Gazlıgöl (İhsaniye-Afyonkarahisar) bölgesindeki sıcak suların hidrojeokimyasal ve izotopik özellikleri

Abstract

Bu çalışma, Afyonkarahisar İlinin yaklaşık 36 km kuzeybatısında yer alan İhsaniye İlçesine bağlı Gazlıgöl jeotermal alanındaki sıcak sularının hidrojeokimyasal özellikleri, kökeni, beslenim alanları ve izotopik bileşimini belirlemek amacıyla yapılmıştır. İnceleme alanını temsil eden 12 soğuk su örneği (derin kuyu, sığ kuyu ve kaynak) ve 8 adet sıcak su örneği (7 sıcak su kuyusu ve 1 reenjeksiyon kuyusu) alınmıştır. Soğuk suların sıcaklıkları 14 -24,5 °C, pH değerleri 7,08 -8,25 ve EC değerleri 136-1927 µS/cm arasında değişmekte olup sıcak suların sıcaklıkları ise 60-74°C, pH değerleri 7,05 -7,54 ve EC değerleri 3920-3975 µS/cm arasında değişmektedir. Tüm sıcak sular Na-HCO3, soğuk su örnekleri ise Ca-Mg-HCO3, Ca-Mg-HCO3-SO4,Ca-Na-HCO3, Na-Ca-HCO3 ve Na-Ca-HCO3-SO4 tipli sulardır. Prekambriyen- Kambriyen yaşlı Afyon metamorfitlerine ait bol kırıklı, çatlaklı ve erime boşluklu kuvarsit, kuvarsşist ve kalkşistler Gazlıgöl jeotermal alanındaki sıcak suların rezervuar kayaçlarını oluşturmaktadır. Jeotermal sistemin örtü kayaçlarını yine Afyon metamorfitleri içerindeki mikaşistler ve Neojen birimlerin killi seviyeleri oluşturmaktadır. Beslenme bölgelerinin de ana litolojisini oluşturan Afyon metamorfitlerine ait geçirimli birimlerinde toplanan yağış suları derinlere süzülerek buradaki yüksek jeotermik gradyana bağlı olarak ısınırlar. Derinlerde ısınan sular faylar ve kırık sistemleri boyunca yükselirken daha sığ derinliklerde bulunan soğuk yeraltısuları ile karışarak ve kondüktif olarak soğuyarak yüzeye doğru çıkar. Soğuk suların ?18O ve ?D içerikleri sırasıyla -11,03‰ ile -6,09 ‰ ve -80,17‰ ile -48,23 ‰ arasında değişmekte olup sıcak suların ?18O ve ?D içerikleri ise sırasıyla -11,08 ‰ ile -10,67 ‰ ve -84,14 ‰ ile -83,38 ‰ arasında değişmektedir. Sıcak ve soğuk suların ?18O ve ?D değerleri, meteorik bir kökene işaret etmektedir. Fakat sıcak suların soğuk sulara kıyasla daha negatif ?18O ve ?D değerleri daha yüksek kotlardan beslendiklerini göstermektedir. Sıcak suların düşük trityum (ortalama 0,31 TU), yüksek klorür ve EC değerlerine sahip olmaları bu suların soğuk sulara göre daha derin dolaşımlı ve akiferde kalış süresinin daha uzun olduğunu, soğuk suların ise yüksek trityum (ortalama 5,35 TU) düşük klorür ve EC değerleri sıcak sulara göre çok daha sığ dolaşımlı ve kalış süresinin kısa olduğunu göstermektedir. Hidrojeokimyasal olarak olgun olmayan Gazlıgöl sıcak sularının çeşitli jeotermometreler kullanılarak tahmin edilen rezervuar sıcaklığı 100-149 oC aralığındadır.

This study was carried out to determine the hydrogeochemical properties, origin, recharge areas and isotopic composition of the hot waters in the Gazlıgöl geothermal area of İhsaniye District, which is approximately 36 km northwest of Afyonkarahisar Province. 12 cold water samples (deep well, shallow well and spring) and 8 thermal water samples (7 thermal water wells and 1 reinjection well) representing the study area were collected. The temperatures of cold waters vary between 14-24,5 °C, pH values between 7.08 -8.25 and electrical conductivity values between 136-1927 µS/cm. The temperatures of thermal waters vary between 60-74 °C, pH values 7.05 -7. 54 and electrical conductivity values vary between 3920-3975 µS/cm. Thermal waters are Na-HCO3 type and cold waters are Ca-Mg-HCO3, Ca-Mg-HCO3-SO4, Ca-Na-HCO3, Na-Ca-HCO3 and Na-Ca-HCO3-SO4 type waters. The reservoir of the thermal waters in the Gazlıgöl geothermal area is composed of quartzite, quartzschist and calcschists with abundant fractures, cracks and melting gaps belonging to Precambrian-Cambrian aged Afyon metamorphics. The clayey levels of the Neogene units, and the micaschists in the Afyon metamorphics constitute the cap rocks. Meteoric waters collected in the permeable units of Afyon metamorphics forming the main lithology of the recharge regions, infiltrate into the deep and heat up due to the high geothermic gradient. During ascent towards the surface, thermal waters cool by conduction and mixing with the colder groundwater at the shallower depths. The ?18O and ?D contents of cold waters respectively vary from -11.03‰ to -6.09 ‰ and -80.17 ‰ and -48.23 ‰, and the ?18O and ?D contents of the thermal waters respectively range from -11.08 ‰ to -10,67 ‰, and -84.14 ‰ to -83.38 ‰. The ?18O and ?D values of thermal and cold waters indicate a meteoric origin. However, more negative ?18O and ?D values of the thermal waters compared to cold waters indicate that they are recharged from higher elevations. The thermal waters have low tiritium (average 0.31 TU), high chloride and EC values indicater that the thermal waters have a deeper circulation and a longer residence time in the aquifer than cold waters. However, the high tritium (average 5.35 TU), low chloride and EC values of cold waters indicate that they have a much shallower circulation and shorter residence time than hot waters. The reservoir temperatures calculated using various geothermometers for the Gazlıgöl geothermal field are in the range of 100-149 °C.