YORUMLAMA II JFM 4004

Cumhuriyet Üniversitesi Jeofizik Mühendisliği Bölümü

2011 1

• •

Curie derinliği ile ilgili 1940’lı yıllardan buyana sürdürülmekte olan çalışmaların günümüzde ulaştığı aşamada Connard (1983), Okubo (1985, 1989), Tanaka (1999), Stampolidis ve Tsokas (2002) çalışmalar yapmışlardır. Ülkemizde ise ilk defa bu konuda Ateş vd (2003) ve Ateş vd (2005) en önemli çalışmaları gerçekleştirmiş olup, konunun gelişmesinde öncü olmuşlardır.

Ferromanyetik özellik gösteren mineraller Curie sıcaklığının üzerinde mıknatıslanmalarını kaybederek paramanyetik özelliğe dönüşür.

Mıknatıslanmanın kaybolduğu ya da mıknatıslanma özelliğinin değiştiği noktalar Curie nokta derinlik değerleri olarak tanımlanır. Dolayısıyla paramanyetik mıknatıslanma gösterirler. Bu fiziksel özellik yere uygulandığında da önemli sonuçlar elde edilmektedir. Yerin derinliklerine doğru inildikçe sıcaklığın özellik artmasıyla gösteren kayaçlar mineraller sahip son oldukları derece düşük mıknatıslanmayı kaybederler. İşte kayaçların mıknatıslanmasının kaybolduğu ya da mıknatıslanmasının azaldığı derinlik Curie Nokta Derinliği olarak bilinmektedir. Bu derinlik kayaçların türlerine ve yer kabuğunun kalınlığına bağlı olarak değişim göstermektedir. Curie nokta derinliği çoğunlukla kabuk çalışmaları, jeotermal ve volkanik alanların araştırılmasında kullanılmaktadır. Curie sıcaklığı ile Curie nokta derinliği arasında doğrusal bir ilişki yoktur. Bunun nedeni kayaçlar içerisindeki minerallerinin Curie sıcaklıklarının farklılık göstermesidir.

2

Curie nokta derinliğini belirlemede çoğunlukla havadan manyetik veri kullanılmaktadır (Vacquier ve Affleck, 1941, Serson ve Hannaford, 1957, Bhattacharyya ve Morley, 1965, Demenitskaya vd., 1973, Smith vd., 1974, 1977, Bhattacharyya ve Leu, 1975, 1977, Byerly ve Stolt, 1977, Shuey vd., 1977, Wasilewski vd., 1979, Blakeley ve Hassanzadeh, 1981, Connard vd., 1983, Mayhew, 1982,1985, Okubo vd., 1985, 1989, Blakeley, mıknatıslanması paramanyetik hale dönüşür.

1988).

Curie noktası doğal mıknatıslanmanın ortadan kalktığı sıcaklıktır ve bu sıcaklıkta manyetik minerallerin Mıknatıslanmanın bu tipi ferromanyetik minerallerin mıknatıslanmasından daha küçüktür ve böylece kayaçlar Curie noktasının üzerinde nonmanyetik gibi görünmektedirler. Yer kabuğu içindeki en derin mıknatıslanmış cismin üst derinliği zb’nin belirlenmesi Curie nokta derinliğinin hesaplanmasıyla mümkündür. Fakat, en derin mıknatıslanmış cismin üst derinliği bir izotermal yüzeyde her zaman belirlenememektedir. Kayaç özellikleri yanal olarak değişebilmekte ve böylece aynı zamanda Curie sıcaklığı da değişmektedir.

Jeofiziksel dönemlerde, en derin mıknatıslanmış cismin üst yüzeyinden gelen sinyal tüm dalga boylarındaki alt yüzeyden gelen sinyalden daha egemendir.

Bu, logaritmik güç spektrumu eğimine dayanan derinlik hesaplama yöntemini ortaya koyan Spector ve Grant (1970)’ın temel çalışmasından kabul edilmektedir.

Oluşan spektrum peak’inin (kmax) bulunduğu dalga sayısının pozisyonu hem üst derinlik zt hemde alt derinlik zb ile ilgilidir (Smith vd., 1974, Connard vd., 1983,

3

Shuey vd., 1977, Miyazaki, 1991,Blakeley, 1988).

Yerin derinliklerine artmasıyla kayaçlar inildikçe mıknatıslanmayı mıknatıslanmasının kaybederler.

sahip İşte mıknatıslanmasının azaldığı derinlik Curie Nokta Derinliği olarak doğru kaybolduğu bilinmektedir.

alanların Bu sıcaklığın oldukları kayaçların ya da derinlik kayaçların türlerine ve yer kabuğunun kalınlığına bağlı olarak değişim göstermektedir. Curie nokta derinliği çoğunlukla kabuk çalışmaları, jeotermal ve volkanik araştırılmasında kullanılmaktadır. Bu derinliği belirlerken havadan manyetik veriler kullanılmaktadır.

Havadan manyetik verilere spektral yöntemler uygulanarak Curie Nokta derinlikleri belirlenmektedir.

4

Curie derinliği manyetik anomaliler kullanılarak hesaplanır. Curie derinliğini hesaplamada iki temel yöntem vardır. Her iki yöntemde de GÜÇ SPEKTRUMU hesaplanır.

Bu yöntemler çoğunlukla geniş alanlara uygulanır. Alan kendi içinde bölgelere ayrılarak her bir bölgeye güç spekturumu uygulanır.

Birinci yöntemde manyetik anomalilere uygulanan güç spekturumundan fmax ayrımı yapılır.

h: Mıknatıslanması olan yapının üst derinliği, d: Curie noktası derinliği Ancak Fmax her zaman oluşmaz.

5

f max ( Spektral Peak)

10 9 8 7 6 0 -1 -2 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 91011121314151617181920212223242526272829303132333435 6

İkinci yöntem, Okubo vd. (1985, 1989) geliştirdiği güç spektrumu analizine dayanmaktadır. Uygulama sırasında çok geniş alanlara ihtiyaç yoktur.

Yeryüzü

z t z o z b Curie Noktası z b = 2z o - z t OKUBO et al (1985, 1989) z t : Manyetik Cismin Üst Derinliği z o : Manyetik Cismin Orta Derinliği z b : Manyetik Cismin Alt Derinliği

7

12 10 4 2 8 6 0 -2 -4 0 z t = 24.3 km 0.05

0.1

0.15

Wavenumber (Radians/Km) 0.2

0.25

z 0 = 26.8 km

8

• • • • • •

Curie nokta derinliği bir alanda düzgün bir dağılım göstermez ve 6-40 km. arasında değişmektedir (Shuey vd., 1977, Lachenbruch and Sass, 1977, Mayhew, 1982). Curie nokta derinliği kıtasal kabukta okyanusal kabuktan daha derindir (Tanaka vd., 1999). Curie derinliği ile çok geniş alanların araştırılması mümkündür.

Curie derinliği, Jeotermal alanlarda ısıtıcı kaynağın derinde veya yüzeye yakın olup olmadığını belirlemede, Kabuk çalışmalarında kabuğun sığlaştığı veya kalınlaştığı bölgelerin belirlenmesinde, Kabuk kalınlığı ile ısı akısı arasında ters ilişki bulunmaktadır.

9

42

G re e c e

40 38 Black Sea

C au ca su s Iran

36 27 Mediterranean 33 Sea EASTING (Degree)

Syria

39

Thickness (km) Iraq 200 km 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42

45 10

Türkiye’nin Jeotermal Potansiyeli Türkiye’nin jeotermal potansiyeli iyi bilinmektedir.

Türkiye’deki sıcak suların bölgesel dağılımı Şekilde gösterilmektedir. 30

o

C’nin üzerinde sıcaklığa sahip birçok sıcak su kaynağı bulunmaktadır. Fakat, Türkiye’nin jeotermal enerji potansiyelinin önemi yeteri kadar anlaşılamamıştır. Bunun ana sebebinin arama yöntemlerinin ve Türkiye kadar geniş bir bölgedeki alet eksikliği olduğuna inanmaktayız.

11

(a) P Sakarya Continent O N T Kirsehir Block I Black Sea D E S EAST ANATOLIAN CONTRACTIONAL PROVINCE ARABIAN PLATE (b) 40 37 28 Black Sea

(Bektas et al. 2007)

A Sinop C

(Bilim, 2007)

Bolu

(Ates et al. 2005)

Ankara B Kütahya Kirsehir Kayseri Sivas Gümüshane Erzincan Erzurum Agri Elazig Mus Denizli Nigde Antalya Syria Mediterranean Sea 36 N 12

Jeotermal enerji potansiyelini belirlemek için kayaçların iyi bilinen bir fiziksel özelliği kullanılmaktadır. Fiziksel olarak, kayaçlar Curie olarak bilinen sıcaklığın üzerinde mıknatıslanma özelliğini kaybederler ve manyetit için bu değer 580 o C’dir. Curie sıcaklığının özellikleri mıknatıslanmanın taban derinliğini incelemek için kullanılmaktadır. Curie derinliği sıcaklığın 580 o C’ye ulaştığı derinliktir. Bir başka deyişle, bu derinlikte mıknatıslanma yoktur. Normal kabukta bu derinlik 22-24 km civarındadır. Bu nedenle, normal kabuğun üzerinde anormal bölgeler varsa havadan manyetik anomaliler kullanılarak mıknatıslanmanın alt derinliğinin araştırılması ile önemli bilgiler elde edilebilmektedir. Birçok araştırmacı tarafından yapılan çalışmalarda Curie derinliğinin 8-9 km civarında olduğu (örneğin: BHATTACHARYYA vd., 1975; OKUBO vd., 1985; TANAKA vd., 1999; ATES vd., 2005) ve yüksek jeotermal potansiyeli gösterdiğini belirtmişlerdir. Tüm Türkiye’nin havadan manyetik verisi Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü (MTA) tarafından ölçülmüştür. Ölçüm 1980’lerin sonunda tamamlanmıştır. Veri düzeltmeler uygulandıktan sonra yayınlanmıştır (ATES vd., 1999). Beş kilometre aralıklı grildenmiş veri mevcuttur ve bölgesel araştırma için kullanılmaktadır.

13

42 40 Black

A

western Turkey

B

central Turkey

C

Sea eastern Turkey 38 36 27 Mediterranean Sea 33 39 EASTING 1200 900 600 300 0 -300 -600 -900 -1200 -1500 -1800

nT 200 km

45 14

•

Türkiye’nin jeotermal enerji potansiyelinin araştırılması için benzer yolla batıdan doğuya yapılmıştır. Batıdan doğuya doğru bunlar; BİLİM (2007) havadan manyetik anomalileri kullanarak Curie Noktası Derinliklerinden batı Türkiye’nin jeotermal potansiyelini araştırmıştır.

Kütahya’nın doğusunda iki önemli sığ derinlik bölgeleri belirlenmiştir. Kütahya ve Denizlide sırasıyla 7 ve 9 km batısı ve civarında Curie noktası derinlikleri hesaplanmıştır. Aynı zamanda, batı Türkiye için yüksek ısı akısı değerleri ve kabuk incelmesi (batı Türkiye’nin gravite anomalilerinden 32 km civarında) hesaplanmıştır.

Denizli’nin kuzey-

15

40 19

N

37 8 28 10 High Geotherm al Area I High Geotherm al Area II DENIZLI KUTAHYA

50 km

30 54 km 7 6 9 8 11 10 18 17 16 15 14 13 12 16

•

ATES vd. (2005) havadan manyetik anomalileri kullanarak Curie Noktası Derinliklerinden orta Anadolu’nun jeotermal potansiyelini araştırmışlardır. Curie noktası derinlikleri 8 km olarak hesaplanmıştır.

Bu bize sıcaklık gradyanının 0.75

o C/m olduğunu göstermektedir.

BURÇAK (2009) su kimyası ve izotopik arama kullanarak SHK-1 kuyusu için sıcaklık gradyanının 0.75

bölgenin o C/m olarak belirlemiştir. (Kuyu derinliği 1677 km.’dir). Bu bağımsız araştırmalar yüksek jeotermal potansiyelinin göstergesidir.

17

40 37 32 KONYA ANKARA

N

High Geotherm al Area KAYSERI 36

km

23 21 19 17 15 13 11 9 7

100 km

18

• •

BEKTAŞ vd.

Derinliklerinden potansiyelini volkanik (2007) doğu benzer yolla Curie Anadolu’nun araştırmışlardır.

bölgelerin birbirinde BEKTAŞ ayrı vd.

Noktası jeotermal (2007) kaynaklarının jeotermal enerji kaynağını gösterdiğini belirtmişlerdir.

Sonuç olarak; Türkiye birçok önemli yüksek jeotermal zenginlik alanına sahiptir. Bu termal alanlar ayrıca ülkenin sıcak su alanlarıyla iyi bir uyuma sahiptir. Mevcut kuyulardan elde edilen sıcaklıklar pozitif anlamda jeotermal potansiyeli anlamak için ek destek sağlamaktadır. Gelecekte, hidrokarbon kaynaklar sınırlı hale gelmeden önce enerji potansiyelinden yararlanmak için bu potansiyel yüksel termal bölgelerin detaylı olarak araştırılması gerekmektedir.

19

42 36 36 High Geotherm al Area

100 km N

km 22 17 16 15 14 21 20 19 18 45 20