A new approach for estimating the geothermal gradient and deep subsurface temperature distribution in Turkey

Türkiye'nin derin yeraltı sıcaklık gradyanı dağılımı haritası daha önce uygulanmamış ve Curie Noktası Derinliği (CND) Sıcaklığı verileri ile elde bulunan derin kuyu sıcaklık ölçümlerinin kullanıldığı bir yaklaşımla türetilmiştir. Bu çalışmadaki tüm haritalar Generic Mapping Tools (GMT) yazılımı kullanılarak oluşturulmuşlardır. CND değerleri MTA (Maden Tetkik ve Arama) Genel Müdürlüğü'nün yayınlamış olduğu Türkiye Curie Noktası Derinliği Haritası eş-derinlik konturlarının sayısal hale getirilmesi ile elde edilmiştir. Konturların sayısallaştırılması, ODD (Ortalama Deniz Düzeyi) baz alınmak üzere, 6000 metre ile 27500 metre arası derinlikte ve 500 metre aralıklarla gerçekleştirilmiştir. Yer kabuğunu oluşturan kayaçlarının magnetik özelik kazanmaya başladıkları sıcaklık olarak tanımlanan Curie izoterminin (eşsıcaklığının) bu çalışmada Türkiye altında 560 ºC olduğu varsayılmıştır. Sayısallaştırılan CND verileri ile, ODD'ni baz alan Türkiye yüzey topoğrafya verileri birleştirilmiştir ve böylece yeryüzü düzeyini (YD) baz alan CND verileri ve bunlara ait konturlar elde edilmiştir. Sıcaklık ölçüm verisi bulunan kuyulara karşılık gelen ve aynı koordinatlarda bulunan CND değerleri, GMT yazılımı yardımı ile kesin olarak saptanmıştır. Sonra, her derin kuyu ve buna karşılık gelen CND çiftinin derinlik ve sıcaklık aralıkları kullanılarak, o çiftin koordinatlarında bulunan derin yeraltı sıcaklık gradyanları hesaplanmıştır. Sonuçta, hesaplanmış sıcaklık gradyanları haritalanarak, Türkiye derin yeraltı sıcaklık gradyanı dağılımı haritası oluşturulmuştur. Yazında bazı araştırmacıların kıtalar için Curie eş-sıcaklığını 580 ºC kabul etmeleri nedeni ile, Türkiye derin yeraltı sıcaklık gradyanı dağılımı haritası 580 ºC Curie sıcaklığı baz alınarak da oluşturulmuştur. Oluşturulan iki harita arasında saptanabilecek veya önemli bir fark görülmemiştir. Eğer derin yeraltı sıcaklıklarının derinlikle doğrusal değiştiği varsayılırsa, kestirilen derin yeraltı sıcaklık gradyanlarının 560 C Curie izotermi baz alındığında 2.28 ile 11.10 C/100m arasında ve 580 C Curie izotermi baz alındığında ise 2.37 ile 11.56 C/100m arasında değiştiği bulunmuştur. Derin yeraltı sıcaklık gradyanlarının en yüksek değerleri Türkiye'nin Güneydoğu bölgesinde Mardin ile Şırnak arasındaki alanda yoğunlaşmaktadır. Buna karşılık, derin yeraltı sıcaklık gradyanının en düşük değerleri Doğu Pontid yöresinde Şebinkarahisar, Reşadiye, Alurca ve Gümüşhane'yi kapsayan alandadır. Batı Anadolu'daki en yüksek derin yeraltı sıcaklık gradyanı 8.33 ºC/100 m olup, Alaşehir, Baklacı, Akkeçili ve Erenköy cıvarındadır. Derin yeraltı sıcaklıklarının kuyulardaki ölçüm derinlikleri ile bunlara karşılık gelen CND arasındaki değişimlerine exponansiyel fonksiyon uyumlandığında, elde edilen exponansiyel sıcaklık gradyanları yeraltı sıcaklıklarının 2-km derinlikte 20 ile 265 ºC arasında ve 5-km derinlikte 40 ile 455 ºC arasında kestirilmesini sağlamışlardır. Yer-altı sıcaklık gradyanlarının exponansiyel davranışlı olması halinde, Batı Anadolu'nun açılımsal bölgesi en yüksek yeraltı sıcaklık kestirimlerine sahiptir. Buna karşılık, yeraltı sıcaklıkları Mardin-Şırnak bölgesinde 2-km derinlikte ortalama 58 ºC kadar düşük olduğu gibi, 5-km derinlikte ortalama 193 ºC'ye kadar çıkabilmektedir. Bu bölgede ortalama 7654 metre derinlikte, yeraltı sıcaklığının 560 ºC düzeyine erişmesi beklenir. Dolayısı ile, Mardin-Şırnak bölgesinin 4-km derinliğe kadar görece düşük sıcaklıklara ve 5-km derinlik ve ötesinde görece daha yüksek sıcaklıklara yol açan sıcaklık gradyanlarına sahip olduğuı söylenebilir. Derin yeraltı sıcaklık gradyanı dağılımının ve ısı akışı örüntüsünün çok önemli bir özeliği, Türkiye'nin Güneydoğu ve Batı Anadolu bölgesi ile, Orta Anadolu'nun Tuz Gölü ve Kuzey Anadolu Fayının Orta Pontid kuşağı yöresinde potansiyel sıcak kuru kayaç kaynaklarının varlığına işaret etmesidir. Gelişkin jeotermal sistemlere gerekli ilgi gösterildiği takdirde, bu kaynaklar günümüz teknolojisi ile yapılacak sondajların erişimi içindedir ve ülkenin enerji bütçesini artırmak üzere bunlardan yararlanılabilir.