Bağışlarınız İçin Hesap Numaramız DOHAD - İs Bankası Gayrettepe Şubesi - 529030

Termal kaynaklar: Depremin habercisi

17 Ağustos ve 12 Kasım 1999 deprem bölgelerindeki termal kaynaklarda gözlenen değişimler ve önemi...

Şakir Şimşek , Prof. Dr., Hacettepe Üniversitesi, Uluslararası Karst Su Kaynakları Uygulama ve Araştırma Merkezi (UKAM), Beytepe, ANKARA

Nazım Yıldırım,  MTA Genel Müdürlüğü,Enerji Hammadde Etüt ve Arama Dairesi, ANKARA.

Cumhuriyet Bilim Teknik - 01 Temmuz 2000

Alp-Himalaya tektonik kuşağı üzerinde yer alan Türkiye'de, son 100 yıl içinde meydana gelen 80 büyük depremde yaklaşık 80. 000 kişi hayatını kaybetti. En son olarak 17 Ağustos ve 12 Kasım 1999 tarihlerinde 7.4 ve 7.2 magnitütde oluşan depremler 1200 km uzunluğundaki Kuzey Anadolu Fayının Doğu Marmara bölümünde yer aldı (Şekil 1) .

Odak derinliği 9-14 km olan depremlerle oluşan kırıklarda maksimum 5.30 m.'ye varan doğrultu atım ve 3.00 m.'ye varan düşey atım ölçüldü. (MTA, 1999).

Her iki depremdeki yüzey kırıklarının toplam uzunluğu 220 km.'dir (Şekil 2) .

Afrika plâkasının kuzeye hareketi ile sıkışan Anadolu plâkası, sağ yönlü doğrultu atımlı Kuzey Anadolu Fayı ve sol yönlü Doğu Anadolu Fayı boyunca yılda 22 mm hızla batıya doğru hareket etmektedir (Straub and Kahle, 1997). Kuzey Anadolu Fayı (KAF), Doğu Anadolu Fayı (DAF) ve Anadolu plâkasının batıdaki yükselmesi ve genişlemesi ile oluşan graben bölgeleri Türkiye'de 1. Derece Deprem kuşaklarıdır.

Türkiye'de deprem kuşakları üzerinde sıcaklıkları 20-101 santigrat derece arasında 1500 dolayında kaynak çıkışı ve rezervuar sıcaklıkları 30-242 santigrat derece arasında değişen 400 kuyudan sıcak ve mineralli su çıkışı mevcuttur (Şekil 3) . Türkiye'deki bu jeotermal kaynaklar başlıca Kuzey Anadolu Fay hattında, Batı Anadolu grabenler sistemi üzerinde, Orta ve Doğu Anadolu'daki volkanik bölgelerde ve yoğun tektonik zonlarda yer almaktadır (Şimşek 1997, Pfister vd.1998).

17 Ağustos 1999 depreminin oluştuğu Adapazarı, İzmit ve Yalova hattında Yalova Termal ve Sakarya-Akyazı Kuzuluk'ta ve 12 Kasım 1999 Düzce depremi ile Efteni ve Bolu Küçükkaplıca jeotermal alanlarındaki kaynak ve kuyularında bazı değişiklikler gözlenmiştir (Şekil 2). Benzer değişikliklerin 13 Mart 1992 Erzincan depreminde bölgede yeralan sıcak ve mineralli su kaynaklarında da olduğu bilinmektedir (Yıldırım, 1992).

Dünyada depremlerin önceden tahmin edilmesi amacıyla yer kabuğunun derinliklerinden gelen termal sular, mineralli sular ve gaz çıkışları özellikle, Çin ve Japonya'da gözlem altında tutulmaktadır (Wakita, 1996). Yeraltı sularının düzenli olarak gözlenmesi ve ölçüm alınması deprem mekanizmasının gelişimi ve erken uyarı açısından önem taşımaktadır. Aktif Deprem kuşaklarında jeokimyasal ve hidrojeolojik araştırmalar kapsamındaki sulardaki kimyasal değişiklikler (klorür, radon, trityum) su seviyelerindeki değişiklikler ölçülmektedir. 17 Şubat 1995'deki Kobe depremi öncesinde yağış olmamasına rağmen anormal seviyede yükseklikler tespit edilmiş, deprem sonrasında ise deprem bölgesinde yeraltısu seviyelerinde, sıcaklıklarda ve nehir suyu debilerinde önemli artışlar görülmüştür.

Ayrıca, aktif volkanların yer aldığı İtalya, Japonya ve Hawaii'de gaz çıkışlarından volkanların püskürme zamanları belirlenebilmektedir.

17 Ağustos ve 12 Kasım 1999 depremlerinde bazı jeotermal kaynak ve kuyu sularında fiziksel ve kimyasal değişimler izlenmiştir. Bu değişiklikler; bulanıklık, koku, tat, renk, sıcaklık, basınç, debi,yeni kaynak oluşumu ve kimyasal değişimlerdir (Tablo 1).

Yalova Termal Su Kaynakları: (17 Ağustos depremi). Yalova'nın 10 km güney batısında yeralan termal su kaynakları Atatürk'ün emriyle koruma altında olup bugüne kadar burada herhangi bir kuyu açılmamıştır. Dere içinde kaptaj altına alınan kaynakların sıcaklığı 64.5 santigrat derece ve debisi 13 lt/sn'dir. Ayrıca dere içinde sızıntı ve küçük debili kaynaklar da vardır. Termal kaynaklar tarihsel çağlardan beri kaplıcalarda kullanılmaktadır. 18 Eylül 1963 yılında 6.2 magnitütde oluşan Çınarcık depreminde kaynak debileri önemli ölçüde azalmıştır.

17 Ağustos 1999 depreminden 15 gün önce 2 Ağustos 1999'da termal su kaynaklarının yeraldığı fay zonunda mevcut bir kırıktan, sıcaklığı aynı olan 1lt/sn debili ilave bir kaynak çıkmıştır. Dolayısıyla sahadaki toplam debi artmıştır. Hâlen bu yeni kaynaktaki çıkış devam etmektedir.

Sakarya-Akyazı Kuzuluk Sahası: Kuzuluk sahası Dokurcun segmenti üzerinde olup sahada 79 santigrat derece sıcaklıklı (kuyu çıkış sıcaklığı) kaynaklar vardır. Sahada kurulan termal tesislere su sağlanması ve ısıtılması için 180-320 m derinliğindeki 5 kuyudan üretim yapılmaktadır. Önceleri sahada mevcut kaynakların, kuyulardan akışkan üretimi yapılması sonucu bugün debileri azalmış ve bir bölümü ise kaybolmuştur. 17 Ağustos depremi ile birlikte kuyulardan gelen suda bulanma olmuştur. Ayrıca, sıcaklık önce 79 dereceden 80 dereceye yükselmiş, 2 hafta sonra 77 dereceye düşmüş, daha sonra yeniden 79 dereceye gelmiştir. Kuyularda 0.8 bar olan basınçta 1 barlık artış ölçülmüş ve kuyu başı basınçları 1.8 bara yükselmiştir (A. Gülgör sözlü görüşme).

12 Kasım 1999 depremi ile ilgili değişimler

Düzce-Efteni Kaynakları: Efteni kaplıcası, Düzce ilçesinin 10 km güney batısında Düzce fayı üzerinde yer almaktadır. Kaynağın sıcaklığı 42.3 santigrat ve debisi 3.5 lt/sn'dir. Depremden 1 gün önce, kaplıcada doğrudan kullanılmakta olan kaynak suyunda bulanıklık ve debi artışı gözlenmiştir. Depremden sonra ise, doğuda kaynaklarla aynı fay üzerinde yeralan Efteni Gölü'nün güney kenarında sıcaklığı 25 santigrat derece olan yeni bir ılık kaynak çıkışı saptanmıştır. Kaynakta yoğun karbondioksit (CO2) ve göl tabanındaki genç çökeller ve bataklık içinde birikmiş olan organik kökenli metan (CH4) gazı çıkışı görülmüş ve kaynak suyunun üzeri metan gazı çıkışı nedeniyle 1 hafta süre ile yanmıştır. Efteni kaynağında depremden 1 hafta sonra bulanıklık kaybolmuş ve debi eski düzeyine gelmiştir.

Bolu Küçük Kaplıca : Bolu'nun 10 km güney batısında yer alan kaplıca yöresinde açılmış üç adet kuyudan 43.7 santigrat sıcaklığında ve 30 lt/sn debide üretim yapılmaktadır. Termal sular mevcut tesislerde sağlık amacıyla kullanılmaktadır. Depremle birlikte önce debi azalması daha sonra artışı olmuştur. Daha önce artezyen yapmayan bir kuyuda artezyen akışı başlamıştır.

Diğer sahalardaki değişimler

17 Ağustos 1999'daki depremle birlikte Deprem oluşturan kırıklar üzerinde ve yakınında yer alan ve yukarıda değişiklik gösterdiği belirtilen kaynaklar dışında, Bolu-Mudurnu 'daki kaplıca sularında (40 santigrat C), İstanbul-Tuzla (20 santigrat C) ve Gölcük-Yazlık ılıcasında (30 santigrat C) Bursa-Çekirge (34-49 santigrat C), Bolu-Sarıot (64 santigrat C), Sakarya-Geyve (26 santigrat C) ve Taraklı ( 26-41 santigrat C), Düzce-Derdin kaplıca sularında süreyle bulanıklık ve debi değişimleri olduğu bildirilmiştir (mşek ve Yıldırım 2000, BİB 2000).

Ayrıca, Bursa-Armutlu kaplıcalarındaki depremlerden önce 75 santigrat C termal su üretilen ve su seviyesinin kuyu ağzından aşağıda olduğu A-2 nolu kuyuda su seviyesinin yükselerek artezyen akışına geçtiği ve deredeki kaynaklarda debi artışı olduğu öğrenilmiştir.

Kuzey Anadolu Fayının doğu bölümünde 13 Mart 1992'de Erzincan'da meydana gelen deprem 6.8 büyüklüğünde olup 600 can kaybına neden olmuştu. Erzincan'daki sıcak ve mineralli su kaynakları, hem termal amaçlı hem de şişelenerek maden suyu olarak kullanılmaktadır. Kaynaklar ve kuyulardan 31 santigrat sıcaklığında 6 lt/sn debide akışkan üretilmektedir.Depremden 1 hafta önce jeotermal sularda bulanıklık, koku ve tatta farklılıklar olduğu bildirilmiştir. Su kimyasında ise, deprem öncesi ve sonrası arasında önemli farklılıklar oluşmuştur (Yıldırım, 1992). Deprem sonrası EC, Ca, Mg, Na, HCO3 ve SO4 değerlerinde önemli artışlar belirlenmiştir (Tablo1).

Türkiye'de 17 Ağustos-12 Kasım 1999 ve 13 Mart 1992'de meydana gelen depremlerde jeotermal kaynak ve
kuyulardaki gözlemlere göre aşağıdaki sonuçlara varılmıştır.

1. Sıcak ve mineralli su kaynakları genellikle derin dolaşımları nedeniyle oluşabilecek bir depremin önceden belirlenmesi için diğer verilerle birlikte dikkate alınması gerekli önemli parametrelerden biridir. Deprem kuşağındaki Çin ve Japonya gibi birçok ülkede bu kaynaklardaki değişimler yakından takip edilmektedir.

2. Sıcak ve mineralli su kaynakları ve kuyularda çıkan sularda deprem öncesinde, sırasında ve sonrasında değişiklikler oluşabilmektedir. Bu değişiklikler bulanıklık, koku, renk, tat, sıcaklık, debi değişimleri, yeni kaynak oluşumları ve kimyasal olarak iyon ve gaz değişimleri şeklinde görülebilmektedir.

3. Yeraltısuyu bileşimlerindeki fiziksel ve kimyasal değişimlerin deprem öncesinde oluşan ilk sarsıntılarla başladığı ve enerji boşalımı ile maksimum değerine ulaştığı, sonra zamanla normale döndükleri görülmektedir. Deprem öncesi, depremle birlikte ve deprem sonrası yeni kaynak oluşumları veya mevcut kaynakların kaybolması da olağandır.

4. Sıcak ve mineralli su kaynaklarındaki değişimlerin depremin önceden belirlenebilmesi amacıyla sağlıklı olarak
kullanılabilmesi için, bu kaynak bölgelerinin ayrıntılı jeolojisi ve hidrojeolojisinin bilinmesi gereklidir.

5. Jeotermal suların kimyasal analizlerine göre yapılan jeotermometre hesaplamaları sonucu Yalova ve Kuzuluk jeotermal sahasında yaklaşık 100 o C rezervuar sıcaklığı olduğu tahmin edilmektedir. Buna göre; bu bölgede yeralan jeotermal suların dolaşım derinliği en az 3 km'dir. Türkiye'deki bazı jeotermal alanlarda 242 santigrat sıcaklığa varan rezervuar sıcaklıkları belirlenmiştir. Bu alanlardaki jeotermal suların dolaşım derinliklerinin yaklaşık 8 km'ye ulaşabileceği hesaplanmıştır. Deprem öncesi, öncü hareketlenme ile daha derinlerden gaz ve akışkan katılımı olabilmektedir.

Kuzey Anadolu Fay Zonundaki deprem odak derinlikleri ortalama 9-14 km arasında olmuştur. Dolayısıyla, jeotermal kaynaklardaki (sıcaksu, buhar ve gazlar) kimyasal değişimler izlenebildiği takdirde deprem öncesi erken uyarı amacıyla önemli bilgiler edinilmiş olacaktır. Bu nedenle, sıcak ve mineralli su kaynakları ile soğuk yeraltısularının seviye ve kalite değişimleri gözlenmeli ve özellikle toprak ve sularda Rn, Hg, He, H2S, CO2 vd. gazların değişimleri izlenmelidir.

6. Jeotermal sularda köken ve karışımının belirlenmesi amacıyla izotop ölçümleri yapılmalıdır. Bu konuda, Doğu Marmara Deprem Bölgesi ile ilgili olarak Hacettepe Üniversitesi-UKAM ve IAEA (Uluslararası Atom Enerji Ajansı) ortak projesi başlatılmıştır.

7. Fay hatları boyunca derin dolaşımlı sıcak ve mineralli suların izlenmesi de dahil olmak üzere Deprem Erken Uyarı Sistemleri kurulmalıdır. Deprem uyarı sistemleri ile ilgili yeni gelişmeler izlenerek finans, cihaz ve eğitim açısından uluslararası işbirliği olanakları araştırılmalıdır.

8. Jeotermal suların izlenmesi ile ilgili ölçüm cihazlarının hassas ve gözlem personelinin eğitimli olması gereklidir.
Değişimlerin yanlış yorumlara ve paniğe neden olmaması için ölçülerin sağlıklı alınıp alınmadığının ve diğer etkilerle (saha yakınında yol ve taş ocaklarındaki patlatmalar, yoğun yağış, sellenme, çığ düşmesi,heyelan, baraj yapımı gibi) ilgisi olup olmadığının araştırılması ve değerlendirmelerin buna göre yapılması gereklidir.

9. Soğuk veya sıcaksu kuyularında, pompa düzeneklerinden kaynaklanan elektrik kaçakları ve diğer yapay etkenlerle sularda görülen sıcaklık yükselmelerinin zaman zaman paniğe neden olduğu bilinmektedır. Bazen de deniz veya göl sularının ısındığına ilişkin söylentiler çıkmaktadır. Bu gibi durumlarda, uzmanlar tarafından inceleme ve ölçümler yapılmadan panik oluşturulacak açıklamalar yapılmamalıdır.

10. Türkiye'de bilinen bütün sıcak ve mineralli sularla ilgili kayıtlar, analizler ve envanterler Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü'nde (MTA) bulunmaktadır. Bu nedenle, sıcak ve mineralli sulardaki değişimlerle ilgili ihbarların kısa sürede karşılaştırmalı olarak değerlendirilebilmesi için MTA'nın yurt çapındaki Bölge Müdürlükleri aracılığıyla veya doğrudan MTA Genel Müdürlüğü'ne yapılması sağlanmalıdır.

Katkı Belirleme

Çalışmalarımıza katkıda bulunan Jeoloji Yüksek Mühendisleri Z. N. Şimşek, M. Gündüz ve UKAM elemanlarından B. Topuz'a teşekkür ederiz.

KAYNAKLAR

BİB. 2OOO , 17 Ağustos 1999 İzmit Depremi Raporu, Bayındırlık ve İskân Bakanlığı yayını (Ed.R. Demirtaş) Ankara..

MTA, 1999, 12 Kasım Düzce Depremi Saha Gözlemleri ve Ön Değerlendirme Raporu, Ankara.

PFISTER, M.,RYBACH,L. and ŞİMŞEK, Ş., 1998, Geothermal Reconnaissance of the Marmara Sea Region (NW-Turkey); Surface Heat Flow Density in an Area of Active Continental Extension, Tectonophysics, 291, 1998, p.77-89, The NETHERLANDS.

STRAUB, C. and KAHLE, N.G., 1997, Recent crustal deformation and strain accumulation in the Marmara Sea region, NW Anatolia, inferred from repeated GPS measurements. Active Tectonics of Northwestern Anatolia - The MARMARA Poly-Project, Vdf Hochschulverlag AG an der ETH Zurich. ISBN 3-7281-2425-7, p 417- 47, SWITZERLAND.

ŞİMŞEK, Ş., 1997, Geothermal Potential of Northwestern Turkey, Active Tectonics of Northwestern Anatolia, The Marmara Poly-Project, Vdf Hochschulverlag AG an der ETH Zurich. ISBN 3-7281-2425-7, p 111-124, SWITZERLAND.

ŞİMŞEK, Ş. and YILDIRIM, N. 2000, Geothermal Activity at 17 August and 12 November 1999 Eastern Marmara Earthquake Region ,Turkey. IGA Meeting 6-7 March 2000 p.1-9 Antalya.

WAKİTA, H., 1996, Chemical Challenge to Earthquake Prediction. Proceedings Natural Academic Science Vol. 93 pp. 3781-3786. USA.

YILDIRIM, N., 1992, 13 Mart 1992, Erzincan depreminde lokal yeraltısularında meydana gelen değişiklikler. Doğu Anadolu Ulusal Deprem Sempozyumu. 21-25 Ekim 1992, Erzincan.