۱۷۵۸۵پ
per
ارزیابی میادین زمین گرمایی بر اساس یافته های زمین شناسی و ژئوشیمی سیالات در اطراف آتشفشان سبلان، استان اردبیل
/رحیم معصومی
: علوم طبیعی
، ۱۳۹۶
، میرزائی
چاپی
کارشناسی ارشد
زمین شناسی( گرایش زمین شناسی اقتصادی)
۱۳۹۶/۰۶/۲۱
تبریز
سیستم زمین گرمایی سبلان واقع در شمالغرب ایران مستعدترین منطقه به لحاظ استحصال انرژی زمین گرمایی در ایران محسوب می‌صشود .این سیستم تحت تأثیر فعالیت‌صهای آتشفشانی سبلان در دوره‌صی پلیو-کواترنری به وجود آمده است .اثرات این سیستم در اطراف آتشفشان سبلان به صورت چشمه‌صهای آب گرم و سرد، سطوح بخارزا و دودخان‌صها قابل مشاهده می‌صباشد .در این مطالعه پی‌صجوئی آثار فعالیت‌صهای زمین گرمایی در سه منطقه‌صی شمالغرب، شرق و جنوب سبلان مورد ارزیابی قرار گرفته است .از نقطه نظر زمین شناختی واحدهای لیتولوژیک رخنمون یافته در محدوده‌صهای مورد مطالعه در بر دارنده‌صی واحدهای آتشفشانی از قبیل آندزیت، تراکی آندزیت، بازالت، داسیت و لاتیت می‌صباشند .گسترش واحدهای آذرآواری از قبیل توف، لاهار و ایگنمبریت در بخش‌صهای مختلف مناطق مورد مطالعه نیز به چشم می‌صخورد .پادگانه‌صهای آبرفتی و نهشته‌صهای تراورتن نیز از سایر واحدهای رخنمون یافته در برخی نقاط از محدوده‌صهای مورد مطالعه می‌صباشند .مطالعه ستون چینه‌صشناسی ترسیم شده از مغزه‌صهای حفاری در منطقه‌صی شمالغرب سبلان نشاندهنده‌صی واحدهای آندزیت، دیوریت، مونزونیت و هورنفلس در اعماق مخزن زمین گرمایی سبلان می‌صباشد .این واحدها در اعماق مختلف دگرسانی‌صهای آرژیلیک، پروپیلیتیک و سریسیتیک را در درجات مختلف متحمل شده‌صاند .از دیدگاه هیدروژئوشیمیایی سیالات دخیل در سیستم زمین گرمایی سبلان انواع مختلفی را نشان می‌صدهند و در مناطق سه گانه مورد مطالعه تمام گونه‌صهای هیدروژئوشیمیایی اعم از سیالات کلریدی، اسید سولفاته و بی-کربناته قابل مشاهده می‌صباشند .مطالعات صورت گرفته در این زمینه حاکی از آنست که سیالات زمین گرمایی در منطقه شمالغرب سبلان عمدتا از نوع کلریدی می‌صباشند .این سیالات در شرق سبلان عمدتا ترکیب اسیدسولفاته را نشان می‌صدهند و در منطقه‌صی جنوب سبلان ترکیب بی‌صکربناته و کلریدی غالب می‌صباشند .به لحاظ خصوصیات فیزیکوشیمیایی نیز اختصاصات منحصر به فردی در این سیالات مشاهده می‌صگردد به گونه‌صای که بیشینه دمای ثبت شده در چشمه‌صهای آب‌صگرم در چشمه‌صی قینرجه در شمالغرب سبلان ۸۹ درجه‌صی صسانتی گراد و در منطقه بوشدی در جنوب سبلان ۷۷ درجه‌صی سانتی گراد می‌صباشد .بیشینه دمای ثبت شده در سر چاه‌صهای حفاری در شمالغرب سبلان نیز ۱۲۵ درجه‌صی سانتی گراد برای چاه شماره (۱) و ۲۰۲ درجه‌صی سانتی گراد برای چاه شماره (۴) می‌صباشد .تغییرات pH در سیالات مورد مطالعه نیز ۲/۴ تا ۱/۹ بوده است .میزان TDS نیز نوسانات زیادی را نشان می‌صدهد که بیشترین میزان TDS به مقدار ۷۰۰۶ میلی گرم بر لیتر در منطقه بوشدی به ثبت رسیده است .بررسی همبستگی بین پارامترهای فیزیکوشیمیایی با یکدیگر نشان از همبستگی قوی ما بین دما-کلراید، کلراید-سدیم، سولفات-کلسیم، سولفات-منیزیم، بی‌صکربنات-کلسیم، بی‌صکربنات-منیزیم، دما-بور و کلراید-بور دارد .تخمین دمای مخزن از طریق ژئوترمومتری اجزاء محلول در سیال برای مخازن زمین گرمایی اطراف سبلان صورت گرفته و نتایج به دست آمده بدین صورت می‌صباشد :ژئوترمومتر سیلیکا برای میادین زمین گرمایی شمالغرب، شرق، جنوب سبلان و چاه‌صهای شماره (۱) و (۴) به ترتیب۱۱۷ ،۱۱۲ ،۱۱۵ ، ۲۲۹ و ۲۳۵ درجه سانتی گراد، ژئوترمومترNa/K برای میادین زمین گرمایی شمالغرب، شرق، جنوب سبلان و چاه‌صهای شماره (۱) و (۴) به ترتیب۲۷۴ ،۲۹۴ ،۲۴۴ ، ۲۸۴ و ۲۸۹ درجه‌صی سانتی گراد، ژئوترمومترCa -K- Naبرای میادین زمین گرمایی شمالغرب، شرق، جنوب سبلان و چاه‌صهای شماره (۱) و (۴) به ترتیب۱۸۶ ،۱۸۰ ،۱۹۷ ،۲۶۹ ، ۲۶۴ درجه‌صی سانتی گراد و ژئوترمومترNa/Li برای میادین زمین گرمایی شمالغرب، شرق، جنوب سبلان به ترتیب دماهای۱۸۹ ،۱۷۰ ، ۱۹۵ درجه‌صی سانتی گراد .مطالعه‌صی محتوای ایزوتوپ‌صهای پایدار ۱۸O و Dسیالات زمین گرمایی سبلان نشان می‌صدهد که در میدان زمین گرمایی شمالغرب سبلان ۱۸O از۱/۹ - تا۱۲ - پرمیل متغیر است .در این میدان تغییرات D از۳/۷۱ - تا۶/۷۷ - پرمیل می‌صباشد .در میدان زمین گرمایی جنوب سبلان نوسانات ۱۸O از۵/۷- تا۴/۱۲ - پرمیل بوده و نوسانات D از۶/۷۰- تا۶/۷۸ - پرمیل می‌صباشد .در میدان زمین گرمایی شرق سبلان نیز ۱۸Oما بین۹/۹- تا۴/۱۳ -پرمیل و Dما بین۳۷/۶۸- و۱۹/۸۰ - پرمیل متغیر است .محتوای ایزوتوپ‌صهای پایدار این سیالات نشان دهنده‌صی سهم عمده‌صی سیالات جوی در تغذیه سیالات این سیستم بوده ولی با این وجود نقش سیالات ماگمایی و واکنش‌صهای آب-سنگ نیز در تغییر ترکیب ایزوتوپی این سیالات ملموس می‌صباشد .بررسی محتوای تریتیوم (۳H) این سیالات حاکی از آنست که آب‌صهای در حال چرخش در این سیستم زمین گرمایی عمدتا جوان بوده و عمدتا با دارا بودن مقادیر تریتیوم بالاتر از TU ۱ مربوط به آب‌صهایی هستند که پس از انفجارات بمب‌صهای هسته‌صای ۱۹۵۳ وارد چرخه‌صی آبهای زمین گرمایی در این منطقه شده‌صاند .بررسی گازهای خروجی از دهانه‌صی چاه‌صهای حفاری در شمالغرب سبلان نشان می‌صدهد که NCG بیشترین فراوانی را به خود اختصاص داده و دارای ترکیب۶/۸۷=CO۲ ،۱۲/۲=N۲ ،۵۸/۰=H۲S ،۴/۰=NH۳ ،۰۲/۰=H۲ ، ۰۱/۰=CH۴ و ۰۰۲/۰=He می‌صباشند و از روند کلی CO۲>>N۲>H۲S>NH۳>H۲>CH۴>He تبعیت می‌صکنند .برررسی ساختارهای تکتونیکی، سیستم درز و شکاف و گسل‌صهای موجود در اطراف آتشفشان سبلان نشان می‌صدهد که عمده‌صترین مناطق تغذیه‌صی سیالات زمین گرمایی در مناطق مورد مطالعه مرتبط با این ساختارها می‌صباشند .به نظر می‌صرسد سیستم گسلهای حلقوی موجود در اطراف کالدرای سبلان نقش عمده‌صای در این راستا ایفا می‌صکنند
The Sabalan geothermal system in northwest of Iran is reckoned to have the best potential in terms of geothermal energy generation. This system was formed by the Sabalan volcanic activities in Plio-Quaternary period. The traces of this system around the Sabalan volcano are observed in the forms of hot and cold spring waters and surficial steams and fumaroles. In this study, It has been endeavored to explore the geothermal traces in three areas in northwest, east, and south of mount Sabalan. From the geologic point of view, the lithologic units cropping out in the studied areas include volcanic rocks such as andesite, trachy-andesite, basalt, dacite, and latite. The pyroclastic rocks are also widely spread in the studied areas and include tuff, lahar, and ignimberite. Alluvial terraces and travertine deposits of Quaternary age are other surface expressions in the studied areas. The studies of stratigraphic column on the basis of diamond core logs in the northwest of mount Sabalan showed that rocks such as andesite, diorite, monzonite, and hornfels at depth constitute the reservoir for the geothermal system. These rocks suffered argillic, propylitic, and sericitic alterations with various degrees. From the hydrogeochemical point of view, the fluids involved in the Sabalan geothermal system show various types of hydrogeochemical species including chloride, acid-sulfate, and bicarbonate. Consideration done in this respect indicates that the geothermal fluids in northwest of mount Sabalan are mainly chloride-type. These fluids in east of mount Sabalan are chiefly acid-sulfate, and in south of Sabalan are dominantly bicarbonate and chloride. From physico-chemical point of view, unique characteristics have been observed in these fluids. The maximum temperature recorded from the Gheynarjeh hot spring in northwest of the mount Sabalan was 89C and from the Bushdi area in south of mount Sabalan was 77C. The maximum temperatures of the hot waters recorded on the drilled well heads in northwest of the mount Sabalan was 125C for well 1 and 202C for well 4. The variation of pH in the studied fluids was within the range of 4.2-9.1. The TDS values show high fluctuations, and the maximum recorded TDS value was 7006 mg/l in the Bushdi area. Consideration of correlation between physico-chemical parameters indicates the existence of strong correlations between temperature-chloride, chloride-sodium, sulfate-calcium, sulfate-magnesium, bicarbonate-calcium, bicarbonate-magnesium, temperature-boron, and chloride-boron. Estimation of reservoir temperature through geothermometry of dissolved component in the fluids for geothermal reservoirs around the mount Sabalan was made. The results obtained by using different geothermometers for the geothermal fields in northwest, east, and south of the mount Sabalan and wells 1 and 4 are as follows; 1-The temperatures obtained from silica geothermometer are 117C, 112C, 115C, 229C, and 235C, respectively. 2-The temperatures obtained from Na/K geothermometer are 274, 294, 244, 284, and 289C, respectively. 3-The temperatures obtained from Na-K-Ca geothermometer are 186C, 180C, 197C, 269C, and 264C, respectively. 4-The temperatures obtained from Na/Li geothermometer are 189C, 170C, and 195C, respectively. Studies of stable isotopes of oxygen (18O) and hydrogen (D) in the Sabalan geothermal fluids showed that the 18O values in geothermal field of northwest of the mount Sabalan vary from -9.1 to -12. In this field, D values vary from -71.3 to -77.6. The 18O and D values vary from -7.5 to 12.4 and from -70.6 to -78.6, respectively in the geothermal field of southern mount Sabalan. The 18O and D values vary from -9.9 to -13.4 and from -68.4 to -80.2 in the geothermal field of eastern mount Sabalan. The values of stable isotopes (18O and D) showed that the meteoric waters have the principal share in feeding of these geothermal systems around the mount Sabalan. However, magmatic fluids and water-rock reactions had also tangible role in variation of isotopic composition of the fluids. Consideration of tritium content (3H) of these fluids indicate that the circulating waters in this geothermal system are principally young and the 3H values are mostly greater than 1TU suggesting their entrance to the circulating systems of these areas after nuclear explosions in 1953. Consideration of discharging gases from well heads in the northwest of mount Sabalan shows that non-condensable gases (NCG) are very abundant and consist of CO2= 87.6 , N2=2.12 , H2S=0.58 , NH3=0.4, H2= 0.02, CH4=0.1 , and He=0.002 and follow the overall trend of CO2>>N2>H2S>NH3>H2>CH4>He. Consideration of the tectonic structures, joint systems, and existing faults around the volcanic mount Sabalan show that the main feeding zones for geothermal fluids in the studied areas are related to these structures. It seems that the system of ring faults existing around the mount Sabelan played an important role in this respect
معصومی، رحیم
کلاگری، علی اصغر، استاد راهنما
سیاه چشم، کمال، استاد مشاور
سیاه و سفید
نمایه‌سازی قبلی
