HATAY İLİ YAYLADAĞ İLÇESİNDE ÖZDİRENÇ YÖNTEMİYLE YERALTI SUYU ARAMALARI

Transkript

1 HATAY İLİ YAYLADAĞ İLÇESİNDE ÖZDİRENÇ YÖNTEMİYLE YERALTI SUYU ARAMALARI Groundwater Exploration by Using Resistivity Methods Around Yayladağ Village in Hatay. Ayşegül KOPAÇLI Jeoloji Mühendisliği Anabilim Dalı Hatice KARAKILÇIK Jeoloji Mühendisliği Anabilim Dalı ÖZET Bu çalışma Hatay İli Yayladağ ilçesi ve civarının yeraltı suyu taşıma potansiyelinin belirlenmesi ve hidrojeolojisinin tespiti amacıyla düşey elektrik sondaj yöntemi yapılmıştır. Jeolojik bir birimin elektrik akımını iletme potansiyeli, malzemenin gözenekliliğine, gözenekliklerinin birbiri ile bağlantılı olma derecesine, gözeneklerdeki suyun hacimine ve kondüktivitesine bağlıdır. Çalışma alanında toplam 30 noktada AB/2= 350 m olmak üzere Schlumberger elektrot dizilimine göre DES (Düşey Elektrik Sondaj) ölçümleri alınarak görünür özdirenç değerleri hesaplanmıştır. Elde edilen görünür özdirenç değerleri IPI2WİN bilgisayar programında değerlendirilerek her bir noktadaki tabakaların gerçek özdirenç değerleri ve tabaka kalınlıkları tespit edilmiştir. Daha sonrada bu değerlere göre inceleme alanının jeoelektrik haritaları oluşturularak yeraltı suyu içerme olasılığı yüksek olan 2 adet sondaj yeri tespit edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Yeraltı suyu, rezistivite, DES, Akifer ABSTRACT In this study, Vertical Electrical Soundings (VES) were made in order to determine the potential of groundwater transportation and hydrogeology around the areas of Yayladağ district in Hatay Province. Potential of electric current transmission of a geological unit depends on the porosity of the material, the degree of pore-pore connections, the volume of water in pores and conductivity. According to Schlumberger electrode arrays, at the total of 30 points in the range of AB/2=350 m, by using DES (Vertical Electrical Sounding) measurements, apparent resistivity values were calculated in the study area. Obtained apparent resistivity values have been evaluated by using the IPI2WİN computer program, thus, the real resistivity values of the layers on each point and layer thicknesses have been determined. Following this, according to the obtained data, geoelectrical sections have been prepared and two drilling locations that probably contain groundwater have been identified. Key Words: Groundwater, resistivity, VES, Aquifer Yüksek Lisans Tezi-MSc. Thesis

2 GİRİŞ İnsanoğlunun en temel gereksinimlerinden biri olan su her geçen gün daha da önem kazanmaktadır. Günümüzde kullanılan suyun bir kısmı doğaya geri dönmemekte, bir kısmı ise kirlenerek kullanılamaz hale gelmektedir. Yüzey sularının azalışı ve kullanılamaz hale gelişi nedeniyle yeraltı suyuna olan ihtiyaç daha da artmaktadır. Bu sebepten yeraltı suyunun da bilinçli ve gerektiği kadar kullanılması gerekmektedir. Dünya nüfusunun % 40'ını barındıran 80 ülke şimdiden su sıkıntısı çekmektedir yılları arasında su kullanımı iki katına çıkmıştır. Nüfusun hızla artması, buna karşılık su kaynaklarının sabit kalması sebebiyle su ihtiyacı her geçen gün giderek artmaktadır. Bu çalışmada yeraltı suyu arama yöntemi olarak jeofizik yöntemlerden biri olan Elektrik Özdirenç Yöntemi kullanılmıştır (Keller ve Frischknecht, 1966). Bu yöntem yer altı suyu aramalarında en çok tercih edilen yöntemlerden bir tanesidir (Karakılçık, 1996). Elektrik yöntemlerin kullanılması ile yapılan ölçümler yeraltı akiferler nin jeolojik iskeletinin hazırlanması, yeraltı suyu kirlenmesinin egemen olduğu kesimlerin belirlenmesi, yer altındaki az çimentolanmış ya da gevşek çökel malzemenin yeri ve kalınlığı ile sağlam temel kayaçların bulunduğu derinliğin belirlenmesine olanak sağlar (Zohdy, 1989). Bu çalışma da Hatay ın Yayladağ ilçesi ve çevresinde Düşey Elektrik Sondaj (DES) yöntemi uygulanmıştır (Şekil 1). Arazide yapılan ölçümler sonucu elde edilen görünür özdirenç değerlerinin IPI2WİN bilgisayar programında değerlendirilmesiyle her bir ölçüm noktasındaki tabakaların gerçek özdirenç değerleri ve tabaka kalınlıkları hesaplanacaktır. Bu değerlere göre de yeraltının jeoelektrik kesitinin veya haritasının oluşturulması sağlanacaktır. Elde edilen jeoelektrik haritalar yorumlanarak uygun sondaj noktaları belirlenecektir. Bölgenin Jeolojisi Hatay Doğu Torosların güneye olan uzantısı, Amanos Dağları ile temsil edilir. Amanos Dağları, yaklaşık kuzey-güney gidişli bir dağ kuşağı olup Alt Paleozoikten günümüze kadar yaygın bir çökel istifini kapsar. Bölgede temeli Kambriyen yaşlı kuvars arenit, Zabuk formasyonunu oluşturup üstte uyumlu olarak başlıca dolomitik Koruk formasyonuna geçer. Daha üstte eşitli yaş konağında şeyl türü litolojiden oluşan Sosink formasyonu bulunur. Kambriyen-Ordovisiyen de başlıca şeyl yapılışlı Kızlaç formasyonu yer alır. Silüryende kuvarsitli Arılık formasyonu, Devoniyen de ise kuvarsit kumtaşı ile başlayan tedrici kireçtaşına geçen Hasanbeyli gurubu bulunur. Dolomit, şeyl, marn ardalanmalı istifle başlayan mesozoik yaşlı Çığlı gurubu Paleozoik birimler üzerine diskordansla gelir. Üzerine Denizgören gurubu, Üst jura Üst kretase yaş aralığında çökelmiş sığ deniz çökelleri ve bu gurubu oluşturan formasyonlar yanal-düşey yönde geçişlidir, çökelme ortamı tipik bir karbonat şelfidir.otokton birimler üzerinde bindirmeli, allokton olarak Alt-Orta Meastrichtiyen yaşlı Kızıldağ ofiyoliti gelir. Otokton ve allokton birimler, genç otokton birimler tarafından transgresif olarak örtülür. Kretase transgresyonu ile başlayan sığ-derin deniz sedimantasyonu Eosen sonuna kadar kesintisiz devam etmiştir. Genç çökeller Pliyosen sığ deniz çökelleri ile temsil

3 edilmekte olup diskordan olarak daha yaşlı birimler üzerine gelmektedir (Yıldız ve Taptık, 2003). Materyal ve Metot Metaryal İnceleme alanı Akdeniz bölgesinin doğusunda bulunan Hatay ilinin güneyinde bulunan Yayladağ ilçesinde yer almaktadır. Belde deniz seviyesinden yaklaşık 500 metre yüksekliktedir. Topoğrafyanın engebeli olması ve ormanlık alanların geniş yer kaplaması nedeniyle tarımsal alanlar son derece sınırlı kalmıştır. İnceleme alanı içindeki en önemli akarsu Kızlar gölü ve Gökpınar dereleridir. Bu dereler birleşerek Kureyşi deresini oluştururlar. Bu dere Yayladağı ilçesi içinden geçtikten sonra Suriye sınırlarına girer ve buradan Akdeniz e dökülür. Metot Düşey Elektrik Sondaj (DES) Yöntemi Düşey Elektrik Sondaj (DES) Türkiye de yeraltı suyu aramaları için en çok kullanılan jeofizik yöntemlerinden biridir. Özellikle ölçü aletlerinin göreceli olarak ucuz oluşu ve kullanımının kolay olması gibi nedenlerle birçok jeolojik sorunun çözümünün yanı sıra, elektriksel iletkenlik temeline dayandığı için yeraltı suyu aramaları için özellikle tercih edilmektedir. Doğru akım özdirenç ölçü düzeneği Şekil 2 deki gibi gösterilebilir. DES in amacı, yüzeyden yapılan potansiyel ölçümleri ile yeraltı katmanlarının derinlik (h) ve özdirenç parametrelerinin (ρ) saptanmasıdır (Pekeris, 1940). Yanal özdirenç değişimlerinden daha az etkilenmesi nedeniyle arazide ölçü düzeni olarak Schlumberger elektrot düzeni tercih edilmektedir (Şekil 3). Arazide gerçekleştirilen ölçümler sonucu elde edilen görünür özdirenç değerleri (ρ a ) çeşitli değerlendirme yöntemleri (eğri çakıştırma yöntemi, doğrudan yorum yöntemi ardışık yorum yöntemi vb.) yardımıyla değerlendirilerek yeraltının derinlerine olan değişimi belirlenmeye çalışılmaktadır (Bhattacharya, and Patra,1968). DES metodu yatay ya da az çok yatay tabakaların etüdünde kullanılır. Araziden elde edilen özdirenç değerleri IPI2WİN bilgisayar programında değerlendirilmiştir. Program da, Schlumberger elektrot açılımına karşılık gelen değerler girilerek DES eğrileri oluşturulmaktadır. Araştırma Bulguları Araştırma sahasında 30 noktada yapılan jeofizik ölçümler sonucu DES (Düşey Elektrik Sondaj) verileri elde edilmiştir. Elde edilen DES verilerindeki görünür özdirenç (rezistivite) değerleri IPI2WİN programında hesaplamalarda kullanılmıştır. Görünür özdirenç değerleri ile bunlara karşılık gelen (AB/2) yarı açılım uzaklıkları IPI2WİN programında veri olarak girilerek arazi eğrileri bilgisayar ortamında değerlendirilerek en uygun eğri elde edilmeye çalışılmıştır (Şekil 1 ve 2). Şekil 1 ve 2 de IPI2WİN programına göre hesaplanan tabaka parametreleri yani her tabakanın özdirenç değeri, kalınlıkları ve derinlikleri görülmektedir. Çalışma arazisinde bir Düşey Elektrik Sondaj (DES) uygulaması yapılma aşamasında DES noktasının yerinin belirlenmesi kaliteli veri toplamada önemli yer

4 tutmaktadır. Çalışma alanında yapılan jeolojik çalışmalar DES noktalarının yerinin belirlenmesinde önemli bir rol oynamıştır. Şekil 1. Araziden elde edilen DES noktalarından bazılarının görünür özdirenç arazi eğrisi ve tabaka parametreleri

5 Şekil 2. Araziden elde edilen DES noktalarından bazılarının görünür özdirenç arazi eğrisi ve tabaka parametreleri

6 Şekil 1 ve 2 da ki grafiklerden görüldüğü gibi her bir istifi oluşturan tabakaların kalınlıkları ve özdirenç değerleri hesaplanmıştır. Bu grafikte yatay eksen (AB/2) yarı açılım uzaklığı (metre), düşey eksen ise görünür özdirenç (ohmm) olmak üzere çift logaritmik olarak görünür özdirenç arazi eğrisi çizilmektedir. Şekil 2 de ki özdirenç değerlerinde Kışlak 3 eğrisinde özdirenç değerinin oldukça yüksek olduğu tespit edilmiştir. Üçüncü bir tabakaya akım ulaşmış fakat kalınlığı tespit edilememiştir. Bazı tabakalardan akım ne kadar arttırılmış olsa da geçmemiştir. Bu durumda yerin direnci elektrik akımının gücünü yenmiştir. Ulaşılan bu derinliğe elektrik temel denir. Litolojinin Tanımlanması İnceleme alanında 30 noktadaki Düşey Elektrik Sondaj (DES) ölçümlerinde alüvyonun alanının tamamında yer aldığı tespit edilmiştir. Ayrıca çalışma alanında D.S.İ tarafından açılan su sondaj kuyularında üstte alüvyonun altta ise kil, killi kireçtaşı, kireçtaşı ve ofiyolitik zonun yer aldığı görülmektedir. Aşağıdaki tabloda inceleme alanındaki no lu sondaj kuyusunun kimyasal analiz sonuçları görülmektedir. Tablo 1. Yayladağ No lu Sondaj Kuyusunun Kimyasal Analizi Katyon Durumu Na K Ca M g 1. 2 Anyon Durumu CO 3 HCO Sertli k E.C.mikromho/c m Suyu n Sınıfı Cl SO C2S DES ölçümlerinin IP2WİN bilgisayar programına göre değerlendirilmesi sonucu bulunan tabaka parametreleri (Şekil 1 ve 2) göz önünde tutularak ve D.S.İ tarafından açılan su sondaj kuyularından alınan kırıntılı numune örneklerinin tabaka parametreleri ile karşılaştırılması baz alınarak hangi özdirenç değerinin litolojik olarak hangi formasyona karşılık geldiği tablo 2 de verilmiştir. Yeraltı suyunun varlığını ortaya koyan en önemli delil şüphesiz ki yeraltı su seviyesine çok yakın bölgelerdeki önemli özdirenç düşüşleridir (Şekil 1 ve 2). Örneklerde; yeraltı su seviyelerinin özdirenç düşüşlerinin hemen başladığı, sona erdiği veya her ikisinin arasına da rastlamaktadır Arshad, ve diğ.,2007). Özdirenç değerleri bilindiği gibi jeolojik yapının içerdiği suyun kondüktivitesine ve efektif tane çapına bağlıdır. Eğer yapının taşıdığı suyun özdirenci sabit kalacak olursa; ölçülen özdirenç değişiklikleri ile değerlendirilen kesitler jeolojik yapıya tam bir uyumluluk gösterirler. Özdirencin değerinin düşmesi, yapının tane çapının küçüldüğünü gösterir. Bunun tersi olarak özdirenç değerinin büyümesi ise tane çapının büyümesi ile izah edilir. Kilin bazı seviyelerinin çakıl içermesi özdirencin yükselmesine buna karşılık kumun 0.2 7

7 bazı seviyelerinin kil içermesi özdirencinin düşmesine neden olmakta aynı şekilde çakılın bazı seviyelerinin kum ve kil içermesi özdirencinin düşmesine sebep olmaktadır (Qude, 2001). Gözenekliliğin, özdirenç ve malzeme durumlar ile olan ilişkisi; gözeneklilik özdirenç ile ters orantılıdır. Yani gözenekliliği büyük olan yapının özdirenç değeri küçük ve dolayısıyla ince elemanlı, gözenekliliği küçük olan yapıların özdirenç değeri büyük, buna bağlı olarak ta yapıyı meydana getiren elemanların irileştiği anlaşılır. Jeoelektrik Kesitler veya Haritalar DES noktalarından ölçülmüş olan görünür özdirenç (ρ a )eğrilerine ait veriler kullanılarak tüm çalışma alanını elektriksel olarak ifade eden kesitler veya haritalar elde edilmiştir. Arazide elde edilen görünür özdirenç değerleri IPI2WİNbilgisayar programında değerlendirilmiştir. Jeoelektrik haritalar (Şekil ), ölçüm noktalarının tabaka derinliğinin fonksiyonu olarak ölçekli biçimde çizilmiştir. Şekil 3. IPI2Win ile değerlendirilen DES noktalarının Jeoelektrik Haritaları

8 Özdirenç, kayaçların elektriği geçirme yeteneği olan iletkenlik kuramıyla bağımlıdır. Özdirencin değerinin düşmesi, yapının tane çapının küçüldüğünü gösterir. Bunun tersi olarak özdirenç değerinin büyümesi ise tane çapının büyümesi ile izah edilir. Kilin bazı seviyelerinin çakıl içermesi özdirencin yükselmesine buna karşılık kumun bazı seviyelerinin kil içermesi özdirencinin düşmesine neden olmakta aynı şekilde çakılın bazı seviyelerinin kum ve kil içermesi özdirencinin düşmesine sebep olmaktadır (Griffiths ve Barker, 1993). Gözenekliliğin, özdirenç ve malzeme durumlar ile olan ilişkisi; gözeneklilik özdirenç ile ters orantılıdır. Yani gözenekliliği büyük olan yapının özdirenç değeri küçük ve dolayısıyla ince elemanlı, gözenekliliği küçük olan yapıların özdirenç değeri büyük, buna bağlı olarak ta yapıyı meydana getiren elemanların irileştiği anlaşılır (Qude, 2001). Jeoelektrik haritalara yeraltının litolojik haritası da diyebiliriz. Çünkü her kayacın elektriği iletim oranı birbirinden farklıdır. Sonuçlar Bu çalışma Hatay İli Yayladağ ilçesi ve civarının potansiyel yeraltı suyu olanaklarını ve su içeren formasyonların belirlenmesi amacıyla yapılmıştır. Türkiye su kıtlığı çeken ülkeler arasında yer almamakla birlikte, hızlı nüfus artışı, kirlenme ve yıllık yağış ortalamasının dünya ortalamasından düşük olması; mevcut kaynakların daha dikkatli kullanılmasını ve kirlenmeye karşı gerekli tedbirlerin bir an önce alınmasını gerektirmektedir. İnceleme alanında yapılan çalışmalar sonucu Karaköse Beldesinde akifer olan formasyon; Kretase yaşlı konglomera, kumlu kireçtaşı, kireçtaşları, killi kireçtaşları ve marnlar ile resifal kireçtaşlarıdır. Kışlak Beldesinde akifer özelliği taşıyan formasyon; Paleosen yaşlı kireçtaşlarıdır. Yeditepe Beldesinde ise Kretase yaşlı konglomera, kumlu kireçtaşları, çörtlü kireçtaşları ve altında bulunabilecek diğer formasyonlar akifer özelliğindedir. Çalışma alanında toplam 30 noktada AB/2=-350m olmak üzere Schlumberger elektrot dizilimine göre DES ölçümleri alınmıştır. Alınan ölçümlerden elde edilen DES değerlerinden görünür özdirenç değerleri hesaplanmıştır. Bu değerler IPI2WİN bilgisayar programını kullanılarak toplam 30 DES noktasının her birinin gerçek özdirenç değerleri ve tabaka kalınlıkları belirlenmiştir. İnceleme alanının ve çevresinin jeolojisi de dikkate alınarak DES noktalarından elde edilen tabaka parametrelerinde (özdirenç ve kalınlık) hangi özdirenç değerlerinin litolojik olarak hangi formasyona karşılık geldiği saptanmıştır. Alüvyon ve gevşek çimentolu formasyonlarda yüksek özdirenç değerli seviyeler, yüksek permabiliteli seviyeleri göstermektedir (Harr, 1962). DES verilerinden elde edilen eğriler deki değerler kullanarak yeraltının litolojik haritası da diyebileceğimiz jeoelektrik haritalar elde edilmiştir. Buna göre uygun sondaj noktaları belirlenmiştir

9 Kaynaklar BHATTACHARYA, P.K., and PATRA, H.P., Direct Current Geoelectric Sounding, Principles and Interpretation. Elsevier Pub. Co., New York, 135 pp. HARR, M.E., Groundwater and Seepage. McGraw-Hill Books, New York, New York. SELÇUK H., Kızıldağ-Keldağ-Hatay Dolayının Jeolojisi ve Jeodinamik Evrimi MTA. Gen. Md. Derleme Rap. No:7787 Ankara. ZOHDY, A.A.R., A new method for the automatic interpretation of Schlumberger and Wenner sounding curves: Geophysics, V.54, No.2, p.77. QUDE E., Improving Fresh Groundwater Supply Problems and Solution. Ocean & Coastal Management Vol. 44, 2001, pp KARAKILÇIK, H Düşey Elektrik Sondaj Yöntemi ile Silifke_Ovacık Ovası Yeraltı Suyu Araştırılması. Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Jeoloji Mühendisliği Anabilim Dalı Yüksek Lisans Tezi. 139 sayfa. KELLER, G.V., and FRISCHKNECHT, F.C., Electrical Methods in Geophysical Prospecting. Pergamon Press, 517 pp. PEKERİS, C.L., (1940) Direct Method Of Interpretation In Resistivity. Prospecting Geophysics, V.5, P YILDIZ, H. ve TAPTIK, M.A., Hatay ilinin jeolojisi. Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü Doğu Akdeniz Bölge Müdürlüğü Raporu. ARSHAD, M,. CHEEMA, J.M., and AHMED, S., 2007.Determination of Lithology and Groundwater Quality Using Electrical Resistivity Survey. Internatıonal Journal of Agrıculture & Bıology, GRİFFITHS D.H. AND BARKER R.D. (1993). Two dimensional resistivity imaging and modeling in areas of complex geology. Journal of Applied Geophysics 29: