ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

Transkript

1 ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ Tülin GEDİK MADENKÖY (NİĞDE/ULUKIŞLA) ve DOLAYLARININ BİYOJEOKİMYASAL ANOMALİLERİNİN İNCELENMESİ JEOLOJİ MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI ADANA, 2005

2 ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ MADENKÖY (NİĞDE/ULUKIŞLA) ve DOLAYLARININ BİYOJEOKİMYASAL ANOMALİLERİNİN İNCELENMESİ Tülin GEDİK YÜKSEK LİSANS TEZİ JEOLOJİ MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI Bu Tez././2005 Tarihinde Aşağıdaki Jüri Üyeleri Tarafından Oybirliği/Oyçokluğu ile Kabul Edilmiştir. İmza... İmza... İmza.. Yrd.Doç.Dr. Mustafa AKYILDIZ Prof.Dr. Servet YAMAN Yrd.Doç.Dr. Zeynep ÖZDEMİR DANIŞMAN ÜYE ÜYE Bu tez Enstitümüz Jeoloji Mühendisliği Anabilim Dalında hazırlanmıştır. Kod No: Prof. Dr. Fikri AKDENİZ Enstitü Müdürü Bu Çalışma Çukurova Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi Tarafından Desteklenmiştir. Proje No: MMF YL.25 Not: Bu tezde kullanılan özgün ve başka kaynaktan yapılan bildirişlerin, çizelge, şekil ve fotoğrafların kaynak gösterilmeden kullanımı, 5846 sayılı Fikir ve Sanat Eserleri Kanunundaki hükümlere tabidir.

3 ÖZ YÜKSEK LİSANS TEZİ MADENKÖY (NİĞDE/ULUKIŞLA) VE DOLAYLARININ BİYOJEOKİMYASAL ANOMALİLERİNİN İNCELENMESİ Tülin GEDİK ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ JEOLOJİ MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİMDALI Danışman Jüri : Yrd. Doç. Dr. Mustafa AKYILDIZ Yıl:2005, Sayfa:113 : Yrd. Doç. Dr. Mustafa AKYILDIZ Prof. Dr. Servet YAMAN Yrd. Doç. Dr. Zeynep ÖZDEMİR Örtülü maden cevherlerinin bulunması ve yayılımı ile ilgili olarak normal jeokimyasal yöntemlerin yanısıra biyojeokimyasal yöntemlerden de yararlanılmaktadır. Kurşun-Çinko cevherleşmelerince zengin olan Madenköy (Niğde/Ulukışla) ve çevresinde aynı zamanda Romalılardan günümüze kadar çok sayıda maden ocağı da işletilmiştir. Bu çalışmada bölgedeki gerek cevherleşme ve gerekse madencilik faaliyetlerinin çevresel etkileri bitkiler üzerinde biyojeokimyasal yöntemlerle araştırılmıştır. Bu amaçla, bölgede bol ve baskın olan Astragalus sp., Berberis vulgaris, Colutea cilicia, Juniperus oxycedrus, Paliurus spina-christi, Pinus nigra, Rosa canina bitki türlerinden ve üzerinde yetiştikleri topraktan toplam 83 adet örnek alınmıştır. Toprak ve bitkilerin dal, yaprak, çiçek/meyve kısımlarının ayrı ayrı multi-element analizleri AAS ile gerçekleştirilmiştir. Buradan biyolojik absorpsiyon katsayıları (BAC) ve korelasyon katsayıları (r) hesaplanarak 5 bitki türünün indikatör bitki olarak kullanılabileceği belirlenmiştir. İncelenen toprak örneklerindeki ağır metal konsantrasyonlarının Fe= ppm, Al= ppm, Mn= ppm, Pb= ppm, Cu= ppm, Zn= ppm arasında değiştiği bulunmuştur. Bitki türlerinden Astragalus sp. nin yaprak ve dal kısmı Mn, Juniperus oxyedrus un dal kısmı Pb, Pinus nigr nın dal kısmı Zn, Rosa canin nın dal ve meyve kısmı sırasıyla Al-Cu ve Fe, Paliurus spinachrist inin yaprak, dal ve çiçek kısmı sırasıyla Mn-Fe, Mn-Zn-Pb, ve Mn-Fe için indikatör olduğu belirlenmiştir. Yapılan analizler sonucunda metal birikiminin her bitki türünde farklı olduğu gözlenmiştir. Toprak ve bitki arasında element içerikleri artan ve azalan doğrusal ilişkiler şeklinde gözlenmiş olup, korelasyon katsayıları -0,698 ile 0,863 arasında değişmektedir. Biyolojik absorpsiyon katsayılarının Mn, Zn, Cu ve Pb elementlerinde güçlü absorbsiyon (BAC=1-10), Al elementinde orta derecede absorbsiyon (BAC=0.1-1), Fe elementinde ise zayıf absorbsiyon (BAC= ) değerlerine karşılık geldiği görülmüştür. Anahtar kelimeler: Biyojeokimya, Multi-element analizi, İndikatör bitki, Madenköy, Niğde/Ulukışla I

4 ABSTRACT MSc THESIS RESEARCH OF BIOGEOCHEMİCAL ANOMALİES IN MADENKÖY (NİĞDE/ULUKIŞLA) AND ITS AROUND Tülin GEDİK DEPARTMEN OF GEOLOGY INSTITUTE OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES UNIVERSITY OF ÇUKUROVA Supervisor Jury : Assist. Prof. Dr. Mustafa AKYILDIZ Year:2005, Pages:113 : Assist. Prof. Dr.Mustafa AKYILDIZ Prof. Dr. Servet YAMAN Assist. Prof. Dr. Zeynep ÖZDEMİR Biogeochemical methods can also be used to locate and/or determine the aerial extent of buried ore deposits besides the traditional geochemical methods. Pb-Zn deposits in Madenkoy region is well known and numerous mining activities were also carried out since Roman time. In this study, based on biogeochemical methods, the environmental impacts of mining activities and/or mineralization on plants were investigated. In this scope, a total of 83 samples from the most abundant and dominant plant species namely Astragalus sp., Berberis vulgaris, Colutea cilicia, Juniperus oxycedrus, Paliurus spina-christi, Pinus nigra, Rosa canina and the soils they grew up were collected in the region. The multi-element analyses were performed by AAS separately from the soil and the leaf, twig and fruit/flower of the plants. Five plants species were suggested as indicator plants in the region according to their biological absorption coefficients (BAC) and correlation coefficients (r). Heavy metal concentrations in soil samples were found as follows: Fe= ppm, Al= ppm, Mn= ppm, Pb= ppm, Cu= ppm, Zn= ppm. The leaf and twig of Astragalus sp. for Mn, the twig of Juniperus oxyedrus for Pb, the twig of Pinus nigra for Zn, the leaf, twig and flower of Paliurus spina-christi for Mn-Fe, Mn-Zn-Pb, and Mn-Fe, and the twig and fruit of Rosa canina for Al-Cu and Fe, were determined as indicator plant, respectively. Different metal accumulation values were obtained for each plant species. Linear positive or negative relations with correlation coefficients varying from -0,698 to 0,863 were obtained for the element contents between the soil and plants. It has been observed that biological absorption coefficients for the Mn, Zn, Cu and Pb show strong absorption (BAC=1-10), whereas Al and Fe show medium (BAC=0.1-1) and low (BAC= ) absorptions, respectively. Key Words: Biogeochemistry, Multi-element analysis, Indicator plant, Madenköy, Niğde/Ulukışla II

5 TEŞEKKÜR Çukurova Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Jeoloji Mühendisliği Maden Yatakları-Jeokimya Anabilim Dalı nda yapmış olduğum Yüksek Lisans Tez çalışmamda, tez süresi boyunca yapıcı öneri ve eleştirileri ile beni yönlendiren danışman hocam Sayın Yrd. Doç. Dr. Mustafa AKYILDIZ a, Laboratuvar çalışmalarım süresince gösterdikleri anlayıştan dolayı Jeoloji Mühendisliği Bölüm ü hocalarına, Bölüm Başkanı Prof. Dr. Fikret İŞLER ve Prof. Dr. Servet YAMAN a Tez çalışmam boyunca beni destekleyen ve bilgilerini benimle paylaşan sayın Yrd. Doç. Dr. Zeynep ÖZDEMİR e, Bitki örneklerinin sistematiğinin yapılmasında yardımlarını esirgemeyen fikirleri ile beni yönlendiren Çukurova Üniversitesi Fen-Edebiyat Fakültesi Biyoloji Bölümü hocalarından Prof. Dr. Cengiz DARICI ya, Tez tamamlama sırasında yardımlarından dolayı Yrd. Doç. Dr. Tolga ÇAN a, Kimyasal analizlerin yapılışı sırasında ve örneklerin Atomik Absorbsiyon Spektroskopisi okumalarında yardımlarından ve önerilerinden dolayı Jeoloji Mühendisliği Bölümü Laboratuarı Kimya Teknisyeni Sayın Ertuğrul ÇANAKÇI ya, Örneklerin Atomik Absorbsiyon Spektroskopisi okumaları sırasında yardımları için Erciyes Üniversitesi Fen-Edebiyat Fakültesi Kimya Bölümü hocalarından Prof. Dr. Mustafa SOYLAK ve Eczacılık Fakültesi hocalarından Yrd. Doç. Dr. İbrahim NARİN e Tüm çalışmalarım boyunca yardımlarını esirgemeyen; Funda LÜLECİ CEBİR, Bengü TOKMAK, Deniz KAYA, Orkun ÖZKALE ye, İngilizce çevirilerimde yardımcı olan Neşe ÖZDEMİR e; Tez çalışmam boyunca maddi ve manevi desteklerini esirgemeyen ailem; Salih Azmi GEDİK, Sevim GEDİK, Nadire GEDİK, Volkan GEDİK ve Derya GEDİK e; Sonsuz teşekkürlerimi sunarım. III

6 İÇİNDEKİLER SAYFA ÖZ......I ABSTRACT..... II TEŞEKKÜR.... III İÇİNDEKİLER...IV TABLO DİZİNİ VII ŞEKİL DİZİNİ....X 1.GİRİŞ ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Jeoloji Biyojeokimya Bölgenin Jeolojisi Bolkardağ Mermerleri Madenköy Ofiyolitik Melanjı Alihoca Ofiyolitik Kompleksi Kalkankaya Formasyonu Yağbağ Formasyonu Saçkayası Kireçtaşı Kırkpınar Formasyonu Kırkgeçit Formasyonu Tabaklı Formasyonu Kuvars Porfir Andezit Kuvaterner Yaşlı Kayaçlar Bölgedeki Maden Cevherleşmesi MATERYAL- METOD Materyal Metod Biyojeokimyasal Prospeksiyon Biyojeokimyasal ProspeksiyonunÖzellikleri...24 IV

7 Biyojeokimyasal Prospeksiyonun Avantaj ve Dezavantajları Anomali Kavramı Jeokimyasal Anomaliler Biyojeokimyasal Anomaliler Bitkiler Tarafından Elementlerin Alınması Bitki Beslenmesi (1) Bitki Besin Maddeleri Topraktaki Elementlerin Bitkiye Geçişi Bitki Köklerinde Reaksiyonlar ve Depolama Örneklerinin Kimyasal Analize Hazırlanması Bitki Örneklerinin Kimyasal Analize Hazırlanması Toprak Örneklerinin Kimyasal Analize Hazırlanması Su Örneklerinin Kimyasal Analize Hazırlanması Biyolojik Absorpsiyon Katsayıları Verilerin İstatistiksel Değerlendirilmesi ARAŞTIRMA BULGULARI Biyojeokimyasal Anomalilerin İncelenmesi Demir (Fe) Elementinin Biyojeokimyasal Anomalilerinin İncelenmesi Alüminyum (Al) Elementinin Biyojeokimyasal Anomalilerinin İncelenmesi Mangan (Mn) Elementinin Biyojeokimyasal. Anomalilerinin İncelenmesi Kurşun (Pb) Elementinin Biyojeokimyasal Anomalilerinin İncelenmesi Çinko (Zn) Elementinin Biyojeokimyasal Anomalilerinin İncelenmesi Bakır (Cu) Elementinin Biyojeokimyasal Anomalilerinin İncelenmesi İndikatör Olarak Belirlenen Bitki Türlerinin Topraktaki Diğer Elementlerle İlişkisi V

8 5. SONUÇLAR KAYNAKLAR ÖZGEÇMİŞ VI

9 TABLO DİZİNİ SAYFA Tablo 3.1. Madenköy ve çevresinden toplanan bitki türlerinin sistematiği..18 Tablo 3.2. Toksik elementler nedeniyle bitki fizyolojisi ve morfolojisinde görülen başlıca anormallikler Tablo 3.4. Biyojeokimyasal çevrim Tablo 3.5. Örnek sayısına (n) bağlı olarak olması gereken teorik korelasyon katsayısı (r teorik ) değerleri. 43 Tablo 4.1a. Madenköy ve çevresinden toplanan Astragalus sp., Berberis vulgaris, Colutea cilicia, Juniperus oxycedrus bitki türlerinin çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal, çiçek/meyve) ve topraklarındaki Fe konsantrasyonları..45 Tablo 4.1b. Madenköy ve çevresinden toplanan Paliurus spina-christi, Pinus nigra, Rosa canina bitki türlerinin çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal, çiçek/meyve) ve topraklarındaki Fe konsantrasyonları.46 Tablo 4.2. Değerlendirmeye alınan bitki türlerinin ve onların toprak örneklerinin Fe konsantrasyonları Tablo 4.3. Bitki türlerinin çeşitli kısımlarının (yaprak, dal, çiçek/meyve) Fe-biyolojik absorpsiyon katsayıları ve korelasyon katsayıları Tablo 4.4a. Madenköy ve çevresinden toplanan Astragalus sp., Berberis vulgaris, Colutea cilicia, Juniperus oxycedrus bitki türlerinin çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal, çiçek/meyve) ve topraklarındaki Al konsantrasyonları Tablo 4.4b. Madenköy ve çevresinden toplanan Paliurus spina-christi, Pinus nigra, Rosa canina bitki türlerinin çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal, çiçek/meyve) ve topraklarındaki Al konsantrasyonları...56 Tablo 4.5. Değerlendirmeye alınan bitki türlerinin ve onların toprak örneklerinin Al konsantrasyonları Tablo 4.6. Bitki türlerinin çeşitli kısımlarının (yaprak, dal, çiçek/meyve) Al-biyolojik absorpsiyon katsayıları ve korelasyon katsayıları Tablo 4.7a. Madenköy ve çevresinden toplanan Astragalus sp., Berberis vulgaris, Colutea cilicia, Juniperus oxycedrus bitki türlerinin VII

10 çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal, çiçek/meyve) ve topraklarındaki Mn konsantrasyonları Tablo 4.7b. Madenköy ve çevresinden toplanan Paliurus spina-christi, Pinus nigra, Rosa canina bitki türlerinin çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal, çiçek/meyve) ve topraklarındaki Mn konsantrasyonları...64 Tablo 4.8. Değerlendirmeye alınan bitki türlerinin ve onların toprak örneklerinin Mn konsantrasyonları Tablo 4.9. Bitki türlerinin çeşitli kısımlarının (yaprak, dal, çiçek/meyve) Mn-biyolojik absorpsiyon katsayıları ve korelasyon katsayıları Tablo 4.10a. Madenköy ve çevresinden toplanan Astragalus sp., Berberis vulgaris, Colutea cilicia, Juniperus oxycedrus bitki türlerinin çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal, çiçek/meyve) ve topraklarındaki Pb konsantrasyonları Tablo 4.10b. Madenköy ve çevresinden toplanan Paliurus spina-christi, Pinus nigra, Rosa canina bitki türlerinin çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal, çiçek/meyve) ve topraklarındaki Pb konsantrasyonları.75 Tablo Değerlendirmeye alınan bitki türlerinin ve onların toprak örneklerinin Pb konsantrasyonları Tablo Bitki türlerinin çeşitli kısımlarının (yaprak, dal, çiçek/meyve) Pb-biyolojik absorpsiyon katsayıları ve korelasyon katsayıları Tablo 4.13a. Madenköy ve çevresinden toplanan Astragalus sp., Berberis vulgaris, Colutea cilicia, Juniperus oxycedrus bitki türlerinin çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal, çiçek/meyve) ve topraklarındaki Zn konsantrasyonları..83 Tablo 4.13b. Madenköy ve çevresinden toplanan Paliurus spina-christi, Pinus nigra, Rosa canina bitki türlerinin çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal, çiçek/meyve) ve topraklarındaki Zn konsantrasyonları...84 Tablo Değerlendirmeye alınan bitki türlerinin ve onların toprak örneklerinin Zn konsantrasyonları Tablo Bitki türlerinin çeşitli kısımlarının (yaprak, dal, çiçek/meyve) Zn-biyolojik absorpsiyon katsayıları ve korelasyon katsayıları VIII

11 Tablo 4.16a. Madenköy ve çevresinden toplanan Astragalus sp., Berberis vulgaris, Colutea cilicia, Juniperus oxycedrus bitki türlerinin çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal, çiçek/meyve) ve topraklarındaki Cu konsantrasyonları Tablo 4.16b. Madenköy ve çevresinden toplanan Paliurus spina-christi, Pinus nigra, Rosa canina bitki türlerinin çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal, çiçek/meyve) ve topraklarındaki Cu konsantrasyonları.94 Tablo Değerlendirmeye alınan bitki türlerinin ve onların toprak örneklerinin Cu konsantrasyonları Tablo Bitki türlerinin çeşitli kısımlarının (yaprak, dal, çiçek/meyve) Cu-biyolojik absorpsiyon katsayıları ve korelasyon katsayıları Tablo İndikatör bitki olarak tespit edilen bitki türlerinin çeşitli kısımlarının topraktaki diğer elementlerle (Al-Cu-Fe-Mn-Pb-Zn) olan ilişkisi IX

12 ŞEKİL DİZİNİ SAYFA Şekil 1.1. İnceleme alanı yer bulduru haritası....2 Şekil 2.1. Çalışma alanı jeoloji haritası Şekil 3.1. Madenköy ve çevresinde yetişen Astragalus sp. bitki türü..19 Şekil 3.2. Madenköy ve çevresinden yetişen Berberis vulgaris bitki türü...19 Şekil 3.3. Madenköy ve çevresinden toplanan Colutea cilicia bitki türü...20 Şekil 3.4. Madenköy ve çevresinden toplanan Juniperus oxycedrus bitki türü...20 Şekil 3.5. Madenköy ve çevresinden toplanan Paliurus spina-christi bitki türü..21 Şekil 3.6. Madenköy ve çevresinden toplanan Pinus nigra bitki türü..21 Şekil 3.7. Madenköy ve çevresinden toplanan Rosa canina bitki türü.22 Şekil 3.8. Anomali, temel ve eşik değerler arasındaki ilişki...26 Şekil 3.9. Topraktaki besin ve zararlı madde konsantrasyonunun bitki gelişimi ve verimine etkileri. 30 Şekil Toprak ve bitkide element miktarı arasındaki ilişki. 37 Şekil Bazı elementlerin toprak ve bitki miktarları arasındaki ilişki..37 Şekil 4.1a. Çalışma alanından alınan toprak ve bitki türlerinin çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal, çiçek/meyve) Fe konsantrasyonları 47 Şekil 4.1b. Çalışma alanından alınan toprak ve bitki türlerinin çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal, çiçek/meyve) Fe konsantrasyonları 48 Şekil 4.2. Topraktaki Fe konsantrasyonu ile Paliurus spina-christi bitki türünün çiçek kısmındaki Fe konsantrasyonu arasındaki ilişki...51 Şekil 4.3. Topraktaki Fe konsantrasyonu ile Paliurus spina-christi bitki türünün yaprak kısmındaki Fe konsantrasyonu arasındaki ilişki. 52 Şekil 4.4. Topraktaki Fe konsantrasyonu ile Rosa canina bitki türünün meyve kısmındaki Fe konsantrasyonu arasındaki ilişki...53 Şekil 4.5. Toprakta Fe konsantrasyonu ile Paliurus spina-christi (yaprak-çiçek) ve Rosa canina (meyve) bitki türlerinin Fe konsantrasyonu arasındaki ilişki...54 Şekil 4.6a. Çalışma alanından alınan toprak ve bitki türlerinin çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal, çiçek/meyve) Al konsantrasyonları Şekil 4.6b. Çalışma alanından alınan toprak ve bitki türlerinin çeşitli X

13 kısımlarındaki (yaprak, dal, çiçek/meyve) Al konsantrasyonları 58 Şekil 4.7. Topraktaki Al konsantrasyonu ile Rosa canina bitki türünün dal kısmındaki Al konsantrasyonu arasındaki ilişki Şekil 4.8a. Çalışma alanından alınan toprak ve bitki türlerinin çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal, çiçek/meyve) Mn konsantrasyonları...65 Şekil 4.8b. Çalışma alanından alınan toprak ve bitki türlerinin çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal, çiçek/meyve) Mn konsantrasyonları...66 Şekil 4.9. Topraktaki Mn konsantrasyonu ile Astragalus sp. bitki türünün yaprak kısmındaki Mn konsantrasyonu arasındaki ilişki. 68 Şekil Topraktaki Mn konsantrasyonu ile Astragalus sp. bitki türünün dal kısmındaki Mn konsantrasyonu arasındaki ilişki...69 Şekil Topraktaki Mn konsantrasyonu ile Paliurus spina-christi bitki türünün yaprak kısmındaki Mn konsantrasyonu arasındaki ilişki...70 Şekil Topraktaki Mn konsantrasyonu ile Paliurus spina-christi bitki türünün dal kısmındaki Mn konsantrasyonu arasındaki ilişki.71 Şekil Topraktaki Mn konsantrasyonu ile Paliurus spina-christi bitki türünün çiçek kısmındaki Mn konsantrasyonu arasındaki ilişki..71 Şekil Toprakta Mn konsantrasyonu ile Paliurus spina-christi (yaprak-dal-çiçek) ve Astragalus sp. (yaprak-dal) bitki türlerinin Mn konsantrasyonu arasındaki ilişki...73 Şekil 4.15a. Çalışma alanından alınan toprak ve bitki türlerinin çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal, çiçek/meyve) Pb konsantrasyonları 76 Şekil 4.15b. Çalışma alanından alınan toprak ve bitki türlerinin çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal, çiçek/meyve) Pb konsantrasyonları 77 Şekil Topraktaki Pb konsantrasyonu ile Juniperus oxycedrus bitki türünün dal kısmındaki Pb konsantrasyonu arasındaki ilişki 80 Şekil Topraktaki Pb konsantrasyonu ile Paliurus spina-christi bitki türünün dal kısmındaki Pb konsantrasyonu arasındaki ilişki Şekil Toprakta Pb konsantrasyonu ile Paliurus spina-christi (dal) ve Juniperus oxycedrus (dal) bitki türlerinin Pb konsantrasyonu arasındaki ilişki XI

14 Şekil 4.19a. Çalışma alanından alınan toprak ve bitki türlerinin çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal, çiçek/meyve) Zn konsantrasyonları...85 Şekil 4.19b. Çalışma alanından alınan toprak ve bitki türlerinin çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal, çiçek/meyve) Zn konsantrasyonları...86 Şekil Topraktaki Zn konsantrasyonu ile Paliurus spina-christi bitki türünün dal kısmındaki Zn konsantrasyonu arasındaki ilişki..89 Şekil Topraktaki Zn konsantrasyonu ile Pinus nigra bitki türünün yaprak kısmındaki Zn konsantrasyonu arasındaki ilişki 90 Şekil Toprakta artan Zn konsantrasyonuna karşılık Pinus nigra bitki türünün yaprak kısmının Zn derişimi arasındaki ilişki 91 Şekil Toprakta Zn konsantrasyonu ile Pinus nigra (yaprak) ve Paliurus spina-christi (dal) bitki türlerinin Zn konsantrasyonu arasındaki ilişki Şekil 4.24a. Çalışma alanından alınan toprak ve bitki türlerinin çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal, çiçek/meyve) Cu konsantrasyonları 95 Şekil 4.24b. Çalışma alanından alınan toprak ve bitki türlerinin çeşitli kısımlarındaki (yaprak, dal, çiçek/meyve) Cu konsantrasyonları...96 Şekil Toprakta Cu konsantrasyonu ile Rosa canina bitki türünün dal kısmındaki Cu konsantrasyonu arasındaki doğrusal ilişki XII

15 1. GİRİŞ Tülin GEDİK 1. GİRİŞ Toprağın derinliklerinde kökleşmiş olan çalılar ve ağaçlar, bu topraktaki ağır metal birikintisinin etkisi altındadır (Shah vd., 2003). Ağır metal konsantrasyonu yüksek olan bu topraklarda yetişen bitkilerin dokuları da yüksek oranda bu ağır metalleri içermektedir. Bitkilerdeki ağır metal konsantrasyonu biyojeokimyasal araştırmalarda kullanılmaktadır (Brooks 1983; Brooks ve diğerleri, 1995). Bu bitki türleri indikatör bitkiler olarak nitelendirilmektedir ve maden prospeksiyonunda, çevresel monitör olarak kullanılabilmektedir. İndikatör bitkiler, bulundukları çevrenin niteliği hakkında bilgi veren canlı bir organizmadır. Canlı organizmalarla yapılan maden arama yöntemine Biyojeokimyasal Prospeksiyon olarak adlandırılmaktadır ve yaygın kullanım alanlarından dolayı bitkiler tercih edilmektedir. İlk defa 1926 da Vernadsky tarafından dünyadaki bütün jeokimyasal tepkimelerin herhangi bir yolla canlı yaşam tarafından etkilendiğini belirtmek için kullanılmıştır (Schiesinger, 1992; Sağıroğlu ve Özdemir,1997 den) yılından sonra yaygın olarak kullanılmaya başlanmış ve bu yolla birçok maden yatağı keşfedilmiştir. Maden cevheri tabakalarının aşınmasından dolayı bu metallerle kirlenen toprak bölgede yaşayan hayvanlar ve insanlar için direkt bir sağlık sorunu yaratmaktadır. Bu topraklarda yetişen bitkilerle beslenen hayvanlar vücutlarında bu zehirli elementleri yüksek miktarda depolayabilmektedir. Günlük beslenmelerini bu hayvanların sütleri ve etleri ile sağlayan diğer canlılara aktarabilmektedirler (Shah vd., 2003). Çalışma alanı Ulukışla (Niğde) ilçesinin güneydoğusunda bulunan Madenköy dolaylarında olup, Adana N33-a1-a2-d3 paftalarında yer almaktadır (Şekil 1.1.). Kurşun-Çinko cevherleşmelerince zengin olan Madenköy (Niğde/Ulukışla) ve çevresinde aynı zamanda Romalılardan günümüze kadar çok sayıda maden ocağı da işletilmiştir. Bu çalışmada bölgedeki gerek cevherleşme gerekse madencilik faaliyetlerinin çevresel etkileri bitkiler üzerinde biyojeokimyasal yöntemlerle araştırılmıştır. Bölgede yetişen bol ve baskın bitki türleri (Astragalus sp., Berberis vulgaris, Colutea cilicia, Juniperus oxycedrus, Paliurus spina- christi, Pinus nigra, Rosa canina) ve toprak örnekleri esas alınarak bitki ve toprağındaki ağır metal (Al, 1

16 1. GİRİŞ Tülin GEDİK Fe, Mn, Pb, Cu, Zn) içeriklerinin saptanması ile her bir element için indikatörler bitkilerin araştırılması amaçlanmıştır. Şekil 1.1. İnceleme alanı yer bulduru haritası. 2

17 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Tülin GEDİK 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR 2.1. Jeoloji Blumenthal (1956); Bolkardağları Ereğli-Ulukışla-Pozantı-Arslanköy arasındaki bölgede jeolojik olarak ilk incelemeyi yapmıştır. Bölgeyi tektonik olarak incelenmiş, jeolojik birim ayırımı yapmış değişik ölçeklerde jeolojik harita hazırlamıştır. Bu bölümü Paleozoyik Bolkardağ ünitesi ve Paleozoik, ofiyolitik taban, Kretase ve Tersiyer kireçtaşı bölgesi olarak ikiye ayırmıştır. Çalışma alanımızdaki litolojik birimleri incelemiş ve petrografik tanımlamalar yapmıştır. İlkışık, O.M. ve Özcan A., (1968); Alihoca ve Madenköy civarındaki nikel zuhurlarını ve ofiyolitik kayaçlar içerisinde oluşan bakır damarlarını incelemiştir. Demirtaşlı ve diğ. (1973); Bolkardağı ve çevresinin stratigrafisini çalışmışlar ve jeolojik harita hazırlamışlardır. Bolkardağlarının kuzey ve güneyinde iki farklı havza olduğunu belirtmişlerdir. Çalapkulu (1974,1978,1980); Bolkardağı ve çevresinin genel jeolojik durumu ve cevherleşmesini incelemiştir. Bolkardağ Pb, Zn, Ag ve Au cevherleşmesini sülfürlü ve oksitli olmak üzere ikiye ayırmıştır. Cevherleşmenin oluşumunu Horoz granadiyoritinin yerleşimi sırasında dolaşan hidrotermel sıvılar olarak belirtmektedir. Şişman ve Şenocak (1981); Yaptıkları çalışmada Bolkardağı ve çevresinde birimleri ayırt etmişler, bölgenin yapısal jeolojisini ve maden yataklarının oluşumlarını incelemişlerdir. Ofiyolitik birimleri karmaşık kayalar ve Alihoca ofiyolit masifi olarak adlandırmışlardır. Bölgedeki cevherleşmenin Horoz granodiyoriti ile bağlantılı olduğunu belirtmektedirler. Cevherleşmede; birincil cevherleşmenin sülfidli minerallerden oluştuğunu ikincil cevherleşmenin ise sülfidli minerallerin değişmesiyle oluştuğunu belirtmektedirler. Çevikbaş A. (1991); Hazırladığı doktora tezinde Ulukışla-Çamardı Tersiyer havzasının jeodinamik evrimi ve maden yatakları yönünden önemini araştırmıştır. Bu araştırmada Ulukışla-Çamardı havzasının jeolojisini incelemiş, volkanik ve plütonik kayaçların kimyasal özellikleri yardımı ile tektonik oluşum ortamının ortaya konulmasına çalışmıştır. Ulukışla-Çamardı havzasının 1/ ölçekli 1700 km 2 lik 3

18 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Tülin GEDİK alanı kapsayan jeoloji haritasını hazırlanmış, plütonik ve volkanik kayaçların saha, petrografik ve petrokimyasal özelliklerini ortaya koymuştur. Temur S. (1991); Niğde nin Ulukışla ilçesinin 35 km kadar güneydoğusunda yer alan Bolkardağ yöresi çinko- kurşun yataklarını minerolojik yönden incelemiştir. Birincil cevherlerin ana minerallerinin sfalerit, galenit ve pirit olduğunu, cevher parajenezinde arsenopirit, bornit, fahlerz, pirotin, manyetit, molibdenit, skutterudit, meneginit gibi yüksek sıcaklıklı bir oluşumu yansıtan minerallerin yanı sıra, barit, markasit, nabit gümüş, arjantit, bravoit, semseit gibi düşük sıcaklıklarda ortaya çıkan minerallerin bulunduğunu belirtmektedir. Bolkardağı mermerlerinin içine yerleşmiş olan çinko-kurşun yataklarının Horoz Granodiyoriti ve bunun damar kayaçlarından kaynaklanan hidrotermal çözeltiler tarafından oluştuğunu belirtmektedir. Yatakların strata-bound karakterli olduğunu ve karbonatlı kayaçları tercih ettiğinin saptamıştır. Çevikbaş A. ve Öztunalı Ö. (1992); Bolkardağları ve kuzeyindeki Ulukışla- Çamardı havzasının stratigrafik ve yapısal özelliklerini ortaya koymak amacıyla bu çalışmayı hazırlamışlardır. İnceleme alanı, Orta Toroslar da olup kuzeyde Niğde Masifi, güneyde Bolkardağları, doğuda Ecemiş fay koridoru ile sınırlıdır. Bölgenin jeolojik özellikleri incelemişler, yaptıkları araştırmalar sonucunda çeşitli kaya türlerinin temsil edildiği bir alan seçmişler ve havzanın jeolojik haritasını hazırlamışlardır Biyojeokimya Özdemir Z. ve Sağıroğlu A. (1998); Elazığ/Maden de bulunan ve uzun süre işletilen maden sahası yakınlarında işletme atıkları (flotasyon, pasa, curuf ve metallerce yüklü sular) tarafından kirletilen Maden Çayı ve çevresinde yetişen bitki, toprak ve su örneklerinin demir düzeylerini araştırmışlardır. Demir elementinin bitki/toprak arasındaki ilişkinin Phragmites australis (r=0,8683) ve Carex acuta (r=0,8945) türleri için istatistiksel olarak çok önemli olduğunu belirlemişlerdir. Bu bitki türlerinin biyojeokimyasal prospeksiyonda başarıyla kullanılabileceği sonucuna varmışlardır. Akçay, M., Lermi, A., Van, A., (1998); Kayabaşı (Yomra-Trabzon) yöresinde örtülü Kayabaşı (Kanköy) cevherleşmesi üzerinde toprak jeokimyası yanında bitki 4

19 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Tülin GEDİK jeokimyası yöntemi uygulanarak anomali tespiti yapmıştır. Bölgede biyojeokimyasal çalışmalar için en uygun bitki türleri araştırılmış, toprak ve bitki jeokimyasal verileri karşılaştırılarak yorumlamıştır. Kanköy cevher sahasında toprak jeokimyası yöntemiyle Cu, Pb, Zn anomalileri tespit edilmiş, bunların cevher sahasıyla uygun olduğunu saptamıştır. Aynı bölgeye uygulanan bitki jeokimyası yöntemiyle bulunan Cu, Pb, Zn anomalilerinin de cevher alanıyla ve toprak jeokimyasıyla tespit edilen anomalilerle karşılaştırmıştır. Doğu Karadeniz Bölgesinde biyojeokimyasal çalışmalar için Mor Çiçekli Orman Gülü (Rhododendron ponticum), Fındık (Corylus avellana) ve Sarı Çiçekli Orman Gülü (Rhododendron luteum) bitkileri ile bu türlerin yaygın olduğu bölgelerde çalışılabileceğini ortaya koymuştur. Masunaga T., Kubota D., Hotta M., Wakatsukı T., (1998); Endonezya daki bazı ağaç türlerinin yapraklarındaki elementleri araştırmışlardır ve yaprakların büyük oranda alüminyum toplandığını bulmuşlardır. Özdemir Z. ve Sağıroğlu A. (1999); Maden Çayı (Elazığ/Maden) ve dolaylarında yapmış oldukları çalışmada bu bölgede yetişen bitki türleri, toprak ve su örneklerindeki mangan düzeylerini araştırmışlardır. Bitki ve toprak arasındaki ilişkinin Salix acmophylla (r=0,7580) ve Tamarix smyrnensis (r=0,7729) çok önemli olduğunu belirlemişlerdir. Bu türlerin Mn elementi için indikatör bitkiler olduğunu ve biyojeokimyasal prospeksiyonda başarı ile kullanılabileceğini belirtmektedirler. Syamala ve Ravi Prasand Rao (1999), Andhra Paradesh in Kurnool mahallesinde Panyam çimento fabrikası yakınlarında yetişen Cassia auriculata daki civa akümilasyonunu araştırmışlardır. Dunn C. E., Brooks R.R., Edmondson J., Leblanc M. ve Reeves R.D. (1999); Güney Morocco Bau Azzer bölgesinde metale karşı toleranslı floradan toplanan bitki örnekleri üzerinde çalışmışlardır. Bleida bakır sülfid mineralizasyonu ile, Bau Azzer bölgesinde kobalt, nikel, arsenik ve krom mineralizasyonunu biyojeokimyasal yöntemlerle incelemişlerdir. Biyojeokimyasal çalışmalarda Anville garcinii subsp. radiata, Onois natrix, Laiandula multifidia, Convolaulus trabutianus ve Artemisia herba-alba bitki türlerinin metal içeriklerini araştırmışlardır. Çalışmaların sonucunda metal akümilasyonun her bitki türünde farklı olduğunu bulmuşlardır. Onois bitki türünün en yüksek element konsantrasyonuna sahip 5

20 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Tülin GEDİK olduğunu, Anville bitki türünün ise biyojeokimyasal çalışmalar için daha uygun olduğunu belirlemişlerdir. McInnes B.I.A., Dunn C.E., Cameron E.M. ve Kameko L. (1999); Biyojeokimyasal yöntemlerin yaygın olarak yarı kurak ve boreal orman gibi özel bölgelerde mineral keşifleri için kullanıldığını belirtmişlerdir. Yaptıkları çalışmada ekvatoral bölgeler içerisindeki Au mineralini araştırmışlardır. Değişik bitki türlerini inceledikten sonra, Astronidium palavense bitki türünü uygun olarak nitelendirmişlerdir. Özdemir Z. ve Sağıroğlu A. (2000); Uzun süre işletilen maden sahası yakınlarında işletme atıkları (flotasyon, pasa, curuf ve metallerce yüklü sular) tarafından kirletilen Maden Çayı (Elazığ/Maden) ve çevresinde yetişen bitki, toprak ve su örneklerinin bakır düzeylerini araştırmışlardır. Analizler sonucunda daldaki Cu konsantrasyonunun diğer kısımlarına (yaprak, çiçek) göre daha fazla olduğunu belirlemişlerdir. İncelenen bitki türlerinden Salix acmophylla (r=0,93), Tamarix smyrnensis (r=0,93), Phragmites australis (r=0,72) türlerini Cu için indikatör olarak belirlemişlerdir. Özdemir Z. ve Sağıroğlu A. (2000); Maden Çayı (Maden/Elazığ) ve çevresinde yetişen bitki türleri, toprak ve su örneklerinin çinko düzeylerini araştırılmışlardır. Zn konsantrasyonunun bitki türlerinin dallarında diğer kısımlara (yaprak, çiçek) göre daha fazla olduğunu belirtmektedirler. Çalışmaların sonucunda Platanus orientalis (r=0,8681), Salix acmophylla (r=-0,8033), Populus nigra (r=0,7548) türlerinin çinko elementi için indikatör bitkiler olarak belirlemişlerdir. Baroni F., Boscagli A., Protano G. and Riccobono F. (2000); İtalya da terkedilmiş Sb maden bölgesinde yetişen Achillea ageratum, Plantago lanceolata, Silene vulgaris bitki türleri ve bunların toprak örneklerinde antimon içeriğini araştırmışlardır. Bu bitki türlerinin yüksek miktarda antimon içerdiğini belirtmişlerdir. Yapılan analizler sonucunda; toprak örneklerinde mg/kg, Plantago lanceolata nın kök kısmında 1150 mg/kg, Silene vulgaris in kök kısmında 1164 mg/kg, Achillea ageratum un yaprak kısmında 1367 mg/kg antimon bulmuşlardır. Bitki türleri içerisindeki antimon miktarının topraktaki antimon 6

21 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Tülin GEDİK miktarına bağlı olduğunu vurgulamışlardır. Bu bitki türlerini antimon elementinin bioindikatörleri olarak nitelendirmişlerdir. Arne D.C., Stott J.E. and Waldron H.M. (2000); Avustralya nın Balarat altın sahası karşısında bulunan çam plantasyonu ve doğal ormanlarda yaptıkları çalışmada Acacia melanoxylon, Cassinia aculeata, Eucalyptus ve Pinus radia nın dal, yaprak ve kabuk örneklerinde Au içeriğini araştırmışlardır. Bu çalışma sonucunda Au, As, Ce, Cr, Sm, Sc ve Th zenginleşmesi olduğunu belirtmişlerdir. En yüksek Au içeriğinin Eucalyptus un kabuk kısmında 147 ppb olduğunu bulmuşlardır. örneklerin konsantrasyonunda Au nun diğer indikatör elementler ile korelasyonunun düşük olduğunu, buna karşılık Pinus radia ve Eucalyptus un Fe içeriğinin As, Ce, Cs, Cr, Ca, Sc, Sb, Th, Zn ve Ba ile güçlü bir korelasyon olduğunu belirtmişlerdir. Biyojeokimyasal verilere dayanarak Eucalyptus un kabuk kısmının Au için indikatör olabileceğini belirtmiştir. Peñuelas J. and Filella I. (2001); Bu çalışmalarında İspanya da 20. yy boyunca insan aktivitelerinin global biyojeokimya içerisindeki tahribatını göstermektedirler. Herbaryumda bulunan İspanya nın Kuzey ve Güney bölgelerinden toplanmış 3 çeşit bryophtes ve 24 çeşit vascular bitki örneklerinin 20. yy içerisindeki gerçek mineral değişimlerini incelemişlerdir yılları arasında Cr, Ba, Sr, Al, Fe, Pb, Cd, ve Ti artış olduğunu, etkin olarak çevresel yasal düzen getirildikten sonra yılları arasında azalma olduğunu gözlemlemişlerdir. Yapılan çeşitli analizler sonucunda farklı on yıllık dilimler içerisinde büyük değişimler olduğunu belirtmişlerdir. Bitki içerisindeki mineral değişiminin ekosistem strüktürü ve insan sağlığı üzerinde önemli sonuçlar elde edilebileceğini belirtmişlerdir. Raghu V. (2001); Andhra Pradesh, Cuddapah District in Mangampeta ve Vemula barit bölgelerinden değişik bitki organları ve onların substrat örneklerini toplamıştır. Toplanan bu örneklerde multi-element analizi yapmıştır. Bunun sonucunda Biyolojik Absorbsiyon Katsayılarını (Biological Absorption Coefficent- BAC) hesaplamıştır. Tridax procumbens (Li), Cassia angustifolia (Sr) ve Kirganelia reticulata (Co) bitkilerini akümülatör bitkiler olarak nitelendirmiştir. BAC a göre Cassia angustifolia (Sr) ve Tephrosia purpurea (Zn) bitki türlerini akümülatör 7

22 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Tülin GEDİK bitkiler olarak belirlemiştir. Bu bitki türlerinin mineral keşfi ve maden yataklarının çevresel etkilerinin araştırılmasında kullanılabileceğini belirtmiştir. Odhiambo B.D.O. ve Howarth P.J. (2001); Yaptıkları çalışma, kromit mineralizasyonuna sahip bir alan yakınlarında yetişen bitkiler içerisindeki krom konsantrasyonunu içermektedir. Bitki bünyesinde kromun bulunması bunun evcil hayvanlar ve sonunda insanlar tarafından alınmasının sağlığa kötü etki edebileceğini belirtmişlerdir. Kenya Cumhuriyeti nin nemli tropikal bölgesi olan Batı Pokot District Sekerr Sub. ta yaptıkları çalışmada; Satureja abyssinica, Protea kilimandischarica, Ficus sycomorus ve Maerva subcordata bitki türlerinde yüksek miktarda krom konsantrasyonu bulmuşlardır. Bu bitkilerin genellikle insanlar tarafından yenilen evcil hayvanların otlaklarında yetiştiğini belirtmişlerdir. Bu jeokimyasal çevre içerisinde yaşayan insan ve hayvan popülasyonlarından alınan kan örnekleriyle krom konsantrasyonunun tespit edilebileceğini belirtmişlerdir. Kifayattullah Q., Shah M.T. ve Arfan M. (2001); Pakistan ın Malakand bölgesinde, zengin kromit yatakları üzerinde yapılan bu çalışmada çevresel kirliliği ve mineral prospeksiyonunu araştırmışlardır. Toplanan bitki ve toprak örneklerinde Pb, Zn, Ni, Cr ve Co analizi yapmışlardır. Verbasum thapsus (Yabani tütün) bitkisinin Cr ve Ni elementlerini yüksek miktarda akümüle ettiğini belirlemişlerdir. Verbasum thapsus un bünyesine aldığı Cr ve Ni elementlerinin mineral prospeksiyonunda kullanılabileceğini ve bölgede yaşayan canlıların sağlığında çevresel tehdit olabileceğini belirtmişlerdir. Nagaraju A. ve Karimulla S. (2001); Hindistan ın Andhra Pradesh Nellore Mika Kuşağı üzerinde yetişen Gymnosporia montana bitki türünün biyojeokimyasal davranışlarını araştırmışlardır. Pegmatitler üzerinde yetişen bu bitki türünü bu kayaç grubu için jeobotanik indikatör olarak nitelendirmişlerdir. Gymnosporia montana nın dal, yaprak kısımlarının ve topraklarının analizi sonucunda Biyolojik Absorbsiyon Katsayılarını ((Biological Absorption Coefficent-BAC) hesaplamışlardır. Ca, K, Mg, B, Ba, Cu, Mn, Sr ve Zn elementlerini yüksek miktarda akümüle ettiğini belirlemişlerdir. Nellore Mika Kuşağı üzerinde yetişen bu bitki türünün jeobotanik ve biyojeokimyasal davranışlarının büyük çalışma alanları yaratabileceğini belirtmişlerdir. 8

23 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Tülin GEDİK Nagaraju A. ve Karimulla S. (2002); Üç dominant bitki türü Jatropha curcas, Dodena viscosa, Cassia auriculata ve bunların toprak karışımı içerisindeki elementlerin akümilasyonları araştırmışlardır. Bu elementlerin multi-element analizleri yapmışlar ve biyolojik absorpsiyon katsayıları (BAC) hesaplamışlardır. Araştırma kapsamındaki bitkilerde bol miktarda B, Ba, Mn, Sr ve Zn, bu bitkilerin toprak karışımlarında ise yalnızca bol miktarda Al, Fe ve Be bulmuşlardır. Bu çalışma ile; Nellore Mika Kuşağı üzerinde spesifik bitki davranışları hakkında yada metal yayılımı ile ilgili bilgi sağlanabileceğini ve onların biokütle hareketlerini bulmak için bitkilerdeki metal konsantrasyonunun değerinin kullanılabileceğini belirlemişlerdir. Bu bitkiler, maden bölgelerinin çevreyle çarpışmasını azaltmak amacıyla vejetasyon programlarında kullanılabileceğini belirtmişlerdir. Baroni F., Boscagli A., Di Lella L. A., Protano G. and Riccobono F. (2003); İtalya ın Güney Tuscany bölgesindeki iki farklı maden bölgesinde yetişen bitkilerde ve onların toprak örneklerinin konsantrasyonlarında arsenik miktarını tayin etmişlerdir. Toprak konsantrasyonu içerisinde As içeriğini 5,3-2035,3 mg/kg olarak bulmuşlardır. Bu çalışmada 64 bitki türü analiz etmişlerdir. En yüksek As içeriğini Mentha aquatica bitki türünün kök ve yapraklarında ( mg/kg), Phragmites australis bitki türünün kök kısmında (588 mg/kg) bulmuşlardır. Bazı özel yabani türler ve ekinler hariç bitki içeriğinde As miktarının düşük olduğunu belirtmişlerdir. Analiz edilen türlerde kök kısımlarının yüksek miktarda As içerdiğini, bunu sırası ile yapraklar ve sürgünlerin izlediğini belirtmişlerdir. Shah M.T., Kifayattullah Q. ve Arfan M. (2003); Pakistan ının Besham bölgesindeki Zn-Pb sülfid yataklarının üzerinde yetişen bitki türlerinde ve onların substratlarında Zn, Pb, Cu, Cr, Ni ve Co içeriklerini jeokimyasal prospeksiyon ve çevre kirliliği için araştırmışlardır. Toplanan yedi bitki türünü ve onların substratlarını AAS tekniği tarafından analiz etmişlerdir. Plectranthus rugosus, Artemisia indica ve Verbasum thapsus bitki türlerinde Zn, Pb ve Cu (Zn>Pb>Cu) zenginleşmesi olduğunu belirlemişlerdir. Plectranthus rugosus bitki türünün Zn ve Pb akümilasyonu için en yüksek kapasiteye sahip olduğunu ve mineral keşfi için kullanılabileceğini belirtmişlerdir. Plectranthus rugosus bitki türünün yanı sıra Artemisia indica ve Verbasum thapsus bitki türlerinin Zn ve Pb içeriği bölgede 9

24 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Tülin GEDİK yaşayan canlı organizmalarda sağlık problemlerine ve çevresel sorunlara neden olabileceğini belirtmişlerdir. Özdemir Z. (2005); Mersin Musalı yakınlarındaki kromit ve ultramafik kayalar üzerinden ve Mersin Silifke- Anamur klastik sedimentleri üzerinden 64 siteden toplanan Pinus brutia bitki türü ve toprak örneklerinin Fe ve Zn düzeylerini incelemiştir. Bitki ve toprak arasındaki korelasyon katsayılarını ( Zn için r=0,90; Fe için r= 0,79) esas alarak indikatör bitki tayin etmiştir. Buna göre; Pinus brutia nın iğne yapraklarının Zn, dalının ise Fe için indikatör bitki olabileceğini belirlemiştir Bölgenin Jeolojisi Çalışma alanında; Bolkardağı Mermerleri (Üst Permiyen), Madenköy Ofiyolitik Melanjı (Üst Kretase), Alihoca Ofiyolitik Kompleksi (Alt Maestrihtiyen), Kalkankaya Formasyonu (Geç Mestrihtiyen-Erken Paleosen), Yağbağ Formasyonu (Paleosen), Saçkayası Kireçtaşı (Lütesiyen), Kırkpınar Formasyonu (Lütesiyen), Kırkgeçit Formasyonu (Kretase), Tabaklı Formasyonu (Erken-Orta Paleosen), Kuvars porfir, Andezit ve Kuvaterner yaşlı kayaçlar yüzeylemektedir (Şekil 2.1.) Bolkardağ Mermerleri Daha önce Bolkar Grubu olarak adlanan birim Çevikbaş (1991) tarafından Bolkardağ mermerleri olarak adlandırılmıştır. Birim çok kalın olup dolomitik kristalize kireçtaşı, mermer ve bunlarla yer yer ardalanmalı şistlerden oluşmaktadır. Kalın mermer istifinin değişik kesimlerinde şistler yaygın olarak gözlenip kısmen de kireçtaşı tabakaları arasında ince bantlar şeklinde ardalanmaktadır. Genellikle ortakalın tabakalanmalı olan kristalize kireçtaşları metamorfizma sonucu mermerleşmiştir. Bolkardağ mermerleri üzerine Madenköy ofiyolitli melanj gelmektedir. Bolkardağ antiklinali kuzeye doğru Madenköy ofiyolitli melanjı üzerine devriktir. Doğuda Alihoca ofiyolitik kompleksi Bolkardağı mermerleri üzerine bindirmelidir. Birimi oluşturan koyu gri, kalın tabakalı kristalize kireçtaşları arasında izlenen sarımsı bej renkli az metamorfik kiltaşı seviyeleri bol fosillidir. Çevikbaş (1991) e göre yaşı Üst Permiyen olarak saptanmıştır. 10

25 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Tülin GEDİK Şekil 2.1. Çalışma alanı jeoloji haritası (Çevikbaş, 1990). 11

26 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Tülin GEDİK Madenköy Ofiyolitik Melanjı Demirtaşlı ve diğerleri (1975) Bolkar kuzeyindeki ofiyolitik melanj; Çalapkulu (1978) Alihoca ofiyolit birimi; Şişman ve Şenocak (1981) Madenköy ve doğusundaki birimi karmaşık kayalar adı altında incelemişlerdir. Değişik litolojilerin karışımından oluşan ofiyolitik bloklu birim Çevikbaş (1991) tarafından Madenköy ofiyolitik melanjı olarak adlandırılmıştır (Çevikbaş,1991). Madenköy ofiyolitik melanjı şist, peridotit, gabro, serpantinit, diyabaz, metadiyabaz, silisleşmiş kaya ile mermer ve kireçtaşı bloklarından meydana gelmektedir. Madenköy ofiyolitik melanjın üzerine Alihoca ofiyolit kompleksi tektonik dokanaklı gelmektedir. Üst Kretase (Üst Meastrihtiyen)-Alt Paleosen yaşlı Kalkankaya formasyonu, hem Madenköy ofiyolitli karışığının, hem de Bolkar grubunun üzerine uyumsuz olarak gelmektedir (Çevikbaş,1991). Madenköy ofiyolitli karmaşığının oluşumu ile ilgili olarak çeşitli araştırıcılar değişik görüşler sunmaktadırlar. Oelsner (1938) bu karışık birimin içerisindeki şistlerin üst şistler olduğunu belirtmişlerdir. Blumenthal (1956) ise fillit ve mermerler olarak ikiye ayırmışlardır ve Bolkar mermerleri üzerine uyumlu olarak bulunan sargı tabakaları olarak adlandırmışlardır. Şişman ve Şenocak (1981) ise, ofiyolitli melanj içerisindeki şist ve mermer bloklarının, köken olarak Bolkar şist ve mermerleri ile ilişkili olduğunu belirtmişlerdir. Ofiyolitli melanjın bölgeye yerleşimini Demirtaşlı ve diğ. (1975), Çalapkulu (1978), Şişman ve Şenocak (1981)gibi araştırıcılar Üst Kretase (Kampaniyen) öncesi olduğunu ileri sürmüşlerdir. Çevikbaş (1991), Madenköy ofiyolitik melanjının oluşumunu elde edilen stratigrafik verilere göre Üst Kretase olduğunu belirlemiştir (Çevikbaş,1991) Alihoca Ofiyolitik Kompleksi Alihoca Ofiyolitik kompleksi, Şişman ve Şenocak (1981) tarafından Alihoca köyü çevresindeki mostralardan esinlenerek isimlendirilmiştir. Tipik olarak Alihoca köyü ve çevresi ile Kırkgeçit derede gözlenmektedir. Perdotit, serpantinit, gabro ve diyabaz dayklarından oluşmuştur. 12

27 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Tülin GEDİK Ofiyolit kompleksi içerisinde çoğunlukla gözlenen gabro değişik tane boyludur. Normal gabro ile çok iri taneli pegmatitik gabro diffüz dokanak ilişkili ve düzensiz sınır dokusuna sahiptir. Bu zon içerisinde 5-6 cm büyüklüğünde klinoproksen kristalleri bulunmaktadır. Piroksenit içerisinde pegmatit damarları yaygındır. Peridotit, koyu yeşil ve siyah renkli, ileri derecede altere olup serpantinite dönüşmüştür. Ezilmeler nedeniyle belirli bir yönlenme göstermektedir. Diyabaz, ofitik dokulu, yeşil renkte 3 cm ile 2 m arasında değişik kalınlıklar gösteren dayklar halindedir. Gabrolar içerisinde 3-5 cm kalınlığında çok ince damarcıkları olduğu gibi kesin soğuma kenarlı ve rodonjitleşmiş (dıştan içe doğru altere olmuş) olanları da bulunmaktadır (Çevikbaş,1991). Serpantin, genellikle peridotitlerin alterasyonu sonucu oluşmuş ileri derece ayrışmış ve ezilmeler nedeniyle yer yer yönlenmeler kazanmıştır (Çevikbaş, 1991). Şişman ve Şenocak (1981) a göre ise Maestrihtiyen den büyük olasılıkla Kampaniyen den önce yerleşmiştir. Alihoca ofiyolitik kompleksin bölgeye yerleşme yaşı Çevikbaş (1991) a göre Üst Kretase sonudur (Alt Maestrihtiyen) Kalkankaya Formasyonu Birim genellikle kireçtaşı ve çakıllardan oluşmaktadır. İlk olarak, Alihoca köyünün güneybatısındaki Kalkankaya tepesine göre Blumenthal (1956) tarafından adlandırılmıştır. Daha sonra Çalapkulu (1980) ve Demirtaşlı ve diğerleri (1975) aynı adı kullanmışlardır. Tabandaki çakıltaşı düzeyi kırmızı ve tane desteklidir. Ofiyolitli kaya, çört ve rekristalize kireçtaşı çakılları kapsamaktadır. Çakıllar genellikle orta boyda olup, fazla yuvarlaklaşmamıştır. Birimin kireçtaşı düzeyleri açık gri, orta-kalın tabakalı, bol Loftusia ve rudist kavkılı kireçtaşı şeklindedir (Çevikbaş,1991). Birim, Madenköy ofiyolitli melanjı ile Bolkardağı grubu üzerinde açısal uyumsuz olarak oturmaktadır. Çevikbaş ve Öztunalı (1992), Kalkankaya formasyonunun Geç Mestrihtiyen-Erken Paleosen yaşında olduğunu belirlemişlerdir. 13

28 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Tülin GEDİK Yağbağ Formasyonu Birim kumlu kireçtaşı, kireçtaşı litolojisinden oluşmaktadır. Adını Alihoca köyünün güneybatısındaki Yağbağ deresinden almaktadır. Birim siyah, ince orta tabakalı, yer yer kumlu, bitümlü kireçtaşlarından oluşmaktadır. Bazen siyah killi kireçtaşı arakatkıları kapsamaktadır. Madenköy ofiyolitik melanjı üzerinde açısal uyumsuz olarak yer almaktadır ve üstteki Saçkayası kireçtaşı ile de geçişlidir. Çevikbaş ve Öztunalı (1992), formasyonun yaşını Paleosen olarak belirlemişlerdir Saçkayası Kireçtaşı Kireçtaşından oluşan birim adını Madenköy kuzeyindeki Saçkaya tepesinden almaktadır. Altta ince-orta tabakalı kiltaşı, kumtaşı ardalanmasından oluşmaktadır. Bu düzey orta kesimde kirli beyaz, kalın tabakalaşmalı ve bol fosillidir. Üst düzeyi ise masif kireçtaşı şeklindedir ve kalınlığı 20 m civarındadır. Yağbağ formasyonunun üzerinde uyumlu olarak oturan birimin, olasılıkla sığ şelf ortamında çökeldiği düşünülmektedir (Çevikbaş ve Öztunalı, 1992). Daha önceki araştırıcılar tarafından Saçkayası formasyonunun yaşının Lütesiyen olduğu belirlenmiştir (Çevikbaş ve Öztunalı, 1992) Kırkpınar Formasyonu Konglomera, kireçtaşı ve kumtaşı-kiltaşı ardalanmasından oluşmaktadır. Adını Madenköy ün güney batısındaki Kırkpınar kaynağından almaktadır. Daha önce Demirlitaşlı ve diğerleri (1975), birimi Halkapınar formasyonu içerisinde değerlendirmişlerdir. Kırkpınar formasyonu altta kireçtaşından oluşurken, üst düzeylerinde kumtaşı-şeyl tabakalarının ardalanması şeklinde gözlenmektedir. Kireçtaşı düzeyi genellikle ince-orta tabakalıdır. Üstteki kırıntıların miltaşları laminalı olup, içerisinde kanal geometrisi gösteren kumtaşı mercekleri kapsamaktadır. Kumtaşlarında ofiyolitli kaya ve kiltaşı parçaları görülmektedir. Altındaki Yağbağ formasyonu ile geçişli olan birim m kalınlığındadır. İçerisinde 14

29 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Tülin GEDİK saptanan faunaya göre Lütesiyen yaşında olan birim dalga tabanının altındaki bir ortamda çökelmektedir (Çevikbaş ve Öztunalı, 1992) Kırkgeçit Formasyonu Kırkgeçit formasyonu kireçtaşı, kumtaşı, konglomera, şeyl ve bazalttan oluşmaktadır. Adını Çiftehan ın kuzeydoğusundaki Kırkgeçit deresinden almaktadır. Demirtaşlı ve diğerlerinin (1975) Çiftehan formasyonuna kısmen karşılık gelmektedir. Birimin üyeler dışındaki kesimi genellikle kumtaşı-şeyl ardalanması şeklindedir. Kumtaşları taban izli, düzgün ve orta tabakalıdır. Birimin taban ilişkileri görülemezken, üzerindeki Tabaklı formasyonu ile dereceli geçişli olup Kırkgeçit formasyonunun yaşı Kretase olarak tespit edilmiştir (Çevikbaş, 1991) Tabaklı Formasyonu Bazalt-andezit, aglomera ve kireçtaşı ara katkılı kumtaşı-şeyl ardalanması şeklindedir. Adını Tabaklı köyünden almaktadır. Demirtaşlı ve diğerleri (1975) tarafından Ereğli havzasında Halkapınar formasyonu olarak adlandırılmıştır. Birim genellikle düzgün tabakalı kumtaşı-şeyl ardalanması şeklindedir. İçerisinde aglomera, bazalt, andezit arakatkıları kapsamaktadır. Altındaki Kırkgeçit formasyonu ve onun kireçtaşı üyesiyle geçişliyken, Madenköy ofiyolitik melanjı üzerinde açısal uyumsuzdur. Üzerindeki Karatepe kireçtaşı ile geçişlidir. Yaklaşık kalınlığı m kalınlığındadır (Çevikbaş,1991). Kumtaşı ve kireçtaşı tabakalarından saptanan Abathomphalus mayaroensis Bolli (taşınmış), Globotruncanidae (taşınmış), Morozovella uncinata, Globorotalia sp., M. velascoensis (Cush), Globigerina triloculinoides Plummer planktonik foraminifer türlerine göre Erken-Orta Paleosen dir (Çevikbaş ve Öztunalı, 1992) Kuvars Porfir Kuvars porfir damarları genel olarak kirli beyaz, pembe ve gri renklidir ve oldukça serttir. Horoz granodiyorit mağmasının damar kayası olan bu dayklar, çoğunlukla Madenköy ofiyolitik Melanjı ve Bolkardağ mermerlerini kesmektedir (Çevikbaş 1991). 15

30 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Tülin GEDİK Madenköy güneyinden Sulucadereye kadar yaklaşık 600 m genişliğindeki bir zon içerisinde ince-uzun ve kalın sütun şeklinde gözlenen damarların kalınlık ve uzunlukları değişken olmaktadır. Sulucaderede en büyüklerinin; genişliği 130 m, uzunluğu 270 m ye kadar ulaştığı saptanmıştır (Yıldırım, 1984). Alihoca köyünün batısında Yağbağ derenin batı yamacında kuvars porfir, Paleosen- Alt Eosen yaşlı çökelleri kestiği gözlenmiştir (Şişman ve Şenocak, 1981) Andezit Genellikle ince taneli, açık gri renkli, bol feldspat minerali içermektedir. Blumenthal (1956) ojitli andezit olarak tanımlamaktadır. Şişman ve Şenocak (1981) Sulucadere ve Öküzgözüönü civarında yaptıkları çalışmalarda andezitin varlığını belirtmektedirler. Birim, Bolkardağ mermerleri ve Madenköy ofiyolitik melanjını kesmektedir. Kuvars porfir ile dokanak ilişkisi gözlenememiştir. Kalınlıkları 2-5 m arasında değişmektedir. Kuvars porfir ile aynı yaşta olduğu düşünülmektedir. Granitik kütle daha derinlerde kalmış (büyük bir bölümü yüzeylenememiş) aynı mağmanın ürünü olarak üst kesimlerde subvolkanik damarlar şeklinde yüzeylemektedir (Çevikbaş 1991) Kuvaterner Yaşlı Kayaçlar Yamaç molozu (Qy): En genç birim olarak, çoğunlukla temele ait birimlerin elemanlarından oluşan moloz akmaları şeklinde çökelmiştir. Alüvyon (Qa): Kum, çakıl gibi gereçlerden oluşmaktadır Bölgedeki Maden Cevherleşmesi Bolkardağ cevherleşmesi zengin bir mineral topluluğu ve bir polimetal cevherleşmesi olarak nitelendirilmiştir. Pb, Zn, Cu, Ag, Au, Mo gibi elementlerle beraber Cr, Ni, Co elementleri bir arada bulunarak mineral topluluğu oluşturmaktadır. Ayrı kökenli olan bu elementlerin bir arada bulunması hidrotermal sıvıların çarpışması sırasında oluşan Madenköy ofiyolitli melanj içerisinde dolaşımına bağlıdır (Çevikbaş, 1991). 16

31 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Tülin GEDİK Bolkardağı mermerlerinin içine yerleşmiş olan çinko-kurşun yatakları Horoz granodiyoriti ve bunun damar kayaçlarından kaynaklanan yaklaşık o C sıcaklıkta (mezotermal) hidrotermal çözeltiler tarafından oluşturulmuştur. Yataklar strata-bound karakterli olup, karbonatlı kayaçları tercih etmişlerdir (Temur, 1990). Bolkardağı çinko-kurşun yataklarında birincil cevherlerin ana mineralleri sfelarit, galenit ve pirittir. Bunlara daha az oranlarda bulunan kalkopirit, arsenopirit, bornit, fahlerz, arjantit, nabit gümüş, markazit, pirotin, jeokronit, pirarjirit, nabit altın, elektrum, freislebenit, skutterudit, bravoyit, meneginit, semseyit, manyetit, molibdenit, boulanjerit gibi mineraller eşlik etmektedir. Gang mineralleri ise kalsit, dolomit, barit, kuvars, serisit, klorit, biyotit, muskovit, siderit ve ankeritle temsil edilmektedir. Birinci evre kataklastik piritlerle, ikinci evre kalkopirit ayrılımlı sfaleritlerle, üçüncü evre idyomorf pirit ve açık renkli sfaleritlerle ve dördüncü evre galenit ve baritin parajeneze girmesi ile karakterize edilmektedir (Temur, 1990). Bölgede ortalama %3 Zn, %2,5 Pb, %0,7 Cu tenörlü 500 bin ton muhtemel ham cevher rezervinin varlığı tahmin edilmektedir (Temur, 1991). Sulucadere de yapılan analizler sonucunda 3500 ppm e kadar çıkan kalay değerleri bulunmuştur (Yener ve Özbal, 1986). Sulucadere kalay cevherleşmesi hidrotermal metazomatik kökenli olduğu ve cevher mikroskopisi incelemesi sonucunda sfalerit, galenit, pirit, fahlerz, kalkopirit, arsenopirit, markasit, stannit, burnonit, pirotin, siderit, nabit altın, idayit ve Ag-sülfotuzları gibi pirimer mineraller tespit edilmiştir (Çağatay ve Arman, 1989). Bolkardağ mermerlerinin kuzeyindeki ofiyolitik kayalar içerisinde yer yer nikel-bakır zuhurları bulunmaktadır. Madenköy ofiyolitik melanjı içerisinde ofiyolitik kökenli kayaçların bozuşması sonucu oluşmuş silisleşmiş zon lisfenit olarak tanımlanmıştır. Kalkankaya tepe yakınlarında yeşil renkli tipik lisfenitleşmiş kayaç örneklerinde; kromit, nikel mineralleri, pirit, kalkopirit, kuvars, klorit, ve karbonat içerdiği tespit edilmiştir (Öztunalı, 1991). Madenköy ofiyolit melanjı içerisinde yer alan lisfenitler altın içermektedir. M.T.A. nın bu zonun devamı olan Sulucadere de yaptığı çalışmalarda altın, gümüş, kurşun, çinko, bakır ve molibden mineralleri ile nikel, kadmiyum, arsenik ve antimon değerleri tespit edilmiştir (Yıldırım ve diğerleri, 1984). 17

32 3. MATERYAL ve METOD Tülin GEDİK 3. MATERYAL ve METOD Çalışma alanı Niğde ili Ulukışla ilçesi Madenköy ve dolaylarını kapsamaktadır. Arazi çalışmaları başlamadan bölge ile ilgili topografik ve jeolojik haritalar incelenmiş, bölge hakkında yazılmış jeolojik raporlar gözden geçirilmiştir. Bölgedeki bitki türlerinin yayılımı, bitkilerin sistematik tanınması, örnek alınacak organın saptanması (yaprak, dal, kök vb.), örnekleme modeli ve aralığı, uygun analiz yöntemlerinin tespit edilmesiyle arazi çalışmalarına geçilmiştir. Arazi çalışmaları 2003 yılının Mayıs ve Ağustos aylarında yapılmıştır Materyal Mayıs ve Ağustos aylarında yapılan arazi çalışmalarında, bölgede baskın türler esas alınarak; Astragalus sp., Berberis vulgaris, Colutea cilicia, Juniperus oxycedrus, Paliurus spina- christi, Pinus nigra, Rosa canina bitki türleri ve toprak örnekleri toplanmıştır (Tablo 3.1, Şekil ). Ayrıca Maden deresi boyunca 3 istasyondan su örneği alınmıştır. Tablo 3.1. Madenköy ve çevresinden toplanan bitki türlerinin sistematiği (Seçmen, vd., 1989). BİTKİ ADI FAMİLYA ADI YEREL ADI Astragalus sp. Fabacea Geven Berberis Berberidaceae Hanımtuzluğu Colutea cilicia Fabacea Patlangaç Juniperus oxycedrus Cupressaceae Katran Ardıcı Paliurus spina- christi Rhamnacea Karaçalı Pinus nigra Pinacea Karaçam Rosa canina Rosaceae Kuşburnu 18

33 3. MATERYAL ve METOD Tülin GEDİK Şekil 3.1. Madenköy ve çevresinde yetişen Astragalus sp. (Geven) bitki türü. Şekil 3.2. Madenköy ve çevresinde yetişen Berberis vulgaris (Hanımtuzluğu) bitki türü. 19

34 3. MATERYAL ve METOD Tülin GEDİK Şekil 3.3. Madenköy ve çevresinde yetişen Colutea cilicia (Patlangaç) bitki türü. Şekil 3.4. Madenköy ve çevresinde yetişen Juniperus oxycedrus (Katran ardıcı) bitki türü. 20

35 3. MATERYAL ve METOD Tülin GEDİK Şekil 3.5. Madenköy ve çevresinde yetişen Paliurus spina-christi (Karaçalı) bitki türü. Şekil 3.6. Madenköy ve çevresinde yetişen Pinus nigra (Karaçam) bitki türü. 21

36 3. MATERYAL ve METOD Tülin GEDİK Şekil 3.7. Madenköy ve çevresinde yetişen Rosa canina (Kuşburnu) bitki türü Metod Biyojeokimyasal Prospeksiyon Bitki türlerinin cevherleşmelerle ilgili olarak gösterdikleri dağılım ve morfolojik değişikliklerin gözlem yoluyla incelenmesiyle yapılan cevher aranmasına Jeobotanik prospeksiyon, kimyasal analizlerinin yapılmasıyla cevher aranmasına ise Biyojeokimyasal prospeksiyon denilmektedir. Jeobotanik ve Jeokimyasal prospeksiyon yöntemlerinin her ikisine birden de Botanik prospeksiyon adı verilmektedir (Köksoy, 1991 ve Rose vd., 1979; Sağıroğlu ve Özdemir, 1997 den). Biyojeokimya ilk defa 1926 yılında Vernadsky tarafından dünya üzerindeki bütün jeokimyasal tepkimelerin herhangi bir yolla canlı yaşam tarafından etkilendiğini belirtmek üzere kullanılmıştır (Schiesinger, 1992; Sağıroğlu ve Özdemir, 1997 den). Jenetik olarak biyojenik anomaliler tüm canlıları içeren bitki, hayvan ve mikroorganizmaların jeokimyasal özellikleri ile ilgi bir anomali grubudur. Ancak biyojenik anomaliler denince çoğu zaman yaygın uygulama alanlarının fazla olması nedeniyle daha çok bitkiler kullanılmaktadır (Erdman ve Kokkola, 1984; Sağıroğlu ve Özdemir, 1997 den). Çünkü hayvan ve mikroorganizmalarla ilgili 22