Jeotermik değerlendirmede kayaçların ısı iletim katsayısının önemi ve batı Anadoluda litosterin sıcaklığı
Başlık çevirisi mevcut değil.
- Tez No: 56143
- Danışmanlar: PROF.DR. METİN İLKIŞIK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Jeofizik Mühendisliği, Geophysics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 1996
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 124
Özet
V. ÖZET Jeotermik araştırmaların amacı, yeryüzünde ısı akısı yoğunluğu ölçümleri yaparak litosfer-astenosfer sistemi içindeki sıcaklık dağılımını ve olası ısı hücrelerinin yapısını anlamak ve özellikle kabuk yapısındaki derin yanal ve düşey değişimleri belirlemektir. Bu amaçla yeri cindeki sıcaklık dağılımını bulmak için başlangıç koşulu olarak kabuğu oluşturan kayaçlann K değerleri ölçülür, yeriçi sıcaklık gradyanlan hesaplanır, gerek klasik yöntemle gerekse jeotermometre yöntemleriyle ısı akısı değerleri hesaplanır. Yerkabuğunu oluşturan kayaçlann petrofiziksel özelliklerine ve ortam şartlarına (akışkan içeriği, P ve T ) bağlı olarak K değerleri çok geniç bir aralıkta değişir. Isı akısı ve yeriçi sıcaklık dağılımı hesaplamalarına birinci dereceden katılan K değerlerin doğru belirlenebilmesi son derece önemlidir. Yerin sığ derinlikleri için ısı akısı hesaplarında önemli olan diğer ikinci parametre sıcaklık gradyanıdır. Bu parametrenin doğru olarak elde edilebilmesi sıcaklık loğlarının, alındığı bölgenin tektonizmasının, kuyuların (sıcak ve soğuk) ve derinliklerinin, yeraltı suyu dolaşım seviyelerinin aynca ortamdaki kayaçlann K değerlerinin ayrıntılı olarak incelenmesi gereklidir. Unutulmaması gereken diğer bir konu ise yerkabuğunu oluşturan kayaçlann radyoaktif mineral içeriklerinin belirlenerek ortamdaki radyojenik ısı üretiminin belirlenmesidir. Yer içindeki yanal ve düşey sıcaklık dağılımını etkilediği gibi, mantodan gelen ısı akısının bilinmesi açısından kayaçlann radyojenik ısı üretimi son derece önemlidir. Türkiye'de yerkabuğuna dönük ilk jeotermik çalışmalarda araştırmacılar, Türkiye 'de açılmış petrol sondajlannda ölçülmüş kuyu dibi sıcaklığı ve o bölge için ortalama hava sıcaklığını kullanarak sıcaklık gradyanını, ısı iletim katsayısı ' K ' olarakta tortul kayaçlar için ortalama bir değeri (2.1 Wm^C“1) alarak Türkiye 'nin taslak bir Isı Akısı Haritasını oluşturmuşlardır. Sıcaklık gradyara hesabı ve en önemlisi kayaçlann ısı iletim 117ıCâtââyi i âiTıiüiî öîçüJii'l&den ûftâiâiTm bit”değer Bİınma» ve gerekli diğer baaa düzeltme! erifi yapılmaması ısı akısı hesaplarına önemli ölçüde hatalar katmış olmalıdır. Si02 jeotermometresi kullanılarak Türkiye'nin değişik bölgeleri için hesaplanan ısı akısı verilerinden hazırlanan Isı Akısı Haritaları ise veri dağılımındaki düzensizlikler nedeniyle bazı sorunlar içermektedir. MTA'nın Batı Anadolu'dan başlayarak tüm Türkiye için yeni ve daha aynnülı Isı Akısı Yoğunluğu Haritalarını hazırlanmasına başlanmıştır. Bu çalışmalara temel oluşturmak amacıyla Jeotemik araşürmalarda sıcaklık gradyanın ve özellikle kayaçlann K değerlerinin önemini belirtmek ve hangi koşul ve etkenlerden etkilendiğini ortaya koymak, klasik ve silika jeotermometre yöntemleriyle hesaplanan ısı akısı değerlerinden hareketle Batı Anadolu'da litosfer sıcaklığının modeli enmesi tezimin amacını oluşturmaktadır. Batı Karadeniz ve Batı Anadolu'dan alınan çok değişik litolojilere sahip kayaçlar üzerinde yaptığım ölçümler onların K değerlerinin geniş bir aralığa yayıldığını, Türkiye 'ran farklı bölgelerinden alınan kayaçlann K değerlerini 2.1 Wnf'C1 olarak kabul edip ısı akısı hesaplamaları yapmanın sonderece yanlış olduğunu göstermiştir. Şöyleki, bu çalışmada en büyük K değerlerini kumtaşı ve konglomerada 6.085 Wm'C“1, kumtaşında 5.033 Wm'C1, konglomerada 4.884 Wm'C1, fillitte 4.02 Wm'C1, kireçtaşında 4.015 Wm'C1, silttaşında 3.943 Wm'C1, altere andezitte 3.57 Wm'C1, kiltaşında 3.017 Win”lC\ en küçük değerler ise kömür tozunda 0.158 Wrn'C1 ve tüfte 0.94 Wm“'C' olarak ölçülmüştür. Kuru ve suya doygun K değerleri, kayacın içerdiği gözeneklilik oranına bağlı olarak büyük değişkenlikler göstermektedir. Kayaçlann minerolojik içerikleri onlann K değerlerinin belirlenmesinde önemli roller üstlenirler. Kuvarsın ısı iletim katsayısı büyük olduğundan yüksek oranda kuvars içeren kayaçlann K delimi mide büyüktür. Bu çalışmada oda şartlannda yapılan K ölçümleri bize her ne kadar iletkenlik konusunda bilgi verse dahi biz biliyoruz ki yeraltı şartlan oda şartlanndan oldukça 118farklıdır. Kayaçlann K değerleri sıcaklık ve basıncın bir fonksiyonu olarak değişmekte ve eğer ortamda bir de akışkan bulunuyorsa kayaçlann K'lan son derece farklı davranışlar göstermektedir. Batı Anadolu'da jeotermal amaçlarla açılan kuyulardan alınan sıcaklık loğlarından hesaplanan gradyanlar, ortamdaki sıcak suyun dolaşımı nedeniyle oldukça yüksek değerler içermektedir. Bu çalışma süresince Batı Anadolu için hesapladığım sıcaklık gradyanlan 0.03 - 0.249 °Cm”! arasında değişmekte olup dünya ortalaması olan 0.03 °Cm~l den çok büyüktür. Bu da bizi ısı akısı ve jeoterm hesaplarında yanlış sonuçlara götürebilir. Bu sebeplerle Jeotemik amaçlı çalışmalarda sıcaklık loğları sıcak bölgeler dışındaki sahalarda ve derin kuyularda alınması gerekmektedir. Ayrıca açılan kuyuda sıcaklık değerleri sondaj çalışmalarından, topoğrafik düzensizliklerden, iklim değişimlerinden, kuyu eğiminden ve kuyu içine giren akışkanlardan etkilenmişse bu düzeltmeler yapılarak gerçek gradyan değerleri bulunmalıdır. Zonguldak bölgesinde K20-H kuyusu için hesaplanan sıcaklık gradyanlan ise 0.013 Tm“1 den başlayarak derinlere gidildikçe 0.031 °Cm' ”ye kadar artmaktadır. Bu kuyu için Bullard yöntemi ile hesaplanan ısı akısı değeri 87 mWm“2 dir. Bu değere karşılık gelen astenosfer derinliği ise yaklaşık 55 - 60 km'dir. Batı Anadolu'da hesapladığım ortalama ısı akısı değerleri Çanakkale'de 50 mWm”2, İzmir'de 141 mWm2 (kuru K'dan), 172 mWm2 (s.doy. K'dan), Manisa'da 244 mWm“2 (kuru K'dan), 329 mWm”2 (s.doy. K'dan) ve Aydın 'da 339 mWm“2 (kuru K'dan) dir. Bu değerler yukanda anlatılan nedenlerden dolayı gerçeği yansıtmamaktadır. Daha çok sayıda ve sıcak alanlardan uzak noktalarda ölçümler yapılmalıdır. Baü Anadolu'da klasik yöntemle doğru q hesapiamalan yapılamadığından böyle alanlar için silika yöntemi son derece kullanışlıdır. Bu yöntemle hesaplanan ısı akısı değerleri Muğla'da 178 mWm”2, Denizli'de 210 mWm“2, İzmir'de 139 mWm'2, Bursa'da 68 mWm”2 ve Kocaeli'de 91 mWm“ 2 dir. Hesaplanan ısı akısı değerleri oldukça mantıklı olmakla beraber yeni ve daha geniş veri tabanına dayanan hesaplamalar yapılmalıdır. 119Çalışmamız süresince her iki yöntemle hesaplanan ısı akısı verileri 40 - 466 mWm”2 arasında değişmektedir. Bu değerlerin ortalaması 176 mWm“2 olup dünya ortalamasının iki katından daha fazladır. Şekil 40'a bakılacak olursa bu değere karşılık gelen astenosfer derinliği yaklaşık olarak 20 km olduğu görülür. Silika değerlerinden faydalanarak hesaplanan ısı akılarının ortalaması olan 132 mWm”2 kullanılarak bulunan astenosfer derinliği ise 30 km*ye tekabül etmektedir. K ölçümleri için sondaj kuyuları veya yakın çevresindeki kayaçlann sistematik örneklemelerinin yapılamaması, alınan sıcaklık loğlarının sıcak alanlar üzerinde bulunması ve silika analizi yapılan sıcak su kaynaklarının sayıca yetersizliği bölgede çok yüksek ısı akısı değerleri hesaplamamıza neden olmuştur. Dünya ölçeğinde kıtasal kabukta yapılan jeotermik çalışmalar astenosfer derinliğinin ancak 50 - 60 km arasında olduğunu göstermektedir. Ege bölgesinde de astenosferin sığ olduğu anlaşılmakla birlikte derinliğini daha doğru bulabilmek için bütün bölgeyi temsil edecek bir şekilde, çok sayıda ve sistematik K ölçümleri yapılması, yeni sıcaklık loğları ve kaynak suyu örnekleri alınarak konunun biraz daha ayrıntılı olarak incelenmesi gerekir. 120
Özet (Çeviri)
SUMMARY The importance of The Tfiermal Conductivity Coefficient/or Geothermic Interpretation and Tfie Lithospheric Temperatures in Western Anatolia The purpose of the geothermic investigations is to improve our understanding of heat distribution within the lithosphere - asthonosphere system, and the structure of possible heat chambers by measuring heat flow density on the surface. In addition, determination of the changes of the crustal structure in vertical and horizontal distance from the gathered data is one important aims of these investigations. In order to find heat distribution within the underground, these steps are followed; first, K values of the crust forming rocks are measured (for initial condition). Subsurface heat gradients are calculated, and lastly, by using either the classical or geothermometre methods heat flow values are calculated. K values change in a wide range according to phetrophysical aspects of the crust forming rocks and medium conditions (i.e. fluid ingredients, P and T). K value is one of the most important factors in heat flow and heat distribution calculation. Therefore, it must be obtained correctly. Second important parameter for shallow heat flow calculation is temperature gradient. Correct temperature gradient values are depend on the temperature logging, tectonism of the study area, thermal situation of the drill-hole, ground water level and K value of the rocks in the medium. Another point which should be keep in mind is determination of radiogenic heat production of crust forming rocks by getting their radioactive mineral contents. It is also important for determination of heat flow fat moho boundary and effects on vertical and horizontal temperature distribution. In early studies on the subject in Turkey, researchers prepared a Heat Flow Map of Turkey by using BHT data, which had been obtained from oil drill holes (Tezcan and Turgay, 1989). Temperature gradient and an average K value 121..-1 *->-!> (2.1 Wm“ C”) for sedimanter rocks are multiplied to obtain heat flow data.. This method di »called classical method. Since the method used a constant average K values and not considering some corrections, this heat flow data set contain some mistakes. Another Heat flow map of Turkey (İlki şık, 1992), which was prepared by using SiO? geothermomcter for different areas of Turkey, also is not also veiy reliable due to inhomogeneity in data distribution. MTA initiated to prepare a new detailed heat flow density map program for Turkey starting from western Anatolia. The aim of present study to supply a base data set by emphasizing importance of temperature gradient and K values of rocks. The study also includes thermal modeling of lithosphere in west Anatolia by using heat flow values calculated using classic and silica geothermometre techniques. It was showed that the values of K, measured on different rocks in northwest and west Anatolia regions, changes in a wide range, (therefore in heat flow calculations accepting K as a constant value of 2.1 Wm'C“1 is erroneous). Typical K values of some different lithologies are: 6.085 Wm'C”1 for sand stone and conglomerate, 5.033 Wm'C1 for sand stone, 4.884 Wnf 'C'1 for conglomerate, 4.02 Wm'C1 for phyllite, 4.015 Wm“ 'C1 for limestone, 3.943 Wnf'C”1 for siltstone, 3.57 Wm'C1 for altered andesite, 3.017 Wm 'C ! for claystone, the smallest value 0.158 Win 'C1 for coal dust and 0.94 Wm'C 1 for tuffide. K values considerably changes according to rock's humidity content and porosity. Mineralogic structure of a rock also affects on K value. For example, Quvartz has a high heat conductivity constant, so if a rock contains large amount of quvartz, its K value would be also high. Natural conditions of medium also affect on the K values. The K values from insitu measurements would be much different then that measured in room conditions. K values change as a function of temperature and pressure. If natural environment contains fluid, the K values would be affected again. 122Temperature gradient values, calculated from temperature logs from wells which had been drilled for geothermal studies in west Anatolia, showed very high values probably due to hot water circulations. It ı this study, calculated temperature gradients for west Anatolia vary between 0.03 - 0.249 °Cm“' which are considerably higher than world average value of 0.03 °Cm”1. This may lead us to wrong results in heat flow and geotherm calculations. Therefore, temperature logs should be taken in deep holes far away from hot areas. In addition topographic effects, climate conditions, inclination of the well and effects of other fluids must taken into account. In Zonguldak area, temperature gradient increases starting from 0.013 °Crn ' to 0.031“^Crn1 by depth in K20-H well. Heat flow value is calculated to be 87 mWm”2 by Bullard technique. The astonosphere depth corresponding to this value is approximately 55 - 60 km. Some heat flow values in western Anatolia are 50 mWm“2 at Çanakkale, 141 mWm'2 (from dry K) and 172 mWm 2 (from saturated K) at İzmir, 244 mWm”2 (from dry K) and 329 mWm“2 (from saturated K) at Manisa and 339 mWnf 2 (from dry K) at Aydın. These values are not much reliable for the reasons mentioned above. Measurements must be taken at much more points and away from hot regions. q value calculations by the classical method could not be done for the most of Anatolia, so silica technique is very useful for such a regions. Heat flow values calculated by this technique are 178 mWm'2 at Mugla, 210 mWm 2 at Denizli, 139 mWm”2 at İzmir, 68 mWm“2 at Bursa and 91 mWm”2 at Kocaeli. Eventhough, these values are very reasonable, new calculations must be done based on larger date sets. Calculated Heat flow values during this study by using two methods mentioned above change between 40 - 466 mWm“2. The average value is 176 mWm”2 and is two times greather than world average value. The asthonosphere depth corresponding to this value is 20 km (Fig. 40). The average heat flow values calculated by using only silica method is 132 mWm"2 and corresponding asthonosphere depth is 30 km. The calculated 123average heat flow value is greather than it should be, because most of K values were not measured systematically. And measurements were taken on hot areas. Geothermal studies on continental crust all around the world showed that asthonosphere depth is around 50 - 60 km. Although this study indicated that the depth of asthonosphere is shallow in west Anatolia, more detailed studies should be done for reliable and precise resul ts. 124
Benzer Tezler
- Burdur ili mermer sektörünün kurumsal ve ekonomik yapısı
İnstitutional and economic structure of marble sector in burdur
AHMET SARITAŞ
- Çeşme yarımadasının hidrojeolojisi ve jeotermal enerji olanakları
Hydrogeology and geothermal energy potential of Çeşme peninsula
ÜNSAL GEMİCİ
Doktora
Türkçe
1999
Jeoloji MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiUygulamalı Jeoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞEVKİ FİLİZ
- Erciş-Çaldıran-Muradiye (Van) bölgesinin hidrojeolojik ve jeotermal incelenmesi
Hydrogeological and geothermal studies of the Ercis-Caldiran-Muradiye (Van) region
HACER DÜZEN
Doktora
Türkçe
2017
Jeoloji Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAYRETTİN KORAL
YRD. DOÇ. DR. RÜSTEM PEHLİVAN
- İzmir-Selçuk ilçesinin mühendislik jeolojisi
Engineering geology of the Selçuk (İzmir) province
HAKAN ELÇİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2003
Jeoloji MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiUygulamalı Jeoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET YALÇIN KOCA
- Rockmass reaction to blasting in mines studied by local induced seismicity
Patlatma sonucunda oluşan yerel tetiklenmiş sismisitenin kaya kütlesi davranışı üzerindeki etkisinin araştırılması
İREM ERGUNCU GÜÇLÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Jeofizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiJeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDULLAH KARAMAN
PROF. DR. SAVKA DINEVA