Investigation of sinkholes in Kozaklı (Nevşehir) geothermal field using geophysical methods

Abstract

In this article, the temporal and spatial development of probable sinkholes in the close vicinity of a couple of sinkholes that occurred in 2007 and 2018 in the Kozaklı (Nevşehir) geothermal field, which is one of the most important thermal tourism centers where treatment with radon gases and mud can be carried out in Central Anatolia, was investigated using the multi-electrode resistivity method and core drilling data. The primary geothermal water aquifer consists of Palaeozoic aged marbles, the secondary Eocene aged limestone aquifer and cover rocks are the impermeable units of the area. Geothermal waters gain heat by geothermal gradient, granitic intrusions, and radiogenic ways. The depths, temperatures, and pH values of the wells belonging to geothermal water resources vary between 60 and 1493 m, 45 and 96 °C, as well as 6.22 and 6.61, respectively. Two-dimensional electrical resistivity methods were used to determine the dimensions of the collapse structures. In the geophysical studies examining the depths of 15-30 meters, surface fractures around the sinkhole, a subsidence structure nearby the active highway approximately 20 meters to the east, travertine was found around the pothole, especially in the east and north of the hollow structure. This data verified with log data obtained from core drilling. These findings are indicators for the ongoing karstification process.

Keywords

• Geophysicsc
• Geothermal field
• Karstification
• Kozaklı
• Sinkhole

Kozaklı (Nevşehir) jeotermal alanındaki obrukların jeofizik yöntemler kullanılarak belirlenmesi

Öz

merkezlerinden birisi olan Kozaklı (Nevşehir) jeotermal alanında 2007 ve 2018 yıllarında meydana gelmiş iki obruğun bulunduğu sahada olası diğer obruklar çok elektrotlu özdirenç yöntemi ve yapılan karotlu sondajlarla araştırılmıştır. Jeotermal suların birincil akiferi Paleozoyik yaşlı mermerler, ikincil akiferi Eosen yaşlı kireçtaşları; örtü kayaları ise alandaki geçirimsiz birimlerdir. Jeotermal sular, jeotermal gradyan, granitik sokulumlar ve radyojenik yollarla ısınmaktadır. Jeotermal su kaynaklarına ait kuyuların derinlikleri, sıcaklıkları ve pH değerleri sırası ile 60 – 1493 m, 45 – 96°C ve 6.22 – 6.61 arasında değişim gösterir. Çöküntü yapılarının boyutlarını belirleyebilmek için iki boyutlu elektrik özdirenç yöntemi ile 15 – 30 m derinliklerin incelendiği jeofizik çalışmalarda, obrukların çevresinde yüzey kırıkları, yaklaşık 20 m doğudaki aktif karayolunda bir çökme yapısı ve obruğun etrafında özellikle doğusunda ve kuzeyinde boşluklu yapıda traverten tespit edilmiştir. Karotlu sondajlarla elde edilen loglarla bu veriler doğrulanmıştır. Bu bulgular bölgede karstlaşma sürecinin devam ettiğinin bir göstergesidir.

Anahtar Kelimeler

• Jeofizik
• Jeotermal alan
• Karstlaşma
• Kozaklı
• Obruk

Kaynakça

1. E. Pekkan, Konya Kapalı Havzası'nda karstik çöküntü yapıları olan obrukların oluşumunu etkileyen hidrojeokimyasal süreçlerin incelenmesi. Hacettepe Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Ankara, 2004.
2. D.C. Ford, P. Williams, Karst geomorphology and hydrology. Hyman, Winchester, MA, 1989
3. W. Zhou, M. Lei, Conceptual site models for sinkhole formation and remediation. Environmental Earth Sciences,76(818),1–12, 2017.
4. M.M. Sweeting, Karst landforms. Columbia University Press, New York, 1973.
5. A. Bögli, Karst hydrology and physical speleology (translated from the German by June C. Schmid). Springer, 1980.
6. D.C. Ford, P. Williams, Karst geomorphology and hydrology. Wiley, Chichester, UK, p. 562, 2007.
7. İ. Kopar, Kozaklı (Nevşehir) jeotermal sahasında oluşan örtü-çökme dolininin (Cover-Collapse Sinkhole) oluşumu ve sonuçları bakımından bir değerlendirme Türk Coğrafya Dergisi, 49; 73–88, 2007.
8. A.B. Tihansky, Sinkholes, west-central Florida. In: Galloway D, Jones DR, Ingebritsen SE (eds) Land subsidence in the United States US Geol Surv Circ, 1182,121–140, 1999.

9. B. Canik, Terme kaplıcası ve çevresinin hidrojeolojik etüdü. AÜFF Jeoloji Mühendisliği Bölümü Yayını. Ankara, 1991.
10. M. Akyüz, I. Şeren, S. Sevim, A. Koçak, E. Kocabacak, Bayındırlık ve İskân Bakanlığı Afet İşleri Genel Müdürlüğü, Jeolojik Etüd Raporu. Nevşehir, 2007
11. M. Afşin, H. Gürdal, A. Gürel, A. Onak, Ö. Oruç, M. Kavurmacı, G. Durukan, Orta Anadolu’daki sıcak ve mineralli suların ve travertenlerin hidrojeokimyasal ve izotopik incelenmesi ve suların tıbbî ve biyoiklimsel değerlendirilmesi. TÜBİTAK Proje No: ÇAYDAG 104Y197, 2007.
12. S. Pasvanoǧlu, A. Güner, F. Gültekin, Environmental problems at the Nevşehir (Kozakli) geothermal field, central Turkey. Environmental Earth Sciences, 66(2);549–560, 2012.
13. KOP, KOP Bölgesi jeotermal kaynakların değerlendirilmesi projesi. Nevşehir ili raporu, 2020.
14. A. I. Samouëlian, A.T. Cousin, A. Bruand, G. Richard, Electrical Resistivity Survey in Soil Science: A Review, Soil and Tillage Research 83(2),173–93, 2005.
15. M.H. Loke, 2D and 3D Electrical Imaging Surveys, 2014 https://sites.ualberta.ca/~unsworth/UA-classes/ 223/loke_course_notes.pdf
16. A.T. Başokur, Düşey elektrik sondajıi verilerinin yorumu, Ankara Üniversitesi, 235 s, 2004.
17. A. Koçak, Kozaklı (Nevşehir) jeotermal alanının su kimyası ve rezervuar sıcaklığının incelenmesi. Hacettepe Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, Ankara, 1997.
18. H. Dağıstan, İ. Kara, M Duru, Nevşehir-Kozaklı jeotermal sahasında yeni bulgular Termal ve Maden Suları Konferansı, 2008.
19. B. Canik, I. Çörekçioğlu, The formation of sinkholes (Obruk) between Karapınar and Kızören-Konya. Karst Water Resources, IAHS Publication, 161, 193–205, 1985.
20. T. Özbek, Nevşehir Kozaklı kaplıcası hidrojeoloji etüd raporu, Derleme Rapor No:5451, MTA Enstitüsü, Ankara, 1975.
21. G. Ok, Kozaklı (Nevşehir) ve Terme (Kırşehir) sıcak ve mineralli sularının su kimyası ve izotopik yöntemlerle karşılaştırılması, tıbbi ve biyoiklimsel değerlendirmesi. Niğde Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Aksaray, 2007.
22. H. Kara, Türkiye Jeoloji Haritaları Yozgat G-19 paftası. MTA Genel Müdürlüğü, Ankara, 1997.
23. B. Erişen, R. Özgür, Kozaklı (Nevşehir) alanının jeotermal enerji olanaklarına ilişkin değerlendirme raporu. MTA Derleme Rapor No:10376, Ankara, 1999.
24. K. Selçuk, Kozaklı (Nevşehir) jeotermal alanındaki çöküntü mekanizmasının hidrojeolojik açıdan incelenmesi. Aksaray Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Aksaray, 2018.
25. M. Afşin, M. Kavurmacı, G. Doğan, H. Gürdal, N. Erdoğan, A. Gürel, Ö. Oruç, Kozaklı (Nevşehir) ve Terme (Kırşehir) jeotermal sularının hidrojeokimyasal ve tıbbî – biyoiklimsel değerlendirmesi. III. Jeotermal Kaynaklar Sempozyumu, 339–347, 2015.
26. C.S. Bayarı, Yüksek dağlarda karst evriminin bütünleşik jeomorfolojik, hidrojeolojik ve speleolojik analizler ile kurgulanması: Aladağlar (Doğu Toroslar) Örneği. TÜBİTAK Proje No: ÇAYDAG 104Y211, 2008.
27. İ. Kara, Nevşehir Kozaklı MTA-K4 jeotermal araştırma sondajı kuyu bitirme raporu. Derleme Rapor No:11182, MTA Genel Müdürlüğü, Ankara, 2009.