ÇUKUROVA UNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

Transkript

1 ÇUKUROVA UNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ Semiha ZORLU KIRKA (ESKİŞEHİR) BOR YATAKLARI ÇEVRESİNDEKİ BİYOJEOKİMYASAL ANOMALİLERİN ARAŞTIRILMASI JEOLOJİ MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI ADANA, 2006

2 ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ ESKİŞEHİR-KIRKA BOR YATAKLARININ BİYOJEOKİMYASAL ANOMALİLERİNİN İNCELENMESİ Semiha ZORLU YÜKSEK LİSANS TEZİ JEOLOJİ MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI Bu tez 31/05/2006 Tarihinde Aşağıdaki Jüri Üyeleri Tarafından Oybirliği İle Kabul Edilmiştir. İmza:... İmza:... İmza:... Yrd.Doç.Dr.Mustafa AKYILDIZ Yrd. Doç.Dr.Zeynep ÖZDEMİR Prof. Dr. Servet YAMAN DANIŞMAN II. DANIŞMAN ÜYE İmza:... Prof. Dr. Hüseyin ÇELEBİ ÜYE İmza:... Yrd.Doç.Dr.Ayfer ALKAN TORUN ÜYE Bu Tez Enstitümüz Jeoloji Mühendisliği Anabilim Dalında Hazırlanmıştır. Kod No: Prof. Dr. Aziz ERTUNÇ Enstitü Müdürü İmza ve Mühür Bu Çalışma Çukurova Üniversitesi Bilimsel Araştırma Proje Birimi tarafından desteklenmiştir. Proje No: MMF.2004.YL.51 Not: Bu tezde kullanılan özgün ve başka kaynaktan yapılan bildirişlerin, çizelge, şekil ve fotoğrafların kaynak gösterilmeden kullanımı, 5486 sayılı Fikir ve Sanat Eserleri Kanunundaki Hükümlere tabidir.

3 ÖZ YÜKSEK LİSANS TEZİ KIRKA (ESKİŞEHİR) BOR YATAKLARI ÇEVRESİNDEKİ BİYOJEOKİMYASAL ANOMALİLERİN ARAŞTIRILMASI Semiha ZORLU ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ JEOLOJİ MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI Danışman :Yrd. Doç. Dr. Mustafa AKYILDIZ Yrd. Doç. Dr. Zeynep ÖZDEMİR (İkinci danışman) Yıl :2006, Sayfa: 132 Jüri :Yrd. Doç. Dr. Mustafa AKYILDIZ Yrd. Doç. Dr. Zeynep ÖZDEMİR Prof. Dr. Servet YAMAN Prof. Dr. Hüseyin ÇELEBİ Yrd. Doç. Dr. Ayfer ALKAN TORUN Kimya sanayinden uzay ve havacılık sanayine kadar pek çok alanda kullanılan ve stratejik öneme sahip borun yeni yataklarının bulunabilmesi amacıyla Kırka (Eskişehir) Bor Madeni ve çevresinde doğal olarak yetişen Gypsophila perfoliata L., Pinus nigra Arn, Chrysopogon gryllus (L.) Trin., Juniperus oxicedrus L. subsp., Juniperus foetidissima Willd., Apera intermedia Hackel, Quercus trojana P.B. Webb, Puccinellia intermedia (Schur) Janchen, Alyssum sibiricum Wılld, Genista aucheri Boiss ve Euphorbia hirsuta L., bitki türleri ve üzerinde yetiştikleri topraklardan örnekler alınmıştır. Bitki ve toprak örneklerinin B, Li, Sr, Cu, Zn, Mn, Ni ve Co içerikleri saptanarak biyojeokimyasal anomalileri incelenmiştir. Bitkilerde bulunan element içeriği ile topraklarda bulunan element içeriği karşılaştırılarak belirtgen (indikatör) bitkiler saptanmıştır. Yapılan değerlendirme sonucunda; P. intermedia (Schur) Janchen (n=17, r=0,7274) ile G. aucheri Boiss bitki türlerinin dalları (n=26, r=0,7934) ve P. nigra Arn. bitki türünün yaprağı (n=16, r=0,6805) B için, G. aucheri Boiss bitki türünün dalı (n =18, r=0,6214), J. oxicedrus L. subsp. bitkisinin hem dalı (n=24, r=0,7267) hem de yaprağı (n=20, r=0,8293) ve P. nigra Arn. bitki türünün yaprağı (n=19, r=0,6655) Li için, J. oxicedrus L. subsp. bitki türü (n= 16, r=0,6824) ile E. hirsuta L. bitki türünün yaprağı (n=14, r= 0,7511) ve P. nigra Arn. bitki türünün dalı (n=16, r = 0,8567) Sr için, G. perfoliata L. bitki türünün dalı (n=13, r=0,7915) Mn için belirtgen bitki olarak saptanmıştır. Ancak bitki türlerinin içerdiği Cu, Zn, Ni ve Co içerikleri ile topraktaki içerikleri arasında istatistiksel anlamda doğrusal bir ilişki saptanamamıştır. Anahtar kelimeler: Biyojeokimya, B, Li, Sr, Mn, belirtgen bitki, Kırka (Eskişehir) I

4 ABSTRACT MSc. THESIS AN INVESTIGATION OF THE BIOGEOCHEMICAL ANOMALIES AROUND THE KIRKA (ESKİŞEHİR) BORATE MINE Semiha ZORLU DEPARTMENT OF GEOLOGICAL ENGINEERING INSTITUTE OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES UNIVERSITY OF ÇUKUROVA Supervisor :Assist. Prof. Dr. Mustafa AKYILDIZ Assist. Prof. Dr. Zeynep ÖZDEMİR (Co Supervisor) Year :2006, Page : 132 Jury :Assist. Prof. Dr. Mustafa AKYILDIZ Assist. Prof. Dr. Zeynep ÖZDEMİR Prof. Dr. Servet YAMAN Prof. Dr. Hüseyin ÇELEBİ Assist. Prof. Dr. Ayfer ALKAN TORUN Gypsophila perfoliata L., Pinus nigra Arn, Chrysopogon gryllus (L.) Trin., Juniperus oxicedrus L. subsp., Juniperus foetidissima Willd., Apera intermedia Hackel, Quercus trojana P.B. Webb, Puccinellia intermedia (Schur) Janchen, Alyssum sibiricum Wılld, Genista aucheri Boiss ve Euphorbia hirsuta L. plants samples and soil samples where plants are growing, were collected in and around the Kırka (Eskişehir) Borate Mine for exploring the new borate mines that has used strategic importance and widely in a lot of industry fields from chemistry to the space and aeronautics. The B, Li, Sr, Cu, Zn, Mn, Ni and Co contents of plant and soil samples were determined, and the biogeochemical anomalies of them were investigated. Element contents of the plant samples were compared with the element level of the soil samples, then indicator plants were foundet. As a result of the evaluations, the determined indicator plants were, P.intermedia (Schur) Janchen plant species (n=17, r=0.7274), twigs of G. aucheri Boiss (n=26, r=0.7934) and leafs of P. nigra Arn. (n=16, r=0.,6805) for B; twigs of G. aucheri Boiss (n =18, r=0.6214), both twigs (n=24, r=0.7267) and leafs (n=20, r=0.8293) of J. oxicedrus L. subsp. and leafs of the P. nigra Arn. (n=19, r=0.6655) for Li; J. oxicedrus L. subsp. plant species (n= 16, r=0.6824), leafs of the E. hirsuta L. (n=14, r= ) and branches of P. nigra Arn. (n=16, r = ) for Sr; twigs of G. perfoliata L. (n=13, r=0.7915) for Mn. However there is no statistical relations were established between the Cu, Zn, Ni and Co values of plant and soil samples. Key Words: Biogeochemistry, B, Li, Sr, Mn, indicator plant, Kırka (Eskişehir) II

5 TEŞEKKÜR Tez çalışmalarım sırasında, yapıcı eleştirileri ve özenli değerlendirmelerinden dolayı, danışman hocam Sayın Yrd. Doç. Dr. Mustafa AKYILDIZ a ve çalışmalarım süresince tecrübeli bilgileriyle beni yönlendiren, bilgilendiren ve ayrıca laboratuar çalışmalarım sırasındaki katkılarından dolayı ikinci danışman hocam Sayın Yrd. Doç. Dr. Zeynep ÖZDEMİR e, Mersin Üniversitesi Jeoloji Mühendisliği Bölümüne ait jeokimya laboratuarının olanaklarından faydalanmamı sağladıkları için bölüm başkanı Sayın Prof. Dr. Hüseyin ÇELEBİ ye, Bor analizinde kullandığım yöntem konusunda beni yönlendiren Sayın Yrd. Doç. Dr. Ayfer ALKAN TORUN a (Çukurova Üniversitesi) ve Sayın Prof. Dr. Yüksel ÖZDEMİR e (Mersin Üniversitesi), Bitki örneklerinin sistematiğinin yapılmasında yardımcı olan Sayın Prof. Dr. Bayram YILDIZ a (Balıkesir Üniversitesi), ve Araş. Grv. Sayın Rıza BİNZET e (Mersin Üniversitesi ), Laboratuar çalışmalarım sırasında yardımcı olan Jeoloji Mühendisi Sayın Aynur KOCAMAN a, ve Yüksek Jeoloji Mühendisi Sayın Tülin GEDİK e, Arazi çalışmalarımda yardımcı olan Araş. Grv. Sayın Mehmet Ali KURT a ve hayatımın her aşamasında maddi manevi desteğinden ve arazi çalışmalarımda yardımlarından dolayı Araş. Grv. Sayın Kemal ZORLU ya (Mersin Üniversitesi), Çalışmalarım süresince maddi ve manevi desteklerini gördüğüm annem ve babam Gülbeyaz-Ahmet KIRIŞ ile kardeşim Erkan KIRIŞ a Bu çalışmayı, 104Y009 nolu proje kapsamında destekleyen TUBİTAK a, ve MMF YL. 51 nolu proje kapsamında destekleyen Çukurova Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimine, Sonsuz teşekkürlerimi sunarım. III

6 İÇİNDEKİLER SAYFA ÖZ...I ABSTRACT...II TEŞEKKÜR...III İÇİNDEKİLER...IV TABLOLAR DİZİNİ...VII ŞEKİLLER DİZİNİ...XI 1. GİRİŞ ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Jeolojik Çalışmalar Bölgenin Jeolojisi Zahrandere Traverteni Lepçekdere Formasyonu Salihiye Formasyonu Karaören Formasyonu Kırka Formasyonu Biyojeokimyasal Çalışmalar Biyojeokimya Anomali Kavramı Jeokimyasal Anomaliler Biyojeokimyasal Anomaliler Biyojeokimyasal Anomalilerin Ortaya Çıkartılmasında Önemli Faktörler Bitkilerin Element İçerikleri Bor (B) Elementi Lityum (Li) Elementi Stronsiyum (Sr) Elementi Mangan (Mn) Elementi Bakır (Cu) Elementi Çinko (Zn) Elementi...28 IV

7 Nikel (Ni) Elementi Kobalt (Co) Elementi MATERYAL VE METOD Materyal Metod Hazırlık ve Ön Çalışma Bitki Örneklerin Kimyasal Analize Hazırlanması Bitkide Bor Analizleri Bitkide Li, Sr, Mn, Cu, Zn, Ni, ve Co Analizi Toprak Örneklerinin Kimyasal Analize Hazırlanması Toprakta Bor Analizi Toprakta Li, Sr, Mn, Cu, Zn, Ni, ve Co Analizi Verilerin İstatistiksel Değerlendirilmesi ARAŞTIRMA BULGULARI B, Li, Sr, Mn, Cu, Zn, Ni, ve Co Elementlerinin Biyojeokimyasal Anomalilerinin İncelenmesi Bor (B) Elementinin Biyojeokimyasal Anomalilerinin İncelenmesi Lityum (Li) Elementinin Biyojeokimyasal Anomalilerinin İncelenmesi Stronsiyum (Sr) Elementinin Biyojeokimyasal Anomalilerinin İncelenmesi Mangan (Mn) Elementinin Biyojeokimyasal Anomalilerinin İncelenmesi Bakır (Cu) Elementinin Biyojeokimyasal Anomalilerinin İncelenmesi Çinko (Zn) Elementinin Biyojeokimyasal Anomalilerinin İncelenmesi Nikel (Ni) Elementinin Biyojeokimyasal Anomalilerinin İncelenmesi Kobalt (Co) Elementinin Biyojeokimyasal Anomalilerinin İncelenmesi V

8 4.2. Belirtgen Olarak Saptanan Bitki Türlerinin Topraktaki Diğer Elementlerle İlişkisi SONUÇLAR KAYNAKLAR ÖZGEÇMİŞ VI

9 TABLOLAR DİZİNİ SAYFA Tablo 2.1. Dünyanın bazı bölgelerinde Cu, Ni, Co, Zn, Mn ve B elementleri İçin biyojeokimyasal prospeksiyonda kullanılan bitki türleri...16 Tablo 2.2. Bitkiler için gerekli besinler olduğu kabul edilen elementler...23 Tablo 2.3. Antagonistik elementler ve bitkiler tarafından alınımına engel olunan element...24 Tablo 3.1. Kırka (Eskişehir), Emet (Kütahya) ve Bigadiç (Balıkesir) B madenleri civarından alınan bitki türleri ve alındıkları İstasyonlar...33 Tablo 3.2. Örnek sayısına (n) bağlı olarak olması gereken teorik korelasyon katsayısı (r teorik ) değerleri...44 Tablo 4.1. Kırka Bor Madeni civarından alınan Euphorbia hirsuta, Chrysopogon gryllus, Gypsohila perfoliata, Puccinellia intermedia bitki türlerinin çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal vs., kuru ağırlık üzerinden) ve topraklarındaki B konsantrasyonları Tablo 4.2. Kırka, Emet ve Bigadiç Bor Madenleri civarından alınan Quercus trojana, Genista aucheri, Juniperus oxycedrus, Pinus nigra bitki türlerinin çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal vs., kuru ağırlık üzerinden) ve topraklarındaki B konsantrasyonları...50 Tablo 4.3. Kırka Bor Madeni civarından alınan Juniperus foetidissima, Allyssum sibiricum, Apera intermedia bitki türlerinin çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal vs., kuru ağırlık üzerinden) ve topraklarındaki B konsantrasyonları...53 Tablo 4.4. Bigadiç (Balıkesir) Bor Madeni civarından alınan toprak ve Quercus coccifera, Cataprosa aquatica ve Pinus brutia bitki türlerinin çeşitli organlarındaki (yaprak, dal vs., kuru ağırlık üzerinden) B düzeyleri...54 Tablo 4.5. Kırka, Emet ve Bigadiç Bor Madenleri civarından alınan bitki türlerinde ve toprakta B un istatistiksel değerlendirilmesi...55 VII

10 Tablo 4.6. Kırka Bor Madeni civarından alınan Allyssum sibiricum, Chrysopogon gryllus, Gypsohila perfoliata, Puccinellia intermedia bitki türlerinin çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal vs., kuru ağırlık üzerinden) ve topraklarındaki Li konsantrasyonları Tablo 4.7. Kırka, Emet ve Bigadiç Bor Madenleri civarından alınan Quercus trojana, Genista aucheri, Juniperus oxycedrus, Pinus nigra bitki türlerinin çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal vs., kuru ağırlık üzerinden) ve topraklarındaki Li konsantrasyonları...65 Tablo 4.8. Kırka Bor Madeni civarından alınan Juniperus foetidissima, Euphorbia hirsuta bitki türlerinin çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal vs., kuru ağırlık üzerinden) ve topraklarındaki Li konsantrasyonları...68 Tablo 4.9. Kırka, Emet ve Bigadiç Bor Madenleri civarından alınan bitki türlerinde ve toprakta Li un istatistiksel değerlendirilmesi...69 Tablo Kırka Bor Madeni civarından alınan Allyssum sibiricum, Chrysopogon gryllus, Gypsohila perfoliata, Puccinellia intermedia bitki türlerinin çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal vs., kuru ağırlık üzerinden) ve topraklarındaki Sr konsantrasyonları...75 Tablo Kırka, Emet ve Bigadiç Bor Madenleri civarından alınan Quercus trojana, Genista aucheri, Juniperus oxycedrus, Pinus nigra bitki türlerinin çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal vs., kuru ağırlık üzerinden) ve topraklarındaki Sr Konsantrasyonları...77 Tablo Kırka Bor Madeni civarından alınan Juniperus foetidissima, Euphorbia hirsuta bitki türlerinin çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal vs., kuru ağırlık üzerinden) ve topraklarındaki Sr konsantrasyonları...79 Tablo Kırka, Emet ve Bigadiç Bor Madenleri civarından alınan bitki türlerinde ve toprakta Sr un istatistiksel değerlendirilmesi...80 Tablo Kırka Bor Madeni civarından alınan Allysyum sibiricum, Chrysopogon gryllus, Gypsohila perfoliata, Puccinellia VIII

11 intermedia Bitki türlerinin çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal vs. kuru ağırlık üzerinden) ve topraklarındaki Mn konsantrasyonları Tablo Kırka, Emet ve Bigadiç Bor Madenleri civarından alınan Quercus trojana, Genista aucheri, Juniperus oxycedrus, Pinus nigra bitki türlerinin çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal vs., kuru ağırlık üzerinden) ve topraklarındaki Mn konsantrasyonları...90 Tablo Kırka Bor Madeni civarından alınan Juniperus foetidissima, Euphorbia hirsuta bitki türlerinin çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal vs., kuru ağırlık üzerinden) ve topraklarındaki Mn konsantrasyonları...92 Tablo Kırka, Emet ve Bigadiç Bor Madenleri civarından alınan bitki Türlerinde ve toprakta Mn nın istatistiksel değerlendirilmesi...93 Tablo Kırka Bor Madeni civarından alınan Allysyum sibiricum, Chrysopogon gryllus, Gypsohila perfoliata, Puccinellia intermedia bitki türlerinin çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal vs., kuru ağırlık üzerinden) ve topraklarındaki Cu konsantrasyonları...96 Tablo Kırka Bor Madeni civarından alınan Quercus trojana, Genista aucheri, Juniperus oxycedrus, Pinus nigra bitki türlerinin çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal vs., kuru ağırlık üzerinden) ve topraklarındaki Cu konsantrasyonları...98 Tablo Kırka Bor Madeni civarından alınan Juniperus foetidissima, Euphorbia hirsuta., Apera intermedia bitki türlerinin çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal vs., kuru ağırlık üzerinden) ve topraklarındaki Cu konsantrasyonları Tablo Kırka Bor Madeni civarından alınan Allysyum sibiricum, Chrysopogon gryllus, Gypsohila perfoliata, Puccinellia intermedia bitki türlerinin çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal vs., kuru ağırlık üzerinden) ve topraklarındaki Zn konsantrasyonları Tablo Kırka, Emet ve Bigadiç Bor Madenleri civarından alınan Quercus trojana, Genista aucheri, Juniperus oxycedrus, Pinus nigra, bitki türlerinin çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal vs., kuru ağırlık üzerinden) ve topraklarındaki Zn konsantrasyonları IX

12 Tablo Kırka Bor Madeni civarından alınan Juniperus foetidissima, Euphorbia hirsuta ve Apera intermedia, bitki türlerinin çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal vs., kuru ağırlık üzerinden) ve topraklarındaki Zn konsantrasyonları Tablo Kırka Bor Madeni civarından alınan Allysyum sibiricum Chrysopogon gryllus., Gypsohila perfoliata, Puccinellia intermedia bitki türlerinin çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal vs., kuru ağırlık üzerinden) ve topraklarındaki Ni konsantrasyonları Tablo Kırka Bor Madeni civarından alınan Quercus trojana, Genista aucheri, Pinus nigra, Juniperus oxycedrus bitki türlerinin çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal vs., kuru ağırlık üzerinden) ve topraklarındaki Ni konsantrasyonları Tablo Kırka Bor Madeni civarından alınan Juniperus foetidissima, Euphorbia hirsuta bitki türlerinin çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal vs., kuru ağırlık üzerinden) ve topraklarındaki Ni konsantrasyonları Tablo Kırka Bor Madeni civarından alınan Allysyum sibiricum, Chrysopogon gryllus, Gypsohila perfoliata, Puccinellia intermedia bitki türlerinin çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal vs. kuru ağırlı üzerinden) ve topraklarındaki Co konsantrasyonları Tablo Kırka Bor Madeni civarından alınan Quercus trojana, Genista aucheri, Juniperus oxycedrus, Pinus nigra, bitki türlerinin çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal vs., kuru ağırlık üzerinden) ve topraklarındaki Co konsantrasyonları Tablo Kırka Bor Madeni civarından alınan Juniperus foetidissima Euphorbia hirsuta, Apera intermedia bitki türlerinin çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal vs., kuru ağırlı üzerinden) ve topraklarındaki Co konsantrasyonları Tablo Belirtgen bitki olarak saptanan bitki türlerinin çeşitli kısımlarının topraktaki diğer elementlerle (B, Sr, Li, Mn, Cu, Zn, Ni ve Co) olan ilişkisi X

13 ŞEKİLLER DİZİNİ SAYFA Şekil 1.1. İnceleme alanı yer bulduru haritası...3 Şekil 2.1. Kırka (Eskişehir) bor madeni civarının genelleştirilmiş stratigrafik dikme kesiti (Gök vd den sadeleştirilerek alınmıştır)...6 Şekil 2.2. Kırka (Eskişehir) Bor Madeni civarı jeoloji haritası (Gök, vd. 1979)...9 Şekil 2.3. Bigadiç (Balıkesir) bor madenleri ve civarının jeoloji haritası (Helvacı ve Alaca, 1991)...11 Şekil 2.4. Emet (Kütahya) bor madenleri ve civarının jeoloji haritası (Helvacı, 1984)...12 Şekil 2.5. Anomali, temel ve eşik değerler arasındaki ilişki (Köksoy, 1991 den basitleştirilerek)...14 Şekil 2.6. Biyojeokimyasal anomalilerin tespitinde bitki köklerinin yapısı ile cevher zonu arasındaki bağıntının etkisi (Köksoy, 1991)...17 Şekil 2.7. Elementlerin biyojeokimyasal çevrimi (Hawkes and Webb,1962: Köksoy,1991 den)...22 Şekil 3.1. Kırka (Eskişehir) Bor Madeni üzerinde yetişen Alyssum sibiricum Willd bitki türü...34 Şekil 3.2. Kırka (Eskişehir) Bor Madeni civarında yetişen Chrysopogen gryllus bitki türü...34 Şekil 3.3. Kırka (Eskişehir) Bor Madeni üzerinde yetişen Gypsophila perfoliata L. bitki türü...35 Şekil 3.4. Kırka (Eskişehir) Bor Madeni üzerinde yetişen Puccinellia intermedia (Schur) Janchen bitki türü...35 Şekil 3.5. Kırka (Eskişehir) ve Emet (Kütahya) Bor Madeni civarında yetişen Quercus trojana P.B. Webb bitki türü...36 Şekil 3.6. Kırka (Eskişehir) Bor Madeni civarında yetişen Genista aucheri Boiss bitki türü...36 Şekil 3.7. Kırka (Eskişehir), Emet (Kütahya) ve Bigadiç (Balıkesir) Bor Madenleri civarında yetişen Juniperus oxicedrus L. XI

14 subsp bitki türü...37 Şekil 3.8. Kırka (Eskişehir) Bor Madeni civarında yetişen Pinus nigra Arn. bitki türü...37 Şekil 3.9. Kırka (Eskişehir) Bor Madeni civarında yetişen Juniperus foetidissima Wildd bitki türü...38 Şekil Kırka (Eskişehir) Bor Madeni civarında yetişen Euphorbia hirsuta L.bitki türü...38 Şekil Kırka (Eskişehir) Bor Madeni civarında yetişen Apera intermedia bitki türü...39 Şekil 4.1. Topraktaki B konsantrasyonu ile Puccinellia intermedia bitki türünün kabuk kısmındaki B konsantrasyonu arasındaki ilişki...58 Şekil 4.2. Topraktaki B konsantrasyonu ile Genista aucheri Boiss. bitki türünün dal kısmındaki B konsantrasyonu arasındaki ilişki...59 Şekil 4.3. Topraktaki B konsantrasyonu ile Pinus nigra Arn.bitki türünün yaprak kısmındaki B konsantrasyonu arasındaki ilişki...60 Şekil 4.4. Bor belirtgeni bitkilerin aynı grafikte gösterimi...61 Şekil 4.5. Topraktaki Li konsantrasyonu ile Genista aucheri Boiss bitki türünün dal kısmındaki Li konsantrasyonu arasındaki ilişki...71 Şekil 4.6. Şekil 4.5. Topraktaki Li konsantrasyonu ile Genista aucheri Boiss bitki türünün dal kısmındaki Li konsantrasyonu arasındaki ilişki...72 Şekil 4.7. Topraktaki Li konsantrasyonu ile Juniperus oxicedrus L. subsp bitki türünün dal kısmındaki Li konsantrasyonu arasındaki ilişki...72 Şekil 4.8. Topraktaki Li konsantrasyonu ile Pinus nigra Arn. bitki türünün yaprak kısmındaki Li konsantrasyonu arasındaki ilişki...73 Şekil 4.9 Lityum belirtgeni bitkilerin arasındaki ilişki...74 Şekil Topraktaki Sr konsantrasyonu ile Juniperus oxicedrus L. subsp bitki türünün yaprak kısmındaki Sr konsantrasyonu arasındaki ilişki...83 Şekil Topraktaki Sr konsantrasyonu ile Pinus nigra Arn. bitki XII

15 türünün dal kısmındaki Sr konsantrasyonu arasındaki ilişki...84 Şekil 4.12.Topraktaki Sr konsantrasyonu ile Euphorbia hirsuta L. bitki türünün yaprak kısmındaki Sr konsantrasyonu arasındaki ilişki...85 Şekil Stronsiyum belirtgeni bitkilerin arasındaki ilişki...85 Şekil Topraktaki Mn konsantrasyonu ile Gypsohila perfoliata L. bitki türünün dal kısmındaki Mn konsantrasyonu arasındaki ilişki...87 Şekil Juniperus oxicedrus L. subsp bitkisinin yaprağı ile toprakta bulunan Li konsantrasyonu arasındaki ilişki Şekil Pinus nigra Arn. bitkisinin yaprağı ile toprakta bulunan Li konsantrasyonu arasındaki ilişki Şekil Pinus nigra Arn. bitkisinin dalının içerdiği Sr konsantrasyonu ile toprakta bulunan Mn konsantrasyonu arasındaki ilişki Şekil Euphorbia hirsuta L. bitkisinin yaprağının içerdiği Sr konsantrasyonu ile toprakta bulunan B konsantrasyonu arasındaki ilişki Şekil Euphorbia hirsuta L. bitkisinin yaprağının içerdiği Sr konsantrasyonu ile toprakta bulunan Li konsantrasyonu arasındaki ilişki Şekil Gypsophila perfoliata L. bitkisinin dalının içerdiği Mn konsantrasyonu ile toprakta bulunan Li konsantrasyonu arasındaki ilişki XIII

16 1. GİRİŞ Semiha ZORLU 1.GİRİŞ Yerkabuğunda bulunan cevherce ümitli bölgelerin aranması ve jeolojik açıdan yatağın değerlendirilmesi için yapılan çalışmalar prospeksiyon evresini kapsamaktadır. Maden arama yöntemlerinden biri olan Biyojeokimyasal prospeksiyon da bu evrede yapılabilecek, gelişmekte olan bir yöntemdir ve bitkilerin değişik organlarının (dal, yaprak, çiçek vs.) analizleriyle maden aranması esasına dayanmaktadır (Köksoy, 1991). Bitkiler topraktaki ve daha derinlerdeki yeraltı sularında çözünmüş elementleri kökleriyle bünyelerine alarak beslenirler. Bu nedenle toprak çözeltisi, köklerin kapsamış olduğu geniş bir sahadaki toprak ve yeraltı suyunu temsil eder. Böylece cevherce toksik bölge toprakları üzerinde yetişen bitkiler diğer bölgelerde yetişen aynı bitki türüne göre farklı konsantrasyonlarda element içermektedirler. Bitkide ve toprakta bulunan element konsantrasyonu arasında doğrusal bir ilişki varsa, bu bitkiler ortamdaki element seviyesini yansıtırlar ve belirtgen (indikatör) bitki olarak adlandırılırlar yılından itibaren bu alanda belirtgen bitkiler tam anlamıyla kullanılmaya başlanmış ve bu çalışmalarla yılları arasındaki 90 mineral yatağı saptanmıştır (Erdman ve Kokkola,1984; Köksoy, 1991; Özdemir ve Sağıroğlu, 1997). Literatürde dünyada en fazla Au olmak üzere Ni, Cu, Fe, Mn, Pb, Co, Cr, Zn, Mo, Cd, Ti, U gibi elementlerin belirtgen bitkilerinin saptanmasına yönelik bir çok çalışma bulunmaktadır. Kimya sanayinden uzay teknolojisine kadar çok geniş alanlarda kullanılan ve stratejik öneme sahip yer altı kaynaklarından biri olan B için yalnızca Brooks vd. (1995) nin belirttiğine göre 1961 de Rusya da B un belirtgen bitkileri (Salsola nitraria, Eurotia ceratoides, Limonium suffruticosum ) saptanmıştır. Kırka (Eskişehir) Bor Madeni ve çevresinde yapılan bu çalışma kapsamında, başka B madenlerinin aranmasında kullanılabilecek belirtgen bitkilerin saptanması için B un biyojeokimyasal anomalileri araştırılmıştır. Ayrıca bu çalışmada B un yanı sıra Cu, Ni, Co, Li, Sr, Zn, Mn elementlerinin de biyojeokimyasal anomalileri incelenmiştir. Bu amaçla bölgede doğal olarak yetişen Gypsophila perfoliata L., Pinus nigra Arn, Chrysopogon gryllus (L.) Trin., Juniperus oxicedrus L. subsp., 1

17 1. GİRİŞ Semiha ZORLU Juniperus foetidissima Willd., Apera intermedia Hackel, Quercus trojana P.B. Webb, Puccinellia intermedia (Schur) Janchen, Alyssum sibiricum Wılld, Genista aucheri Boiss ve Euphorbia hirsuta L., bitki türleri ve üzerinde yetiştikleri topraklardan örnekler alınarak analiz edilmiş ve sonuçlar Schroll (1975) a göre istatistiksel olarak değerlendirilmiştir. Kırka (Eskişehir) Bor Madeni çevresinde 2004 Temmuz ayında yapılan ilk çalışmayı desteklemek amacıyla bir yıl sonra aynı bölgeden ve aynı bitki türlerinden örnekler alınmıştır. Yine aynı yıl Bigadiç (Balıkesir) ve Emet (Kütahya) Bor Madenleri civarında, karşılaştırma yapmak amacıyla bitki ve toprak örneklemesi yapılmıştır. Ancak üç bölgede de aynı olduğu düşünülerek alınan bitkilerden yalnızca J. oxicedrus L. subsp bitki türünün ortak olduğu, Emet ve Kırka Bor Madeni çevresinde ise Q. trojana P.B. Webb bitki türünün aynı diğerlerinin ise farklı türler olduğu saptanmıştır. Bigadiç Bor Madeni civarından alınan bitki türlerinin, Pinus britua Ten., Quercus coccifera L., Catabrosa aquatica (L.) P. Beauv., Juniperus oxicedrus L. subsp ve Emet Bor Madeni çevresinde alınan bitki türlerinin ise Q.trojana P.B. Webb, J. oxicedrus L.subsp olduğu tespit edilmiştir. Maden aramalarında kullanılan belirtgen bitkilerin, toprak kirliliğinin ortaya çıkartılmasında ve bitkilere toksik etki yapan element fazlalığının giderilmesinde (fitoremediasyon) kullanılabileceği önerilebilir (Özdemir vd., 2003; Kocaer ve Başkaya, 2003; Uysal, 2004; Özdemir, 2005). 2

18 1. GİRİŞ Semiha ZORLU Şekil 1.1 de Kırka (Eskişehir), Bigadiç (Balıkesir) ve Emet (Kütahya) Bor Madenlerinin yer bulduru haritası verilmiştir. Şekil 1.1 İnceleme alanlarının yer bulduru haritası 3

19 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Semiha ZORLU 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR 2.1. Jeolojik Çalışmalar Bölgede yapılan jeolojik çalışmalardan bazıları aşağıda özetlenmiştir. Gök S., Çakır A. ve Dündar A. (1979), Kırka borat yataklarının, volkanitlerle ardalanmalı Karasal Neojen Formasyonları içinde yer aldığını ve inceledikleri bölgede, Zahrendere traverteni, Lepçekdere formasyonu, Salihiye formasyonu, Karaören formasyonu ve Kırka formasyonu olmak üzere 5 formasyonun bulunduğunu belirlemişlerdir. Yalçın H. (1989), Neojen istifini İdrisyayla volkanitleri (andezit, riyolit ve volkanik breş), Karaören formasyonu (zeolitli tüfler), Sarıkaya formasyonu, Türkmendağı bazaltı ve Fethiye formasyonu olmak üzere beş litostratigrafi birimine ayırmıştır. Yalçın H. ve Baysal O. (1991), Kırka baseninde ve yakın çevresinde, Miyosen öncesi temel kayaçlar (metamorfik, ofiyolit ve karbonatlar) ile Neojen yaşlı volkanik ve sedimanter birimlerin yer aldığını belirtmişlerdir. Helvacı C. (2003), Türkiye nin bilinen borat yataklarının, Tersiyer de başlayan ve Kuvaterner in başlangıcına kadar devam eden volkanik aktivitelerin yer aldığı dönemlerde, Miyosen gölsel (laküstrin) ortamlarda depolandığını belirtmiştir. Ayrıca Bigadiç ve Sultançayır (Balıkesir), Kestelek (Bursa), Emet (Kütahya) ve Kırka (Eskişehir) borat yataklarının, Miyosen volkanizması sırasında playa-göl tortulları içinde biriktiğini ve B minerallerinin, çakıltaşı, kumtaşı, kiltaşı, şeyl, marn, kireçtaşı ve tüf ardalanmalı istifte; çamurtaşı, kiltaşı, şeyil ve tüfler içinde oluştuğunu ifade etmiştir. Helvacı C. (2004), Miyosen volkanosedimenter tortular içinde yer alan Türkiye borat yataklarının geometrisinin, genel olarak tortular içinde merceksel yapılar sunmasına karşın, sıkça tortularla ardalanmalar, ince bantlar ve yanal olarak kamalanmalar gösterdiklerini ve Türkiye deki tüm yataklarda, B içeren birimlerden önce ve sonra yaygın olarak kireçtaşı çökeliminin gerçekleştiğini belirtmiştir. 4

20 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Semiha ZORLU 2.2. Bölgenin Jeolojisi Bor elementinin yerkabuğundaki dağılımı çok az olmasına karşın, belli alanlardaki B konsantrasyonunun çok fazla olması ve olağanüstü artışı ekonomik B yataklarının oluşumunu sonuçlar. Türkiye de bilinen B yataklarının tümü Batı Anadolu da; Marmara Denizi nin güneyinde, doğu-batı doğrultusunda yaklaşık 300 km lik ve kuzey-güney doğrultusunda ise 150 km lik alan içinde Bigadiç ve Sultançayır (Balıkesir), Kestelek (Bursa), Emet (Kütahya) ve Kırka (Eskişehir) bölgelerinde bulunmaktadır. Bu çalışmada incelenen örneklerin büyük çoğunluğunun derlendiği Kırka (Eskişehir) Bor Madeni ve civarının jeolojisi ile karşılaştırma amaçlı örnekleme yapılan, Bigadiç (Balıkesir) ve Emet (Kütahya) bor yatakları ve civarının jeolojisi önceki çalışmalar doğrultusunda genel olarak aşağıda verilmiştir. Çalışma alanlarının konumu: Kırka Bor Madeni; Eskişehir ili sınırları içerisinde Seyitgazi ilçesine bağlı bulunan Kırka bucağı civarında olup Eskişehir J24b3-J25a4 paftalarında, Kuzey ve Doğu koordinatları arasında yer almaktadır. Emet Bor Madenleri; Kütahya ili sınırları içerisinde Emet ilçesi civarında olup Emet J22a2-J22a3-J22b3- J22b4 paftalarında, Kuzey ve Doğu koordinatları arasında yer almaktadır. Bigadiç Bor Madenleri; Balıkesir ili sınırları içerisinde Bigadiç ilçesi civarında olup Bigadiç J20a1-J20a2 paftalarında, Kuzey ve Doğu koordinatları arasında yer almaktadır. Kırka Bor Madeni ve civarında yer alan birimler yaşlıdan gence doğru; Zahrendere traverteni, Lepçekdere formasyonu, Salihiye formasyonu, Karaören formasyonu ve Kırka formasyonudur (Gök, vd. 1979) (Şekil 2.1) Zahrandere Traverteni (Miyosen) İnceleme alanındaki birimlerin tabanını oluşturan Zahrandere traverteni güney kesimlerde Akseki tepe civarında dar bir yayılım sunmaktadır (Şekil 2.2). 5

21 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Semiha ZORLU Şekil 2.1. Kırka (Eskişehir) Bor Madeni civarının genelleştirilmiş stratigrafik dikme kesiti (Gök vd den sadeleştirilerek) 6

22 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Semiha ZORLU Birim kirli bej sarı beyaz renkli travertenden oluşmaktadır. Kalınlığı yaklaşık m. olan Miyosen yaşlı Zahrandere traverteni, Lepçekdere formasyonu tarafından üzerlenmektedir (Gök vd., 1979) Lepçekdere Formasyonu (Miyosen) İnceleme alanının orta ve güney bölümlerinde yayılım sunan Lepçekdere formasyonu Salihiye formasyonu tarafından uyumlu olarak üzerlenmektedir. Miyosen yaşlı Lepçekdere formasyonunun tabanını Zahrandere traverteni oluşturmaktadır (Şekil 2.2). Formasyon boratlı kiltaşı, kireçtaşı ve killi kireçtaşı ardalanmasından oluşmaktadır. Kırka Borat Yatakları kiltaşları içerisinde yer almaktadırlar. Bu yataklar tabanda ve tavanda kiltaşı seviyeleri tarafından korunmuştur. İnce marn ve kireçtaşı tabakaları borat yatakları içinde ara katkı olarak yer almakta ve borat yataklarının kenarlarına doğru kalınlaşmaktadır. Lepçekdere formasyonunun kalınlığı Etibank tarfından yapılan sondajlarda 200 m. olarak tespit edilmiştir (Gök vd., 1979) Salihiye Formasyonu (Miyosen) Salihiye formasyonu inceleme alanında oldukça geniş bir yayılım sunmaktadır. Formasyon çalışma alanının orta kesimlerinde Kırka formasyonu tarafından, güneybatı ve güney kesimlerinde ise Karaören formasyonuna ait tüfler tarafından örtülmektedir (Şekil 2.2). Miyosen yaşlı Salihiye formasyonu inceleme alanı içinde Lepçekdere formasyonunu üzerlemektedir (Gök vd., 1979). Salihiye formasyonu tamamıyla kireçtaşlarından oluşmuştur. Formasyon içerisinde kireçtaşları ile arakatkılı şekilde opaller gözlenmektedir. Salihiye formasyonunu oluşturan kireçtaşlarının yapısı, dokusu ve arakatkıları düşey ve yanal olarak değişiklikler göstermektedir. Birimin kalınlığı Etibank tarafından yapılan sondajlarda m. olarak tespit edilmiştir (Gök vd., 1979). 7

23 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Semiha ZORLU Karaören Formasyonu (Miyosen) İnceleme alanının güneybatı kesiminde dar bir alanda yayılım sunan Karaören formasyonu inceleme alanı dışında kalan bölgelerde oldukça geniş bir yayılım sunmaktadır (Şekil 2.2). Zahrandere traverteni ve Salihiye formasyonu üzerinde uyumsuz olarak yer alan Miyosen yaşlı Karaören formasyonu, Kırka formasyonu tarafından üzerlenmektedir. Formasyon killeşmiş karbonatlaşmış bir tüf seviyesi ile başlamakta ve üste doğru kaba taneli tüflere geçmektedir. Tüfler içinde kiltaşı, kireçtaşı ve opal ardalanması yer almaktadır. Karaören formasyonunun azami kalınlığı Etibank tarafından yapılan sondajlarda 200 m. olarak tespit edilmiştir (Gök vd., 1979) Kırka Formasyonu (Pliyosen) İnceleme alanındaki Neojen Çökelleri'nin en genç birimi Kırka formasyonudur. Birim çalışılan alanının doğu kesimleri oldukça geniş bir yayılım göstermektedir. Pliyosen yaşlı Kırka formasyonu çalışma alanda Salihiye ve Lepçekdere formasyonlarını uyumsuz olarak üzerlemektedir (Şekil 2.2), ancak inceleme alanı dışında kalan sahada Karaören formasyonu üzerinde yer almaktadır. Kırka Formasyonu, Karaören formasyonunun tüflerinden türeme tüf, kiltaşı ve kireçtaşları ile opal içeren kısmen killeşmiş ve karbonatlaşmış tüfit tabakalarından oluşmaktadır. Birimin yaşı Gök vd., (1979) tarafından Pliyosen olarak tespit edilmiştir. Etibank tarafından yapılmış olan sondajlarda Kırka Formasyonu'nun m. kalınlıkta olduğu anlaşılmıştır (Gök vd., 1979). Bigadiç Bor Madeni Miyosen ve Pliyosen yaşlı playa göl çökellerinden oluşan KD-GB uzanımlı bir havza içinde iki farklı zonda yeralır. Bölgedeki volkanosedimanter istif, alttan üste doğru; taban volkanitleri, Taban kireçtaşı, alt tüf, alt borat, üst tüf, üst borat ve olivinli bazalt birimlerinden oluşur. İnceleme alanı içerisinde bu diziye ait üst tüf ve olivinli bazalt birimleri gözlenmemiştir (Şekil 2.3) Bölgedeki Neojen istifi, Paleozoyik ve Mesozoyik yaşlı temel karmaşığı üzerine uyumsuzlukla oturur. Alt ve üst borat yatakları, kurak iklim koşullarında yerel 8

24 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Semiha ZORLU Şekil 2.2. Kırka (Eskişehir) Bor Madeni ve civarının jeoloji haritası (Gök, vd den basitleştirilerek) 9

25 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Semiha ZORLU volkanizma ile bağlantılı olan hidrotermal çözeltiler ve sıcak su kaynakları ile beslenen sahalarda gelişmiş, ayrık veya birbiri ile bağlantılı olabilen playa göllerinde oluşmuşlardır. Yataklar tüf, tüfit, kil, marn ve kireçtaşları ile ara katkılıdır (Helvacı, 2003). Emet yöresi ve dolayındaki Neojen yaşlı çökeller yaklaşık K-G uzanımlı bir havza içinde birbirine bağlanan göllerde çökelmiştir. Bu birimler Palezoyik yaşlı metamorfikler (mermer, kalkşist, kloritşist) üstünde açısal uyumsuz olarak çökelmişlerdir. Yörede Neojen yaşlı birimlerin dizilimi; a) Üst kireçtaşı (kiltaşı, marn ve çört mercekleri içerir), b) Borat yataklarını içeren kiltaşı, tüf, tüfit, marn ve ince katmanlı kireçtaşı, c) Kırmızı birim (çakıltaşı, kumtaşı, marn ve kireçtaşlarından oluşur; linyit ve jips katmanları içerir), d) Ortaç ve asidik volkanikler, tüf ve aglomeralar, e) Alt kireçtaşı (ince katmanlı, marn ve tüf mercekleri içerir), f) Çakıltaşı, kumtaşı, silttaşı, kiltaşı (üst seviyelerinde linyit bantları içerir). Dizideki volkanikler riyolitik, dasitik ve andesitik lav akıntılarıdır. İnceleme alanı içerisinde volkaniklerden sadece dasitler gözlenebilmiştir (Şekil 2.4) Biyojeokimyasal Çalışmalar Biyojeokimya Jeokimyasal arama yöntemlerinde, arazide maden yataklarının yerini saptamak amacıyla, kayalar, dere sedimanları, topraklar, bitkiler, sular ve gazların içerdiği elementlerin kimyasal özelliklerinin sistematik ölçümleri bir kılavuz olarak kullanılır. Mineral prospeksiyonunda bitkiler başarılı bir şekilde araç olarak kullanılmıştır (Akıncı, 2003). Biyojeokimyasal prospeksiyon bitki analizi ile maden arama esasına dayanan ve 1965 den bu yana gelişmekte olan jeokimyasal arama yöntemlerinden biridir (Köksoy, 1991; Erdman ve Kokkola). Maden aramalarında bitkilerden: Bitkilerin kimyasal bileşimlerindeki farklılığın tespiti ile (biyojeokimya) Cevher yatakları üzerinde yetişen bitkilerin morfolojik ve fizyolojik değişimlerinin gözlemlenmesi (jeobotanik) şeklinde yaralanılmaktadır. 10

26 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Semiha ZORLU Şekil 2.3. Bigadiç (Balıkesir) Bor Madenleri ve civarının jeoloji haritası (Helvacı ve Alaca, 1991 den basitleştirilerek) 11

27 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Semiha ZORLU Şekil 2.4. Emet (Kütahya) Bor Madenleri ve civarının jeoloji haritası (Helvacı, 1984 den basitleştirilerek) 12

28 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Semiha ZORLU Bitkiler toprakta ve yeraltı sularında çözünmüş elementleri bünyelerine alarak beslenirler. Bu nedenle toprak çözeltisi, köklerin kapsamış oldukları geniş bir sahadaki toprak ve yeraltı suyunu temsil eder. Bitki ihtiyacı olan elementi seçmeye yarayan bir mekanizmaya sahiptir. Böylece bitkiler bazı elementleri bünyelerine kolayca kabul ettikleri halde bazı elementleri de bünyelerine kolaylıkla almamaktadırlar. Bitkilerin bu özelliklerinden hareketle biyojeokimyasal çalışmalar başlamıştır (Köksoy, 1991; Rose vd., 1979). Kökensel olarak biyojeokimya kelimesine bakıldığında tüm canlıları içeren bitki hayvan ve mikroorganizmaların jeokimyasal özellikleri anlaşılmakta ancak, örneklemenin kolay yapılması, yaygın bulunmaları ve dolayısıyla bulunduğu ortamları en iyi şekilde temsil etmeleri açısından bitkilerin kullanılması daha yaygınlaşmıştır. Özellikle bazı bitki türlerinin kökleri yardımı ile yüzey örtüsünün derin kısımları hakkında rahatlıkla bilgi edinilebilmektedir (Köksoy, 1991). Cevherleşme zonlarında gelişen topraklar, cevher minerallerince oldukça zengindir. Bu topraklarda büyüyen bitkiler diğer topraklarda büyüyen bitkilere oranla bu elementlerden daha fazla etkilenerek ortama uyum sağlar yada ölürler. Buna dayanarak; araziden sistematik bir biçimde alınmış olan bitki türlerinin çeşitli organlarının (dal, yaprak, kabuk gibi) kimyasal analizleriyle cevher aranmasına Biyojeokimyasal Prospeksiyon denilmektedir (Köksoy, 1991). Biyojeokimyasal prospeksiyonun başarılı bir biçimde uygulanması, toprakta cevherleşmeye ait element derişimi ile bitkideki element derişimi arasında doğrusal bir ilişkinin olmasına bağlıdır. Bu ilişkiyi sağlayan bitkiler, topraktaki element seviyesini belirtme özelliğine sahiptirler ve bu bitkilere belirtgen bitkiler denilmektedir (Köksoy, 1991). Biyojeokimyasal prospeksiyonun en önemli özelliği bitkilerin geniş ve oldukça derinlere inebilen kök sistemleri sayesinde sahanın yüzeyde tek bir örnekle temsil edilebilmesidir. Ayrıca belirtgen bitkilerle adeta sığ sondaj yapıldığından, özellikle örtülü arazilerde cevher yataklarının aranması ve saptanmasında bu bitkiler kolaylık sağlamaktadır. Bu yöntemde bir bitki türünün yalnızca bir organı (kök, dal, yaprak, çiçek vs. den biri) analiz edilerek cevhere ulaşılabilecektir (Köksoy, 1991). 13

29 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Semiha ZORLU Bitkiler normal yaşantıları için az miktarda elementlere ihtiyaç duyarlar. Fakat bazı cevher yatakları üzerinde büyüyen bitkilerde görüldüğü gibi, bitki bünyesine fazla miktarda alınan elementler bitkilerde hastalık ve anormalliklere sebep olmaktadırlar. Diğer yandan bazı bitkiler ise belirli bir elementin fazla miktarda bulunduğu bölgeleri seçerler. Bitki türlerinin cevherleşme sahalarıyla ilgili olarak gösterdikleri dağılım ve morfolojik değişiklilerin gözlem yoluyla incelenmesi sonucunda cevher yataklarına ulaşmakta mümkündür. Bu şekilde yapılan prospeksiyona Jeobotanik prospeksiyon denilmektedir. Jeobotanik ve Jeokimyasal prospeksiyon yöntemlerinin her ikisine birden ise Botanik prospeksiyon adı verilmektedir (Köksoy, 1991) Anomali Kavramı Jeokimyasal Anomaliler Jeokimyasal prospeksiyon, indikatör elementlerin cevher yatakları çevresinde göstermiş oldukları ve cevherleşme ile yakından ilişkili, normalden farklı dağılım özelliklerinin saptanmasına dayanmaktadır (Şekil 2.5). İndikatör elementlerin cevher yatakları civarında ve cevherleşme ile ilişkili olarak göstermiş oldukları farklılıklara jeokimyasal anomali denilmektedir (Köksoy, 1991). Şekil 2.5. Anomali, temel ve eşik değerler arasındaki ilişki (Köksoy, 1991 den basitleştirilerek) 14

30 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Semiha ZORLU Cevherleşmenin olmadığı veya cevherleşmeden etkilenmemiş bölgelerden alınan örneklerdeki bir elementin miktarına temel değer (background değer veya normal değer) denilmektedir. Aynı bölgede, aynı elemente ait temel değer topluluklarının nitelikleri, örnek türüne (kayaç, toprak, dere kumu, bitki, su vb.) göre değişebileceği gibi bir bölgeden başka bir bölgeye göre de değişiklik gösterebilmektedir. Cevher yatakları civarında bulunan veya bunlardan türeyen, normalden farklı indikatör element dağılımlarına anomali dağılımları denilmektedir. Jeokimyasal prospeksiyonun öncelikli amacı ekonomik cevher yataklarından kaynaklanan jeokimyasal anomalilerin yerlerini saptamaktır. Temel değerler ile anormal değerleri birbirinden ayırt eden değere ise eşik değer denilmektedir. Eşik değer, normal değerlerin üst sınırı veya anomali değerlerinin alt sınırı olarak tanımlanabilir (Köksoy, 1991) Biyojeokimyasal Anomaliler Cevher yatakları üzerinde yetişen bitkiler, diğer bölgelerde yetişen aynı tür bitkilere göre farklı derişimlerde element içermektedirler. Bu farklılık pozitif (+) anomali ve negatif (-) anomali şeklinde olabilmektedir (Şekil 2.6). Anomalili topraklarda yetişen bitkilerde çeşitli fizyolojik ve morfolojik değişiklikler meydana gelebilmektedir. Bitki organlarındaki element derişimi prospeksiyon amacıyla kullanılacaksa, bitkilerdeki element derişimi ile üzerinde yetiştiği toprağın element derişimi arasında doğrusal bir ilişki olmalıdır. Bu ilişkiyi sağlayan bitkilere belirtgen bitki (indikatör bitki) denilmektedir (Rose vd., 1979; Köksoy, 1991; Brooks vd. 1995). Tablo 2.1. de dünyanın bazı bölgelerinde Cu, Ni, Co, Zn, Mn ve B madenlerinin aranmasında kullanılan belirtgen bitkiler verilmiştir. 15

31 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Semiha ZORLU Tablo 2.1. Dünyanın bazı bölgelerinde Cu, Ni, Co, Zn, Mn ve B elementleri için biyojeokimyasal prospeksiyonda kullanılan bitki türleri Element Tür adı Referans Helichrysum candolleanum Blepharis diversispina Nkoane vd. (2005) Rosa canina Gedik, (2005) Rumex acetosella Fagonia mollis Reeves vd. (1986) Salix acmophylla Cu Özdemir ve Sağıroğlu, Tamarix smyrnensis (1997) Phragmites australis Melicytus ramiflorus Dysoxylum spectabile Yates vd., (1974) Palicaria undulata Dicoma niccolifera Bogoch vd., (1984) Helichrysum candolleanum Blepharis diversispina Nkoane vd. (2005) Leucanthemopsis alpina Senecio pauperculus Solidago hispida Ni Alyssum (48 tür) Reeves, (1991) Berkheya coddii Thlaspi (23 tür) Betula papyrifera Hybanthus(5 tür) Eurotia ceratoides Brooks vd., (1992) Co Aeollanthus subacaulis Brooks vd., (1977) Salsola nitraria Brooks, (1977) Haumaniastrum robertii Brooks vd., (1979) Limonium suffruticosum B Cometes suratensis Brooks vd., (1995) Carex juncella Zn Thlaspi caeruledcens Lasat, (2000) Pinus nigra Gedik, (2005) Populus nigra Özdemir vd. (2000a) Thlaspi rotundifolium Reeves vd. (1983) Mn Salix acmophylla Tamarix smyrnensis Özdemir ve Sağıroğlu, (1999) Astragalus sp. Gedik, (2005) 16

32 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Semiha ZORLU Şekil 2.6. Biyojeokimyasal anomalilerin tespitinde bitki köklerinin yapısı ile cevher zonu arasındaki bağıntının etkisi (Köksoy, 1991) Biyojeokimyasal Anomalilerin Ortaya Çıkartılmasında Önemli Faktörler Arazide hakim bitki türlerinden fazla miktarda toplanmaya dikkat edilmeli aynı tür içinde, mümkün olduğunca aynı boyda ve aynı yaşta bitkilerden örnek alınmalı ayrıca güvenilir sonuca ulaşılabilmesi için en az bir bitki türünden tane alınmalıdır. Anomalili saha ile birlikte temel değer oluşturabilecek, cevherce temiz bir yada iki bölgeden de örnek alınmalıdır. Bitkide element miktarına etki edebileceği düşünülen her türlü özellik not edilmelidir (karayolları kenarı, fabrika yakınları vs.). Sistematik tanımlama için preslenmek üzere uygun örnekler alınmalı ve çoğunlukla mayıs-temmuz ayları arasında örnekleme yapılmalıdır. Element analizleri için uygun yöntemler seçilmelidir. Örnekler organlarına ayrılarak her organ ayrı ayrı analiz edilmelidir. Sonuçlar istatistiksel olarak değerlendirilmeli ve bu değerlendirme her organ için (dal, yaprak vs.) ayrı ayrı yapılmalıdır (Erdman ve Kokkola, 1984; Köksoy, 1991; Brooks vd., 1995; Özdemir ve Sağıroğlu, 1996) yılından günümüze kadar gelişmeye ve kullanılmaya başlayan biyojeokimyasal çalışmalar literatürde şu şekilde özetlenebilir; 17

33 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Semiha ZORLU Brooks R.R., Morrison R.S. Reeves R.D., Dudley T.R. and Akman Y., (1979), Alyssum olarak tanımlanan 168 bitki türünün nikel için hiperakümülatör olup olmadığının anlaşılması için Ni içerikleri saptamıştır. Bu çalışmada 14 ü Avrupa türü olmak üzere toplam 31 tane hiperakümülatör bitki saptamışlardır (1 gr kuru ağırlıkta >1000µg). Dunn C. E., Brooks R.R., Edmondson J., Leblanc M. and Reeves R.D. (1996), Güney Fas ta eski Cu madeni ve çevresinde yaptıkları çalışmada, 1200 µgg -1 Cu içeriği olan topraklarda yetişen bitkilerin Cu içeriğinin µgg -1 arasında değiştiğini belirtmişlerdir. Özdemir Z. ve Sağıroğlu A. (1997), Maden (Elazığ) bölgesinde bulunan Cu işletme sahasından çıkan metalce kirlenmiş suların karıştığı maden çayı boyunca yaptıkları çalışmada bitki-toprak arasındaki Cu düzeylerine ait ilişkiyi istatistiksel olarak incelemişlerdir. Salix acmophylla, Tamarix smyrnensis, ve Phragmites australis türlerinin dalında Cu düzeyi ile topraktaki Cu düzeyi arasındaki ilişkinin önemli olduğunu belirterek, bu bitki türlerinin Cu elementi için belirleyici bitki olduklarını ve biyojeokimyasal prospeksiyonda başarılı bir biçimde kullanılabileceğini belirtmişlerdir. Akçay, M., Lermi, A., Van, A., (1998), Kayabaşı (Yorma-Trabzon) dolaylarında yaptıkları çalışmada Kanköy cevher sahasında toprak jeokimyası yöntemiyle Cu, Pb, Zn anomali değerlerini tespit etmiş ve bölgede bulunan bitkilerdeki Cu, Pb, Zn değerleri ile karşılaştırmışlardır. Doğu Karadeniz Bölgesinde Rhododentron ponticum, (mor çiçekli orman gülü), Corylus avellana (Fındık), Rhododentron luteum (sarı çiçekli orman gülü) bitkileri ile biyojeokimyasal çalışmaların yürütülebileceğini ortaya koymuşlardır. Özdemir Z. ve Sağıroğlu A. (1998), Maden de (Elazığ) bulunan maden çayı boyunca yaptıkları çalışmada Fe elementinin bitki-toprak arasındaki ilişkisini incelemiş ve Phragmites australis ve Carex acuta türlerinin istatistiksel olarak anlamlı olduğunu belirlemişlerdir. Bu bitki türlerinin Fe elementi için belirleyici bitki oldukları ve biyojeokimyasal prospeksiyonda başarılı bir biçimde kullanılabileceğini belirtmişlerdir. 18

34 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Semiha ZORLU Özdemir Z. ve Sağıroğlu A. (1999), Maden çayı (Elazığ-Maden) boyunca bitki toprak ve su örneklerinde yaptıkları çalışmada bitki ve toprak arasındaki ilişkinin Salix acmophylla ve Tamarix smyrnensis için çok önemli olduğunu belirtmişlerdir. Bu bitki türlerinin Mn elementi için belirleyici bitki olduklarını ve biyojeokimyasal prospeksiyonda başarılı bir biçimde kullanılabileceklerini belirtmişlerdir. Baroni F., Boscagli A., Protano G. and Riccobono F. (2000), İtalya da bulunan ve artık işletilmeyen antimon maden yatağı çevresinde yetişen Achillea ageratum, Plantago lanceolata ve Silene vulgaris bitki türlerinde ve toprak örneklerinde antimon içeriğini araştırmışlardır. Yaptıkları çalışma sonucunda toprak örneklerinde µgg -1, Plantago lanceolata nın kök kısmında 1150 µgg -1, Silene vulgaris in kök kısmında 1164 µgg -1 ve Achillea ageratum un yaprağında 1367 µgg -1 antimon bulmuşlardır. Bitkilerin antimon içeriği ile topraklardaki antimon içeriğini karşılaştırmış ve bu bitki türlerinin antimon için belirtgen olabileceklerini vurgulamışlardır. Lasat, M. M. (2000), Bitkilerin çoğunda 100 µgg -1 lik Zn birikiminde toksisite semptomlarının gözlendiğini ancak yaygın metal hiperakümülatörü olarak bilinen Thlaspi caeruledcens ın µgg -1 in üzerinde bir birikim sağladığını tespit etmiştir. Özdemir, Z. ve Sağıroğlu, A. (2000a), Maden Çayı (Elazığ-Maden) ve çevresinde yetişen bitki türleri ile toprak ve su örneklerinin Zn düzeylerini araştırmışlardır. Çalışmalarının sonucunda Platanus orientalis, Salix acmophylla ve Populus nigra türlerinin dallarında Zn konsantrasyonunun fazla olduğunu belirtmişlerdir. Ayrıca bu bitki türlerini Zn için belirtgen bitki olarak saptamışlardır. Özdemir, Z. ve Sağıroğlu, A. (2000b), Bakır işletmesinin atıklarıyla kirlenen Maden Çayı (Elazğ-Maden) ve çevresinde yaptıkları çalışmada bitki toprak ve suda Cu düzeylerini incelemişler, Salix acmophylla, Tamarix smyrnensis ve Phragmites australis bitki türlerini Cu için indikatör bitki olarak belirlemişlerdir. Nagaraju A. ve Karimulla S. (2001), Hindistan ın Andhra Pradesh Nellore Mika Kuşağında yetişen Gymnosporia montana bitki türünün, biyojeokimyasal 19

35 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Semiha ZORLU davranışlarını incelemişlerdir. Bu bitki türünün Ca, K, Mg, Ba, Cu, Mn, Sr ve Zn elementlerini yüksek miktarda akümüle ettiğini belirlemişlerdir. Nagaraju A. ve Karimulla S. (2002), Jatropha curcas, Dodena viscosa ve Cassia auriculata bitki türleri ile bunların yetiştikleri toprakların içerdiği elementleri araştırmışlardır. Bu bitkilerde bol miktarda Ba, Mn, Sr, ve Zn elementleri, yetiştikleri topraklarda ise Al, Fe ve Be saptamışlardır. Bu çalışma ile; Nellore Mika Kuşağı üzerinde spesifik bitki davranışları hakkında ve metal yayılımı ile ilgili bilgi sağlanabileceğini ve onların biokütle hareketlerini bulmak için bitkilerdeki metal konsantrasyonunun kullanılabileceğini belirtmişlerdir. Özdemir Z., Zorlu S. ve Eryılmaz F. Y. (2003), Toprakta metal kirliliğinin saptanmasında indikatör bitkilerin kullanılması başlıklı çalışmalarında dünyada ve Türkiye de farklı araştırmacılar tarafından çeşitli elementler için tespit edilmiş olan belirtgen bitkiler ile üzerlerinde yetiştikleri topraklarda bulunan element içeriklerini derlemişlerdir. Zorlu S., Çetin E. ve Özdemir Z., (2004), Dünyanın değişik bölgelerinde Cu, Zn, Fe, Mn, Co, Ni ve Cr gibi cevher yataklarının aranmasında (jeobotanik ve biyojeokimyasal prospeksiyonda) kullanılan bazı belirtgen bitkilere örnekler vererek bu bitkilerin gömülü cevhere rehber olabileceklerini belirtmişlerdir. Baroni F., Boscagli A., Di Lella L. A., Protano G. and Riccobono F. (2004), İtalya nın Güney Tuscany bölgesinde iki farklı bölgeden 64 bitki ve üzerinde yetiştikleri toprak örneklerinin içerdiği As miktarını araştırmışlardır. Toprak konsantrasyonu içerisinde As içeriğini 5,3-2035,3 µgg -1 olarak tespit etmişlerdir. Bitki türlerinden ise en yüksek As içeriğini Mentha aquatica bitki türünün kök ve yapraklarında ( µgg -1 ), Phragmites australis bitki türünün kök kısmında (588 µgg -1 ) bulmuşlardır. Analiz edilen türlerde kök kısımlarının yüksek miktarda As içerdiğini, bunu sırası ile yapraklar ve sürgünlerin izlediğini belirtmişlerdir. Cutter A. G. (2005), Biyojeokimya: Günümüzde ve Gelecekte isimli makalesinde Biyojeokimyanın, Jeobiyolojinin önemli bir disiplini olduğunu ve biyoloji ile jeokimya bilimlerinin etkileşimi olarak tanımlandığını ayrıca her yıl bilimsel literatürde yapılan dergi, ders kitabı ve yüzlerce bilimsel yayın ile oldukça gelişmiş bir alan olduğunu belirtmiştir. 20