Hydrogeochemical and Hydrogeological Investigation of the Çan Geothermal Field

Abstract

The Çan Geothermal Field is located on a central part of the Biga Peninsula in northwest Turkey. Volcanics are the dominant rock type in this region. Alteration zones and clay minerals are very common in these rocks. Sedimentary rocks, low-grade metamorphics and alluvium are other geological units observed around Çan. These units include common fracture zones because of the tectonic activity in the region. Thermal waters have reached the surface via these fracture zones.

Alluvium is the most productive aquifer in all geological units. Wells drilled in this unit yield between 5-30 L/s. The transmissibility and permeability coefficients of this unit are of 50-421 m²/day and of 1.01-16.8 m/day, respectively. In this aquifer, groundwater depth changes between 0.1 and 8.3m. According to the IAH 1979 water classification, these thermal waters are of the Na-Ca-SO₄ type, the cold waters are of the Ca-Mg-HCO₃ type and the snow samples are of a mixed water type. Geothermal waters have a meteoric origin. The mean temperature, electrical conductivity and pH of the thermal waters have values of 44.4^oC, 2941 S/cm and 6.9, respectively.

Geothermometer equations were used for prediction of reservoir fluid temperatures of the geothermal system and temperature values were obtained between 46 and 203^oC. δD, δT and δ¹⁸O isotope analysis showes that thermal waters in the Çan region have a meteoric origin and are a minimum of 45-50 years old

Keywords

• Geothermal
• groundwater geochemistry
• Çan

Çan Jeotermal Alanı’nın Hidrojeokimyasal ve Hidrojeolojik İncelenmesi

Abstract

Çan Jeotermal Alanı, Türkiye’nin kuzeybatısında bulunan Biga Yarımadası’nın orta bölümünde yeralır. Çan çevresinde gözlenen baskın kaya tipi volkanitlerden oluşur. Bu kayaçlarda ayrışma zonları ve kil mineralleri oldukça yaygındır. Bunun yanında bölgede gözlenen diğer jeolojik birimler tortul kayaçlar, düşük dereceli metamorfitler ve alüvyondan oluşur. Jeolojik birimler bölgedeki tektonik aktivite nedeniyle yaygın olarak kırık zonları içerir. Termal sular yüzeye bu kırık zonları yoluyla ulaşır.

Çalışma alanında gözlenen litolojiler arasında alüvyon en verimli akiferdir. Bu birimdeki sondajların verimleri 5-30 L/s arasındadır. Bu birimin transmissibilitesi ve geçirimlilik katsayısı sırasıyla 50-421 m²/gün ve 1.01-16.8 m/gün arasındadır. Yeraltı suyu derinliği 0.1-8.3 m arasında değişmektedir.

IAH 1979 ’da verilen su sınıflandırma yöntemine göre termal sular Na-Ca-SO₄ tipinde, soğuk sular Ca-Mg-HCO3 tipinde ve kar örnekleri karışık tipte sulardır. Sıcak suların sıcaklık, elektriksel iletkenlik ve pH değerleri ortalamaları sırasıyla 44.4^oC, 2941 S/cm ve 6.9’dur. Jeotermal sistemin rezervuar akışkan sıcaklığını tahmin etmek için jeotermometre eşitlikleri kullanılmış ve 46-203^oC arasında değişen sıcaklıklar elde edilmiştir. δD, δT ve δ¹⁸O izotop analizleri Çan bölgesindeki termal suların meteorik kökenli ve en az 45-50 yıllık olduğunu göstermiştir.

Keywords

• Jeotermal
• yeraltı suyu jeokimyası
• Çan

References

1. Arnórsson, S., Gunnlaugsson, E., Svavarsson, H., 1983. The chemistry of geothermal waters in Iceland III. Chemical geothermometry in geothermal investigations. Geochimica et Cosmochimica Acta, 46, 1513–1532.
2. Baba, A., Gündüz., O., Save, D., Gürdal, G., Bozcu, M., Sulun, S. ve Özcan, H., 2008. Çan Kömür Havzası’ndaki madencilik faaliyetlerinin tıbbi jeoloji açısından değerlendirilmesi. TÜBİTAK proje no: 106Y041, (yayınlanmamış).
3. Bjarnason, J.O., 1994. The speciation program WATCH, upgrade version 2.3 (January 2004) Orkustofnun, Reykjavik. 7pp.
4. Calmbach, L., 1997. AquaChem Computer Code-Version 3.7.42, Waterloo Hydrogeologic. Canada.
5. Craig, H., 1961. Isotopic variations in meteoric waters. Science, 133, 1702-1703.
6. D’Amore, F. ve Arnórsson, S., 2000. Geothermometry. S. Arnórsson, (Ed.), Isotopic And Chemical Techniques In Geothermal Exploration, Development And Use içinde (152- 199). International Atomic Energy Agency, Vienna, 351 s.
7. Dönmez, M., Akçay, E. A., Genç, Ş. C. ve Acar, Ş., 2005. Biga Yarımadası’nda Orta-Üst Eosen volkanizması ve denizel ignimbiritler. MTA Dergisi, 131, 49-61.
8. Dönmez, M., Akçay, A. E., Duru, M., Ilgar, A., ve Pehlivan, Ş., 2008. 1:100000 ölçekli Türkiye Jeoloji Haritaları-Ayvalık-H17 paftası. MTA Yayın No: 98, 27 s.

9. Duru, M., Pehlivan, Ş., Ilgar, A., Dönmez, M. ve Akçay, A. E., 2007. 1:100000 ölçekli Türkiye Jeoloji Haritaları-Ayvalık-İ17 paftası. MTA Yayın No: 98, 36 s.
10. Eisenlohr, T., 1995. Die Thermalwässer der Armutlu-Halbinsel (NW Türkei) und deren Beziehung zu Geologie und aktiver Tektonik. Dissertation, ETH Zurich No: 11340, 165 s.
11. Erzeneoğlu, Z. ve Şaroğlu, F., 1993. Çan (Çanakkale) Kaplıcası sıcak su sondajı yer belirleme çalışması. MTA Rapor No: 42897, (yayımlanmamış).
12. Fouillac, C. ve Michard, G., 1981. Sodium/lithium ratio in water applied to geothermometry of geothermal reservoirs, Geothermics, 10, 55-70.
13. Fournier, R. O., 1977. Chemical geothermometers and mixing models for geothermal systems. Geothermics, 5, 41-50.
14. Fournier, R. O., 1979. Geochemical and hydrological considerations and the use of enthalpy-chloride diagrams in the prediction of underground conditions in hot-spring systems, Journal of Volcanology and Geothermal Research , 5, 1-16.
15. Fournier, R. O., 1991. Water geothermometers applied to geothermal energy. F. D’Amore (Ed.). Applications of Geochemistry In Geothermal Reservoir Development içinde (37-69). UNITAR/UNDP Centre on Small Energy Resources, Rome, 408 s.
16. Gat, J. R. ve Garmi, L., 1970. Evolution of the isotopic composition of atmospheric waters in the Mediterranian Sea area. Journal of Geophysical Research, 75, 3039-3048.
17. Giggenbach, W. F., Confiantini, R., Jangi, B. L. ve Truesdell, A. H., 1983. Isotopic and chemical composition of Partabi Valley geothermal discharges, northwest Himalaya, India, Geothermics, 12, 199-222.
18. Giggenbach, W. F., 1988. Geothermal solute equilibria. derivation of Na-K-Mg-Ca geoindicators. Geochimica et Cosmochimica Acta, 55, 2749–2765.
19. Golden Software, 2005. Grapher Trial Version 5.00. Golden Software Inc., Colorado-USA.
20. Güleç, N. ve Mutlu, H., 2002. Jeotermal alanlarda izotop jeokimyası, Jeotermalde Yerbilimsel Uygulamalar Yaz Okulu Ders Notları içinde (74-103), Dokuz Eylül Üniversitesi, İzmir, 301 s.
21. IAH (International Association of Hydrogeologists), 1979. Map of Mineral and Thermal Water of Europe Scale: 1:500000, United Kingdom.
22. Kendall, C. ve Caldwell, E. A., 2006. Fundamentals of isotope geochemistry. C. Kendall ve J. J. McDonnell, (Eds.), Isotope Tracers In Catchment Hydrology (4. Baskı) içinde (51-84), Elsevier, The Netherlands, 839 s.
23. Kharaka, Y. K, Lico, M. S. ve Law, L. M., 1982. Chemical geothermometers applied to formation waters, Gulf of Mexico and California basins, American Association of Petroleum Geologists Bulletin, 66, 588.
24. Mazor, E., 2004. Chemical And Isotopic Groundwater Hydrology (3.Baskı). Marcel Dekker Inc., New York, 453 s.
25. MTA, 2002. 1/500000 Ölçekli Türkiye Jeoloji Haritaları No1 ve No7. Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü, Ankara.
26. Nicholson, K., 1993. Geothermal Fluids, Chemistry and Exploration Techniques. Springer-Verlag, Berlin, 263 s.
27. Nieva, D. ve Nieva, R., 1987. Development in geothermal energy in Mexico, part 12-A cationic composition geothermometer for prospection of geothermal resources. Heat recovery systems and CHP, 7, 243-258.
28. Öktü, G. ve Dilemre, A., 1997. Türkiye termal ve mineralli sular envanteri-Çanakkale. MTA Rapor No: 10393, 62 s.
29. Önder, İ., 2002. Çan Jeotermal Alanı sıcak su aramaları jeofizik rezistivite (DES) ve SP-türev etütleri raporu, 10 s. (yayınlanmamış).
30. Piper, A. M., 1944. A graphic procedure in the geochemical interpretation of water analyses. Transactions - American Geophysical Union, 25, 914-923.
31. Siyako, M., Bürkan, K. A. ve Okay, A.İ., 1989. Biga ve Gelibolu Yarımadaları’nın Tersiyer jeolojisi ve hidrokarbon olanakları. Turkish Association of Petroleum Geologists Bulletin, 1, 183-199.
32. Sheppard, S. M. F., 1981. Stable isotope geochemistry of fluids. D. T. Rickard ve F.E. Wickman (Eds.), Chemistry and geochemistry of solutions at high temperatures and pressures. Physics and Chemistry of the Earth, 13/14, 419- 445.
33. Tarcan, G., 2002. Jeotermal su kimyası, Jeotermalde Yerbilimsel Uygulamalar Yaz Okulu Ders Notları içinde (230-271), Dokuz Eylül Üniversitesi, İzmir, 301 s.
34. Taylor, H. P., Jr., 1974. The application of oxygen and hydrogen isotope studies to problems of hydrothermal alteration and ore deposition. Economic Geology, 69, 843-883.
35. Tonani, F., 1980. Some remarks on the application of geochemical techniques in geothermal exploration. Adv. Eur. Geoth. Res. Second Symp., Strasbourg, 428-443.
36. Truesdell, A. H., 1976. Summary of Section III. Geochemical techniques in exploration. 2nd UN Symposium on the development and use of geothermal resources, San Francisco, 1975, 1, liii-lxxix.
37. TS266, 2005. İnsani Tüketim Amaçlı Sular. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
38. Yaltırak C. ve Okay, A.İ., 2004. Edremit Körfezi kuzeyinde Paleotetis birimlerinin jeolojisi. İTÜ Dergisi, 3 (1), 67-79.
39. 17-06/28, 2001. TEAŞ sondajı DSİ kuyu kütüğü. Çanakkale.
40. 17-06/30, 2001. TEAŞ sondajı DSİ kuyu kütüğü. Çanakkale.
41. 17-06/32, 2001. TEAŞ sondajı DSİ kuyu kütüğü. Çanakkale.
42. 17-06/33, 2001. TEAŞ sondajı DSİ kuyu kütüğü. Çanakkale.
43. 17-06/41, 2004. Çan-Büyüktepe sulama suyu sondajı DSİ kuyu kütüğü. Çanakkale.