Pamukkale ve Kızılcahamam heotermal alanlarından çıkan gazların gaz kromatografi yöntemiyle incelenmesi

Abstract

IV ÖZET Jeotermal sistemlerin sıcak ve mineralli sular şeklindeki boşalımları genellikle sıvı fazın yanısıra gaz fazı da içermektedir. Genellikle C02, 02, H2S, N2, H2, S02, NH3, CH4, He, Ne, X, Kr, Ar vb. türlerden gazlardan oluşan jeotermal akışkanda, söz konusu gazların bağıl oranlarının belirlenmesi yoluyla akifer sisteminde etkili olan fiziksel ve kimyasal süreçlerin tanımlanması mümkün olabilmektedir. Bu çalışmada, Türkiye'de önemli jeotermal enerji sahaları arasında yer alan Pamukkale, Karahayıt ve Kızılcahamam jeotermal alanlarında yer alan 7 noktadan toplanan örneklerde gaz bileşimleri kromatografik yöntemle belirlenmiş ve gaz kompozisyonlarındaki farklılıklara neden olan hidrojeolojik süreçler tanımlanmıştır. Çalışmada, söz konusu alanlardan değişik dönemlerde toplanan örnekler Varian 3400 Gaz Kromatografi cihazı yardımıyla bileşenlerine ayrılmış ve % hacim derişimleri bulunmuştur. Ayrıca, Pamukkale jeotermal alanına ait l80, D, l3C, 3He ve 4He izotop içeriklerinin değerlendirilmesi yoluyla gazların kökenleri araştırılmıştır. Seçilen farklı jeolojik özelliklere sahip Pamukkale ve Kızılcahamam jeotermal alanlarına ait gaz örneklerinin analizleri sonucunda, gaz kompozisyonları arasında önemli bir farklılığın olmadığı, genel olarak örnek bileşimlerinin (hacimsel yüzdesine göre sırasıyla) karbondioksit (C02), oksijen (02), azot (N2), hidrojen (H2), metan (CH4), etan (C2H5), etilen (C3H6) ve hidrojen sülfür (H2S) gazlarından oluştuğu saptanmıştır. Tüm örnekleme noktalarında, saptanan gazlar arasında karbondioksitin büyük bir ağırlığa sahip olduğu ve söz konusu jeotermal alanların karbondioksit üretimi açısından önemli potansiyele sahip oldukları belirlenmiştir. Pamukkale ve Karahayıt jeotermal alanlarına ait jeolojik veriler ve izotop analiz sonuçlarının yorumlanması sonucu başlıca karbondioksit gazının denizel karbonatlı kayaçların çözünmesinden kaynaklandığı ortaya çıkmıştır. Kızılcahamam jeotermal alanında derin akiferde bulunan kireçtaşlarının özellikle karbondioksit gazının oluşumunda önemli bir rol oynadığı belirlenmiştir.

ABSTRACT Geothermal discharges in the from of hot and mineral waters usually contain a gas phase along with liquid. C02, 02, H2S, N2, H2, S02, NH3, CH4, He, Ne, X, Kr, Ar etc. are among the major components of gas phase in geothermal fluids. Determination of the respective ratios of these gasses are often helpful in understanding the physical and chemical processes governing in the aquifer systems. Chromatographic determination of gas compositions samples collected from 7 locations in Pamukkale and Kızılcahamam geothermal fields which are among the outstanding geothermal fields in Turkey has been carried out in this study. Hydrogeologic processes affecting gas composition differentiations have also been evaluated. Water and gas samples collected in different periods have been analyzed on Varian 3400 Gas Chromatography and, gas distribution on volume percent basis have been determined. 180, D, l3C, 3He and 4He isotopic data from Pamukkale geothermal area were also used to identify the gas sources. Among all samples, the general composition variation was found to be (starting from most abundant) carbon-dioxide, oxygen, nitrogen, hydrogen, methane, ethane, etylene and hydrogen sulfide. Carbon-dioxide, being the most abundant of all gasses, suggests that these geothermal field are promising for C02 production. Combined evaluation of geologic and gas composition data from Pamukkale and Kızılcahamam areas indicates that dissolution of marine carbonates which are buried in the deep aquifer systems is the major source of C02.