Geological Interpretation Methods of Resistivity Measurements of High-Temperature and Deep Geothermal Fields: A Study from Western Anatolia

Abstract

The vertical electrical sounding (VES) method is one of the main geophysical methods used in solving geological problems. The main target for the application of the electrical resistivity method is to illuminate the geological structure by making use of the electrical conductivity differences of the rocks in the horizontal or vertical directions. In this method, depths and thicknesses of formation layers in the subsurface are attempted to be determined by utilizing resistivity differences. In this study, it is aimed to interpret the subsurface geology of a high-temperature and deep geothermal field in Western Anatolia by DES measurements. For this purpose, 206 resistivity measurements, measured for AB/2 = 2500 m theoretical depth, have been evaluated by using EarthImager 1D and RockWorks programs. 2D and 3D resistivity along with stratigraphic cross-sections have been prepared and interpreted. In the study area, low-resistivity anomalies indicating the presence of geothermal activity controlled by tectonism have been determined and a conceptual geothermal model has been designed.

Keywords

• geothermal exploration
• resistivity
• geological interpretation
• high-temperature geothermal field
• Western Anatolia
• Gediz Graben

Yüksek Sıcaklıklı ve Derin Jeotermal Sahaların Rezistivite Ölçümlerinin Jeolojik Yorumlama Yöntemleri: Batı Anadolu’dan Bir Çalışma

Öz

Düşey elektrik sondaj (DES) yöntemi, jeolojik sorunların çözümünde başvurulan başlıca jeofizik yöntemler arasında yer alır. Kayaçların yatay veya düşey yöndeki elektriksel iletkenlik farklarından yararlanılarak jeolojik yapının aydınlatılması, elektrik rezistivite (özdirenç) yönteminin uygulamasındaki temel amaçtır. Bu yöntemde, yeraltındaki tabakaların derinlikleri ve kalınlıkları özdirenç farklılıklarından faydalanılarak belirlenmeye çalışılır. Bu çalışmada, Batı Anadolu’daki yüksek sıcaklıklı ve derin bir jeotermal sahanın DES ölçümleri ile yeraltı jeolojisinin yorumlanması amaçlanmıştır. Bu amaçla, AB/2 = 2500 m kuramsal derinlik için ölçülen 206 adet özdirenç ölçümü, EarthImager 1D and RockWorks programları ile değerlendirilmiştir. 2D-3D rezistivite ve stratigrafik enine kesitler hazırlanmış ve yorumlanmıştır. Çalışma alanında, tektonizma kontrollü olarak jeotermal faaliyet varlığını gösteren düşük rezisitivite anomalileri belirlenmiş ve kavramsal jeotermal model kurgulanmıştır.

Anahtar Kelimeler

• jeotermal arama
• rezistivite
• jeolojik yorum
• yüksek sıcaklıklı jeotermal saha
• Batı Anadolu
• Gediz Grabeni

References

1. Erden, F., 1965. Salihli-Manisa gravite etüdü. MTA Report No: 3931
2. Faulds, J., Bouchot, V., Moeck, I. and Oguz, K., 2009. Structural controls of geothermal systems in western Turkey: a preliminary report. Geotherm. Resou. Counc. Trans., 33, 375-383
3. Gürsoy, T., 1981. Turgutlu-Alaşehir Gravite Jeotermal Etüt Raporu. MTA Derleme No:6695
4. FNÇ Inc., 2012. Alaşehir Field Resistivity Survey Project Result Report, 122 p.
5. Koçyiğit, A., 2014. Active Tectonic Evaluation of Kavaklıdere (Manisa) License Areas. 52 p.
6. MTA, 2010a. Manisa ve Civarı Jeotermal Enerji Aramaları Jeofizik (Gravite-Manyetik) Etüd Raporu (Yıldırım, G.).
7. MTA, 2010b. Alaşehir (Manisa) Jeotermal Enerji Aramaları Projesi Jeofizik MT (magnetotelluric) AMT (audiomagnetic) Elektrık Özdirenç (VES) ve Radyometrik (gamma-ray spektrometre) Etüd Raporu (Bostan, S., Karzaoğlu, H. ve Küçük, M.).
8. MTA, 2011a. Manisa Alaşehir Jeotermal Enerji Sahası MAK-14 ve MAK-3 Kuyularının Özet Değerlendirilmesi (Dünya, H.).

9. MTA, 2011b. Manisa Alaşehir Jeotermal Enerji Sahası MAK-15 Jeotermal Kuyu Geliştirme ve Bitirme Test Raporu (Dünya, H. ve Bilgiç, Ö.).
10. MTA, 2011c. Manisa Alaşehir Jeotermal Enerji Sahası MAK-14 Jeotermal Kuyusunun RCHP ile Temizliği, Asitleme-Geliştirme ve Bitirme Test Raporu (Dünya, H., Bilgiç, Ö. ve Akgun, B.).
11. MTA, 2011d. Manisa Alaşehir Kavaklıdere Jeotermal Enerji Sahası MAK-2011/3 Kuyu Tamamlama Test Raporu (Dünya, H., Bilgiç, Ö. ve Akgun, B.).
12. MTA, 2011e. Manisa Civarı (Alaşehir-Kavaklıdere) Jeotermal Enerji Aramaları Projesi (Proje No: 2010-33-13-04-7) MAK-2010-14, MAK-2010-15 ve MAK-2011-03 Jeotermal Sondajları Kuyu Bitirme ve Test Raporu (Burçak, M. ve Dünya, H.).
13. MTA, 2011f. Manisa Alaşehir-Kavaklıdere Sahası Jeotermal Etüt Raporu (Burçak, M., Bostan, S., Karzaoğlu, H., Yıldırım,G. ve Küçük, M.)
14. Özdemir, A., 2015. Kavaklıdere (Alaşehir/Manisa) Jeotermal Sahasının Yeni Yeraltı Jeolojisi ve Jeotermal Modeli. 623 s. (Yayımlanmamış)
15. Özdemir, A., Yasar, E. and Cevik, G., 2017. An importance of the geological investigations in Kavaklıdere geothermal field (Turkey). Geomechanics, Geophysics, Geo-Energy and Geo-Resources, 3, 29-49
16. Özdemir, A. and Palabıyık, Y., 2019a. Role of scissor faults in geothermal reservoir occurrence. II. Ulusal Mühendislikte Bilimsel ve Mesleki Çalışmalar Kongresi , 07 - 10 Kasım 2019, Ankara (baskıda)
17. Özdemir, A. and Palabıyık, Y., 2019b. A new method for geological interpretation of 3D MT (Magnetotelluric) depth maps of high-temperature and deep geothermal fields: A case study from Western Turkey. 2nd International Congress on Applied Sciences, 28-30 October 2019, Ankara, 28-42
18. Palabıyık, Y. and Özdemir, A., 2019. Potential of detachment folds to become a geothermal reservoir in a horst. II. Ulusal Mühendislikte Bilimsel ve Mesleki Çalışmalar Kongresi, 07 - 10 Kasım 2019, Ankara (baskıda)
19. Şener, Ç., Yücel, M. ve Karagöz, Ş., 1993. Manisa Turgutlu-Salihli-Alaşehir Sahası Jeotermal Enerji Aramaları Jeofizik Etütleri (Doğru Akım Özdirenç-CSAMT-Sismik) Raporu, MTA Derleme No:9625
20. Şimsek, Ş., 2012. Advisory Report on Geological-Hydrogeological-Geophysics and Potential Assessment Evaluation of Manisa-Alaşehir-Kavaklıdere Geothermal License Areas and Determination of the Exploration/Production/Reinjection Well Locations. 272 p.
21. Türk, S., 2014. Sesmic Structure and Tectonics of the Alaşehir-Gediz Graben, Western Turkey, Miami University, Master Thesis of Science. 42 p.
22. Ünal, A. ve Havur, E., 1971. Alaşehir-Salihli Bölgesinin Jeotermik Enerji Yönünden Detay Jeoloji Etüdü. MTA Raporu No ; 4678
23. Yazman, M.K. ve İztan, H., 1990. Alaşehir'in (Manisa) Jeolojisi ve Petrol Olanakları. TPAO Exploration Group, unpublished technical report, 18 p.
24. Yazman, M.K., Güven, A., Ermiş, Y., Yılmaz, M., Özdemir, İ., Akçay, Y., Gönülalan, U., Tekeli, Ö., Aydemir, V., Sayılı, A., Batı, Z., İztan, H., Korucu, Ö., 1998. Alaşehir Grabeni'nin ve Alaşehir-1 Prospektinin Değerlendirme Raporu. TPAO Exploration Group, unpublished technical report, 142 p.
25. Yılmazer, S. Pasvanoğlu, S. and Vural, S., 2010. The relation of geothermal resources with young tectonics in the Gediz Graben (West Anatolia, Turkey) and their hydrogeochemical analyses. Proceedings World Geothermal Congress 2010, 25-29 April 2010, Bali, Indonesia, 1151 -1161
26. WesternGeco Inc., 2012. Magnetotelluric Survey, Alaşehir, Turkey, 3D Modeling Report, 45 p.