Simav (Kütahya) jeotermal alanının hidrojeoloji incelenmesi

Abstract

İnceleme alanı Ege Bölgesi'nin iç (kesimlerindeki Kütahya İli'nin güneydoğusunda yeralan Simav İlçesi ve çevresini kapsamaktadır. Sahanın temelini Menderes Masifi'nin çekirdeğini oluşturan Prekambriyen - Paleozoyik yaşlı migmatit ve gnays içeren Kalkan formasyonu ve şistler içeren Simav metamorfitleri oluşturmaktadır. Ayrıca Simav metamorfitlerinin Kalkan formasyonu üzerine bindirmesiyle milonit, milonitşist ve kataklazitlerin gözlendiği Kataklastik zon görülmektedir. İstif Paleozoyik yaşlı ve birbirleriyle yanal - düşey geçişli mermerlerden oluşan Balıkbaşı formasyonu, şistler içeren Sancasu formasyonu ve kristalize kireçtaşlanndan yapılı Ankaya formasyonuyla devam etmektedir. Bu birimler üzerinde diskordansla yerleşen Triyas - Jura yaşlı Budağan kireçtaşlanndan sonra alttaki birimleri de Paleosen'de kesen Eğrigöz graniti bulunmaktadır. İstifte Miyosen yaşlı ve birbirleriyle yanal - düşey geçişli kırıntılı ve karbonatlı Kızılbük formasyonu ile tüfler içeren Civanadağ tüfleri ve aglomera, dasit, riyodasit ve riyolitten oluşan Akdağ volkanitleri Eğrigöz graniti üzerinde diskordansla yeralmaktadır. İstifin en üst kesimlerin de ise aralarında açısal diskordans bulunan Kuvaterner yaşlı kaba kırıntılı Toklargölü formasyonu, Eynal formasyonu ve bunların arasına yayılmış Naşa bazaltı yeralmaktadır. Tüm birimleri güncel çökeller olan alüvyonlar örtmektedir. Mineral paraj enezlerine göre Kalkan formasyonu başlangıçta almandin - amfibolit fasiyesinde daha sonra Simav metamorfitlerinin Kalkan formasyonu müzerine bindirmesiyle yeşilşist fasiyesinde gerileyen ikinci bir metamorfizma geçirmiştir. Paleozoyik kayaçları ise yeşilşist fâsiyesinde metamorfizma izleri taşımaktadır. Menderes Masifi 'nin Pliyosen - Kuvaterner dönemindeki yükselme olay lan ile doğan tansiyonal kuvvetlerle oluşan Simav grabeni Batı Türkiye'deki K - G gerilme tektoniğinin en son ürünlerinden biridir. İnceleme alanındaki ısı kaynağı genç volkanizma, genç tektonik etkinlik ile oluşan yüksek jeotermal gradyandır ve suların derinlere ulaşma olanağının bulunmasıdır. Jeotermal enerji oluşumuna olanak sağlayan Simav grabeni; Simav Dağı horstu, Katrandağı horstu ve Akdağ horstu arasında yeralmaktadır. Aynca grabeni oluşturan faylann konumlan, gravite ve rezistivite haritalan ve kesitleri ile daha net belirlenmiştir. Gelişen eklem ve kınk sistemlerinin Naşa bazaltı (1. hazne kaya), Budağan kireçtaşı (2. hazne kaya), Ankaya formasyonu ve Balıkbaşı formasyonu (3. hazne kaya) mermer ve kireçtaşlannda ikincil gözeneklilik ve geçirimlilik oluşturması bu birimlere hazne kaya olanağı sağlamıştır. Eynal formasyonu (1. örtü kaya), 2. örtü kaya olarak Kızılbük formasyonu, Civanadağ tüfleri, Akdağ volkanitleri ve Sancasu formasyonu (3. örtü kaya) geçirimsiz olup örtü kaya özelliği taşımaktadır. Rezistivite haritalan bölge jeolojisiyle deneştirildiğinde jeotermal alanlan gösteren 10 ohm-m'lik eğri kapanımlannın Eynal, Çitgöl ve Naşa kaplıca civarlannda olduğu görülmektedir. Bölgede yeraltısuyu akımı içme ve sulama amaçlı açılan DSİ kuyu verilerine göre kurutulmuş göl sahasına doğrudur. Soğuksuların kimyasal analizinde CO3+HCO3, Ca, Mg iyon değerleri daha yüksek, NH4, N03, Fe, N02, Al, Mn değerleri ise diğer iyonlardan düşük olarak görülmektedir. Sıcaksu analizleri ise katyonlara göre Na+K>Ca>Mg, anyonlara göre HC03+CC>3>S04>C1 karakteristiği sunmaktadır. İnceleme alanındaki sulann eş sıcaklık, rezistivite, Cl, HCO3, SO4, Ca, NH4, NO3 ve NO2 haritalan yapılarak soğuksu - sıcaksu ilişkileri ve kirlilik kaynaklan ve yayılım alanlan saptanmıştır. Aynca diyagramlarla soğuksuların içme ve sulama suyu olarak kullanılmasının uygun olduğu, sıcaksulann ise yüksek tuzluluk nedeniyle uygun olmadığı belirlenmiştir. Doygunluk indeksi değerlendirmelerine göre sıcaksulann aragonit, kalsit ve dolomit minerallerince doygunluğu beslenme alanındaki başlıca birimlerin ve rezervuar kayanın karbonatlı kayaçlar olduğunu göstermektedir. İzotop analiz sonuçlan sulann meteorik kökenli ve jeotermal sulann dolaşım yaşının 50 yıldan daha fazla olduğunu göstermektedir. Jeotermometre uygulamalanyla hazne kaya sıcaklıklarının 148° - 180° C arasında olduğu hesaplanmıştır. Bölgedeki rezervuarlarda toplam jeotermal akışkanın 195 x 106m3 ve toplam beslenme miktannın 78.2 x 106 nrVyıl olduğu hesaplanmıştır. Aynca bu çalışmada konut ısıtılması, sera ve sağlık amaçlı kullanılan jeotermal akışkanın veriminin ve kullanım olanaklannın artırılması amacıyla çeşitli öneriler sunulmuştur. Anahtar Kelimeler : Sıcaksu kaynaklan, su kimyası, jeotermometreler, hidrojeoloji, jeotermal enerji, Simav jeotermal alan

Study area covers the Simav town and its surrounding, located at southwest of Kütahya in the interior part of the Eagean Region (Western Turkey). The Kalkan formation comprising of Precambrian - Paleozoic aged migmatite and gneiss and, Simav metamorphics comprising of schist occur at the basement of the study area. Both formation forms the main body of the Menderes massive. A cataclastic zone composed of milonite, milonite - schist and cataclastics was resulted from thiwsting of the Simav metamorphic onto the Kalkan formation. The sequence continius upward with laterely and vertically interbedded, Paleozoic aged Balıkbaşı (marble), Sancasu (schist) and Ankaya (crystallized limestone) formations. The Triassic - Jurassic Budağan limestone rest on the above mentionned formation with angular conformity. The Paleocene aged Eğrigöz granite crosscut all the abovementioned units. Detritic and calcareous Kızılbük formation, Civanadag tuff and Akdag volcanic comprising of agglomera, dacite, rhyodacite and rhyolite are Miocene inage, laterely and vertically interbedded to each other and overlie the Eğrigöz granite unconformity. At the of sequence, coarse detrital Toklargölü formation Eynal formation and Naşa basalt intercalating both formations occur. All of these formations are covered by presentday alluvium. Based on mineral paragenesis, it is concluded that the Kalkan formation was subjected to metamorphism first under almandine - amphibolite facies and later degraded green schist facies whwn Simav metamorphics trusted onto the Kalkan formation. The Paleozoic rocks show signs of metamorphism in green schist facies. Simav graben resulted from tensional stress originated from uplifting of the Menderes massive during Pliocene - Quaternary is the last product of N - S extensional tectonics in Western Turkey. The sources of heat in the study area are the young volcanism and tectonics rendering possible the high geothermal gradients and the reach of waters to depths. Simav graben providing the formation of geothermal energy is located between the Simavdağ horst, Katrandağ horst and Akdag horst. The position of faults forming the graben has been determined more accurately by means of gravity and resistivity maps and closs sections. Joints and fractures developed in the Naşa basalt (1. Reservoir rock), the Budağan limestone (2. Reservoir) marble and limestone of Ankaya and Bahkbaşı formations from secondary porosity and better permeability and, make them reservoir rocks. Eynal formation, Kızılbük formation, Civanadağ tuffs Akdağ volcanics and Sancasu formation are impermeable and caprocks in character. When resistivity maps were compared with local geological features, it has been seen that isoresistivity curve of 10 ohm - m showing geothermal areas are located around the Eynal, Çitgöl and Naşa thermal springs. In the region according to the data obtained from wells drilled for the drinking and irrigation water purposes. Ground water current is toward the desiccated lake. Cold water analysis gave high CO3 + HCO3, Ca, Mg ion values, and low NH4, NO3, Fe, NO2, Al and Mn ion values. Hot water analysis gave a cation trend of Na + K > Ca > Mg and an anion trend of HC03 + CO3 > S04 > CI. Cold water - hot water interactions and contaminated dreas were determined by doing isotherm, resistivity, CI, HCO3, SO4, Ca, NH4, NO3 and NO2 maps. Beside that, it has been determined that cold waters are suitable for drinking and irrigation, but because of high salinity hot waters are not. Based on saturation indices, hot waters are saturated in respect to aragonite, calcite and dolomite and this indicates that rocks at the recharge area and reservoir are calcareous in composition. İsotopic analysis have shown that geothermal water is meteoric in origin and the circulation time of water is more than 50 years. Reservoir rock temperature have been calculated as being 148 - 180 °C throunh geothermometric application. In the region the total amound of geothermal current in the reservoir is calculated as 195 xlO6 m3 and total recharge rate as 78.2 x 106 m3/year. In addition, proposals how to increase the yield and usage possibities of the geothermal waters used for heating, greenhause and health purposes were given in this study. Key words: Hot springs, water chemistry, geothermometers, hydrogeology, geothermal energy, Simav geothermal area.