ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

Transkript

1 ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ PÖHRENK (KIRŞEHİR) SICAK SU KAYNAKLARININ HİDROJEOKİMYASAL İNCELEMESİ JEOLOJİ MÜHENDİSLİĞİ ANA BİLİM DALI ADANA, 2006

2 ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ PÖHRENK (KIRŞEHİR) SICAK SU KAYNAKLARININ HİDROJEOKİMYASAL İNCELEMESİ JEOLOJİ MÜHENDİSLİĞİ ANA BİLİM DALI ADANA, 2006

3 ÖZ YÜKSEK LİSANS TEZİ PÖHRENK (KIRŞEHİR) SICAK SU KAYNAKLARININ HİDROJEOKİMYASAL İNCELEMESİ ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSİTÜSÜ JEOLOJİ MÜHENDİSLİĞİ ANA BİLİM DALI Danışman : Prof.Dr Servet YAMAN Yıl: 2006, Sayfa: 59 Juri : Prof.Dr Servet YAMAN Doç.Dr. Fevzi ÖNER Yrd.Doç.Dr. Mustafa AKYILDIZ Bu çalışma İç Anadolu bölgesi Kırşehir ili sınırları içerisinde yeralan Pöhrenk, Mahmutlu ve Çevirme köylerinde kaynak şeklinde ortaya çıkan sıcak ve soğuk suların hidrojeokimyasal ve tıbbi jeolojik özellikleri (Flor miktarı) bakımında araştırılmıştır. Bu bölgelerden alınan su örneklerin de analizler yapılmıştır. Analiz sonucunda elde edilen veriler göz önünde bulundurularak su örneklerinin kimyasal içeriği ve sağlık açısından değerlendirilmeler yapılmıştır. Çalışılan bölgede yaşayan köy halkında flor elementinden dolayı kaynaklanan diş beneklenmelerine rastlanılmıştır. Bölgedeki kaynak sularının ağır element içeriği Dünya sağlık örğütü içme suyu standartlarında verilen sınır değerlerinin altında çıkmıştır. Anahtar Kelimeler : Flor, Ağır Metal, Pöhrenk, Çevirme, Mahmutlu I

4 ABSTRACT MSc THESIS HYDROGEOCHEMİSTRY INVESTİGATİONS OF PÖHRENK (KIRSEHİR) HOT WATER SPRİNGS DEPARTMENT OF GEOLOGICAL ENGINEERING INSTITUTE OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES UNIVERSITY OF ÇUKUROVA Supervisor : Prof.Dr Servet YAMAN Year: 2006, Pages: 59 Jury : Prof.Dr Servet YAMAN Associate Prof.Dr. Fevzi ÖNER Assistant Prof.Dr. Mustafa AKYILDIZ This study has been carried out around Kırşehir city between Pöhrenk, Mahmutlu and Çevirme villages in the Central Anatolide region in order to investigate the hydro-geochemical and medical geological properties (flor contents) of hot and cold-water springs. Thus, some analyses have been done on water samples collected from these areas. As a result of the analyses, chemical characteristics of water samples and their health matters have been utilized. Because of flor element presence, tooth spotted encountered on some villagers in the study area. Heavy elements contents of the spring water shows that drinking water is under the standard limit of World Health Organization. Key Words : Flour, Heavy Metal, Pöhrenk, Çevirme, Mahmutlu II

5 TEŞEKKÜR Yüksek lisans tezimi hazırladığım sırada bana her türlü yardım ve kolaylığı gösteren Sayın Danışman Hocam Prof.Dr Servet YAMAN a teşekkür ederim. Ayrıca gerek dört yıl süren lisans eğitimimde gerekse yüksek lisans çalışmalarım boyunca bizleri yönlendiren Ç.Ü. Müh-Mim. Fakültesi Jeoloji Mühendisliği Bölüm Başkanımız Sayın Prof.Dr. Fikret İşler e ve öğretim elemanlarına teşekkürü bir borç bilirim. Çalışmalarım esnasında büyük yardımlarından dolayı, Doç.Dr. Fevzi ÖNER ve Arş.Gör Yusuf URAS a teşekkür ederim. Ayrıca bu çalışmanın hazırlanması esnasında bana yardımcı olan Teknisyen Ertuğrul ÇANAKÇI ya teşekkür ederim. Eğitim hayatım boyunca bana sürekli destek olan sevgili aileme ve eşim Murat DÜLGEROĞLU na teşekkür ederim. III

6 İÇİNDEKİLER SAYFA ÖZ...I ABSTRACT...II TEŞEKKÜR...III İÇİNDEKİLER...IV ÇİZELGELER DİZİNİ...VII ŞEKİLLERDİZİNİ...VIII 1.GİRİŞ GenelBilgiler Yer Yüzündeki Suların Oluşumu Hidrolojik Çevrim Hidrolojik Çevirme Su Kalitesi Açısından Bakış (1). Mağmatik Kayalardan Gelen Sular (2). Metamorfik Kayalardan Gelen Sular (3) Tortul Kayalardan Gelen Sular Suların Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri Doğal Suların Kullanım Alanlarına Göre Sınıflandırılması İçme Sularının Sınıflandırılması Sıcak ve mineralli suların kökeni Juvenil (Hipojenik) Sular (1). Mağmatik Orijin (2). Volkanik Orijin (3). Kimyasal Reaksiyon Suyu Metorik Kökenli Sular Karışık Sular Sıcak Sularda Isının Kökeni Florun İnsan Sağlığına Etkisi ÖNCEKİÇALIŞMALAR MATERYAL VE METOD...24 IV

7 3.1. Materyal Metod Literatür Taraması Arazi Çalışmaları Laboratuvar Çalışmaları Fiziksel Analizler Kimyasal Analizler (1). Ca Analizi (2). Karbonat (CO3= ), Bikarbonat (HCO3-) Analizi Büro Çalışmaları ARAŞTIRMA BULGULARI VE TARTIŞMA Çalışma Alanının Jeolojisi Doğal Suların Sınıflanması Kimyasal Sınıflama Piper Diyagramı Scholler Diyagramı Pöhrenk, Çevirme, Mahmutlu Köyleri ve Çevresinden Alınan Yüzey Sularının Analiz Sonuçlarının Değerlendirilmesi Pöhrenk, Çevirme, Mahmutlu Köyleri ve Çevresinden Alınan Yüzey Sularında Ağır Metallerin Değerleri Pöhrenk, Çevirme, Mahmutlu Köyleri ve Çevresinden Alınan Yüzey Sularında Anyon-Katyonların Değerleri Pöhrenk, Çevirme, Mahmutlu Köyleri ve Çevresinden Alınan Yüzey Sularının ph, T o C, EC ve F Analiz Sonuçları Pöhrenk, Çevirme, Mahmutlu Köyleri ve Çevresinden Alınan Yüzey Sularının Hidrokimyası Piper Sınıflaması Scholler Sınıflaması Dairesel Diyagramlar Pöhrenk, Çevirme, Mahmutlu Köyleri Ve Çevresinden Alınan V

8 Yüzey Sularınındaki Florun İnsan Sağlığına Etkisi Pöhrenk, Çevirme, Mahmutlu Köyleri Ve Çevresinden Alınan Yüzey Sularının Nadir Toprak Elementleri (Nte) Jeokimyası SONUÇLAR...53 KAYNAKLAR...56 ÖZGEÇMİŞ...59 VI

9 ÇİZELGELER DİZİNİ SAYFA Çizelge 1.1. Suyun Yerküresindeki Dağılımı (km 3 cinsinden)... Çizelge 1.2. Suyun Bazı Fiziksel Özellikleri... Çizelge 1.3. Dünya Sağlık Örgütü İçme Suyu Standartları... Çizelge 1.4. İçme Sularının Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri... Çizelge 4.1. Piper a Göre Suların Sınıflanması (Şahinci, 1991)... Çizelge 4.2. Pöhrenk, Çevirme, Mahmutlu Köyleri ve Çevresinden Alınan Yüzey Sularının Ağır Metal Analiz Sonuçları... Çizelge 4.3. Pöhrenk, Çevirme, Mahmutlu Köyleri ve Çevresinden Alınan Yüzey Sularının Anyon-Katyon Analiz Sonuçları... Çizelge 4.4. Pöhrenk, Çevirme, Mahmutlu Köyleri ve Çevresinden Alınan Yüzey Sularının ph, T o C, EC ve F Analiz Sonuçları... Çizelge 4.5. İnceleme alanındaki sıcak su kaynaklarının iyon sıralaması... Çizelge 4.6. Lantanidler (Nadir Toprak Elementleri)... Çizelge 4.7. Su Örneklerinin NTE içerikleri VII

10 ŞEKİLLER DİZİNİ SAYFA Şekil 1.1. Pöhrenk sıcak su kaynaklarının (A-Küçük Hamam, B-Büyük Hamam)... 5 Şekil 1.2. İnceleme alanlarının yer bulduru haritası... 6 Şekil 4.1. Pöhrenk (Kırşehir) ve Çevresinin jeoloji ve lokasyon haritası Şekil4.2. Dulkadir kireçtaşı üyesinden genel görünüm Şekil 4.3. A-Kızılırmak formasyonu (Tk) ve Dulkadirli kireçtaşı üyesinden(tçd) genel görünüm B- Travertenlerden(Qt) genel görünüm Şekil 4.4. Pöhrenk, Çevirme, Mahmutlu Köyleri ve Çevresi Su Örneklerinin Piper Diyagramı Şekil 4.5. Pöhrenk, Çevirme, Mahmutlu Köyleri ve Çevresi Su Örneklerinin Schoeller Diyagramı Şekil 4.6. Pöhrenk, Çevirme, Mahmutlu Köyleri ve Çevresi Su Örneklerinin Dairesel Diyagramı Şekil 4.7. A-Mahmutlu köyünde yaşayan bazı insanların dişlerindeki hareli, lekeli yapı B- Pöhrenk köyünde yaşayan bazı insanların dişlerindeki lekeli yapı Şekil 4.8. Su örneklerinin kondiritlere göre normalleştirilmiş lantanid diyagramı VIII

11 1.GİRİŞ 1. GİRİŞ Bu araştırma, Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsüne bağlı olarak Jeoloji Mühendisliği Anabilim Dalında Yüksek Lisans Tezi olarak hazırlanmıştır. Çalışma, MMF 2004.YL.22 nolu proje kapsamında tamamlanmıştır. Flor, yerkabuğunun yaklaşık %0.032 sini oluşturan, yoğun olarak metamorfik, mağmatik kayaç ve killi birimlerde, daha az miktarda da kumtaşları ve kireçtaşları içinde bulunan doğal bir elementdir. Flor doğada kendi mineralini oluşturduğu gibi (Florit CaF2) kayaç oluşturan minerallerden sulu mineraller olarak tanımlanan yanı yapılarında OH bulunan Amfibol, mika ve kil minerallerin yapısına girer. Flor, yeryüzünde Yerküre içindeki akkor ve mantodan kaynaklanan ısı olduğu kolayca anlaşılmaktadır. Bunun yanında radyoaktif mineral bozunmasını da unutmamak gerekir. Yerkabuğu hareketleri nedeniyle oluşan tektonik hatlar boyunca katı haldeki kabuk (litosfer) kıvrımlanma ve kırılmalar ve manto üst kesimindeki magma ayrımlaşması sonucu, magmatik intrüzyonlar ve volkanik faaliyetler gelişmektedir. Bu faaliyetler sonucu yerin derinliklerinde bulunan ısı, kabuk içerisinde sığ derinliklere ulaşabilmektedir. Bu ısı etrafındaki kayaçları da ısıtarak, bölgede bir ısı anomalisi yaratır. Bu ısı, kondaktif (ısının ışınım yoluyla yayılması) veya konvektif (bir maddenin hareketi ile, burada su ile taşınması) olarak taşınabilir. Yağan meteorik sular yerin kırık ve çatlaklarından derinlere süzülerek, yukarıda sözü edilen ısı anomali alanlarında ısıtıldıktan sonra tekrar yüzeye doğru ekonomik anlamda sığ derinliklere kadar yükselmektedir. Bu yöntemle ısı taşıma işlemine konvektif (konveksiyon yoluyla) taşıma denmektedir. Sıcak-su kaynağı çökelleri ve kayaç alterasyonları çalışması, jeokimyasal göstergelerle bağıntılı olarak, sistem için sıcaklık bilgileri verir. Magmatik ve volkanik birimlerin ve hidrotermal alterasyonların haritalanması ve örneklenmesi, magmatik volkanik sistemin gelişimi ve yaşı hakkında bilgi verir. Hidrojeokimya yeraltı sularının kimyasal özelliklerinin ve kalitelerinin belirlenmesi, kökenlerinin araştırılması, yüzey ve yağış suları ile ve birbirleri ile olası ilişkilerinin saptanması, yeraltı sularının kirlenmesi ve iyileştirilmesi gibi 1

12 1.GİRİŞ problemlerin çözülmesi ve benzeri araştırmalarda kullanılan hidrojeolojik çalışmaların vazgeçilmez bir parçasını oluşturur. Her jeotermal araştırma programının önemli bir kısmını da hidrojeokimyasal teknikler oluşturur. Özellikle derin sondaj öncesinde yeraltındaki akışkan ve derinlerdeki koşulların saptanmasında, Jeotermal sistemin kavramsal modelinin oluşturulmasında, yeni jeotermometre tekniklerin geliştirilmesiyle, ucuzluğu ve hızlı yorumlanabilmesi gibi bir çok avantajı da beraberinde taşımaktadır. Kavram olarak hidrojeokimyasal teknikler bir çok eser element ve izotop jeokimyasını, kayaçlardaki mineral kimyasını ve gazların jeokimyasını da kapsamaktadır. Kırşehir ve yakın çevresi ülkemizin en önemli Fluorit cevherleşmelerinin olduğu bölgelerin başında gelmektedir. Doğal suların büyük bir kısmı meteorik kökenli olup yeryuvarı içindeki döngüleri esnasında ilişkide bulundukları kayaçlardan madde alarak değişik kimyasal bileşime kavuşurlar. Bu çalışma kapsamında incelemeye alınan flor elementi Kırşehir bölgesinde yer alan Pöhrenk, Mahmutlu, Çevirme köyleri ve çevresindeki yeraltısularında araştırılmıştır. Bu çalışma bölgede yer alan yeraltı sularının hidrojeokimyasal özelliklerinin araştırılmasını amaçlamaktadır. Bu kapsamda bölge insanında meydana gelen ve kullanılan yeraltısuyu özelliğine bağlı olarak ortaya çıkan diş yapısı bozuklukları, bunların yayılımları ve bölgesel jeokimyasal ve hidrojeokimyasal koşullarla ilişkileri de araştırılmıştır. Master tez çalışmasına konu olan alan Pöhrenk, Çevirme ve Mahmutlu köyleri arasına düşmektedir. Örnekleme noktaları sıcak su kaynaklarıyla başlayıp soğuk su ve artezyen suyu ile devam etmektedir. Toplam 8 adet örnekleme noktası tespit edilmiş olup bunların iki tanesi sıcak su birtanesi artezyen suyu geri kalan köy çeşmelerinden alınan soğuk sulardır. 1. P-1 Mahmutlu büyük hamam sıcak su kaynağı 2. P-2 Çevirme köy çeşmesi I 3. P-3 Mahmutlu küçük hamam sıcak su kaynağı 2

13 1.GİRİŞ 4. P-4 Mahmutlu köy çeşmesi 5. P-5 Pöhrenk köy çeşmesi 6. P-6 Çevirme çiftliği artezyen kuyusu 7. P-7 Alüvyonda bulunan bir köy çeşmesi (Cemilin çeşmesi) 8. P-8 Çevirme köyü çeşmesi II Çalışma, elde edilen veriler ve bulgular ışığında değerlendirmelerin yapılması ve sunulması şeklinde sonlandırılacaktır. Çalışma bölgede yapılacak detay jeoloji çalışmaları ile başlatılıp, ardından mevcut kaynaklardan ve flor oluşuklarından örneklemelerin yapılması ardından laboratuar çalışmalarının gerçekleştirilmesi şeklinde yürütülecektir. Alınan sonuçlardan sonra yüzey sularının kökeni ve flor elementinin bölgede yaşayan insanlardaki olumsuz etkiler tespit edilerek, daha önceden elde edilmiş jeolojik ve jeokimyasal veriler ışığında yürütülmüştür. Bu tez kapsamında Pöhrenk (Kırşehir) civarında yer alan sıcaksu, kaynak su ve içme su kaynaklarının hidrojeokimyasal ve tıbbijeolojik özelliklerinin ortaya konması amaçlanmaktadır. Bu amaçla Pöhrenk yöresinde Mahmutlu Köyü sınırları içerisinde iki ayrı yerde gözlenen ve kaynakların tabanında muhtemelen marnlı geçirimsiz bir seviye içeren sıcak su çıkışları incelenmiştir. Çevresindeki içme sularından ve kaynak sularıda incelenmiştir. İnceleme alanlarından alınan su örnekleri; 50ml alınarak Acme Laboratuvarlarına (Vancouver-CANADA) gönderilip, ICP/MS yöntemi ile yapılmıştır. Çalışma alanlarından alınan su örnekleri (Şekil 1.1) içerdikleri flor ve diğer elementlerinin karşılaştırılmasına yönelik olarak yapılan bu çalışma kapsamında Pöhrenk (Kırşehir) bölgesi çalışma alanı olarak seçilmiştir (Şekil 1.2). Orta Anadolu Masifi Türkiye nin en önemli fluorit yataklarını bünyesinde bulundurur. Pöhrenk te bunlardan birtanesidir. Çalışma alanlarında; sıcak su ve diğer sularda yerinde yapılan flour analizleride flor bulunmuştur. Buda fluorit oluşumlarını desteklemektedir. Pöhrenk Fluoritleri metoellojeni açısından dünyada benzerleri 3

14 1.GİRİŞ arasında ayrıcalıklı bir yer tutar. Fluoritlerin kökenlerinin incelenmesinde en iyi kayıtlar nadir toprak elementleri içerikleri ve dağılımlarıdır (Uras, 2002). 4

15 1.GİRİŞ 5

16 1.GİRİŞ 6

17 1.GİRİŞ 1.1 Genel Bilgiler Yer Yüzeyindeki Suların Oluşumu ve Dağılımı Günümüzde hidrosferi saran suların, yer kabuğunun derinliklerinde volkanik faaliyetlerin bir yan ürünü olarak, diyajenez ve metamorfizma sonucu meydana geldiği kabul edilmektedir. Su doğada katı, sıvı ve gaz olarak üç fazda bulunur. Bilinen sıvılar içinde en yüksek yüzey gerilimine sahiptir. Yine tüm sıvılar içinde suyun buharlaşma ısısı en yüksektir. Su amonyaktan sonra en yüksek erime ısısına sahip olan bileşiktir. Yüksek özgül ısıyla birlikte bu özellikler, suyun yeryüzündeki iklimsel farklılıkları belirleyici unsuru duruna getirir. Yeryüzünde bulunan toplam su miktarı km3 km3 veya su molekülüdür. Bunun km3 ü kimyasal olarak bağlı sudur. Geriye kalanı km su ile serbest sudur ve Çizelge 1.1 de görüldüğü gibi yeryüzeyinde çeşitli şekillerde bulunmaktadır. Çizelge 1.1 Suyun Yerküresindeki Dağılımı (km 3 cinsinden) Suyun Bulunduğu Ortam Hacim % Atmosferde Bulunan Su 13x10 3 Denizlerde Bulunan Su x ,6 Karalarda Bulunan Su Akarsularda 1,7x10 3 Tatlısu Göllerinde 125x10 3 Tuzlu İç Denizlerde ve Göllerde 105x10 3 Toprak Nemliliği 150x10 3 Canlıların Su İçeriği 50x10 3 Yeraltısuyu 7000x10 3 Kutuplarda ve Buzullarda Donmuş Halde 26000x10 3 Karadaki Suyun Toplamı 33431x10 3 2,4 Yerküresindeki Suyun Toplamı x Yeryüzeyindeki suyun %97,6 sı okyanus ve denizlerdedir ve insanların kullanımı için uygun değildir. Geriye kalan %2,4 lük kısım karalardadır. Ve bunun ancak %10 u kullanılabilir tatlı su potansiyelini oluşturur. 7

18 1.GİRİŞ Sular içme, kullanma, endüstri ve tarımsal sulama gibi insani gereksinimleri karşıladıktan sonra çeşitli nitelik değişikliklerine (kirlenme) uğramaktadır. Bunun ötesinde kullanımdan sonra tekrar doğaya verilmekte böylece niceliksel olarak kısıtlı miktardaki sular kirletilmekle kullanılabirlik nitelikleri ortadan kalkmaktadır Hidrolojik Çevrim Hidrolojik çevrim hidrosferde gerçekleşen buharlaşma, yağış, sızma ve akış olayları arasındaki dinamik denge olarak adlandırılır. Buharlaşma ve Terleme: Deniz ve okyanuslardan yılda 3,5x1017 kg su buharlaşır. Karalardan buharlaşan su yılda 7,4x1016 kg kadardır. Suyun içinde bulunan iyonlar suyun buharlaşmasını düşürür. %3,5 kat daha azdır. Karalarda, bitkiler aldıkları suyun %97-99 unu terleme yoluyla atmosfere verirler (Uslu ve Türkman, 1987). Atmosferdeki Su: Kara ve denizlerden buharlaşan ve bitkilerden terleme yoluyla atmosfere verilen su buharı yaklaşık 1,3x104 km3 tür. Yağış: Yeryüzüne düşen yıllık yağış ortalama 850 mm kadardır. Yılda 4.105km3 ten fazla yağışın yeryüzüne düştüğü tahmin edilmektedir. Yağışların %50 si tekrar buharlaşarak atmosfere döner, %38 i akarsuları besler geriye kalan %12 lik kısım yeraltına süzülür (Uslu ve Türkman, 1987) Hidrolojik Çevirme Su Kalitesi Açısından Bakış Sıvılar içinde dielektirik sabiti en yüksek olan sudur. Bu yüzden su içindeki elektirik yüklü partiküllerin birbirlerine karşı olan çekim kuvveti zayıftır. İyonize olabilen bir çok tuzlar suda çok iyi çözünür. Su universal bir çözücü olup suda çözünmeyen madde yok gibidir. Bu yüzden su doğada hiç bir zaman saf bir halde bulunmaz ve içinde daima çözünmüş halde maddeler taşır. Su hidrolojik çevrim sırasında temasta bulunduğu kayaları çözerek bünyesine alır, bu temasta bulunduğu kayalar suyun kimyasal karakterini değiştirir. Litosferi oluşturan kaya gurupları (genel olarak magmatik, metamorfik, sedimanter) kendilerine özgü mineral gruplarına sahiptirler. Eğer sudaki egemen ve 8

19 1.GİRİŞ iz elementler bilinirse suyun kökeni ve geçirmiş olduğu jeokimyasal evrim hakkında bilgi edilinebilir. Su tahlillerinde elde edilen bir element suyun geldiği kayaçta diğer hangi elementlerin bulunabileceğini veya bulunamayacağını tanımlayabilir (1) Mağmatik Kayalardan Gelen Sular Yeraltı suların başlıca elementlerinden Na, Ca, Mg, K, Cl yönünden mağmatik kayalar incelendiğinde (mek/1 olarak) ultrabazik ve bazik kayalarda rmg ++ > rca ++ >rna>rk + ; Nötr (siyenit) kayalarda rna> rk + > rca ++ > rmg veya diyoritlerde rca ++ >rmg >rna ++ > rk + ; asidik kayalarda (Granit) rna ++ > rk + >rca ++ > rmg ++ şeklindedir (Şahinci,1991) rca ++ /rmg ++ oranı ultrabazik kayalardan asidik kayalara doğru yükselir. rna + /rk + oranı, ultrabazik ve bazik kayalarda, asidik olanlarla oranla daha yüksektir. r(cl Na + )/rcl - oranı hemen tüm mağmatik kayalarda eksidir. r(ca ++ +Mg ++ )/Na + oranı, genellikle ultrabazik kayalardan asidik kayalara doğru azalır. Bu oranların tümü, mağmatik kayalardan gelen yeraltı sularında, rna ++ /rk + dışında, geldikleri kaya oranlarına benzer (Şahinci 1991) (2) Metamorfik Kayalardan Gelen Sular Bu suların buharlaşma kalıntıları yüksektir ve tüm iyonlar bol miktarda bulunur. Piritli şistlerden gelen sularda SO 4 fazladır ve bu sular asidiktir. Mika şistlerden gelen sular, alkali ve demir iyonunca zengindir (Şahinci 1991) (3) Tortul Kayalardan Gelen Sular Karbonatlı kayaçlardan gelen sular CO 3 - ve HCO 3 = bakımından zengindirler. Bu sular NaCl ve CaSO 4 tuzlarınca fakir olmalarından dolayı Cl ve SO 4 iyonlarınca fakirdir. Bu suların sertlikleri fazladır. Jipsli ve tuzlu kayalardan gelen sular tuzların kolayca suda çözünebilmesinden dolayı SO = 4, Cl -, Ca ++, Mg ++ ve Na +, ca zengindirler ve buharlaşma kalıntıları yüksektir. Bu sularda SO 4 önemli miktarlara erişebilir (Şahinci 1991). Kil ve marnlı sulardan gelen sularda genellikle SiO 2 miktarı fazladır. 9

20 1.GİRİŞ Sodyumlu killerden gelen sular Ca ++ ve Mg ++ un sodyum ile ıyon değişimi yapması sonucunda Na + iyonlarınca zenginleşmiştir. Kalsiyumlu killerden gelen sulardaysa bunun tersi gözlenir (Şahinci 1991) Suların Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri Bulanıklık: Bulanıklık suda asılı kil silt, organik kolloidal maddeler ve mikroorganizmalardan meydana gelir. Bu maddeler 5 mg/l yi geçtiğinde içme suyunda sorun yaratabilir. Ayrıca suda bulunan demirin oksidlenmesi de bulanıklığı yaratabilir (Uslu ve Türkman, 1987). Koku: Doğal sular normalde kokusuzdur. Bazı durumlarda;bakteriler çözünmüş gazlar, mineraller, çürümüş canlı artıkları suya koku verebilir. Suda bulunabilecek az miktardaki H 2 S gazı suya çürük yumurta kokusu verir (Uslu ve Türkman, 1987). Renk:Çoğunlukla doğal sular renksizdir. Bazısular içerdikleri organik ve inorganik maddeler vaıstasıyla renk kazanırlar. Örneğin demir sülfürlü sular kırmızımtırak, hidrojen sülfürlü sular mavimsi, manganezli sular siyah renklidir (Uslu ve Türkman, 1987). Tad: Suların tadı içinde bulunan çözünmüş maddelere bağlıdır. Örneğin 300 mg/l klorür içeren sular tuzlu, mg/l sülfatlı sular ise acı ve tuzludur. Sudaki organik kökenli azot bileşenleri tatlı tad verirler. Sülfür yataklarından gelen suların tadı asitlidir (Uslu ve Türkman, 1987). Sıcaklık: Suların sıcaklığı endüstride kullanım alanlarında önemli etkendir. Sular sıcaklığına göre çok soğuk (+5 o C ye kadar), soğuk (+10 o C ye kadar), çok az ılık (+18 o C ye kadar), az ılık (+25 0 C ye kadar) ve 40 o C den fazla olanlar sıcak sular olarak isimlendirilirler. Sıcaklığın yükselmesi ile suda çözünmüş gaz miktarı azalır(uslu ve Türkman, 1987). Viskozite: Hareket halindeki sıvı molüküllerinin birbirine sürtünerek akıma karşı gösterdikleri dirence viskozite denir. Viskozite sıcaklıkla hızlı bir şekilde basınçla yavaş bir şekilde azalır (Uslu ve Türkman, 1987). Radyoaktivite: Su molekülleri ideal bir yapıya sahip değildir; en az 18 10

21 1.GİRİŞ bileşenin varlığı saptanmıştır. Hidrojenin izotopları H 1 (protiyum); H 2 veya D ile gösterilen döteryum; H 3 veya T ile simgelenen Tritiyum, oksijenin izotopları ile ayrı ayrı birleşerek değişik tipte suların doğmasına neden olur. Oksijenin izotopları O14, O 15, O 16, O 17,O 18 ve O 19 dur. O 14, O 15 ve O 19 a doğada rastlanmaz. O 17 ve O 18 ise ender olarak bulunur. H 1 ve O 16 su bileşiminin %99 dan fazlasını oluşturur. H 3, O 14, O 15 ve O 19 radyoaktif özelliğe sahiptir. Böylece suyu oluşturan üç önemli bileşenler şunlardır: H 2 O Hafif su (D 2 O veya H 2 2O) Ağırsu veya döteryum oksid T 2 O veya H 3 2O Trityum oksid Doğal olarak suda 1/7000 oranında D 2 O bulunur ve elektroliz ile elde edilir. Yüzey sularında radyoaktivitenin yüksekliği kısmi buharlaşmanın fazlılığını işaret eder. Ağır suların atom reaktörlerinin nötronların yavaşlamasında kullanılır. Suyun Bazı fiziksel öellikleri Çizelge 1.2 de verilmiştir (Uslu ve Türkman, 1987). Çizelge 1.2. Suyun Bazı Fiziksel Özellikleri Fiziksel Özellikler Sayısal Değer Hacim Birim O o C de ergime ısısı 0,332x10 6 J/kg 100 o C de buharlaşma ısısı 2,259x10 6 J/kg Hacimsel ısı genleşme katsayısı 180x10-6 1/ o C Elastisite modülü 2,03x10 9 N/m 2 Sıkışabirlilik 50x10-6 1/atm Su içindeki ses hızı 1435 m/sn Çapı d mm olan bir kılcal boruda kapiler yükselme 30/d mm Özgül elektiriksel iletkenlik 0,038x10-6 siemens Çözeltilerde donma noktası düşüşü 1,86 Çözeltilerde kaynama noktası yükselmesi 0, Doğal Suların Kullanım Alanlarına Göre Sınıflandırılması o C/kmol.m 3 o C/kmol.m 3 Çok değişik kullanım alanlarına sahip olan doğal suların fiziksel ve kimyasal özellikleri de farklı olacağından, tek bir sınıflama vermek mümkün değildir. Sular 11

22 1.GİRİŞ içme, sulama ve endüstri dallarında istenen suların özellikleri ile yerleşim alanlarında gereksinme duyulan su miktarlarına göre sınıflandırılırlar İçme Sularının Sınıflandırılması İçme sularının özelliklerinin saptanması, iklim koşullarına ve su potansiyeline bağlı olarak ülkeden ülkeye değişir. İçme suyunda müsade edilebilir madde miktarı kurak iklim bölgelerinde yağışlı iklim bölgelerindeki ülkelere oranla daha esnektir. Örneğin klorür miktarı Brezilya için 5 mg/l iken Arjantin için 600 mg/l dir (Şahinci, 1991). Genel olarak içme suyu sıcaklığı 7 o C-10 o C arasında bulunmalıdır. TSE için bu değer 5 o C-18 o C arasında kabul edilir. İyi bir su algılanabilir derecede kokmamalıdır. İçme sularının diyagramla sınıflandırılması için en yaygın olarak kullanılan diyagram schoeller tarafından verilen suların içilebirlilik diyagramıdır. TSE ve WHO tarafından belirlenen içme sularının fiziksel ve kimyasal sınıfları Çizelge1.3 ve 1.4 te verilmiştir. 12

23 1.GİRİŞ Çizelge 1.3. Dünya Sağlık Örgütü İçme Suyu Standartları (WHO,1971;Tebbut 1977) Özellik Kabul Edilen Üst Sınır Toplam katılar Renk (oh) 5 50 Tad Tatsız - Koku Kosusuz - Asılı maddeler 5 25 Klorür Demir 0,1 1 Mangan 0,05 0,5 Bakır 0,05 1,5 Çinko 5 15 Kalsiyum Magnezyum Sülfat Toplam sertlik (CaCO Nitrat (NO3 olarak) 45 - Fenol 0,001 0,002 Anyonik deterjan 0,02 1,0 Flor 0,9-1,7 (ortalama sıcaklık 12 o C) - ph 0,6-0,8 (ortalama sıcaklık 32 o C) En düşük 6,5 - En yüksek 9,2 Arsenik 7-8 0,05 Cadminyum - 0,01 Crom - 0,05 Syanür - 0,05 Kurşun - 0,10 Civa - 0,001 Selenyum - 0,01 Polinükleer aromatik - 0,0002 Alfa radyoaktivitesi (PC/1) - 3 Beta radyoaktivitesi (PC/1) - 30 Notelmemiş yerlerde konsantarasyon mg/l dir. Dağıtım sistemindeki su için bakteriyolojik standart; (i) Yıl boyunca su için 100 ml lik örneklerin %95 inde hiç koliform bakteri bulunmamalıdır. (ii) 100 ml lik örnekler hiç E koli içermemelidir. (iii) 100 ml lik örneklerde 10 dan fazla koliform organizma bulunmamalıdır. (iv) Örneklerin 100 ml sinde koliform organizma görülmemelidir. 13

24 1.GİRİŞ Çizelge 1.4 İçme Sularının Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri (TSE, 1966) Fiziksel Özellikler Kabul Edilen Üst Sınır Koliform Bakteri Koku ve tad Kokusuz mg/l Duyulur derecede Renk (Platin skalası) 10 mg/l 25 mg/l Sıcaklık ( o C) 15 mg/l 18 Asılı madeler 10 mg/l 100 mg/l Bulanıklılık (SiO 2 Skalası) 5 15 mg/l Yüzen maddeler - mg/l - Çözünmüş Oksijen 2 mg/l 5 mg/l Organik madde için kullanılan O 2 1,5 mg/l 3,5 mg/l Zehirli maddeler Kurşun (Pb) 0 0,01 mg/l Selenyum (Se) 0 0,05 mg/l Arsenik (As) 0 0,05 mg/l Krom (Cr +6 ) 0 0,02 mg/l Siyanür(CN) 0 0,01 mg/l Sağlığı Etkiliyen Maddeler Florür (F) 1 mg/l 1,5 mg/l Nitrat (NO 3 ) 10 mg/l 30 mg/l Kimyasal Özellikler Kabul Edilen Üst Sınır ph 6,8-7,2 8,8 Buharlaşma Kalıntısı 500 mg/l 1500 mg/l EC Sertlik Klorür 250 mg/l 750 mg/l Magnezyum 125 mg/l 150 mg/l Sülfat 200 mg/l 400 mg/l Demir 0,3 mg/l 1 mg/l Mangan 0,1 mg/l 1 mg/l Bakır 0,2 mg/l 3 mg/l Çinko 5 mg/l 15 mg/l Fenol bileşimli maddeler 0 mg/l 0,001 mg/l Kalsiyum 75 mg/l 200 mg/l Artık klor 0,1 mg/l 0,5 mg/l Alkil benzil sülfonat 0,5 mg/l 1 mg/l Mg+Na 2 SO mg/l 1000 mg/l Kirlenmeyi belirten maddeler Toplam organik maddeler 3,5 mg/l (x) - Nitrit 0 - Amonyak 0 - (X) Suda toplam organik madde 3,5 mg/l yi geçtiğinde bakteriyolojik tahlil yapılması gerekir. 14

25 1.GİRİŞ Sıcak ve mineralli suların kökeni Sıcak ve mineralli suların kökeni hakkında bir çok fikir ortaya atılmıştır. Yeryüzünde birçok yerde dağınık bazende kuşaklar halinde dizilim gösteren sıcak su kaynakları ve doğal buhar çıkışlarının yerkabuğunun derinlerden geldiği düşünülerek oluşumları çeşitli şekillerde açıklanmaya çalışılmıştır. Sıcak suların sıcaklık ve mineralleşme özellikleri yeraltısuyunun farklı derinliklerinde dolaşımı ile açıklanmaya çalışılmıştır. Suess (1903) ve Gautier (1905) tarafından bu tür suların hem yüzeyden hemde derinlerden gelerek oluşabileceği fikri ileriye sürülmüştür. Sıcak ve mineralli suların oluşumu bugün benimsediği şekliyle üç türlü olarak açıklanmaktadır Juvenil (Hipojenik) Sular Bu tür sular yerkabuğunun derinlerinden yeryüzeyine ilk defa çıkan sulardır. Juvenil sulara çoğunlukla sıcak halde rastlanılır. Yerin derinliklerinden yüzeye doğru hareket eden su bu hareketi sırasında temas ettiği kayaçlardan çeşitli elementleri çözündürür, eritir ve bu kimyasal reaksiyonlar sonucunda da sıcaklık kazanır. Juvenil orijinli sıcak ve mineralli sular 3 gruba ayrılmaktadır (1) Mağmatik Orijin Mağmanın kristalleşmesi sırasında buhar haline geçen elemanlar serbest kalırlar ve fumeroller olarak kaçarlar. Bunlar başlıca hidrojen ve su buharından meydana gelmiş olup flor, klor, kükürt, karbon, fosfor ve bor içerirler. 1 km granitik mağmanın kristalleşmesi sonucunda 26 milyon ton su serbest hale geçmektedir. Yani 1 kilogram granitten 10 gram su meydana gelmektedir. 1000m kalınlığındaki bir mağmatik intrüzyon ağırlığının %5 i oranında su ihtiva kapsamakta ve yavaş yavaş soğuması sonucunda 1 milyon yıl süresince km2 den dakikada 23,8 lt jüvenil su meydana gelmektedir., (2) Volkanik Orijin Lavların katılaşması sırasında veya derinlerden gelen volkanik ürünlerle 15

26 1.GİRİŞ birlikte yeryüzeyine su buharı ve çeşitli gazlar (N2, H2S, HF, SO2 vd ) çıkmaktadır. Dünyada bulunan sıcak ve mineralli suların büyük bir çoğunluğu volkanik bölgelerde yeralmaktadır. Volkanların yakınlarında, volkanik faliyetlerinin son aşamalarında sıcak su, doğal buhar çıkışı gazların ve maden suyu kaynaklarının bulunmasına dayanılarak volkanizma ile sıcak sular ve maden suları arasında bir ilişki olduğu anlaşılmaktadır (3) Kimyasal Reaksiyon Suyu Yerkabuğu içinde oluşan bazı kimyasal tepkimeler sonucunda da jüvenil su oluşabilmektedir Metorik Kökenli Sular Yeryüzeyindeki suların gravitasyon etkisi ile kırıklık, çatlak, fay, kıvrım, ve diğer yollardan yeraltına sızarak derinliklere doğru gitmesi ve orada ısınarak sıcaklık kazandıktan sonra herhangi bir yoldan tekrar yükselerek yeryüzüne çıkması sonucunda oluşan sulara vadoz sular denilmektedir. Bugüne kadar yapılan araştırmalarda yeryüzünde bulunan sıcak ve mineralli suların çoğunlukla metorik kökenli oldukları bulunmuştur Karışık Sular Yerin derinliklerinden yukarıya doğru yükselen (jüvenil) sular yüzeyden derinlere sızan (vadoz) sularla, değişik ortamlarda ve bölgelerde birbirleriyle değişik oranlarda karışarak üçüncü bir tür sıcak ve maden sularını oluşturmaktadırlar. Bu tür sulara karışık sular denilmektedir Sıcak Sularda Isının Kökeni Yerkabuğu üzerinden derinlere doğru gidildikçe sıcaklık artmaktadır. Bu durum tünel kazıları, sondaj ve maden galerilerinden gözlenebilmektedir. Sıcak sularda en önemli ısı kaynağı olarak jeotermal gradyan gösterilmekte, volkanik etkinlik, mağmatik yaklaşım ve diğer fiziko-kimyasal reaksiyonlarla 16

27 1.GİRİŞ birlikte ısı dahada artmaktadır. Kaynak ve maden suların içinde çeşitli eriyikler bulunmaktadır. Ve sıcaklıkları normalin üzerindedir. Bu sular yerkabuğunun derinlerinden yükselerek yeryüzeyine çıkmaktadır. Her 33m. de sıcaklığının 10 C arttığı kabul edilerek suyun hazne kaya sıcaklığı tahmini olarak hesap edilebilmektedir. Jeotermal rezervuarın derinliğini bulmak için kullanılan formül: P=Ps+ (T2 T1). Jg şeklindedir. Bu formülde: P= Jeotermal rezervuar derinliği Ps= Atmosferik etki altındaki üst toprak yüzeyi T1= Kaynak bölgesinin sıcaklığı T2= Sıcak su kaynağının sıcaklığı Jg= Bölgenin jeotermal gradyanı (m) olarak simgelenmektedir. Volkanik ve tektonik yönden aktif olmayan temele ait metrelerde 10 C buna karşın genç volkanik ve tektonik yönden aktif olmayan temele ait birimlerin yeraldığı (Palezoyik) bölgelerde ise metrelerde 10 C buna karşın genç volkanik ve tektonik etkinliğin bulunduğu bölgelerde metrede 10 C sıcaklık artmaktadır. Suyun sıcaklığı derinliğe bağlı olarak artmaktadır Florun İnsan Sağlığına Etkisi Flor, yeryüzünde mağmatik kayaç ve killerde, eser miktarda da kumtaşları ve kireçtaşlarında bulunan doğal maddelerlerden biridir. Doğal olarak bulunana birkaç başka element gibi flor insan vücuduna soluduğumuz hava, yemek ve su yoluyla girebilir (Atabey 2005). Flor doğada silikatlarla, aynı zamanda florapatit olarak fosforla birlikte bulunduğu şekilde fluorit, kriyolit, topaz, turmalin, mikalar vb. yi içeren doğada oluşan birkaç mineralde bileşik bir şekilde bulunmaktadır. Flor elementinin yerkabuğunun yaklaşık %0,0032sini oluşturduğunu tahmin edilmektedir. Florun genel sağlığa olan yakın ilgisinden dolayı yüksek florlu sular üzerine geniş bir literatür mevcuttur. Olağandışı durumlar dışında yüzey sularındaki flor 1ppm in altında olmak üzere genelde düşüktür. Öte yandan yer altı ve yüzey sularında jeolojik 17

28 1.GİRİŞ koşullara bağlı olarak hatırı sayılır miktarda flor bulunmaktadır. Flor düzeyleri volkanik etkinlik alanlarında olan daha bazik ve sıcak sularda daha yüksek olmaya eğilimlidir. Bu ortamlarda kalsiyum iyonları normal sıcaklıklarda yaklaşık 15ppm olmakta ve flor iyonu düzeyide yaklaşık 8ppm olmakta ve bu koşullarda fluorit derişimi CaF 2 ile denetlenmektedir (Atabey 2005) lerde ABD ve Avrupa da yürütülen çalışmalar, gelişkin diş sağlığı ve florlu diş macunu ve florlu içme suyunun yerel topluluklara sunulması arasında bir bağlantı olduğunu göstermiştir. Bilim adamları florun insan sağlığına gerekli olduğuna hala emin olmazken, dişleri iyleştirme mekanizmalarının iki katına çıktığı düşünülmektedir (Fordyce ve Hope, 2001). İlk olarak dişler kalsiyum minerali olan hidroksilapatitten oluşmuştur; ergenlik öncesi dönemde (12 yaşına kadar çocuklarda diş gelişimi sırasında) florhidroksilapatitten daha kuvetli olan florapatit oluşturarak mineral örgüsüne girebilir. İkinci olarak, flor ağızdaki asit etkisinin azalmasına yardımcı olarak anti-bakteriyel bir etken olarak davranır. Flor, özellikle kalsiyum arayan bir elementtir ve insan vücudundaki kemik ve dişlerin kireçli yapısına girebilmektedir. Dişteki floroz, mine oluşturan hücrelerin düzensiz kireçlenmesi bozukluğudur. Florlanmış mine boşlukludur, sıklıkla boyanmakta ve kahverengi çukurlar içermektedir. Daha şiddetli şekilde florlanmış mine gevrektir ve aşınma ve çürümeye eğimlidir. İnsan vücudundaki kemikler yaşam süresince sürekli olarak emilir ve yeniden doldurulur. Flor, eklemlerin hareketsizliğine yol açan kemik dokusunun yapışması ve emilmesini değiştirebilen birikici bir zehirdir (Atabey 2005). 18

29 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Bölgede 1956 yılından günümüze kadar bir çok araştırmacı tarafından: genel jeoloji, maden yatakları-jeokimya, mineroloji-petrografi, hidrojeoloji, paleontoloji ve en son olarak tıbbijeoloji amaçlı birçok çalışmalar yapılmıştır. Yılmaz (1960), Kırşehir ili Keskin ilçesinin 25 km. Çelebi köyü yöresindeki granitik kütlelerin yaşlarının Üst Kretase'den daha yaşlı olabileceğini ileri sürmüştür. Araştırmacı bu granitlerin Üst Kretase yaşlı ofiyolitli karışık ile kontakt halinde olduğunu ve ayrıca olasılı yaşları Üst Paleozoyik olan mermerleri kontakt metamorfizmaya uğrattığını belirtmektedir. Ayan (1963), Kırşehir ve dolaylarında bulunan, Baranadağ plütonunda bir örnek üzerinde, zirkonlardan toplam kurşun yöntemiyle 54 MY yaş ölçmüştür. Oruç (1972), Ağrı ili Doğubeyazıt köylerinde görülen floroz vakası ile ilgili ön rapor hazırlamışlardır. Oruç (1974), Doğu beyazıt kazası ve köylerinde kullanılan sularda flor konsantrasyonunu ve önemini araştırmıştır. Arıkan (1975), Tuz gölü havzasındaki granitik kayaçları iki gruba ayırarak incelemiştir. İlk ve eski fazın granit ve granit-gnayslardan oluştuğunu ve bunların Kırşehir masifinin metamorfik kayaçları ve bunların metamorfizmasıyla ilişkili olduğunu belirtmektedir. Oruç (1976), Van gölü ve çevresindeki bazı doğal sularda fluorit ve konsantrasyonunun önemini araştırmıştır. Oruç (1983), Doğubeyazıt yöresinde bazı su kaynaklarında spektrofotometrik ve potentiometrik yöntemlerle floür miktarlarını araştırmışlardır. Seymen (1983), Tamadağ (Kaman-Kırşehir) çevresinde Kaman Grubu nun ve onunla sınırdaş oluşukların karşılaştırılmalı tektonik özellikleri adlı çalışmasında; Tamadağ (Kaman) çevresinde, Kaman Grubu nun ilerleyen ve gerileyen metamorfizmasına eşlik eden deformasyon evrelerini saptamıştır. Yüksek dereceli metamorfitlerden oluşan Kaman Grubu nun dört plastik deformasyon evresi geçirdiği ve ardından Mesozoyik ten önceki bir zamanda yükselerek kırıklandığı ve bugünkü iç yapısını kazandığı belirtilmiştir. Kaman Grubu, Ankara Karışığı, Baranağ 19

30 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Plütonu ve Geç Maestrihtiyen yaşlı örtü birimlerinin aynı tektonik rejim altında bugünkü konumlarını kazandıkları görüşünü savunmaktadır. Seymen (1984), Kaman (Kırşehir) dolayında yaptığı çalışmalarda Kırşehir Masifi ne ait metamorfik birimleri incelemiştir. İlk kez bu çalışmada Kaman Grubu adı altında, Kırşehir Masifi nin metamorfitleri üç ayrı birime ayrılmıştır. Bu birimler, alttan üste doğru, Kalkanlıdağ Formasyonu (Gnays, biyotitşist, piroksen şist, amfibolşist, kalksilikatik şistler, kuvarsit ve kuvarsşist), Tamadağ Formasyonu (mermer, şist ve gnays ardalanımı) ve Bozçaldağ Formasyonu Yaman (1984), Araştırmacı Kırşehir kristalen masifi bünyesinde yer alan Bayındır (Kaman) fluorit filonları gabro ve siyenitlerden oluşan bir bölge içerisinde yer aldığını belirtmiştir. Filonlar ise KD-GB doğrultulu olup değişik kalınlıkta breşik ve bantlı yapılı mor, yeşil, beyaz fluorit dolgusu içermekte olduğunu yazar gözlemlemiştir. Filonlarda parajenez oldukça fakir olduğunu bunun yanında kuvars, hematit, kalsit, kaolen ve birkaç sülfürlü mineral olduğunu saptamıştır. Fluoritlerin birbirini takip eden ve herbiri tektonik ezilmelerle son bulan iki aşamada oluştuğunu belirtmiştir. I'inci ve II'ci nesil fluorit kristalleri üzerinde yapılan gözlemlerde: birincil, iki fazlı kapanımlar ile tek ve iki fazlı ikincil kapanımlar saptamıştır. Termometrik verilerin birincil nesil fluoritin 190 O C den itibaren kristallenmeye başladığını ve bu sürenin ikinci nesil fluorit kristallenmesi ile 80 O C civarında son bulduğunu göstermiştir. Sıvı kapanım çalışmalarında ise homojenleşme sıcaklıkları benzer hidrotermal yataklarda en sık rastlanan değerler arasında yer aldığını belirtmiştir. Yaman (1984, 1985), Bayındır (Kaman, Kırşehir) köyü civarında gelişen fluorit cevherleşmelerin metallojenik incelenmesi, dağılımları ve kökenlerini saptamak amacıyla incelemeler yapmıştır. Bu çalışma ile bölgede, iki evreli bir fluorit oluşumunun varlığı belirlenmiş olup; I. evre fluorit kristallenmesi ile 80 o C civarında son bulduğu yapılan termo-optik çalışmalarla ortaya konmuştur. Nadir toprak elementleri verilerine göre I. ve II. evre fluoritlerinin aynı koşullarda oluşamayacakları görüşünü desteklemiştir. Ayrıca NTE'lerin yeşil ve sarı fluoritlerdeki dağılımı aynı koşullarda oluşmadıklarını vurgulamış ve bu hipotezi sıvı 20

31 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR kapanım verileri ile uyumlu olduğunu vurgulamıştır. Yaman (1985 a), Orta Anadolu Kristalin Masifi içinde yer alan Akçakent (Çiçekdağı-Kırşehir) bölgesinde, damar tipinde gelişmiş üç fluorit cevherleşmesi (I- Kumlutepe, II-Değirmensırtı, III-Yoncalıöz) belirlemiştir. Bu fluorit damarları Paleosen yaşlı gabro, alkali siyenit ve siyenit porfirler içerisinde gelişmişlerdir. I ve II nolu fluorit damarları içindeki sıvı kapanımlar, oc lik holojenleşme ısısı gösterirken, III nolu fluorit damarlarındaki sıvı kapanımlar ise 130 oc lik daha düşük homojenleşme ısısı gösterirler. Bununla birlikte, KB-GD doğrultulu kırık hatları I ve II nolu damarların yerleşimine neden olurken III nolu damar siyenitgabro dokanağında KD-GB doğrultulu bir fay boyunca olasılıkla son aşamada yerleşmiş olup, sıvı kapanım verileri fluoritlerin hidrotermal kökenli olduğunu göstermektedir. Şahinci (1986) Yeraltı sularının jeokimyası adlı kitabında yeraltı sularının fiziksel ve kimyasal yorumlar yapmıştır. Yaman (1989), Pöhrenk (Kırşehir) fluorit mineralleşmesi ve kökenine bağlı sıvıların fizikokimyasal özelliklerini araştırmıştır. Pöhrenk fluorit yatakları Orta Anadolu'nun en geniş fluoritli bölgelerinden birini oluşturmaktadr. Yazar fluorit mineralleşmesini Lütesiyen yaşlı, yer yer karstlaşma ve silisleşme etkisinde kalmış karbonatlı tabakalar içerisinde KD uzanımlı bir fay hattı boyunca yer almakta olduğunu belirtmiştir. Karstik boşluklarının ise çoğu silisleşmiş kireçtaşı blokları ile killi malzemeyle dolduğunu gözlemiştir. Bal renginde iyi kristalleşmiş önemli miktarda fluorit ile az miktarda barit, kalsit ve sülfürlerin bulunduğunu belirtmiştir. Araştırmacı sıvı kapanım verilerini fluoritlerin sıcak ve tuzlu (120 CO) (%20 NaCl) ortamda oluştuğunu gözlemlemiş ve sıcak su kaynaklarının kimyası iç kökenli suların yüzey suların etkisinde kalarak yüzeylendiğini vurgulamıştır. Fluoritlerin N.T.E içeriklerinde ise mineralleşmenin karbonatlı bir ortamdan kaynaklandığını ve aynı fay sistemi üzerinde yer alan sıcak su kaynakları fluorlu paleo-aktivitenin muhtemel nedeni olduğunu savunmuştur. Who, (1996) Dünya sağlık örgütü florun içme suyunda litre başında 1.5 miligram olarak sınır değerini belirlemiştir. 0,5 ten küçük ise dişte boşluklar, 0,5 ve 21

32 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR 1,5 arasında is zararlı sağlık etkileri yok, boşluklar azalır. 1,5 ten büyük ise dişlerin beneklenmesi ve diş florozu. 3 ten büyük ise yüksek derişimlerde iskelet florozuyla ilişkili Fidancı ve diğ (1996) İç anadolu bölgesinde doğal ve endüsririyel florozis ve bunun hayvan sağlığı üzerindeki etkileri araştırmıştır. Bu çalısmada Iç Anadolu bölgesindeki bazı florit rezervleri çevresinde dogal florozis ile seçilen bazı fabrikalar çevresinde endüstriyel florozis olgularının arastırılması ve bunun hayvan saglıgı üzerindeki etkilerinin gösterilmesi amaçlanmıstır. Arastırma için florit rezervleri ve fabrikaların bulundugu bölgelerden su, bitki ve toprak örnekleri ile koyunlardan idrar örnekleri alınmıstır. Bu örneklerde flor yogunlukları iyon selektif elektrot kullanılarak potansiyometrik olarak ölçülmüstür. Koç ve diğ (1998) Alişar (Kaman-Kırşehir) Fluoritlerinin nadir toprak elementlerini araştırmışlardır. Araştırmacılar Alişar fluorit cevherleşmelerini siyenit gibi kayaçların kırık ve çatlaklarında, çeşitli kalınlıkta damarlar şeklinde olduğunu belirtmişlerdir. Metamorfik kayaçlar, mağmatik kompleks ve örtü birimlerinden oluşan üç ana kayaç topluluğu yer aldığını belirtmişlerdir. Alişar fluorit örneklerinin normalleştirilmiş N.T.E içerikleri arasında değişmekte olup, bunlardan Hafif Nadir Toprak Elementi içerikleri Ağır Nadir Toprak Elementlerine göre çok daha fazla zenginleşmiş olduğunu gözlemlemişlerdir. Fluoritlerde Ce, Gd, Yb ve Sm elementleri negatif, Ho, Eu, Pr, Tb ve Tm elementleri ise pozitif anomali gösterdiklerini saptamışlardır. Akıman ve Boztuğ (1993), Orta Anadolu Kristalen Karmaşığı içinde yer alan alkali magmatik kayaçlar adlı çalışmalarında, bu kayaçların cografik ve bölgesel jeolojik konumları, birbirleri ile olan ilişkileri, jeodinamik oluşum ortamları ve/veya koşulları, birlikte oluşturdukları kayaç toplulukları ve ekonomik önemlerini incelemeyi amaçlamışlardır. Vaıthıyanathan, Ramanathan, Subramanıan, (1993), Couvery Nehri (Hindistan) nde yaptıkları çalışmada membadan mansaba doğru suyun ph ının yükseldiğini ve elektiriksel iletkenliğinin artığını saptamıştırlardır. Suyun ph ının ve EC sinin yağışlı mevsimlerde düştüğünü belirlemişlerdir. Couvey Nehrinde ana 22

33 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR iyonu HCO3 ün oluşturduğunu, Silis in normalin üzerinde gözlendiğini ve nehir sularının çoğunlukla silikatlı kayalardan geldiğini belirlemişlerdir. Ünsal ve Afşin (1999) Mahmutlu ve Bağdatoğlu mineralli termal kaynaklarının hidrokimyasal ve izotopik özelliklerini tanımlamışlardır. Bu özellikleri temel alarak Mahmutlu ve Bağdatoğlu jeotermal sistemini açıklamak için hidrojeolojik rejim düşünülmüştür. Sudaki oksijen ve döteryum izotoplarının konsantrasyonları arasındaki ilişki, dünya çapındaki meteorik su ile benzer olduğunu savunmuşlardır. Suyun jeokimyasal karakteristiklerinin değeri, bu iki termal kaynağın aynı hidrojeolojik sisteme ait olduklarını ortaya çıkartıp, hidrojeolojik sistem rezervuar taşı olarak Çevirme Formasyonu ve Kervansaray üyesi olan kırılmış kireç taşının varlığını, Deliceırmak oluşumunun ise üstü kaplayan oluşum olduğu açıklamışlardır. Frodyce, Hope, (2001) Avrupanın merkezindeki fluorit ve fluorosis adlı çalışmasında; florun insan sağlığına gerekli olduğuna hala emin olmazken, dişleri iyleştirme mekanizmalarının iki katına çıktığını belirlemişlerdir. Uras (2002), Akkaya (Feke) ve Orta Anadolu Fluoritlerinin nadir toprak elelmentlerinin (NTE) birbirleriyle olan benzerlikleri ve farklılıklarının ortaya çıkarılmasını araştırmıştır. Möller (2005) Yazar nadir toprak element serileri ve Yttrium (REY), herhangibir sıvı-kayaç sistemini anlamak için esas olan sıvıların orijinini takip etmede kullanışlı bir araç olduğunu belirtmiştir. REY elementleri akışkanların kaynağının çalışılmasını, su-kayaç etkileşiminin dengesini ifade etmeyi ve sıvı bileşimlerinin akışkan yükselirken çökelme derecesi ve sıvılar ve gazlar ayrışırken (seçilirken) parçacıkların erime derecesini çalışmayı mümkün kıldığını belirtmiştir. Formasyonun ölçeğinin miktarı ve REY elementlerinin bu formasyon ve akışkan arasındaki dağılımını bilmekle, alt mağara koşullarındaki orijinal akışkan içindeki REY elementlerinin miktarı geri-hesaplanlandığını anlatmıştır. Sıvı ve gazlar arasındaki elementlerin bölüm faktörleri, alkalilerden yerküre alkali elementlerinden de REY'e doğru artmakta olduğunu ve REY in önemli bir kısmı CO 2 ce zengin buharla taşındığını tanımlamıştır. 23

34 3.MATERYAL VE METOD 3. MATERYAL VE METOD 3.1 Materyal Bu çalışmaya konu olan yüzey suları Kırşehir ilinin sınırları içerisinde olan Pöhrenk, Çevirme ve Mahmutlu köyleri ve çevresinde yer almaktadır. Yüzey sularının jeolojik, jeokimyasal ve hidrokimyasal incelemeleri yapılarak oluşumla ilgili tüm özelliklerin ortaya konulması amaçlanmıştır. Bu amaca ulaşmak için çeşitli analizler yapılarak içerikleri üzerinde durulmuş ve elde edilen tüm veriler birlikte değerlendirilerek ortamsal koşullar belirlenmiştir. Arazi çalışması esnasında genel olarak bu bölgelerin 1/ ölçekli topografik haritalarından yararlanılmıştır. Ayrıca yer yer 1/ ölçekli topografik haritalar kullanılmıştır. 3.2 Metod Çalışma genel olarak dört aşamada tamamlanmıştır; literatür taraması, arazi çalışmaları, laboratuar analizleri ve büro çalışmaları Literatür Taraması Literatür taraması araştırmanın hemen hemen her aşamasında yapılmış olup, yer yer ilgili İnternet web siteleri incelenmiştir. Buradan derlenen bilgiler geniş olarak önceki araştırmalar bölümünde verilmiştir Arazi Çalışmaları Arazi çalışmaları yıllarının Mart ve Haziran ayları arasında yapılmıştır. Gidilen her istasyondan su örnekleri alınmıştır. Ayrıca; araştırma bölgesinin jeolojik yapısı ile topografik koşulları değerlendirilmiştir. Arazi çalışmaları sırasında pusula, jeolog çekici, çakı, keski, fotoğraf makinası kullanılmıştır Laboratuvar Çalışmaları Pöhrenk, Çevirme, Mahmutlu köylerinden ve çevresinden alınan sıcak ve 24

35 3.MATERYAL VE METOD soğuk su örnekleri, çalışma kapsamı doğrultusunda Flor konsantrasyonlarını belirlemek için kaynakların yerinde Orion marka kombine florselektif elektrodu (model 96-09) ve Orion 720 Apotansiyometre kullanılarak potansiyometrik olarak ölçülmüstür. Yüzeysularından alınan 8 su örneğide polietilen kaplara 5ml alınarak Acme Laboratuvarlarına (Vancouver-CANADA) gönderilmiştir. ICP/MS yöntemiyle analizleri yaptırılmıştır. ICP-MS (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer) katı ve sıvı örneklerde çok sayıda elementin hızlı, ucuz, hassas ve doğru biçimde, niteliksel, niceliksel ya da yarı-niceliksel olarak ölçülmesine olanak sağlayan ileri teknoloji ürünü bir analiz tekniğidir. Teknik elektromanyetik indüksiyonla 10,000 o K sıcaklığa ulaştırılan argon plazması tarafından örneğin iyonize edilmesi; iyonize elementlerin kütle spektrometresi tarafından ayrıştırılması ve element derişimlerinin elektron çoklayıcı bir dedektör tarafından ölçülmesi aşamalarını içerir. Örnekteki tüm elementlerin derişimleri 1 ile 2 dakika arasında değişen oldukça kısa bir sürede ölçülür. ICP-MS ölçüm tekniğinde sıvı örnekler Çözelti ICP-MS, katı örnekler ise çözeltiye alınarak Çözelti ICP-MS ya da doğrudan Lazer Aşındırma ICP-MS teknikleri ile ölçülebilirler. Ca analizleri ve karbonat bikarbonat analizleri Çukurova Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Jeoloji Mühendisliği Jeokimya laboratuvarında hazırlanmıştır Fiziksel Analizler Yüzey sularının sıcaklığı (T), elektiriksel iletkenliği (EC), tuzluluğu (S) ve asit baz özelliği (ph) gibi fiziksel özellikleri örnekleme sırasında direkt yerinde ölçülmüştür. Bu ölçümler için ph metre kullanılmıştır Kimyasal Analizler (1) Ca analizi için; A çözeltisinden ml örnek 250 ml lik behere alınır. 150 ml ye kadar sulandırılır. 4 N potasyumhidroksit (KOH) ilave edilerek ph ı 13.1 e ayarlanır. 0.1 gr civarında 1 lik müreksit indikatörü eklenip pembe renge dönen çözelti mor viole 25

36 3.MATERYAL VE METOD renge kadar 0.05 N edta çözeltisi ile titre edilir. Sarf edilen edta miktarı büretten okunup CaO hesabı yapılır. S.N.Meg %CaO = Hesap : m.m1 S : Kalsiyum analizi için sarf edilen 0.05 N edta miktarı N: 0.05 N edta çözeltisinin gerçek normalitesi Meg:CaO in miliekivalent ağırlığı ( ) 500: A çözeltisinin hacmi 100: CaO in % si için sabit sayı m: Analiz başlangıcında bulunan alınan tartım, m1: CaO analizi için A çözeltisinden alınan miktarı (2) Karbonat (CO = 3 ), Bikarbonat (HCO - 3 ) Analizi için; Kullanılan Aletler 25 ml lik 0,1 bölmeli büret, 250ml lik beher, 50ml lik pipet. Gerekli Kimyasallar % 0,1 lik fenolftalein, 0,005 N hidroklorik asit (HCL), % 0,1 lik metil oranj. Deney: Pipet yardımıyla süzülmüş örnekten alınan 50ml örnek 250ml lik behere konur. Üzerine 1ml metil oranj damlatılır. Bu işlemler saf su içinde yapılarak referans elde edilir. Metil oranj ilavesinden sonra pembe renk oluşursa, bu renk kayboluncaya kadar 0,05 N hidroklorik asitle (HCl)titre edilir. Metil oranj ilavesinden sonra örnekte pembe renk gözlenmiyorsa karbonat yoktur. Titrasyon sonucunda HCl sarfiyatı(sm) kayıt edilir. Referans için yapılan titrasyon sonucu kayıt edilir (R). Karbonat titrasyonu yapılan örneğin üzerine 0,5ml %0,1 lik metil oranj indikatörü damlatılır. Oluşan renk, bret sıfırlanmadan metil oranjın dönüm noktası olan pembe renge kadar HCl ile titre edilir. Titrasyon sonucu sarfiyat okunur (Sp). Hesap: 26

37 3.MATERYAL VE METOD Mek/1 = Karbonat (CO3= ) (S.m - R).N.Meg.1000 V Sm : Örnek için hidroklorik asit sarfiyatı N: Hidroklorik asit normalitesi Meg:CaO in miliekivalent ağırlığı ( ) R: Referans için hidroklorik asit sarfiyatı V: Alınan örnek hacmi Bikarbonat (HCO3= ) (Sp - 2(Sm - R)).N.Meg.1000 Mek/1 = V Sm : Karbonat analizindeki hidroklorik asit sarfiyatı N: Hidroklorik asit normalitesi Meg:Bikarbonat miliekivalent ağırlığı R: Referans için hidroklorik asit sarfiyatı V: Alınan örnek hacmi Büro Çalışmaları Bu bölüm arazi verilerinin değerlendirilmesi, internetteki konu ile ilgili sitelerin taranması ve tez yazım aşamasını içermektedir. Bölgenin jeolojisi ve su kimyası ile ilgili yayınlar ve kitaplar derlendi. Bunlar vaıstasıyla yapılması gereken analizler, bu analizlerle yapılabilecek sınıflamalar tespit edildi. 27