Dikili (İzmir) Termal Kaynaklarının Hidrojeokimyasal İncelenmesi

Dikili (İzmir) Termal Kaynaklarının Hidrojeokimyasal İncelenmesi

Tuğbanur Özen, Gültekin Tarcan ve Ünsal Gemici

Dokuz Eylül Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Jeoloji Mühendisliği Bölümü, 35160 Buca, İzmir
(E-posta: [e-mail] )

İnceleme alanı İzmir İli’nin kuzeyinde yer alan Dikili jeotermal alanlarını kapsamaktadır. Çalışma alanında yer alan termal kaynaklar bulundukları yere göre başlıca; (1) Dikili-Çamur Kaplıcası, (2) Kaynarca Ilıcası, (3) Bademli Kaplıcası, (4) Çoban Ilıcası, (5) Kocaoba Ilıcası, (6) Nebiler Kaplıcası, olarak sınıflanabilir. Bu çalışmada, söz konusu sahalardaki termal kaynaklara ait kimyasal ve izotopik veriler ışığında hidrojeokimyasal özellikleri belirlenmiş ve termal suların sahip oldukları eser elementler de dikkate alınarak çevresel etkileri değerlendirilmiştir.

Dikili jeotermal alanlarında en yaşlı jeolojik birim Permiyen yaşlı Çamoba ve Kınık formasyonlarıdır. Bunun üzerinde yer alan jeolojik birimler sırasıyla Paleosen Kozak granodiyoriti, Tersiyer Yuntdağ volkanitleri I ve Demirtaş piroklastikleri, Orta-Üst Miyosen Yuntdağ volkanitleri II ve III ve Pleyistosen yaşlı Dededağ bazaltlarıdır. Tüm birimlerin üzerine uyumsuz olarak alüvyonlar gelir. Bölgede geniş yayılım sunan Yuntdağ volkanitleri jeotermal alanlardaki termal suların büyük bir çoğunluğunun hazne kayasını oluştururlar. Bu alanlarda çoğunlukla örtü kaya özelliğinde kaya birimi yoktur ancak Demirtaş piroklastikleri ve Yuntdağ volkanitlerinin içinde oluşan ayrışma killeri yer yer örtü kaya özelliğindedirler.
İnceleme alanındaki termal kaynakların sıcaklıkları 31–100 °C, toplam debileri yaklaşık 200L/s’dir. Dikili jeotermal alanları içerisinde bulunan Kaynarca Jeotermal Alanı 130 °C akifer sıcaklığı ile Ege Bölgesi’nde bulunan önemli jeotermal alanlardan biridir. Termal sular genellikle Na-HCO3-SO4 ve kısmen Na-Ca-HCO3-SO4 hidrokimyasal fasiyes tipindedir. Dikili-Bademli termal kaynakları deniz suyu ile olan ilişkisi nedeniyle diğer termal sulardan farklı olup, Na-Cl hidrokimyasal fasiyesindedir. Jeotermal alanlardaki termal suların δ¹⁸O ve 2H içerikleri suların meteorik kökenli ya da denizel beslenmeli olduklarını göstermektedir. Kaynarca jeotermal alanındaki termal kaynakların 0–5 trityum birimi arasında olan trityum değerleri ve δ¹⁸O zenginleşmesi, termal suların yeraltında kalış sürelerinin uzun ve en az 50 yıllık bir çevrime sahip olduğunu göstermektedir. Dikili termal kaynakları yağış sularının kırık ve çatlaklardan yeraltına süzülerek derinlerde ısınması ve tektonik hatları izleyerek termal su olarak yüzeye çıkması şeklinde açıklanabilen ‘devirli sistem’ niteliğindedirler.

Çalışma alanındaki termal kaynakların içme ve sulamaya uygunlukları ulusal ve uluslararası içme ve kullanma suyu standartlarına göre incelenmiştir. Alandaki termal sular As, B, Fe içeriklerine göre çoğunlukla içilmesi ve sulama amaçlı kullanılması uygun olmayan sulardır. Termal sular, gerek yüksek eser element içeriklerinin oluşturacağı çevresel etkiler nedeniyle, gerekse üretim sırasında karbonat minerallerinin (kalsit, aragonit, dolomit) oluşturduğu kabuklaşma sorunu nedeniyle kullanım sonrasında akifere geri basılmalıdır.

Anahtar Sözcükler: hidrojeokimya, izotop jeokimyası, jeotermometre, mineral doygunlukları, eser element, su-kayaç etkileşimi, Dikili
Hydrogeochemical Studies of the Dikili (İzmir) Thermal Springs
Tuğbanur Özen, Gültekin Tarcan & Ünsal Gemici

Dokuz Eylül Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Jeoloji Mühendisliği Bölümü, Bucal,

35160 İzmir, Türkiye (E-mail: [e-mail] )

The study area contains Dikili geothermal fields, which are located in northern part of İzmir Province. Thermal springs in the study area may be divided into six main groups: (1) Dikili-Çamur spa, (2) Kaynarca spa, (3) Bademli spa, (4) Çoban spa, (5) Kocaoba spa, (6) Nebiler spa. In this study, hydrochemical characteristics of thermal springs in these fields have been determined by chemical and isotopic data and their environmental impacts have been assessed by taking into account of their trace element contents.

The oldest geological units in Dikili geothermal fields are the Permian aged Çamoba and Kınık formations. These formations are overlain by Paleocene Kozak granodiorite, Tertiary Yuntdağ volcanics I, Middle-Upper Pleistocene Yuntdağ volcanics II and III and Pleistocene Dededağ basalts, respectively. Quaternary alluvium covers discordantly all units. The widespread Yuntdağ volcaincs in the region form the aquifer of the thermal waters. There is no rock unit in the form of cap rock in these fields but Demirtaş pyroclastics and alterated clays of Yuntdağ volcanics are the cap rocks of the geothermal systems.

Temperatures of thermal springs in the study area change between 30100 °C. These waters have 200L/s of total discharge. Kaynarca geothermal field is one of the most important geothermal fields in the Aegean Region as it has a temperature of about 130 °C. The thermal waters are generally of Na-HCO3-SO4 and Na-Ca-HCO3-SO4 type. Dikili Bademli thermal springs of Na-Cl hydrochemical facies are different from other thermal waters due to the sea water mixing. δ¹⁸O and δD contents of thermal waters in the study area suggest that thermal waters are of meteoric origin with some sea water contribution. Kaynarca Thermal springs have 05 TU tritium content and the δ¹⁸O enrichment shows that these waters have a transit time longer than 50 years which indicates a long circulation at the subsurface. All the thermal waters in the area are qualified as cyclic geothermal system and it was concluded that the meteoric waters penetrate through the faults and fractures, are heated in host rocks, and move up to the surface along the tectonic lines.

Utilization appropriateness to drinking and irrigation properties of the thermal waters in the study is assessed by the national and international standards. These show that these waters cannot be utilized as drinking and irrigation purposes due to the high As, Fe and B contents. Thermal waters should be re-injected to the aquifer after utilization owing to both adverse effects of high trace element contents to the environment and also scaling problems leaded to carbonate minerals (calcite, aragonite and dolomite) during extraction.
Key Words: hydrogeochemistry, isotope geochemistry, geothermometer, mineral saturations, trace elements, water-rock interaction, Dikili