F. Ü. Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 15(4), 523-538, 2003

Hacıali ve Karayün (Sivas) Çevresinin Jeolojisi ve Doğal Karbondioksit Potansiyeli

M. Emrah AYAZ

MTA Orta Anadolu 1. Bölge Müdürlüğü, SİVAS

Özet

Karbondioksit (CO2); tatsız, renksiz, kokusuz, yanmayan ve zayıf asit özelliği olan bir gazdır. Havadan ağır olup, hava içinde % 30 oranında bulunduğunda solunumu tıkama özelliği gösterir. Türkiye’deki en önemli karbondioksit çıkışları; Bolu, Denizli, Aydın, Isparta, Konya, Niğde, Kayseri, Sivas, Siirt, Van ve Ağrı yörelerinde bulunmaktadır.

Karbondioksit çıkışlarının en yoğun olarak gözlendiği Hacıali sahasında; Selimiye Formasyonu (Oligosen), Kemah Formasyonu (Alt Miyosen), Hafik Formasyonu (Alt-Orta Miyosen) ve alüvyonlar (Kuvaterner) yüzeylenmektedir. Selimiye Formasyonu üzerine uyumsuzlukla gelen Kemah Formasyonu, Hafik Formasyonu ile yanal ve düşey yönde geçişlidir. Hafik Formasyonu; Göbeklitarla ve Aktaş üyeleri şeklinde iki farklı üyeye ayrılmıştır.

Yöredeki doğal karbondioksit çıkışları; KD-GB yönlü sol yanal atımlı Tecer, Düzyayla, Yukarı Kızılırmak ve Belcik-Pazarcık fayları ile ilişkili olarak açığa çıkmakta ve yoğun olarak Akkaya, Hasbey, Karayün, Hacıali, İmranlı ve Sıcak Çermik yörelerinde gözlenmektedirler. Hacıali yöresindeki karbondioksit çıkışları, Uzunyayla fay zonu üzerinde ve makaslama faylar ile ana fayları kesmiş tali faylar üzerinde gözlenirler.

İnceleme alanında toplam altı adet karbondioksit çıkışı gözlenmiştir. % 98 saflıkta olan bu karbondioksit çıkışlarının debileri; Karayün yöresinde 7-10 ton/gün aralığında, Hacıali yöresinde ise güneybatıdan kuzeydoğuya doğru, sırasıyla 1.5, 2.0, 1.7, 1.5 ve 1.3 ton/gün olmak üzere toplam 8 ton/gün olarak belirlenmiştir. Hacıali yöresinde, arama ve üretim amaçlı olarak yapılan 200 m’lik sondaja göre; günümüz işletme koşullarında, Hacıali S-1 kuyusu tek başına ekonomik olmayıp, diğer çıkışlar üzerinde yapılacak olası sondajlarla birlikte değerlendirilmesi düşünülebilir.

.

1. Giriş

1.1. Karbondioksitin Genel Özellikleri

Karbondioksit; kimyasal formülü CO2 olan, tatsız, renksiz, kokusuz, yanmayan ve zayıf asit özelliği olan bir gazdır. Havadan 1.53 kat daha ağırdır. Zehirli olmamakla birlikte, havada % 30 oranında bulunduğunda solunumu tıkama özelliği göstermektedir. Karbondioksit birçok fizyolojik olay için gereklidir (kanın pH'ını sabit tutması ve fotosentezle harcanması gibi). Atmosferdeki karbondioksit miktarı % 0.03 kadardır. Karbondioksit havayı iterek çukur yerlerde toplanmaktadır. Yanıcı olmadığından yangın söndürmede etkilidir. Yangınlarda battaniye gibi davranıp, yanan cismin havanın oksijeni ile temasını kesmekte ve soğutucu etkisiyle alevi söndürmektedir. Karbondioksitin önemli özellikleri Tablo 1’de verilmiştir.

Tablo 1.

Karbondioksitin önemli özellikleri (Sweeding [1] ve Yılmaz [2]’den düzenlenmiştir).

Değerler

Kimyasal bileşimi

CO2

Molekül ağırlığı

44.01

Buhar basıncı (70°F, 1 Atm)

58.3 kg/cm3 gauge (830 p.s.i.g.)

Özgül hacim (70°F, l Atm)

547 ml/gr (8.76 cu.ft./1b)

Katılaşma noktası (l Atm)

-78.5°C (-109.3°F)

Kritik sıcaklığı

31.0°C (87.8°F)

Kritik yoğunluğu

0.468 gr/ml

Yoğunluğu (0°C, l Atm)

1.977 gr/lt

Sudaki çözünürlüğü (23°C, l Atm)

0.03 M (sıcaklıkla ters orantılı)

pH (23°C ve l Atm’lik çözelti)

4

Sıvı hale dönüşümü

18°C sıcaklık ve 20.5 Atm basınç

CO2’in havadaki ortalama miktarı

300 ppm/100ml

Sıcaklık-basınca göre çözünürlük değişimi

Sıcaklığın azalması ve basıncın artmasıyla artar

Karbondioksitin NaHCO3 ve Na2CO3 şeklinde iki önemli tuzu bilinmekte olup, baz konsantrasyonu düşük olan çözeltilerde sodyumbikarbonata (NaHCO3), yüksek olan çözeltilerde ise sodyumkarbonata (Na2CO3) dönüşmektedir.

Karbondioksit üretimi, doğal yeraltı çıkışlarından ve kimyasal yöntemlerle fabrikalarda yapılmaktadır. Karbondioksit, yüksek basınç ve sıcaklıklarda sıvılaştırılıp katılaştırılabilir. Sıvı 524

karbondioksitten yoğunlaşarak oluşan kar taneciklerinin preslenmesiyle kuru buz elde edilmektedir. Kuru buz, normal şartlarda sıvılaşmadan doğrudan buhar faza geçmektedir.

Doğal karbondioksit oluşumları; (1) magmatik, (2) metamorfik, (3) sedimanter ve (4) manto kökenli olmak üzere dört kısımda incelenebilir [2-7]. Magmatik ve manto kökenli karbondioksit oluşumlarının rezerv sorunu olmayıp, sürekli çıkışlar şeklinde gözlenirler. Dünyadaki ekonomik karbondioksit çıkışlarının çoğu magmatik kökenli olup, özellikle mofet evrenin 60 °C’den düşük sıcaklıklarında zenginleşmişlerdir (Tablo 2). Derin faylarla ilişkili olarak yükselen manto kökenli oluşumlar, aktif doğrultu atımlı faylar üzerinde görülmeyip, bunları farklı açılarla kesen tali/yan faylar (slap faylar) üzerinde açığa çıkarlar [4]. Çünkü aktif doğrultu atımlı fay zonlarındaki sıkışmalar gaz çıkışlarına engel olurken, bunları farklı açılarla kesen tali faylardaki gerilmeler gaz çıkışları için uygun kanallar oluşturabilmektedir. Sedimanter kökenli oluşumlarda, organik madde miktarı, organik olgunlaşma derecesi (kerojenleşme) ve uygun bir rezervuarın bulunması etkili olmaktadır. Karbondioksit, diyajenez sırasında oksijenin kerojenden dışlanmasıyla oluşmaktadır. Bu tür oluşumlar, rezervuardaki birikime bağlı olarak önem kazanabilmektedir. Teorik olarak gelişebilen metamorfik kökenli oluşumların ise kullanılabilir birikimlerine rastlanılmamıştır.

Magmatik kökenli doğal gaz çıkış evreleri ve sıcaklığa bağlı değişimler (Yılmaz [6] ve Pamir [8]’den düzenlenmiştir).

Sıcaklık (°C)

Çıkan Gazlar

< 60 °C

CO2 > % 80-90

Mofet Evre

60 °C

CO2, N2, H2S

60-100 °C

H2S, CO2, N2, H2, ±SO2

Solfatar Evre

100-200 °C

SO2, H2S, CO2, N2, H2, ±HCl

Fümerolik Evre

200-800 °C

HCl, SO2, H2S, CO2, N2, H2

-

1200-8000 °C

HCl, SO2, CO2, H2, H2S, N2

Karbondioksit genellikle gaz şeklinde kullanılmakla birlikte, düşük sıcaklıklarda sıvı ve katı olarak yararlanılmaktadır. Üretim ve kullanım yerleri uzak ise sıvılaştırılarak nakledilmektedir. Karbondioksitin % 40’ı kimyasal maddelerin üretiminde hammadde olarak, % 35’i ikincil petrol üretiminde, % 5’i meşrubat sanayiinde ve % 20’si ise diğer alanlarda kullanılmaktadır. Karbondioksit, yaş sebze ve meyveler ile süt, et ve et ürünlerinin muhafazasında, depolanmasında ve taşınmasında, stronsiyum ve baryum türevleri ile lastik üretiminde, bazik atık suların nötrleştirilmesinde, jeotermal sahalardaki kuyu ve boru kabuklaşmalarının önlenmesinde, nükleer santrallerin ve jet uçak motorlarının soğutulmasında, yangın söndürme tüplerinde, serum ve kesme çiçeklerin korunmasında, piknik çantalarında, sis efektlerinde, basınç sağlayıcı olarak ve bunun gibi ikiyüzden fazla alanda kullanılmaktadır. Ülkemizde üretilen karbondioksitin yaklaşık % 75’i meşrubat sanayiinde tüketilmektedir.

1.2. Türkiye Doğal Karbondioksit Potansiyeli

Dünyadaki en önemli doğal karbondioksit çıkışları; Pasifik çevresindeki Yeni Zelanda, Doğu Asya ve Batı Amerika’da, Orta ve Güney Avrupa’da, Anadolu’da ve Avustralya’da bulunmaktadır [6]. Bu çıkışlar, genellikle sismik hareketliliklerin yoğun olduğu levha sınırları boyunca gözlenirler.

M. E. Ayaz

Türkiye, jeolojik yapısı itibariyle her kökendeki karbondioksit oluşumlarına sahip ender ülkeler arasında yeralır. Nemrut Dağı, Süphan Dağı, Tendürek Dağı, Ağrı Dağı, Karacadağ, Hasandağı ve Erciyes Dağı’nı oluşturan genç volkanik faaliyetlere bağlı olarak magmatik kökenli, mantoya kadar uzanan Kuzey Anadolu Fayı ve Doğu Anadolu Fayı’na bağlı olarakmanto kökenli, Orta, Güney ve Güneydoğu Anadolu Bölgelerindeki organik maddece zengin Tersiyer yaşlı çökellere bağlı olarak sedimanter kökenli ve Bitlis, Akdağmadeni, Kırşehir, Niğde, Menderes ve Istranca Masifleri gibi metamorfitlere bağlı olarak ise metamorfik kökenli karbondioksit oluşumları gelişmiştir.

Türkiye’deki en önemli karbondioksit çıkışları; Bolu, Denizli, Aydın, Isparta, Konya, Niğde, Kayseri, Sivas, Siirt, Van ve Ağrı yörelerinde bulunmakta olup (Şekil 1), çoğunlukla magmatik kökenli oluşumlardır [9-12]. Bunlardan Kızıldere (Denizli), Kemerhisar (Niğde), Karapınar (Konya), Dodan (Siirt) ve Hörmecçi (Kayseri) sahalarında üretim yapılırken, diğer sahalarda henüz üretime başlanmamıştır. Akkaya (Sivas) sahasında ise; sölestinin (SrSO4), yarı mamul hammadde olan strosiyum-karbonata (stronsiyonit; SrCO3) dönüştürülmesi için bir tesis kurulmuş, ancak henüz üretime geçilmemiştir. Ülkemizdeki yıllık karbondioksit üretiminin 70 000 tonun üzerinde olduğu tahmin edilmektedir.

2.1. Bölgesel Jeoloji

Sivas yöresinde yüzeyleyen en yaşlı birimler temel kayalar şeklinde sınıflandırılmış olup; metamorfitler, ofiyolitler ve kireçtaşları ile temsil edililirler. Paleozoyik yaşlı metamorfitler; kuzeyde Tokat Metamorfitleri, batıda Akdağ Metamorfitleri ve güneydoğuda ise Malatya-Keban Metamorfitleri şeklinde tanımlanırlar. Üst Kretase yerleşme yaşlı ofiyolitik seri ise bölgenin kuzeyinde ve güneyinde doğu-batı uzanımlı iki ayrı kuşak şeklinde bulunmakta ve

Divriği Ofiyolitli Karışığı şeklinde tanımlanmıştır. Temel kayalar içerisinde yer alan kireçtaşları ise Jura-Kretase yaşlı Munzur kireçtaşları ve Üst Kretase-Paleosen yaşlı Tecer kireçtaşları şeklinde tanımlanırlar [13, 14]. Temel kayalar üzerine açısal uyumsuzlukla gelen Tersiyer yaşlı birimler ise çoğunlukla sedimanter kayaçlardan oluşmaktadır (Şekil 2).

Sivas Tersiyer havzası içerisinde gelişen Tersiyer yaşlı kayaçlar; Pazarcık Volkanitleri (Paleosen), Gülandere Formasyonu (Eosen), Selimiye Formasyonu (Oligosen), Kemah Formasyonu (Alt Miyosen), Hafik Formasyonu (Alt-Orta Miyosen), İncesu Formasyonu (Üst Miyosen-Alt Pliyosen), Bayat Volkanitleri (Üst Pliyosen) ve travertenler ile alüvyonlardan (Kuvaterner) oluşmaktadır. Genellikle Pazarcık Volkanitleri; bazalt, spilit, andezit, aglomera ve tüflerle, Gülandere Formasyonu; kumtaşı, silttaşı, kiltaşı, marn ve kireçtaşı ardalanmasıyla, Selimiye Formasyonu; jips ve çakıltaşı, kumtaşı, silttaşı, kiltaşı ardalanmasıyla, Kemah Formasyonu; kömür ara düzeyli kiltaşı, silttaşı ve marn ardalanmasıyla, Hafik Formasyonu; jips, kiltaşı ve kireçtaşıyla, İncesu Formasyonu; çakıltaşı, kumtaşı, kiltaşı, marn ve kireçtaşıyla ve Bayat Volkanitleri ise; andezit ve bazaltlarla temsil edilirler. Gülandere ve Kemah Formasyonları sığ deniz ve geçiş ortamlarında, Selimiye ve Hafik Formasyonları kısmen sığ deniz ve geçiş ortamlarında, kısmen de akarsu ve bunların oluşturduğu geçici göller (playa) ve bu göllerin kıyılarındaki kıta içi sabka ortamlarında, İncesu formasyonu ise akarsu ve bunların oluşturduğu tatlı su (laküstrin) göl ortamında çökelmişlerdir [14].

Sivas yöresindeki tektonik yapılar; neotektonik dönemde, havzanın yaklaşık K-G yönlü sıkışmasına bağlı olarak oluşmuştur. Bu temel tektonik yapıları dik olarak kesen yapılar ise jips tektoniğine bağlı olarak gelişmiş ve bazen birimlerin ilksel ilişkilerinin bozulmasına neden olmuşlardır. Bunlara bağlı olarak, çoğunlukla KD-GB, D-B ve bazen de KB-GD eksenli birçok büyük ve küçük antiklinal, senklinal ve faylar gelişmiştir. Fayların büyük bir çoğunluğu yanal atımlı olup, genellikle KD-GB doğrultulu olanlar sol yanal atımlı (Tecer, Düzyayla, Yukarı Kızılırmak ve Belcik-Pazarcık fayları), KB-GD doğrultulu olanlar ise sağ yanal atımlıdır (İmranlı ve Bozbeldağı fayları) [14]. Bölgedeki sol yanal atımlı faylar, Erciyes volkanının ortasından geçen ve önemli karbondioksit çıkışlarını içeren KD-GB yönlü sol yanal atımlı ana fayın, kuzeydoğu kolları durumundadırlar.

2.2. Yerel Jeoloji

.

2.2.3. Hafik Formasyonu

Genellikle beyaz renkli, tabakalı veya masif jipsler ile kiltaşı ve kumlu-killi kireçtaşlarından oluşan ve özellikle Hafik yöresinde tip kesitler veren formasyon, ilk kez Kurtman [15] tarafından tanımlanmıştır. Yeniçubuk formasyonu [26], Bozkayalar ve Savcun formasyonları [25], kısmen

Karayün formasyonu [22, 23] ve Apa formasyonu, Karatepe volkanitleri, Karapınar jipsleri, Tatlıcak formasyonu, Sarıtepe jipsleri ve Hocabey formasyonu [17, 24] ile deneştirilebilir.

Hafik Formasyonu, yerel çalışma alanının orta kesimlerinde ve genellikle GB-KD yönlü olarakyüzeylenirler (Şekil 3). Altta Kemah Formasyonuyla yanal ve düşey geçişli olup, üstte alüvyonlar tarafından uyumsuz olarak üzerlenmektedirler. Formasyon; Göbeklitarla üyesi ve Aktaş üyesi şeklinde iki kısımda incelenmiştir. Bu üyeler, ilk kez Gökçe ve Ceyhan [22] tarafından, Alt-Orta Miyosen yaşı verilen Hacıali formasyonu içerisinde tanımlanmışlardır.

Göbeklitarla üyesi; Hafik Formasyonu’nun tabanını oluşturup, Kemah Formasyonuyla yanal ve düşey geçişlidir. Genellikle beyaz, alacalı ve gri renkli, masif ve tabakalı jipsler ile killi ara seviyelerden oluşmaktadır. Tabakalar ince-orta kalınlıklıdır. Üye içerisinde yapılan tüm aramalara rağmen, yaş verebilecek herhangi bir fosile rastlanılmamıştır. Litostratigrafik özelliklere göre üyeye Alt Miyosen yaşı verilmiştir. Göbeklitarla üyesinin, sığ denizel ortamda

çökelmiş Kemah Formasyonu ile yanal ve düşey geçişli olması ve evaporitlerin ara seviyelerinde denizel fosilli marn ve kiltaşları içermesi, bunların olasılı lagün veya kıyı sabka ortamlarında çökeldiğini göstermektedir.

Aktaş üyesi; Göbeklitarla üyesi üzerine uyumlu olarak gelir. Tatlı su gastropod fosilleri içeren kirli beyaz renkli, ince-orta tabakalı kumlu-killi kireçtaşlarıyla temsil edilmektedirler. Yerel çalışma alanında, üyeye yaş verebilecek karakteristik bir fosile rastlanılmamış olup, litostratigrafik özelliklere göre Orta Miyosen yaşı verilmiştir. Aktaş üyesinin, kırıntılı ve kimyasal çökellerden oluşması ve tatlı su gastropod fosillerini içermesi, bunların akarsu destekli gölsel bir ortamda çökeldiğine işaret etmektedir.

2.2.4. Alüvyonlar

Yerel çalışma alanının genellikle batı ve orta kesimlerinde yayılım gösteren alüvyonlar, hakim olarak kırmızı, kirli beyaz ve gri renklidir. Polijenik malzemeli ve kötü-orta boylanmalı olup, yuvarlaklaşma derecesi orta-iyidir. Kuvaterner yaşlı olan alüvyonlar, diğer tüm birimleri açısal uyumsuzlukla üzerlemektedir.

2.3. Tektonik

Yerel çalışma alanındaki en önemli tektonik yapılar; kıvrım, fay ve jips tektoniği şeklinde kendini göstermektedir (Şekil 3). Sıkışmalara bağlı olarak gözlenen en önemli kıvrım, Ağılkaya köyünün batısında KD-GB yönlü uzanan senklinaldir. Bu senklinalin, Göbeklitarla üyesinin jipsleriyle birlikte eski alüvyonları da etkilemiş olması, çok genç (Geç Kuvaterner) ve aktiftektonik faaliyetlerin olduğunu gösterir. Yöredeki doğal karbondioksit çıkışlarını da kontrol eden en önemli faylar; Hacıali ve Boynuzözü köyleri ile Karayün’ün güneyindeki KD-GB yönlü sol yanal atımlı faylardır. Bu fayları yaklaşık dik açıyla kesen kısımlarda doğal karbondioksit çıkışları gözlenir. KB-GD yönlü faylar ise genellikle sağ yanal atımlıdırlar. Yöredeki jips oluşumları, sıkışma ve gerilmelere bağlı olarak, bünye suyunu önce kaybederek anhidrite, sonra tekrar su alarak ikincil jipslere dönüşmüştür [23]. İkincil jipslerin oluşumu sırasındaki diyapirik yükselmelere bağlı olarak jips tektoniği gelişmiş ve önemli tektonik yapılar oluşmuştur. Bunlardan en önemlisi, Tatlıcak köyünün doğusundaki Göbeklitarla üyesine ait jipslerin, Selimiye Formasyonu üzerindeki diyapirik hareketli ötelenmesidir.

Yerel çalışma alanındaki kıvrım ve fayların yönleri ile makaslama fayların dar açı ortayları, yöredeki ana sıkışma yönünün, bölgesel ölçekteki sisteme uygun olarak, yaklaşık K-G yönlü olduğunu gösterir.

3.2. Karbondioksit Çıkışlarının Dağılımları

Sivas yöresindeki doğal karbondioksit çıkışları; Akkaya ve Hasbey (Ulaş-Sivas), Karayün ve Hacıali (Merkez-Sivas), İmranlı (Sivas) ve Sıcak Çermik (Yıldızeli-Sivas) yörelerinde bulunmaktadırlar. Bunlar, genellikle KD-GB doğrultulu sol yanal atımlı fay zonlarında yüzeye çıkmaktadırlar.

Sivas yöresindeki en önemli karbondioksit çıkışları, Sivas Tersiyer havzasının orta kesimlerinden geçen Düzyayla fay zonu içerisinde bulunmaktadır. Bunlar; Akkaya, Hasbey, Karayün, Hacıali ve İmranlı karbondioksit çıkışları olup, genellikle tektonostratigrafik olarak en uygun çıkış kanallarının oluştuğu Gülandere ve Selimiye Formasyonları içerisinde gözlenirler. Selimiye Formasyonu üzerine gelen Kemah ve Hafik Formasyonları içerisindeki gaz çıkışları ise daha azdır. Çünkü bu formasyonların killi seviyeleri, gaz çıkışları için kısmen geçirimsiz örtü kaya niteliği taşırlar. Sıcak Çermik karbondioksit çıkışı ise K-G yönlü açılma çatlaklarını takip ederek, jeotermal sular içerisinde çözelti halinde, Cehennemlik mevkiinde ise gaz halinde yüzeye çıkmaktadır. Bu açılma çatlakları, İncesu Formasyonu üzerine gelen travertenlerde 5 km uzunluğa ve 150 cmgenişliğe ulaşabilmektedir [28].

Tersiyer yaşlı çökellerin tabanını oluşturan temel kayalar, çok sayıda mağara içermektedirler. Özellikle Akdağ Metamorfitlerine ait mermerler içerisinde çeşitli büyüklüklerde mağaralar belirlenmiştir [6, 28]. Ayrıca Selimiye, Hafik ve kısmen de Gülandere Formasyonlarındaki jips ve tuz oluşumları, yer yer çözünerek büyük mağara oluşumlarına neden olmuşlardır [6, 13, 29]. Üzerleri geçirimsiz killi örtü kayalarla korunmuş olan bu mağaralar, potansiyel doğal gaz rezervuarları olarak düşünülebilir. Ayrıca sol yanal atımlı Tecer, Yukarı Kızılırmak ve Belcik-Pazarcık fay zonları; aktif tektonizmaya bağlı olarak, önemli karbondioksit çıkışlarına sahne olabilirler. Yöredeki karbondioksit çıkışlarının kökenlerinin belirlenmesine yönelik olarak, Akkaya yöresinde He izotop jeokimyası yapılmış ve karbondioksit çıkışlarının magmatik kökenli olduğu belirlenmiştir.

Yerel çalışma alanındaki en önemli doğal karbondioksit çıkışları, Hacıali’nin 1 200 m güney kesimlerinde ve Karayün’ün 800 m güneyinde bulunmaktadır(BİZİM ÇERMİK DEDİĞİMİZ YER A.KIYMAZ). Bunlar, KD-GB yönlü sol yanal atımlı faylarla ilişkili olup Hacıali yöresinde beş, Karayün yöresinde ise bir adet olmak üzere toplam altı adet gaz çıkışı şeklinde gözlenirler

Hacıali yöresindeki gaz çıkışları K45D, 65-80 KB duruşlu sol yanal atımlı ana fayla ilişkili olarak, yaklaşık 1 km’lik bir hat boyunca ve genellikle az miktarda suyla birlikte çıkmaktadırlar. Bu gaz çıkışları, ana fay ile bunu kesen tali fayların makaslama merkezlerinde açığa çıkmakta olup, Selimiye Formasyonu ile Kemah Formasyonu dokanağında dört,

Formasyonu içerisinde ise bir adet gaz çıkışı şeklinde gözlenir. Tali fayların yönleri, güneybatıdan kuzeydoğuya doğru sırasıyla; K40B, K-G, K38B, K15B ve K-G şeklindedir. Ayrıca, Selimiye Formasyonu içerisinde, gaz çıkışlarını kontrol eden ana faya paralel çok sayısa kırığa da rastlanmıştır. Ana fayın kuzeybatı dokanağını oluşturan Kemah Formasyonu’nun killi seviyeleri, alttaki Selimiye Formasyonu’nu keserek çıkan gazların, uyumsuzluk yüzeyi boyunca dokanağa kadar ulaşmasına ve ana fayla kesişerek yoğun bir gaz çıkışına neden olmuştur. Çünkü, gaz çıkışlarını kontrol eden ana fayın, Kemah Formasyonu’ndan ayrılıp, Selimiye Formasyonu içerisinde devam ettiği kesimlerde, gaz çıkışlarının azalan bir yoğunlukta devam ettiği gözlenmiştir. Kalsiyum klörür çözeltisi ve drager gaz ölçüm aletiyle test edilen gaz çıkışlarının % 98 saflıkta karbondioksit olduğu belirlenmiş ve yapısal unsurların denetlenmesi ve debi ölçümleri amacıyla çok sayıda yarma yapılmıştır. Çeşitli zamanlarda yapılan debi ölçümü ortalamaları, güneybatıdan kuzeydoğuya doğru, sırasıyla; 1.5, 2.0, 1.7, 1.5 ve 1.3 ton/gün olup, toplam 8 ton/gündür.

Karayün yöresindeki gaz çıkışı alüvyonlar içerisinde gözlenir. Bu gaz çıkışları, K40D, 87 KB duruşlu sol yanal atımlı bir ana fayın, KB-GD yönlü iki tali fay tarafından kesildiği yerde ve yaklaşık 50-60 m çaplı bir alanda açığa çıkmaktadır. Bu alanda, mevsimlik otların büyüyememesi veya kısa zamanda sararması şeklinde bir bitki anomalisi gözlenmiştir. Gerilme kuvvetlerinin etkisiyle gaz çıkışlarına kanal oluşturan tali fayların biri K13B, diğeri ise K42B yönlü olup, eğim açıları belirlenememiştir. Gazın bileşimini belirlemeye yönelik olarak kalsiyum klörür çözeltisi kullanılmış ve hakim olarak karbondioksitten oluştuğu belirlenmiştir. Tanımlamanın teyid edilmesi ve saflık derecesini belirlemek amacıyla ise drager gaz ölçüm aleti kullanılmış ve karbondioksitin % 98 saflıkta olduğu anlaşılmıştır. Karbondioksit çıkışının debisi ise 7-10 ton/gün arasında değişmektedir.

3.4. Hacıali S-1 Sondaj Kuyusunun Özellikleri

Hacıali yöresindeki ön çalışmaların sonuçlara göre, arama ve üretim amaçlı 200 m’lik bir sondaj yapılmıştır (Şekil 4). Kırıntılı ilerlemeyle yapılan ve Hacıali S-1 olarak adlandırılan bu sondajla gaz çıkışlarının kontrolü, litolojik ve yapısal unsurlar ile debi özelliklerinin araştırılması ve üretim kuyuları için standart bir teçhiz planının geliştirilmesi sağlanmıştır.

Hacıali S-1 sondajının 0-28 m aralığında Kemah Formasyonu, 28-200 m aralığında ise Selimiye Formasyonu kesilmiştir. Kemah Formasyonu içerisinde kalan 6., 19. ve 23. metreler ile Selimiye Formasyonu içerisinde kalan 87. ve 130. metrelerdeki kırıklara ve/veya faylara bağlı olarak, kuyuya karbondioksit girişi belirlenmiştir. Ayrıca, 28. metredeki uyumsuzluk yüzeyinde ise daha az miktarda karbondioksit sızıntısı izlenmiştir. Kuyuya giren karbondioksit miktarına bağlı olarak, sondaj çamurunun yoğunluğunda ve viskozitesinde belirli oranlarda azalma gözlenmiştir. Kuyu teçhizinde; dış kısımda, olası yıkılmaları önlemek ve gaz çıkışlarını kontrol etmek için 0-15 m arasında 6 5/8'' (16.8 cm) çaplı kapalı ve çimentolu yüzey muhafaza borusu (ağız borusu) kullanılmıştır. Bunun içerisinde; 0-13.10 arasında kapalı, 13.10-200 m arasında isefiltreli ve çakıllı, 4 1/2'' (11.4 cm) çaplı üretim boruları kullanılmıştır. Kapalı borunun üzerine 150 mm’lik bir flanş (bağlantı yakası) kaynatılmış ve buna aynı çaplı bir üretim vanası takılarak kuyu teçhizi tamamlanmıştır. Kuyu teçhizi tamamlandıktan sonra yapılan çeşitli debi ölçümlerinde; en az 3 ton/gün, en fazla 6 ton/gün ve ortalama 4.5 ton/gün değerleri belirlenmiştir. Karbondioksit çıkışlarının ekonomik olarak değerlendirilebilmesi için aranan en düşük debi değerleri 15-20 ton/gündür. Buna göre; günümüz işletme koşullarında, Hacıali S-1 kuyusu tek başına ekonomik olmayıp, diğer çıkışlar üzerinde yapılacak sondajlarla birlikte değerlendirilmesi düşünülebilir.

4. Sonuçlar

Sivas çevresinde karbondioksit çıkışlarının en yoğun olarak gözlendiği Hacıali sahasında; Selimiye Formasyonu (Oligosen), Kemah Formasyonu (Alt Miyosen), Hafik Formasyonu (Alt-Orta Miyosen) ve alüvyonlar (Kuvaterner) yüzeylenmektedir. Selimiye

Formasyonu; kırmızı-şarabi renkli kiltaşı, silttaşı, kumtaşı ve çakıltaşı ardalanması ve bazen bunların arasında gelişmiş jips ara seviyelerinden oluşur. Formasyonun tabanı lagün veya bir kıyı sabka ortamında, orta kısımları akarsu ortamında, üst bölümleri ise karasal alüvyon yelpazesi ortamında çökelmiştir. Bunun üzerine uyumsuzlukla gelen Kemah Formasyonu; genellikle açık kırmızı, sarı, krem, beyaz ve gri renkli killi kireçtaşı, çamurtaşı, marn, kiltaşı, silttaşı ve kumtaşı ardalanması ve organik maddece zengin ara seviyelerden oluşur. Alt kesimleri olasılı duraylı şelf ortamında, üst kesimleri ise delta ortamında çökelmiş olan Kemah Formasyonu, Hafik formasyonuyla yanal ve düşey yönde geçişlidir. Hafik Formasyonu; Göbeklitarla üyesi (Alt Miyosen) ve Aktaş üyesi (Orta Miyosen) şeklinde iki kısımda incelenmiştir. Genellikle beyaz, alacalı ve gri renkli, masif ve tabakalı jipsler ile killi ara seviyelerden oluşan Göbeklitarla üyesi, lagün veya kıyı sabka ortamında çökelmiştir. Göbeklitarla üyesi üzerine uyumlu olarak gelen ve kirli beyaz renkli, kumlu-killi kireçtaşlarıyla temsil edilen Aktaş üyesi ise akarsu destekli bir gölsel ortamda çökelmiştir. Göbeklitarla üyesi, olası mağara oluşumları ve bunlara bağlı olarak potansiyel doğal karbondioksit depolanmaları açısından önemlidir. Alüvyonlar; hakim olarak kırmızı, kirli beyaz, gri renkli ve polijenik malzemeli olup, diğer tüm birimleri açısal uyumsuzlukla üzerler. Alüvyonlar, aktif makaslama faylarının bulunduğu kesimler dışında, genellikle karbondioksit çıkışları için örtü kaya niteliği taşımaktadır. Yöredeki doğal karbondioksit oluşumları; KD-GB yönlü sol yanal atımlı Uzunyayla fay zonundaki makaslama merkezlerde veya ana fayları kesmiş tali faylar üzerinde açığa çıkmaktadırlar.

Sivas yöresindeki karbondioksit çıkışları; KD-GB yönlü sol yanal atımlı Tecer, Düzyayla, Yukarı Kızılırmak ve Belcik-Pazarcık fayları ile ilişkili olarak açığa çıkmaktadır. Bu faylar, Erciyes volkanizmasıyla oluşan karbondioksit çıkışlarını içeren Erciyes fayının kuzeydoğu kollarıdırlar. Sivas yöresindeki doğal karbondioksit çıkışları; Akkaya, Hasbey, Karayün, Hacıali, İmranlı ve Sıcak Çermik yörelerinde ve genellikle KD-GB yönlü sol yanal atımlı fay zonlarında bulunmaktadır. Yöredeki doğal karbondioksit çıkışlarının, sol yanal atımlı fay zonlarındaki makaslama merkezlerinde veya ana fayları açılı olarak kesmiş tali faylar üzerinde açığa çıktığı gözlenmiştir. Karbondioksitin, yanal atımlı ana faylar üzerinde çıkamaması sıkışma kuvvetleriyle, makaslama faylar ile yanal atımlı ana fayları açılı olarak kesmiş tali faylarda çıkması ise gerilme kuvvetleriyle açıklanabilir. Çünkü fay yüzeyleri arasındaki boşluklar, sıkışma kuvvetlerinin etkisiyle tıkanmakta, gerilme kuvvetlerinin etkisiyle ise açılarak akışkanlar için çeşitli çıkış kanalları oluşturmaktadır.

Yerel çalışma alanındaki en önemli doğal karbondioksit çıkışları, Karayün yöresinde bir, Hacıali yöresinde ise beş adet olmak üzere toplam altı adet gaz çıkışı şeklinde gözlenir. % 98 saflıkta olan bu karbondioksit çıkışlarının debileri; Karayün yöresinde 7-10 ton/gün aralığında, Hacıali yöresinde ise güneybatıdan kuzeydoğuya doğru, sırasıyla 1.5, 2.0, 1.7, 1.5 ve 1.3 ton/gün olmak üzere toplam 8 ton/gün olarak belirlenmiştir.

Hacıali yöresinde, arama ve üretim amaçlı olarak yapılan 200 m’lik sondajla; gaz çıkışlarının kontrolü, litolojik ve yapısal unsurlar ile debi özelliklerinin araştırılması ve üretim kuyuları için standardize edilen bir teçhiz planının geliştirilmesi sağlanmıştır. Elde edilen verilerine göre; günümüz işletme koşullarında, Hacıali S-1 kuyusu tek başına ekonomik olmayıp, diğer çıkışlar üzerinde yapılacak olası sondajlarla birlikte değerlendirilebilir.

Yazar, yapıcı eleştiri ve çeşitli katkılarından dolayı Prof. Dr. Ahmet GÖKÇE’ye (Cumhuriyet Üniv.), ayrıca çeşitli yardımlarından dolayı Mad. Müh. Haluk KIZILSU’ya (MTA Orta Anadolu II. Bölge Müdürlüğü), Jeo. Yük. Müh. Necmettin AVCI’ya, Jeo. Yük. Müh. Gülşen SU’ya ve Dr. Zeki ATALAY’a (MTA Orta Anadolu I. Bölge Müdürlüğü) teşekkür eder.

Kaynaklar

1. M.M. Sweeding, Karst landforms, Columbia University press, Newyork, 172 p, 1973.

2. H. Yılmaz, Doğal karbondioksit, JMO Enerji Bülteni 1, 75-86, Ankara, 1994.

3. H. Yılmaz, Çaldıran bucağı yeni yerleşim yeri civarındaki gaz çıkışları ile ilgili inceleme, MTA Rapor No: 7065, Ankara, 1981.

4. K. Tütüncü ve H. Yılmaz, Bolu ili Susuzkınık köyü ile Yenicefelekettin köyü Göcük mahallesi yöresindeki CO2 gazı çıkışı raporu, MTA Rap. No:7446., 1983.

5. A. Gedik ve H. Yılmaz, Türkiye doğal gazları, Türkiye Jeoloji Kurultayı 1985 Bildiri Özetleri, 64, Ankara, 1985.

6. M.E. Ayaz, Sıcak Çermik (Yıldızeli-Sivas) yöresindeki traverten sahalarının jeolojisi ve travertenlerin endüstriyel özellikleri. Cumhuriyet Üniv. Fen Bil. Enst., Sivas, Doktora Tezi, s.157 (yayımlanmamış), 1998.

7. M.E. Ayaz, Travertenlerin oluşumunda etkili olan faktörler ve travertenlerin sınıflandırılması. Cumhuriyet Üniversitesi Fen Bil. Enst., Sivas, Doktora Semineri-1, 58 s. (yayınlanmamış), 1997.

8. H.N. Pamir, Dinamik jeoloji II - iç olaylar, İ.T.Ü. yayını, Sayı: 885, No: 39, 1960.

9. T. Ercan, C. Köse, A. Akbaşlı, T. Yıldırım, Orta Anadolu’da Nevşehir-Niğde-Konya dolaylarındaki volkanik kökenli gaz çıkışları, Cumhuriyet Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, Seri A, Yerbilimleri, 4, 1, 57-63, 1987.

10. E. Ölmez, T. Ercan, T. Yıldırım, Tendürek (Doğu Anadolu) jeotermal alanının (Diyadin, Zilan, Çaldıran) volkanolojisi ve jeotermal enerji olanakları, 47. Türkiye Jeoloji Kurultayı Bildiri Özleri Kitabı, Ankara, 1994.

11. E. Ölmez ve T. Ercan, Türkiye’de volkanizma-jeotermal enerji ilişkisi, Türkiye Enerji Bülteni, JMO Yayını, 3, 1-2, 3-14, 1996.

12. M.E. Ayaz ve H. Kızılsu, Karayün-Hacıali (Sivas) yöresi karbondioksit aramaları jeoloji ve sondaj raporu. MTA Genel Müdürlüğü Arşiv No: 10123, Orta Anadolu 1. Bölge Müdürlüğü Rapor No: S 534, s.18, 1997.

13. M.E. Ayaz ve Z. Atalay, Sivas Tersiyer havzasında gelişen endüstriyel hammaddelerin dağılımları ve genel özellikleri. MTA Doğal Kaynaklar ve Ekonomi Bülteni, S.1, s.21-39, 2001.

14. Z. Atalay ve M.E. Ayaz, Sivas Tersiyer havzasının stratigrafisi ve endüstriyel hammadde olanakları, Fırat Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi (incelemede).

15. F. Kurtman, Sivas-Hafik-Zara ve İmranlı bölgesinin jeolojik ve tektonik yapısı. MTA Dergisi, 80, 1-32, 1973.

16. M. Sümengen ve İ. Terlemez, 1/100 000 ölçekli açınsama nitelikli Türkiye jeoloji haritaları serisi. Elbistan-H22 paftası, MTA Yay., Ankara, 1986.

17. A. Yılmaz, M. Sümengen, İ. Terlemez ve İ. Bilgiç, Şarkışla-Ulaş (Sivas) arasının jeolojisi. MTA Rap. No: 9090 (yayımlanmamış), 1989.

18. J. M. L. Cater, S.S. Hanna, A.C. Ries and R. Turner, Tertiary evolution of the Sivas Basin, central Turkey. Tectonophysics, 195, 29-46, 1991.

537

M. E. Ayaz

19. Y. Çubuk, T. Kayan, S. Kayakıran, F. Ocakoğlu, T. Karakullukçu, İ. Kurt, E. Koşun, F. Cadoğlu ve C. Ozansoy, Sivas Tersiyer havzasının doğusunun jeolojisi ve sölestinyatakları. MTA Der. Rap. No: 9700, Ankara, 1994.

20. H.T. Aktimur, Z. Atalay, E. Tekirli ve E. Yurdakul, Munzur Dağları ile Çavuş Dağı arasının jeolojisi. MTA Dergisi, 111, 25-27, 1988.

21. N. Özgül, Munzur Dağlarının jeolojisi. MTA Rap. No:64-95 (yayımlanmamış), 1981.

22. A. Gökçe ve F. Ceyhan, Sivas güneydoğusundaki Miyosen yaşlı jipsli çökellerin stratigrafisi, yapısal özellikleri ve oluşumu. Cumhuriyet Üniv. Müh Fak. Yerbilimleri Dergisi, 5/1, 91-113, 1988.

23. A. Gökçe, Sivas güneyindeki sölestin yataklarının jeolojisi ve oluşumu. Cumhuriyet Üniv. Müh. Fak. Yerbilimleri Dergisi, 6-7, 1-2, 111-127, 1990.

24. A. Yılmaz, Ş. Uysal, A. Ağan, D. Göç ve N. Aydın, 1/100 000 ölçekli açınsama nitelikli Türkiye jeoloji haritaları serisi. Sivas-F23 Paftası, MTA Yay., Ankara, 1997.

25. Z. Atalay, Sivas’ın batı ve güneybatısındaki karasal Neojen çökellerinin stratigrafisi ve çökel ortamları. Cumhuriyet Üniv. Fen Bil. Enst., Sivas, Doktora Tezi, 1993.

26. M. Sümengen, İ. Terlemez, T. Bilgiç., M. Gürbüz., E. Ünay, S. Ozaner ve K. Tüfekçi, Şarkışla-Gemerek dolayı Tersiyer havzasının stratigrafisi, sedimantolojisi ve jeomorfolojisi. MTA Rap. No: 8118 (yayımlanmamış), 1987.

27. N. Avcı, Karbondioksit ve arama yöntemleri, Hizmet İçi Eğitim Semineri’99 Bildiriler, Zorlu, M, Kavak, N.S. ve Oğrak, H. (editörler), MTA Genel Müdürlüğü Orta Anadolu 1. Bölge Müdürlüğü, Bölge Yayın No: 7, 161-179, 2001.

28. M.E. Ayaz ve A. Gökçe, Sivas kuzeybatısındaki Sıcak Çermik, Sarıkaya ve Uyuz Çermik traverten yataklarının jeolojisi ve oluşumu. Cumhuriyet Üniv. Müh. Fak. Dergisi, Seri A-Yerbilimleri 15, 1, 1-12, 1998.

29. A. Gedik ve N. Özbudak, Sivas Celalli-1 sondajı kuyu bitirme raporu. MTA Der. Rap. No: 5260, 1974.

538