj kuyuları da bulunmaktadır.
Bu sahada rezervuar sünger taşı ile breş nöbetleşmesinden meydana gelen Waiora formasyonudur. Burada Wairaki ignimbritleri geçirimsiz olmakla beraber fay ve çatlaklar vasıtası ile sıcak suyun aşağıdan Waiora rezervuarına gelmesini temin eder. Çamurtaşından ibaret olan üstteki Huka formasyonu da örtü tabakası rolünü oynar. Bu sahadan halen elektrik üretilmektedir.
Meksika’da Pathé Jeotermal Sahası
Bu saha Meksika şehrinin kuzeyindedir. Volkanik saha içersindedir. Sahada jeotermal çalışmalar halen devam etmektedir.
Burada rezervuar, riyolitler olarak düşünülmektedir. Çünkü buhar riyolitlere girilince fışkırmıştır. Fakat daha altta Mesozoik kalkerlerinin rezervuar olarak bulunacağı ileri sürülmektedir. Örtü belli değildir.
İtalya’da Mt. Amiata Jeotermal Sahası
Bu jeotermal saha volkanik tip sahalara dahil değildir. Burara rezervuar tamamen sedimanter olan kalker – dolomit ve anhidritlerden oluşmuş Tuscan formasyonudur (Sür, 1976).
Örtü tabakası da Tuscan formasyonu üzerine gelen şey! ve mam tabakalarıdır.
Bu sahayı en üstte Mt. Amiata volkanikleri örtmüştür. Burada genç volkanikler ancak ısıtıcının buraya yakın olduğunu göstermesi bakımından önemlidir. Sahanın aynı zamanda graben içinde geliştiği anlaşılmaktadır.
Kısaca söylemek gerekirse dünyada belirli kuşaklar jeotermal olanaklar bakımından önem taşımaktadır. Bu kuşaklar deprem ve genç volkanik kuşaklarla adeta çakışmaktadır. Bu nedenle bir bölgenin jeotermal enerji potansiyeli o bölgenin jeolojik tarihçesi, özel jeodinamik ve jeomorfolojik konumu ile yakından ilgilidir. Volkanoloji ve jeodinamik kavramlara ilişkin modern bir tez olan “Levha Tektoniği Teorisi” jeotermal araştırmaların ana objektiflerini belirlemek için yol gösterici rol oynamaktadır.
Avrupa’daki jeotermal alanların konumu ve oluşum süreci, aynı jeodinamik kuşaklar içinde yer alan ülkemizi de yakından ilgilendirdiğinden, ana hatları ile aşağıda verilmeye çalışılacaktır.
Türkiye’nin Jeotermal Enerji Potansiyeli
Yukarıdaki dağ kuşakları ve deprem kuşakları göz önüne alındığında Türkiye, jeotermal açıdan önemli bir yerdedir. (Şekil -8). Türkiye deprem kuşağı üzerindedir ve bu da Türkiye’de bulunan önemli fayların aktif olduğunu göstermektedir. Bu faylar genellikle grabenler veya doğrultu atımlı faylar şeklinde gelişmişlerdir. Türkiye’de bulunan birçok sıcaksu kaynakları bu faylarla yakından irtibatlıdır.
Nitekim bugüne kadar yapılan jeoloji, jeomorfoloji. jeofizik, jeokimya ve sondaj çalışmalarının sonuçlarına göre ülkemizde de önemli .bir jeotermal potansiyelin olduğu anlaşılmıştır (Şekil – 9).
Batı Anadolu’da mevcut bulunan çok sayıdaki sıcaksu kaynağından büyük bir kısmı graben yapılarını oluşturan kırıklar üzerinde yer almaktadır.
Jeoloji ve jeomorfolojik araştırma sonuçlarına göre, genç tektonik evrenin kontrolünde olan bu kırık çizgileri kabukta çok yeni bir yükselmeyi dışa vurmaktadır.
Jeofizik verilerine dayanılarak derin kökenli graben fayları ile yüzeylenen termal akışkanların Batı Anadolu’da yüksek entalpili (kullanıma uygun, elverişli) alanların oluşmasına neden oldukları kabul edilebilir. Bugüne kadar sürdürülen araştırmalar sonucunda bu bölgede yüksek entalpili birkaç hidrotermal sistem tespit edilmiş olup (Kızıldere, Germencik) grabenler boyunca daha başka hidrotermal sistemlerin bulunabilmesi de mümkündür.
Batı Anadolu’daki grabenlerle ilgili gerilme tektoniğine karşın, Orta Anadolu’da yakın zamanlara kadar etkinliğini sürdürmüş genç ve yaygın volkanizmanın izleri görülmektedir. Genç volkanizmanın ve tektoniğin yoğun olduğu alanlarda orta ve düşük entalpili hidrotermal alanların gelişmesi muhtemeldir. Isıtmacılıkta kullanım için elverişli olabilecek bu hidrotermal alanlardan başka, Orta Anadolu’da kırıklıkların yaygın olmadığı fakat ısı birikiminin bulunduğu düşünülen yöreler de mevcut olup, buraları kızgın kuru kaya türü yapay jeotermal sistemlerin geliştirilmesine uygun yerlerdir (Acıgöl – Nevşehir). Ayrıca kalın tortul istifleri içeren tortul havzalarda derin sıcaksu rezervuarlarının varlığı da güçlü ihtimaller arasındadır. Bazı petrol arama sondajlarında da böylesine rezervuarlara rastlanmıştır (Erişen, 1986).
Doğu Anadolu’da da yine tarihsel zamanlara kadar sürmüş yaygın volkanik etkinlik ve bu etkinliğe dayalı yüksek ısı anamolisi beklemek mümkündür. Dağınık sıcaksu kaynaklarının gözlenebilmesi, çağdaş kabuksal yayılım bölgesi olması ve buna bağlı olarak derin kırıkların çok sayıda bulunması nedeniyle önemli hidrotermal sistemlerin varlığı kesindir. Bugüne kadar düşük entalpili sistemlere rastlanmasına rağmen, orta ve yüksek entapili sistemlerin, hatta kırık sistemlerinden uzaklaştıkça, ısı birikiminin olabileceği alanlarda kızgın kuru kaya sistemlerinin bulunmaması için de herhangi bir olumsuz neden yoktur.
Yine ”Kuzey Anadolu Fay Kuşağı” boyunca düşük entalpili de olsa değerlendirilebilecek jeotermal enerji potansiyelinin yanı sıra, Trakya ve Güneydoğu Anadolu’daki derin tortul havzalarının derinliklerinde de düşük entalpili jeotermal yatakların bulunması mümkün görünmektedir.
Görüldüğü gibi ülkemizin, gerek jeolojik durumu gerekse jeodinamik ve jeomorfolojik konumu nedeniyle umutlu bir jeotermal enerji potansiyeli vardır. Bugüne değin elektrik üretimine yönelik olarak Türkiye Elektrik Kurumu tarafından Kızıldere (Denizli) kurulan 20.4 MW’lık güç ünitesi dışında herhangi bir güç ünitesi kurulmuş değildir. Germencik (Aydın), Tuzla (Çanakkale) jeotermal alanlarından önemli ölçüde elektrik güç potansiyeli beklenmektedir.

Yorum yazın