Jeotermal Sistemler Jeotermal enerji; yerkabuğunun değişik derinliklerinde

oluşmuş sıcaklıkları sürekli olarak bölgesel atmosferik

ortalama sıcaklığın üzerinde olan ve çevresindeki nor-

mal yeraltı ve yerüstü sularına göre daha fazla erimiş

mineral, çeşitli tuzlar ve gazlar içerebilen sıcak su ve

buhar olarak tanımlanabilir. Ayrıca herhangi bir akışkan

içermemesine rağmen ısısından yararlanılan yerin derin-

liklerindeki Sıcak Kuru Kayalarda Jeotermal enerji kay-

nağı olarak kabul edilmektedir. Jeotermal aktivitelerin

oluşturduğu bu ayrılıkların yer içinde ve yeryüzünde

meydana getirdiği anomaliler; çeşitli Jeofizik yöntem-

lerle ölçülen değişkenlerin değerlendirilmesi, haritalan-

ması ve yorumlanması ile saptanırlar.

Jeotermal kaynak Oluşumu mekanizması

Jeotermal Aramalarda İzlenmesi

Gereken Sistematikler

1)Literatör tarama

2)Uzaktan algılama

3)Jeoloji Haritaları (amaca bağlı olarak farklı ölçeklerde)

4)Hidrojeoloji

5)Jeokimya

6)Jeofizik

7)Sondaj

1)Gravite Yöntemi

2)Manyetik Yöntem

3)Elektrik Elektro Yöntemler

4)Sismik Yöntem

5)Havadan yapılan çalışmalar

6)Kuyu Logları

Gravite Yöntemi

Gravite yöntemi yeryuvarının yerçekimi ivmesi (g)’nin değişi-

mini inceleyerek yer altı yapısını açıklamaya çalışan bir yön-

temdir. Bu tür değişimler yer çekim ivmesinin düşey bile-

şeninde belirgin değişimlere neden olmaktadır. Bu tür

değişimler gravimetrik cihazlarla ölçülür ve ölçülere ge-

rekli düzeltmeler yapılarak bouguer anomali haritaları

oluşturulur. Bu haritaların yorumlanması ve gerekiyorsa

uygun filtreleme teknikleri ve model teknikleri uygulana-

rak yer altı yapısının geometrisi bulunur. Gravite yöntemi

Jeotermal aramalarda çok kullanılan yöntemlerden biri-

dir. Bu yöntemin yardımı ile sahanın tektonik yapısı ve

sıcak su etkisi ile altere olan ortamlarda yoğunluk deği-

şimlerine neden olduğu için gravite yöntemi etkin sonuç-

lara varmak mümkündür. Ayrıca manyetik yöntemle bir-

likte kullanılarak jeotermal sistemlerin kaynağı olan ısıtıcı

kayaç bulunabilir.

Jeotermal Arama

ve Jeofizik

Yöntemler

Manyetik Yöntemi Bu yöntemin temeli yerin manyetik alanında meydana gelen

değişimleri inceler. Manyetik yöntemin kullanıldığı alanlarda

aranılan tabakanın süseptibilitesi çevresine göre farklı olması

gerekir. Bu yöntemde Jeotermal aramacılığında genelde top-

lam alan (T) ve düşey alan (Z) ölçülür. Tabakaların içine nüfus

eden jeotermal akışkanlar ortamı altere ederek süpseptibilite

değerlerini düşürür. Ayrıca yüksek ısıya sahip batolitlerin ısı

etkisi ile mıknatıslanma özelliklerini kayıb eder. Bu ısı değeri

kayaçtan kayaca fark eder ve buna curie derecesi denir. Gravi-

te yöntemi ile birlikte kullanılarak ısıtıcı kayaç bulunabilir.

Eğer sıcak kaya varsa gravite de yüksek genlikli manyetikte ise

düşük genlikli anomaliye neden olacaktır.

Jeotermal sahada yapılan gravite-havadan manyetik ve MT

Akdoğan, Kaya, Kılıç, Burçak,2005

Elektrik ve Elektromanyetik

Yöntemler Elektrik ve Elektromanyetik olmak üzere iki ana başlık altın-

da toplanabilir. Jeotermal sahalarda sıcak su nedeni ile örtü

kayada özdirenç düşümlerine neden olur. Bu özellikler den

Elektromanyetik Yöntemler Manyetotellürik(MT), Audio Manyetotellürik (AMT), Control-

led Source Audio Magnetotelluric (CSAMT), Transient Elekt-

romagnetik, Turam, Sligram, AFMAG, Radar vb yöntemler.

Aşağıda jeotermal araştırmalarda çok kullanılan elektro-

manyetik yöntemler anlatılmıştır.

MT yöntemler derin yer altı bilgileri elde etmeye uygun oldu-

ğunda özellikle ısıtıcı kayaç ve rezervuar araştırmalarında

kullanılır. Etkin derinliği yaklaşık 150 km dir. Yerden ilk

300m lik derinliklerde yüksek çözünürlüğe sahip değildir.

Derin amaçlı çalışmalarda kullanılır. AMT ve CSAMT yöntem-

leri 10000-0.125 Hz aralığında yapılan elektromanyetik

yöntemler olup etkin derinliği yüzeyden yaklaşık 3-4 km dir.

Bu derinliklerde MT yöntemine göre daha yüksek çözünürlü-

ğe sahiptir. TEM ve TDEM yöntemiler dünyada ticari satılan

cihazların etkin derinlikleri yaklaşık 1 km civarındadır.

Elektromanyetik yöntemler elektrik yöntemler olduğu gibi

özdirenç prensibine dayanır.

Elektrik Yöntemler; Yapay Uçlaşma (IP-SIP) ,Doğru akım

Özdirenç, Doğal potansiyel (SP) yöntemleri. Yapay Uçlaşma

(IP-SIP) yöntemi genelde sülfürlü cevherlerin ve kil depozit-

lerin araştırmasında sıkça kullanılan direk yöntemlerdendir.

Jeotermal sahalarda genelde alterasyona bağlı pirit oluşu-

mu şarjabile değerleri verebilmektedir. Ancak genelde sığ

jeotermal sistemlerde sonuç vermektedir. Derin sistemler-

de kuplaj nedeni ile sorunlar yaşanmaktadır.

Özdirenç çalışmaları jeotermal aramalarda en çok kullanı-

lan yöntemlerdendir. Araştırma derinlikleri 2km geçmeyen

sistemlerde kullanılabilir bir yöntemdir. Doğal Potansiyel

(SP) yöntemi sıklıkla kullanılmaktadır. Jeotermal aktivitesi-

nin yüzeye kadar etkinliğini sürdüren ve gaz yoğun sistem-

lerde sıklıkla kullanılan ucuz ve etkin bir yöntemdir.

Elektrik Yöntemler

11D, 2D ve 3D MT özdirenç ters çözüm yapı kesitlerin-

de; sondaj kuyuları, eş sıcaklık eğrileri ve MT istasyonla-

rı yer almaktadır. Dikkat edilecek olunursa üç boyutlu

model en iyi çözümü vermektedir. Örtü kaya düşük özdi-

rençli ve rezervuar kaya yüksek özdirenç değerlerdedir.

Jeotermal sahada yapılan CSAMT 2 Boyutlu Model Kesiti ve

Sondajda Kesilen Birimler . Düşük özdirençli anomali örtü

kayayı ifade eder. Düşük özdirençli anomalinin altında yer

alan yüksek özdirençli birim ise rezervuarı temsil eder.

Üste görünür özdirenç, ortada elektrik yapı kesiti ve en altta

doğal potansiyel garfiği. Sondajın olduğu yerde üstü kaya

görevi gören tabakalrın özdirençleri düşük ve doğaş potansiyel

değeri negatif çevresine göre yüksek genliktetir. Ayrıca fay

civarında da doğal potansiyel anomali gözlenmektedir.

Üçer, 1992

1D model sonucu elde edi-

len düşük özdirenç taban

Cumming and Mackie, 2010

3D model sonucu elde edi-

len düşük özdirenç taban

1 boyutlu model ve 3 boyutlu modelden elde edilen düşük

özdirençli taban derinlik haritaları incelendiğinde 3 boyutlu

model haritaların gerçeği daha iyi yansıttığı sondaj verilerin-

den teyit edilmektedir.

Cumming and Mackie, 2010

Üçer, 2010

Colorado Sismik kesiti üstünde Schlumberger elektrot düze-

neği ile alınmış özdirenç kesiti. Sismik yöntemle bulunan fay

ve kırık yapıların, özdirenç yöntemi ile desteklenen düşük

özdirençli seviyeler yer almaktadır. Faylarla kırılmış tabakalar

içinde hareket eden termal akışkanın örtü kaya da ve fay zon-

larında düşük özdirenç anomalileri oluşturmuştur.

Manzella

TEM yöntemi ile jeotermal Araştırma

Radyoaktif Yöntem

Jeotermal sahalarda genelde Radon gazı ölçümleri yapılır.

Aktif faylarda radon gaz çıkışları fazla olur. Jeotermal aktivi-

tenin olduğu sahalarda bu oran daha da artmaktadır.

Isı Akısı Çalışmaları Jeotermal sahaların anormal yüksek ısı akışlarına sahip olduğu bilinmektedir. Eğer bir ısı kaynağı varsa, ısı akısı normal büyüklüğünün üzerine çıkar. Isıl arama teknikleri, gerçek boyutların ve bir jeoter-mal sistemin potansiyelinin tahmininde çok önemli-dir. Normal şartlarda derine doğru her 33m de 1 derece ısı değeri artmaktadır. Ancak jeotermal sa-halarda ısı akısı değerleri metre başına değişim normal değerlerin üstünde olur.

MTA

Isı akısı haritası. Harita incelendiğinde kuzey doğusunun ısı

akısı değerleri yüksektir. Bu alan Kızılcahamam civarına

denk düşmektedir. Kızılcahamam dolayı jeotermal alandır.

CSAMT yöntemi ile jeotermal Araştırma

IAEA July-2003

Sismik Yöntemler Sismik yansıma ve Kırılma yönemler olarak uygulanmakta-

dır.

Sismik yöntemler yere titreşim sinyali yollanır ve tabakalar-

da kırılan ve yansıyan sinyaller kayıt yapılarak ortam ile ilgili

bilgi edinilir. Bu da elastik dalgaların arz içinde yayılması ile

ilgili fizik prensiplerine dayanır . Sismik yöntemde tabakaların

sismik hızlarının farklılıklarından yaralanarak araştırma yapıl-

maktadır. Son yıllarda üç boyutlu sismik tomografi özellikle

jeotermal araştırmalarda. Sahanın tektonik yapısını ve rezer-

vuar geliştirme amaçlı kullanılmaktadır.

Sismik Jeotermal Uygulamaları

Colorado Sismik yansıma profili. B1 ve B2 volkanik kayaç-

lar, C Akışkan, en alt D seviyesi muhtemelen Paleozoik kar-

bonat dizisidir. Dikey çizgiler faylardır

Düşünür, D., 2004

Manzella

Havadan Yapılan Jeofizik Çalışmalar

Havadan gravite, manyetik, elektromanyetik ve radyoaktif

yöntemler uygulanmaktadır. Havadan yapılan yöntemler sa-

yesinde büyük ve karadan araştırılması zor ormanlık ve batak-

lık alanların araştırılmasında çok kullanılan yöntemlerdir.

Jeotermal aramalarda çok kullanılan yöntemlerden biri-

dir. Bu yöntemin yardımı ile sahanın tektonik yapısı ve

sıcak su etkisi ile altere olan ortamlarda yoğunluk deği-

şimlerine neden olduğu için gravite yöntemi etkin sonuç-

lara varmak mümkündür. Ayrıca manyetik yöntemle bir-

likte kullanılarak jeotermal sistemlerin kaynağı olan ısıtıcı

kayaç bulunabilir.

Gradient Gravite ölçüsü almaya uygun gravimetreler

Richard Lane ,Airborne gravity 2004

Havadan yapılan

Gravite Ölçümler

Havadan yapılan Manyetik Ölçümler Avadan manyetik yöntemler ormanlık, bataklık gibi karada

çalışması zor alanlarda ve kısa zamanda geniş alanların taran-

masına olanak veren yöntemdir. Tabakaların içine nüfus eden

jeotermal akışkanlar ortamı altere ederek süpseptibilite değe-

relerini düşürür. Ayrıca yüksek ısıya sahip batolitlerin ısı etkisi

ile mıknatıslanma özelliklerini kayıb eder. Bu ısı değeri kayaç-

tan kayaca fark eder ve buna curie derecesi denir. Gravite

yöntemi ile birlikte kullanılarak ısıtıcı kayaç bulunabilir.

Aeroquest İnternational airborne geophisics

Havadan Manyetik ölçüsü almaya uygun manyetometreler

EM Yöntemleri Elektromanyetik yöntemler sırası ile klasik EM, TEM, VTEM,

ZTEM vb gibi yöntemler kullanılır. Kayaçların iletkenlik farkla-

rının dan yararlanılarak jeotermal sahalarda örtü kayada mey-

dana gelen yüksek iletkenli zonların bulunması olanaklıdır. Bu

sistemler genelde 600m civarında bir derinliğe nüfus edebil-

mektedir. Çok derin sistemli jeotermal sistemlerde sonuç

vermez.

Hava kullanılan TEM sistemleri

Hava sistemlerinde kullanılan TEM sistemlerin sinyalin derinli-

ğe göre çözünürlüğünün değişimi gösterilmektedir. Şekilde

görüldüğü üzere derinliğe göre sinyal çözünürlüğü azalmakta-

AiroTem system; Boyko, W., Paterson, N. and Kwan, K.

Fugru’s MEGATEM system

Portatif tipi Kuyu loğu

Jeofizik Kuyu Log Türleri Belli başlı kuyu logu cinsleri aşağıda sıralanmıştır.

A)Elektrik logları A1)Doğal potansiyel (SP) logu A2)Özdirenç (Rezistivite) loğu a-Klasik Rezistivite (16’-64’-18.8 lateral)

b-Odaklanmış rezistivite (laterolog focused)

c-Mikro rezistivite (mikrolog-mikrolaterolog)

A3)İndüksiyon loğları

A4)Yapay Uçlaşma (IP-SIP) loğu

B)Akustik (Sonik) log

C)Radyoaktif loğlar

C1)Gamma-Ray loğu

C2)Nötron loğu

C3)Density(Yoğunluk) logu

D)Çimento(CBL) loğu

E)Sıcaklık(Temperatür) log

F)Keyzing(CCL) loğu

G)Gravite-Manyetik loğu

H)Eğim ölçer(Dipmeter) loğu

I)Kaliper loğu

J)Kuyu içi Radar

K)Kuyu içi kamera

Kuyu ölçüleri yardımı ile formasyonun özdirenci, porozitesi,

Permabilitesi, yoğunluğu, cins ve kalınlığı, killerin ayırt edil-

mesi, akifer yerleri, Tabakaların eğimi ve doğrultuları, kuyu

çapı, kuyu borusunun, kuyu çimentolamasının durumunu ve

sahanın jeolojik korelasyonu yapmaya olanak verir. Petrol, su,

gaz kontakları, kömür, madenlerin özellikleri ve kalınlığını

bulmada sıkça kullanılır .

Su çıkışların olduğu seviyelerde gelişine bağlı olarak boşluklar

oluşturacaktır. Bu boşlukları caliper ölçüsü ile tespit edilir. Su

çıkışların olduğu yerlerde SP (-anomali) ve Düşük Rezistivite-

li(özdirenç) anomali verecektir. Gama-Ray(GR) kumluluk

sınırında seyir edecektir. Nötron logu sulu ortamda düşük

anomali verecek ve yoğunluk logu ise ortamın yoğunluğuna

bağlı olarak nötron loguna ters yönde anomali verecektir. As-

lında Suyun ve suyun çıktığı alanın alterasyonundan ötürü

yoğunluğu çevre kayaca göre düşüktür ve düşük yoğunluk

değeri verecektir. Termik log ise ortamın ısına göre anomali

verir.Termik-1 logu dinlendirmemiş kuyuda ve Termik-2 logu

ise 24 saat dinlendirilmiş kuyuda alınan ölçüyü göstermekte-

dir .Anaca göre ve kuyunun durumuna göre termik loğların

süreleri uzatılabilir. Burada amaç kuyunun gerçek ısı değerine

ulaşmasını sağlamaktır.

Kuyu loğu Ölçümünün şematik görünümü

Jeofizik Kuyu Logları Kuyu Logları genelde Kuyu dizaynının sağlıklı yapılması ve

buna bağlı olarak maksimum verimliliğin ortaya çıkarılması-

dır. Kuyu loglarını sondajla geçilen formasyonların litolojik,

petrofizik ve kimyasal özelliklerdeki değişimlerin derinliğin

fonksiyonu olarak ölçülmesidir. Jeotermal alanların fiziksel

özelliklerinin belirlenmesi, akışkanların kuyuya giriş yerleri-

nin belirlenmesi, akışkanın sıcaklığının belirlenmesi ve kuyu

dizaynın sıhhatli yapılmasında çok önemlidir. Bu bilgiler son-

dajın kimliği niteliğindedir.

Jeotermal Sahada Yapılan Kuyu Logu Gamma-Ray, SP, Re-

zistivite, Nötron, Caliper, Density ve farklı zamanlarda alınmış

iki Termik loğu. Sıcak suyun çıktığı yerlerde termik log de-

ğişm gözlenmektedir.

MTA