GÜMÜŞHANE ÜNİVERSİTESİ BİLİMSEL ARAŞTIRMA PROJELERİ BİRİMİ FEN BİLİMLERİ Gümüşhane İlinde Doğal Kaynaklı Radyasyonun Gamma Ray Spektrometre Ölçümleri Yapılarak Belirlenmesi ve İnsan Sağlığı Üzerindeki Etkilerinin İncelenmesi (Proje Kodu : 2012.02.1717.3) Hazırlayanlar: Yrd. Doç. Dr. Nafız MADEN Yrd. Doç. Dr. Enver AKARYALI 2013 Başlama Tarihi : 15.01.2012 Bitiş Tarihi : 16.01.2013 Ocak 2013, Gümüşhane Gümüş hane Üniversitesi Jeofizik Mühendisliğ i Bölümü
Önsöz Bu çalışma Gümüşhane İli Merkez, Kelkit, Şiran, Köse, Torul ve Kürtün ilçeleri ile bu ilçelere bağlı Özkürtün, Altınpınar, Tekke, Arzular, Salyazı, Öbektaş, Kaş, Deredolu, Gümüşgöze, Ünlüpınar, Söğütlü, Yeşilbük beldelerind e doğal radyasyon ölçümü yapılmıştır. Alınan ölçümler sırasında bizden yardımlarını esirgemeyen Gümüşhane halkına ne kadar teşekkür etsek azdır. Ayrıca yıl boyunca Mühendislik Fakültesi önündee alınan günlük ölçümler ile Radyasyon seviyesi sürekli izlenmiştir. Günlük Radyasyonn ölçümlerini alan bölümümüz öğrencilerinin üstün gayretleri takdire değerdir. Bu projenin gerçekleşmesine öncülük eden RektörümüzR z Prof.Dr. İhsan GÜNAYDIN a, Rektör yardımcımız Prof.Dr. Haydar AKYAZI ya, Bap koordinatörümüz Yrd.Doç.Dr. Kağan KILINÇ a ve BAPP personellerine ne kadar teşekkürr etsek azdır. 1
1. 2. 3. 4. 4.1. 4.2. 4.3. 4.4. 4.5. 5. 6. 7. 8. 9. 10. İÇİNDEKİLER Sayfa No: Özet... 6 Abstractt...... 7 Giriş... 8 Genel Bilgiler... 9 Radyasyon Kaynakları... 9 Doğal ve Yapay Radyasyon Kaynakları... 11 Radyasyonun insan sağlığı üzerinde etkileri... 16 Bölgeninn Jeolojisi ve Tektoniğii... 17 Merkez İlçenin Genel Jeolojisi... 21 Amaç ve Kapsam... 24 Gereç ve Yöntem... 25 Bulgular... 28 Tartışmaa... 62 Sonuç Yorum.... 62 Kaynaklar... 64 2
ŞEKİLLER DİZİNİ Sayfa No Şekill 1. Alfa, Beta ve Gama ışınları.... 11 Şekill 2. Doğal ve yapay radyasyon kaynaklarının toplam radyasyona oranı. Toplam Radyasyon dozu 3.03 msv/yıl olarak alınmıştır.... 14 Şekill 3. Birleşmiş Milletlerr Genel Kuruluna sunulan UNSCEAR 2008 raporu verilerine göre toplam radyasyonun alınan kaynaklara göre yüzdesi. Tüm kaynaklardan alınan ortalamaa radyasyon dozu 3.03 msv/yıl olarak alınmıştır.... 14 Şekill 4. Gümüşhane ve çevresinin genelleştirilmişş kolon kesiti (Kandemir 2004 ve Eyüboğlu vd., 2010 dan değiştirilerek alınmıştır).... 20 Şekill 5. Gümüşhane İli ve çevresinin jeoloji haritası (Türk-Japon Ekibi, 1985).... 22 Şekill 6. Gümüşhane iline bağlı ilçeler ve bu ilçelere bağlı beldelerde alınan toplam Doz Oranı değerleri.... 30 Şekill 7. Gümüşhane iline bağlı ilçeler ve bu ilçelere bağlı beldelerde alınan Etkin Doz Oranı değerleri.... 31 Şekill 8. Gümüşhane iline bağlı ilçeler ve bu ilçelere bağlı beldelerde alınan etkin Doz Oranı değerlerindenn hesaplanann Yıllık Eşdeğer Doz Oranı O değerleri.... 32 Şekill 9. Gümüşhane ili Merkez ilçeye bağlı beldeler, köyler ve v mahallelerde ölçülen toplam Doz Oranı değerleri.... 36 Şekill 10. Gümüşhane ili Merkez ilçeyee bağlı beldeler, köylerr ve mahallelerde ölçülen Etkin Doz Oranı değerleri.... 37 Şekill 11. Gümüşhane ili Merkez ilçeyee bağlı beldeler, köylerr ve mahallelerinde ölçülen Etkin Doz Oranı değerlerinden n hesaplanann Yıllık Eşdeğer Doz Oranı değerleri.... 38 Şekill 12. Gümüşhane merkez ilçeye bağlı mahallelerde ölçülen toplam Doz Oranı değerleri.... 42 Şekill 13. Gümüşhane merkez ilçeye bağlı mahallelerde ölçülen Etkin Doz Oranı değerleri.... 43 Şekill 14. Gümüşhane merkez ilçeye bağlı mahallelerde ölçülen Etkin Doz Oranı değerlerinden hesaplanan Yıllıkk Eşdeğer Doz Oranı değerleri. d... 44 Şekill 15. Gümüşhane ilininn Yıllık Eşdeğer Doz Oranı değerleri haritası.... 45 3
Şekill 16. 2012 yılı Ocak ayına ait Toplam Doz (a), Etkin Dozz (b) ve Yıllık Eşdeğerr Doz Oranı (c) değerleri............. 48 Şekill 17. 2012 yılı Şubat ayına ait Toplam Doz (a), Etkin Doz (b) ve Yıllık Eşdeğerr Doz Oranı (c) değerleri............. 49 Şekill 18. 2012 yılı Mart ayına ait Toplam Doz (a), Etkin Dozz (b) ve Yıllık Eşdeğer Doz Oranı (c) değerleri............. 50 Şekill 19. 2012 yılı Nisan ayına ait Toplam Doz (a), Etkin Doz (b) ve Yıllık Eşdeğerr Doz Oranı (c) değerleri............. 51 Şekill 20. 2012 yılı Mayıs ayına ait Toplam Doz (a), Etkin Doz (b) ve Yıllık Eşdeğer Doz Oranı (c) değerleri............. 52 Şekill 21. 2012 yılı Haziran ayına ait Toplam Doz (a), Etkin Doz D (b) ve Yıllık Eşdeğer Doz Oranı (c) değerleri............. 53 Şekill 22. 2012 yılı Temmuz ayına ait Toplam Doz (a), Etkin Doz (b) ve Yıllık Eşdeğer Doz Oranı (c) değerleri.... 54 Şekill 23. 2012 yılı Ağustoss ayına ait Toplam Doz (a), Etkin Doz D (b) ve Yıllık Eşdeğer Doz Oranı (c) değerleri............. 55 Şekill 24. 2012 yılı Eylül ayına ait Toplam Doz (a), Etkin Doz (b) ve Yıllık Eşdeğerr Doz Oranı (c) değerleri............. 56 Şekill 25. 2012 yılı Ekim ayına ait Toplam Doz (a), Etkin Doz (b) ve Yıllık Eşdeğerr Doz Oranı (c) değerleri............. 57 Şekill 26. 2012 yılı Kasım ayına ait Toplam Doz ( a), Etkin Doz (b) ve Yıllık Eşdeğer Doz Oranı (c) değerleri............. 58 Şekill 27. 2012 yılı Aralık ayına ait Toplam Doz (a), Etkin Doz (b) ve Yıllık Eşdeğer Doz Oranı (c) değerleri............. 59 Şekill 28. 2012 yılı aylar itibariyle en düşük, en yüksek ve ortalama Toplam Doz Oranı (a), Etkin Doz Oranı (b)) ile Yıllık Eşdeğer Doz Oranı (c) değerleri.... 61 Şekill 29. 11 Mart 2011 Honshu depreminden sonra Fukushima Dai-ichi santralinde meydanaa gelen sızıntıya ait radyasyon değerleri (URL-2).... 63 4
ÇİZELGELER DİZİNİ Sayfa No Çizelge 1. Doğal kaynakların sebep olduğu dünya ortalama radyasyon doz değerleri (UNSCEAR, 2008; URL-1).... 12 Çizelge 2. Yapay kaynakların sebep olduğu dünya ortalama radyasyon r doz değerleri (UNSCEAR, 2008)... 13 Çizelge 3. UNSCEAR tarafından yayınlanan dünyada bazı ülkelerdeki en yüksek doğal kaynaklıı radyasyon doz oranı değerleri (UNSCEAR, 2000; URL-1).... 15 Çizelge 4. Radyasyona maruz kalınan doz aralıkları ve insan sağlığına olan etkileri (URL- 1).... 17 Çizelge 5. Bitkiler ve hayvanlar için yaklaşık öldürücü radyasyon dozları (URL-1)... 17 Çizelge 6. Dört pencereli bir spektrometrenin enerji düzeyleri...... 26 Çizelge 7. Gümüşhane iline bağlı Köse, Kelkit, Şiran, Torul ve v Kürtün ilçelerinde yapılan Radyasyon ölçümleri... 29 Çizelge 8. Gümüşhane ili merkez ilçeye bağlı beldeler ve yerleşim yerlerinin radyasyon değerleri... 34 Çizelge 9. Gümüşhane ili merkez ilçeye bağlı mahallelerde alınan a radyasyon değerleri... 39 Çizelge 10. 20122 yılı aylar itibariyle Toplam Doz Oranı, Etkin Doz Oranı ve Yıllık Eşdeğer Doz Oranı değerlerininn en düşük, en yüksek ve ortalamaa değerleri.... 60 5
1. Özet Radyasyon hayatın bir gerçeğidir. Radyasyonun doğal olarak her yerde bulunduğu bir dünyada yaşıyoruz. Yerkabuğundaa doğal olarak bulunan Uranyum, Toryum, Potasyum gibi elementler radyoaktivite özelliği gösterirler. Dolayısıylaa bu elementleri içeren mineral ve kayaçlar radyoaktiftirler. Radyasyonun fazlası insan sağlığını tehdit ettiği gibi, daha ileri safhalarda ölüme yol açabilir. Bu proje çalışması kapsamında a Gümüşhane ili genelinde toplam 129 adet Doğal Radyasyon ölçümü yapılmıştır. Yapılan ölçümler Gama Ray Spektrometre cihazı ile alınmıştır. Her ölçüm noktasının koordinatı GPS ile tespit edilmiştir. Alınan ölçümlerin değerlendirilmesi ile Toplam Doz oranı değerleri 1045.9 ngy/saat ile 1221.3 ngy/saat arasında; Etkin doz oranı değerlerinin 732.4 nsv/saat ile 855.2 nsv/ /saat; eş değer doz oranın değerlerinin ise 0.89 msv/yıl ile 1.04 msv/yıl arasında değiştiği tespit edilmiştir. Elde edilen bu değerlerin dünya ortalaması seviyelerinde olduğu görülmüş olup, insan sağlığı üzerinde hastalık yapıcı bir etkisinin bulunmadığı kanaatine ulaşılmıştır. Anahtar Kelimeler: Gümüşhane, Jeofizik, Doğal Kaynaklı Radyasyon, Gamma Ray Spektrometre, Toplam Radyasyon Dozu 6
2. Abstract Radiation is a fact of life. Wee live in a world where the natural radiations exist everywhere. The Uranium, Thorium,, Potassium elements found naturally in the earth's crust show radioactivity. Therefore, the rocks and minerals containing g these elements are radioactive. As more radiation threat to human health, the more m advanced stages can lead to death. Within the scope off this project, a total of 129 natural radiation measurements were gathered in the entire province of Gümüşhane. The measurements were taken with Gamma Ray Spectrometer device. The coordinates of each measurement point is determined by GPS. It is determined thatt the total dose rate, the effectivee dose rate and the equivalent annual dose rate values change from 1045.9 ngy/h to 1221. 3 ngy/h, 732.4 nsv/h to 855.2 nsv/h and 0.89 msv/year to 1.04 msv/year, respectively, by evaluating the observation values. When the computed equivalent annual dose rate values were considered, it was seen that the results were under the world average level and that theyy did not have any disease-making effect on human health. Keywords: Gümüşhane, Geophysics, Radiation Dose Natural Radiation, Gamma Ray Spectrometer, Total 7
3. Giriş Çevresel radyasyon ölçümlerinin temel amacı, insanların çevresel kaynaklardan aldıkları radyasyon dozunun tayini ve oluşturabileceği sağlıkk riskinin değerlendirilmesidir. Bunun yapılabilmesi için de doğal radyasyon kaynaklarını oluşturan radyonüklidlerin çevresel ortamdaki yoğunlaşmaları ve insanların maruz kaldıkları toplam radyasyon dozuna bunlarınn katkıları ayrı ayrı belirlenmelidir. Ayrıca çevresell ortamda bulunan radyonüklidler ile insanların bu kaynaklardan aldıkları radyasyon dozu arasındaki ilişkinin belirlenmesi gerekir. Bu tür sistematik araştırmalar sonucu bir bölgeninn doğal radyasyonunun çevre yönünden sağlıklı yaşama uygun olupp olmadığına karar verilebilir. Bu konuda yapılmış pek çek çalışma literatürde mevcuttur: Bakaç ve Kumru (1999)( yaptıkları çalışmada, Gediz Nehrinin Ege Denizi'ne döküldüğü noktadan başlayarak doğduğu noktaya kadar Gediz Havzası'nın radyoaktivite seviyesi araştırdılar. Her 1 km'de birr olmak üzere havzadan toplam 321 noktada yüzey gamaa ve radyometrik uranyum ölçümleri yaparak eu konsantrasyonunun 0.10-7. 54 ppm, eth konsantrasyonunun 0.35-27.13 ppm, %K konsantrasy yonunun %0.04-3.19 ve gama gözlemlerinin 56-176 cps ve 6-166 ur/h ve radyometrik uranyum beta ve gama ölçümlerinin de sırasıyla 0-15 cps ve 0-24 cps aralığında değiştiğini belirlediler. Karahan ve Bayülken (1999) tarafından yapılan bir çalışmada, İstanbul ve çevresinin gamaa doz oranları belirlenmiştir. İstanbul un yüzey toprağındaki doğal radyonüklitt aktivite konsantrasyonu, gama spektrometresi kullanılarak ölçülmüştür. Tso ve Leung (2000) tarafından yapılan diğer bir araştırmada ise Hong Kong ta yaşayan nüfusun doğal radyasyon nedeni ile aldığı doz hesaplanmıştır. Iyogi vd v (2002) tarafından yapılan çalışmada ise Japonya dakii Aomori ilçesinde çevresel gama ışın doz oranları incelenmiştir. Karakelle vd (2002) tarafından yapılan çalışmada Kocaeli, Basın daki 27 farklı örnek istasyonundan alınan toprak örneklerindeki doğal radyonüklit konsantrasyonları belirlenmiştir. Akkurt vd (2004) tarafından yapılan çalışmada Isparta bölgesindeki doğal gama radyasyon ölçümü yapılmıştır. Ölçümler Eberline firmasıı tarafındann üretilen NaI (Tl) proplu portatif radyasyon monitör cihazı (ASP2e) kullanılarak yapılmıştır. Ölçülen çevresel gama radyasyon dozu 2,43 μr/h ile 37,54 μr/h değerleri arasında değişmektedir. Isparta Davraz ve Gölcük bölgelerinde eki ölçüm sonuçları aylara göre vee yerden yüksekliğe bağlıı olarak yapılmıştır. Ölçüm sonuçları en yüksek radyasyon dozu Gölcük bölgesinde 37,54 μr/h olarak bulunurken en düşük değer 2,43 μr/h ile Davraz bölgesinde 8
bulunmuştur. Kam (2004) tarafındann yapılan bir çalışmada Tekirdağğ ili gama ışınlama dozları ve ev içii radon konsantrasyonları belirlenmiştir. Bu amaç a için Tekirdağ il genelinde 169 noktada dışş havada ayrıca Tekirdağ merkezinde ev içi ve v ev dışı birçok noktada gama ışınlama doz ölçümü gerçekleştirilmiştir ve sonuçlar ngy/h olarak o belirlenmiştir. Değerlier (2007) yaptığı çalışmada genel olarak Adana İli ve çevresindeki doğal kaynaklarda bulunan doğal radyoaktivite değerlerinin belirlenmesi ve bu doğal kaynaklardan yayınlanan farklı tipteki radyasyonların ölçülmeleri ile de Adana İlini kapsayan bölgenin doğal temel t radyasyon seviyesini tespit etmiştir. Bunun için yüzeye yakın atmosferde portatif gama dedektörü ile havada soğurulmuş gama a doz oranları; gama spektrometrik analiz sistemi ile ölçüm alınan noktalardak i toprakta bulunan nüklitlerin radyoaktivite konsantrasyonları; alfa ve beta sayım sistemii ile içme, deniz, göl ve nehir sularındaki toplam alfa ve beta radyoaktivite konsantrasyonları vee Cr-39 nükleer iz dedektörü ve Radosys ölçüm sistemi ile de Adana ili şehir merkezindee bulunan evlerdeki radon gazı konsantrasyonlarını ölçmüştür. Yapılan çalışma sonucunda s doğal kaynaklardan Adana ilinde insanların bir yılda maruzz kaldıkları radyasyon dozları hesaplanmıştır. 4. Genel Bilgiler 4.1. Radyasyon Kaynakları ı Radyasyonun doğall olarak her yerdee bulunduğu bir dünyada yaşıyoruz. Yerkabuğunda doğal olarak bulunan Uranyum, Toryum, Potasyumm gibi elementler radyoaktiftirler. Dolayısıyla bu elementleri içeren mineral ve kayaçlar radyoaktivite özelliği gösterirler. Radyoaktivite ilk önce 1895 yılında Wilhelm Conrad Röntgen, 1896 yılında ise W.C. Röntgen den habersizz Antoine Henri Becquerel tarafından keşfedilmiştir. Radyasyon veya Işınım, elektromany yetik dalgalar veya parçacıklar p biçimindeki enerji yayımı ya da aktarımıdır. Bir maddenin atom çekirdeğind deki nötronların sayısı, proton sayısına göre oldukça fazla ise; buu tür maddeler kararsız bir yapı göstermekte ve çekirdeğindeki nötronlar alfa, beta, gama gibi çeşitli ışınlar yaymak suretiyle parçalanmaktadırlar. Çevresine bu şekilde ışın saçarak parçalanan maddelere radyoaktif madde ("ışınımsal madde") ) denir. Bir atom çekirdeğinin parçalanmasından meydana gelen helyumm çekirdeklerine (2 proton, 2 nötron) alfa parçacıkları denir. Bu ışımaların durdurulmasıı çok kolaydır. Bir kâğıt yaprak bile yeterli olur. Beta ışınları da alfa ışınları gibi bir atom çekirdeğinin parçalanmasıylaa oluşur. Bu parçalanmada çekirdekten 2 proton değil, bir elektron veya bir 9
pozitron ayrılır. Beta ışımaları alfa taneciklerinee göre daha hızlıdır. Durdurulmaları daha zordur. Yüklü oldukları için manyetikk alanda sapma gösterirler. Gama ışınları çekirdekten ayrılan ve ışık hızıyla yayılan elektromanyetik enerjidir. Atom çekirdeğinden bir alfa veya bir beta parçacığı ayrıldıktan sonra çekirdekte fazladan enerji oluşur vee atom çekirdeğinin yapısı kararsız hale gelir. Gama ışınları, atomun kararlı bir yapıya y kavuşması için fazladan sahip olduğu enerjiyi çekirdeğinden ayırması sonucu oluşur.. Yüksüz olduğu için manyetik alanda sapma göstermez. Durdurulma ası zordur. Birkaç cm kalınlığındaki kurşun bloktan dahi geçebilirlerr (Şekil 1). Dünyamız oluşumundan bu yana radyoaktif bir özellik göstermektedir. Dolayısıyla çevremizde her zaman için bir miktar radyasyon bulunur. Radyasyonun fazlası insan sağlığını tehdit ettiği gibi, daha ileri safhalarda ölüme yol açabilir. a Doğada kendiliğinden radyoaktif olan bazı elementler vardır,, bunlar dört grupta ele alınır: Radyum grubu: Uranyum 238 ile başlar ve parçalanmalarla kurşun 206'ya dönüşür. Aktinyum serisi: Bu seri uranyum 235 ile başlar ve kurşun 207'ye dönüşerek biter. Toryum serisi: Toryum 232 ilee başlar ve kurşun 208 ile i son bulur. Neptünyum serisi: Neptünyum 237 ile başlayıp, bizmut 209 ile biter. Doğal radyasyon radyoaktif elementler ile uzay boşluğundakii yıldızlar ve bazı nesneler tarafından üretilir. Radyoaktif elementler toprakta, havada, suda ve hatta kendi vücudumuzda doğal olarak bulunurlar. Ayrıca her gün bu radyoaktif elementleri su, hava ve yediğimiz yiyecekler yoluyla vücudumuza almaktayız. Dünyada doğal olarak radyoaktif elementlerin bulunmadığı hiçbir yer yoktur. 10
Şekill 1. Alfa, Beta ve Gama ışınları. Radyoaktivitenin hemen hemen bütün bilimsel vee teknik alanlarda geniş bir uygulama alanıı vardır. Radyoaktif izotopların nükleer tepkimelerinden tekniğinn birçok dalında kontrol aracı olarak faydalanılır. Bu kontrolde özellikle radyoaktif bir elementin radyoaktif olmayan bütün izotoplarıylaa aynı özellikleri göstermesinden yararlanılır. 4.2. Doğal ve Yapay Radyasyon Kaynakları Çevredeki doğal ortam insanınn maruz kaldığı en büyük b radyasyon kaynaklarını içermektedir. Dünyanın oluşumuyla a birlikte doğada yerini alan çok uzun ömürlü (milyarlarca yıl) radyoaktiff elementler yaşadığımız çevrede, normal vee kaçınılmaz olarak kabul edilen doğal bir radyasyon düzeyi oluşturmuşlardır. İnsanlar, İ dış uzay ve güneşten gelen kozmik ışınlar, yer kabuğunda bulunan radyoizotoplar, toprak vee yapı malzemeleri, su ve gıdalar gibi doğal kaynaklardann ışınlanmaktadır. Bunların yanı sıra enerji üretimi, tıp, endüstri, araştırma, tarım, hayvancılık gibi pek çok alanda kullanımı kaçınılmaz olan yapay kaynaklar nedeni ile doz almaktadır. Yeryüzündeki tüm canlılarr ve cansızlar doğal ve yapay radyasyon kaynaklarından, dış ve iç ışınlanma yoluyla her ann radyasyona maruz kalmaktadır. Gama ve betalar dış ışınlamalarla, alfalar ise iç ışınlamalarla daha çok zarar verirler. Maruz kalınan radyasyonun büyük bir kısmı doğal kaynaklıdır.. Doğal radyasyondan kaynaklanann ışınlanma, Uzaydan dünya atmosferine gelen yüksekk enerjili kozmik ışınlara ait paracıklardan ve yer kabuğunda bulunann doğal radyoaktif izotoplardan olmak üzere iki ana nedenden kaynaklanır. İnsanların aldıkları dış radyasyon dozları 11
dünyanın her yerinde aynı değildir. Günümüzde UNSCEAR tüm kaynaklardan alınan dozlara d ilişkin verileri düzenli olarak yayımlamaktadır. Çizelge 1 de 2008 yılında yayımlanan rapora göre dünya nüfusunun doğal radyasyon kaynaklarından aldığı yıllık ortalama dozlar görülmektedir. Çizelge 1 ye göre toplam doğal radyasyonun yıllık ortalaması 2.42 msv olup, 1-13 msv arasında değiştiği görülmektedir. Bu değerin %52.07 si Radon gazı solunumundan, %19.83 ü ise kayaçların içinde yer alan U, Th ve K gibi g radyoaktif elementlerden kaynaklanmaktadır. Çizelge 1. Doğal kaynakların sebepp olduğu dünya ortalama radyasyon doz değerleri (UNSCEAR, 2008; URL-1). Kaynak Yıllık ortalama doz Değişim D Aralığı Yüzdesi (msv) (msv) (%) Radon soluma Doğal ışınlanma Kozmik ışınlanma İç ışınlanma Toplam 1.26 0.48 0.39 0.29 2.42 0.2-10 0.3-1.0 0.3-1.0 0.2-1.0 1-13 52.07 19.83 16.12 11.98 100.00 Çizelge 2 de ise 2008 yılında yayımlanann UNSCEAR raporundan derlenen yapay kaynaklardan ileri gelen dünyanın yıllık ortalama doz değerleri d görülmektedir. Bu Çizelgeye göre yapay kaynaklardan dünyanın aldığı yıllık doz değeri 0.61 msv dir. Çizelge 1 ve Çizelge 2 ye göre dünyanın yıllık toplam radyasyonuu 3.03 msv tir. Bu değerin %79.8 i doğal radyasyon kaynaklarındann ileri gelirken %20.2 si yapay radyasyon kaynaklarından ileri gelmektedir (Şekil 2). Toplam radyasyon kaynağının %41.6 sı evlerdeki radon gazının bozunum ürünlerinden, %19.8 i tıbbi ışınlanmalar oluşturur. Yapay radyasyon kaynakları (radyoaktif kazalar, tüketici ürünleri, ü mesleki ışınlanma ve nükleer endüstriden kaynaklanan salımlar) toplam radyasyonun ancak %0.4 ünü oluşturur (Şekil 3). Toprak ve kayalardaa yüksek konsantrasyonlarda bulunan 238 U, 232 Th ve 40 K gibi radyonüklitler, kozmik ışınların atmosferdeki reaksiyonları sonucu s üretilen yüksekk enerjili nötronlar, protonlar, elektronlar ve müonlar ile yapı malzemelerinden çıkan gamaa ışınları dış radyasyon kaynaklarınıı oluşturmaktadırlar. Atmosferde bulunan tozz ve partiküllerdeki 12
doğal radyoizotoplar ve yapı malzemelerinden çıkan 222 Rn ve v 220 Rn gibi radyoaktif gazlar, sindirim ve solunum yoluyla vücudaa alındıklarında iç ışınlamalara sebep oldukları için bunlar aynı zamanda iç radyasyon kaynakları olarak da bilinirler. Çizelge 3 de UNSCEAR tarafından 20000 yılında yayınlanan rapordan derlenen dünyada ölçülmüş en yüksek doğal kaynaklı doz oranı değerleri ngy/saat olarak verilmiştir. En yüksek değer Brezilya sahillerinde ölçülmüş olup 90.000 ngy/saat tir. Çizelge 2. Yapay kaynakların sebepp olduğu dünya ortalama radyasyon doz değerleri (UNSCEAR, 2008). Yıllık ortalama Doz Kaynak (msv)) Tıbbi ışınlanmaa 0.6 Nükleer 0.005 denemeler Mesleki 0.005 Işınlanma Çernobil kazası 0.002 Nükleer güç 0.00022 santralleri Toplam 0.61 Değişim Aralığı A (msv) Alçak ve yüksek sağlık hizmetlerine göre 0.03-2.0 msv aralığında a değişir. En yüksekk değere (0.15 msv) 1963 yılında ulaştı. Buu tarihten sonra azalmaktadır. Bütün işçilerin maruz kaldığı yıllık doz 0.7 msv olmakla birliktee 0-20 msv arasında değişebilmektedir. İşçilerin maruz kaldığı bu dozun büyük bir çoğunluğu doğal radyasyondan kaynaklanmaktadır. Özellikle madenlerde Radon gazı gibi. 1986 yılında en yüksek değere (0.04( msv) ulaştı. Buu tarihten sonra azalmaktadır. Kazaa alanı yakınlarında yüksektir. Güç santrallerinin artmasıyla yükselmekle birlikte, iyileştirme çalışmalarıyla düşürülebilmektedir.. Bazı güç santrallerininn 1 km yakınındaki doz 0.02 msv kadar olabilmektedir. 13
Yapay Kaynaklı Radyasyon 20,2% Doğal Kaynaklı Radyasyon 79,8% Şekill 2. Doğal ve yapayy radyasyonn kaynaklarının toplamm radyasyona oranı. Radyasyon dozu 3.03 msv/yıl olarak alınmıştır (UNSCEAR, 2008). Toplam Nükleerr Endüstri 0,,4% Radon Soluma 41,6% Vücut İçi Işınlanma 9,6% Kozmik Işınlanma 12,9% Doğal Işınlanma 15,8% Tıbbi Işınlanma 19,8% Şekill 3. Birleşmiş Milletler Genel Kuruluna sunulan UNSCEAR 2008 raporu verilerine göre toplam radyasyonun alınan kaynaklara göree yüzdesi. Tüm kaynaklardan alınan ortalama radyasyon r dozu 3.03 msv/yıl olarak o alınmıştır (UNSCEAR, 2008). 14
Çizelge 3. UNSCEAR tarafından yayınlanan dünyada bazıı ülkelerdeki en yüksek doğal kaynaklı radyasyon doz oranı değerleri (UNSCEAR, 2000; URL-1). Ülke Brezilya Çin Mısır Fransa Hindistann İran İtalya Niue Island İsviçre Bölge Guarapari Mineas Gerais Goias Pocos de Caldas Araxá Yangjiang Quangdong Nil deltası Merkez Kuzey batı Keralaa ve Madrass Ganj deltası Ramsar Mahallat Lazio Campania Orvieto town South Toscana Pacific Tessin, Alps, Jura Bölge Karakteristiği Nüfus En Yüksek Doz (ngy/saat) 90-170 (Caddeler) Monazit kumlar; kıyı alanları Volkanik tabakalar 73.000 3500 90-90.000 (Sahil) 110-1.300 340 2.8000 Monazit parçacıklar Monazit kumlar 80.000 370 20-400, şistik kaya, kumtaşıı 20-400 7.000. 000 Uranyum mineralleri 10-10.000 Monazit kumlar; kıyı alanları 200-4.000 200 km uzunluğunda, 500 m 100.000 1.8000 genişliğinde 260-440 Kaynak suları 2.000 70-17.000 800-4.000 5.100. 000 180 5.600. 000 200 Volkanik toprak 21.000 560 100.000 150-200 Volkanik toprak 4.500 1.1000 Gneiss, verucano, karstik topraklarda 226Ra 300.000 100-200 40 K canlıı ve cansız maddelerde yaygın ve bol miktardaa bulunur.. Doğal radyoizotoplar daha çok volkanik, fosfat, granit ve v tuz kayalarında yüksek konsantrasyonlarda bulunurlar. Bu kayalar doğa şartlarına bağlı olarak zamanla ufalanarak çok küçük parçalar halinde yağmurr veya akıntı sularıyla toprağa karışırlar. Böylece toprağın doğal radyoaktivitesini artırırlar. Dünyanın jeolojik yapısı incelendiğinde belli 15
kalınlıktaki toprak tabakasının hemenn altında kaya yataklarının olduğuu görülür. Bu kaya yatakları da radyoaktiviteye sebep olurlar. Karasal radyonüklitler çevresel ortamlarda homojen bir dağılım göstermez. 4.3. Radyasyonun insan sağlığı üzerinde etkileri Radyasyon bir cisimden geçerse, cismi iyonizee ederek kimyasal yapısını bozmaktadır. Eğer radyasyon organ ve dokuları oluşturan bir b hücreden geçerse ve hücre içinde kromozomları oluşturan DNA moleküllerinde kritik bozulmalarb ra sebebiyett verirse, hücre kendini tahrip etmektedir. Bununla birlikte hücre vee DNA herr zaman fiziksel ve kimyasal bozulmaya uğramakta olup kendilerinii tamir etmee mekanizmalarına sahiptirler. Radyasyonun sebep olduğuu bozulmalar bu normal hücrelerin tamir işlemleriyle genellikle yenilenebilmektedir. Eğer kendini yenileme işlemi başarılıysa ya da öldürülen hücre çok sayıda değilse sorun oluşmamaktadır. Ancak, DNA nın hatalı tamir işlemi yapması durumunda mutasyona uğrayan hücreler ölecektir. Bununla birlikte hücrenin küçük de olsa yaşama şansı ve DNA daki mutasyonunn hücre bölündükçe kendini kopyalama olasılığı doğar. Bu işlem çok adımlı işlemin başlangıcı olup bunun sonucunda hücrenin kanser olmasınaa yol açabilir (URL-1). Molekül, hücre ve doku üzerinde birçok muhtemel etki kişinin dışarıdan radyasyona maruz kalması sonucu oluşmaktadır. Böyle şiddetli bir etki belli bir süre içinde maruz kalının toplam doza bağlıdır. Eğer bir kişi yüksekk seviyede radyasyona uzun bir süre maruz kalırsa ve vücutta radyasyon birikimi yüksekk ise vücuttaki birçok hücre ölecektir. Radyasyona maruz kalan kişide ciddii hastalıklara (deri yanıkları, saç dökülmesi, kısırlık, vb) sebep olacaktır. Doza bağlı olarak,, radyasyona maruz kalan kişi eğer iyi bir tıbbi tedavi alırsaa kısmen iyileşebilecektir. Ancakk çok yüksek dozlarda iyileşme mümkün değildir ve birkaç gün ya da haftada kişinin ölümüyle sonuçlanacaktır (URL-1). Aşağıda Çizelge 4 de maruz kalınan doz aralıkları ve insan sağlığına olan etkileri gösterilmiştig ir. Hayvan ve bitkiler de radyasyondan etkilenmektedir. Hasara uğrama mekanizmaları insanlarınkiyle aynıdır. Yüksek dozlarda hastalık ve ölüm olmaktadır. o Düşük seviyelerde benzer kanserojen etkiler görülmektedir. Bitkiler ve hayvanlar için yaklaşık öldürücü radyasyon dozları aşağıda Çizelge 5 dee verilmiştir. 16
Çizelge 4. Radyasyona maruz kalınan n doz aralıkları ve insann sağlığına olan etkileri (URL- 1). Doz Aralığıı (msv) 0-10 İnsan sağlığına etkisi İnsan sağlığı üzerinden doğrudan etkisi yoktur. 10 1.000 Erken etkisi yok. Yüksek dozlara maruzz kalan nüfuslarda belli kanser türleri oranında artış 1.000-10.000 Radyasyon hastalığı (ölüm riski), yüksek dozlara maruz kalan nüfuslarda belli kanser türleri oranında artış 10.000 den yüksek Her zaman ölüm Çizelge 5. Bitkiler ve hayvanlar için yaklaşık öldürücü radyasyon dozları (URL-1). Doz Aralığı (Sv) Ölüm 1-10 Memeli ve kuşlar 10-100 Kabuklu hayvanlar, sürüngenler amfibiler, balık, yüksek bitkiler 100-1.000 Yumuşakçal lar 1.000-10.000 Protozoa, bakteri, yosun, liken, algler, böcekler 4.4. Bölgenin Jeolojisi ve Tektoniği 238 U, 232 Th, 40 K gibii doğal radyonüklitlerin topraktaa bulunma miktarları toprağın kökenini oluşturan kayaç türüne bağlıdır. Yüksekk radyoaktivite daha çok volkanikk kökenli kayaçlarda gözlemlenirken, düşük radyoaktivite seviyeleri ise tortul kayaçlarda görülmektedir. Fakat bazı katmanlarına ayrılabilen tortul kayaçlar k (tortul şist) ve fosfat içeren kayaçların da nispeten yüksek radionüklit içeriğine sahip olması beklenir. Bu bağlamda çevredeki Doğal Radyasyon seviyesi bölgeninn jeolojik yapısıyla doğrudan ilişkilidir. Bu nedenle çalışma alanınınn jeolojisininn bilinmesi zorunludur. Çalışma alanının içinde bulunduğu Doğu Pontidd Orojenik k Kuşağı, bölgede yüzeyleyen kayaç topluluklarının sedimantolojik, tektonik ve magmatikk özelliklerine bağlı olarak; Kuzey, Güney ve Eksen Zonu u olmak üzere üç alt birliğe ayrılırr (Bektaş vd. 1995). Kuzey Zon, genellikle Geç Kretase vee Tersiyer yaşlı volkanik kayaçlar ve granitik kütleler ile temsil edilir. Güneye doğru gidildikçe magmatik faaliyetin şiddeti azalır ve magmatik kayaçlara sedimanter kayaçlar eşlik etmeye başlar. Güneyy Zon, başlıca Mesozoyik ve Tersiyer yaşlı sedimanter kayaçları, Pulur, Ağvanis ve Tokat T metamorfik masiflerini, ultramafik intruzyonları, Geç Kretasee yaşlı şoşonitik ve ultrapotasik volkanikleri, Erken 17
Eosen yaşlı adakitik intruzyonları ve Arzular cevherleşmesine ev sahipliği yapan Orta-Geç Eosen yaşlı bazaltik-andezitik volkanik kayaçları içine alırr (Eyüboğluu vd. 2010) ). Eksen zonu ise, Kop Dağı ve Erzincan civarında yüzeyleyen, ultramafik kütleler ve Orta-Üst Kretase yaşlı ofiyolitik-olistostromal melanj ile temsil edilir. Her zon yaklaşık KB, KD ve D-B gidişli bölgesel ölçekli faylar ile ayrılmakta olup, buu faylar bölgedeki havzaların açılmasını ve kapanmasını ve ayrıca magmatik kayaçların vee cevherleşmelerin yerleşimlerini kontrol eden ana tektonik yapılardır (Eyüboğluu vd. 2006).. Doğu Pontid Orojenik Kuşağı nın Güney Zonu içinde yer alan inceleme alanının en yaşlıı birimini Kurtoğlu Metamorfitleri oluşturur. Başlıca mikaşist, gnays, fillat ve bunları kesen metagranitik dayklardan oluşan bu birimin metamorfizma yaşı 320.3±1.7 milyon yıl ile Karbonifer dir (Topuz vd. 2007). Bu metamorfik taban kayaçları, k Geç Karbonifer yaşlı asidik kayaçlar tarafından kesilir. Gümüşhane i (Yılmaz, 1973) ) veya Gümüşhane Plütonu (Çoğulu, 1975) gibi değişik isimlerle adlandırılan bu birim başlıca granodiyorit, granit, kuvarslı mikrodiyorit ve dasitlerden oluşmaktadır.. Özellikle iri taneli birimler plütonun merkez kesimlerinde, dasitikk kayaçlar ise plütonun kenar kesimlerinde yüzeyleme verir. Doğu Pontidler in Hersinyen tabanını temsil eden bu iki birim, Erken-Orta Jura yaşlı volkano-sedimanter istif ile uyumsuz olarak örtülür. Güney G Zon da yaygın olarak yüzeyleme veren ve değişik araştırmacılar tarafından farklı adlarla a isimlendirilen bu birim, birbirleriyle yanal geçiş gösteren ve kısa mesafelerde kalınlık farkları sunan rift ilişkili birimleri içerir. Andezit, diyabaz, bazalt, aglomera, tüf ve tüfitlerden oluşan volkanik ara seviyeler, yersel çakıltaşı, dereceli kumtaşı, marn, kiltaşı ve kumlu kireçtaşı ile Calcari Ammonitico Rosso fasiyesinde gelişmiş bol ammonit, belemnit, çift çenetli, sünger, krinoid ve gastropod içeren bu birimin başlıca litolojilerini kırmızı renkli r ve yumrulu kireçtaşları oluşturur (Yılmaz, 2002; Kandemir,, 2004). Birim yukarıda belirtilen kaya türlerinin yanında taban ve tavana yakın seviyelerde kömürlü oluşuklar da içermektedir (Şekil 1). Bu çökeller Erken Liyas da etkin olann genişlemeli tektonik rejimin, Hersinyenn temeli parçalaması sonucu Birincii Riftleşme Fazı olarak bilinen olaylar neticesinde oluşmuşlardır (Bektaş vd.,1995 ve Yılmaz, 2002). Aktif tektonik hareketlerin ve ekstansiyon rejiminin r kontrolünde gelişen Erken-Orta Jura çökellerinin birikiminden sonra, inceleme alanında Malm dan itibaren, Alt Kretase sonuna kadar süren dönem,, magmatik k ve tektonikk açıdan oldukça duraylı olup, bu dönemde tüm Doğu Pontidler de olduğu o gibii inceleme alanında da karbonatlı kayaçların çökelimi egemendir (Pelin, 1977). 18
Berdiga Formasyonu genel olarak gri-bej renkli, kalın, yer yer masif katmanlı, çok zengin bentik foraminiferr fosilleri içeren, taban seviyeleri yer yer dolomitlerden üst seviyeleri ise çört yumru ve bantlı kireçtaşlarından oluşan, sığ denizel bir istif f özelliği sunar. Üst Kretase den itibaren Doğu Pontid Kuzey Zonu ve Güney Zonu nda farklı litolojiler görülmeye başlanır. Bu dönemde Kuzey Zon yoğun magmatik aktivitenin etkisi altındayken, Güney Zon magmatik aktiviteden uzak türbiditik karakterli çökeller ile temsil edilir. Tokel (1972) tarafından Kermutdere Formasyonu olarak adlandırılan bu istif, Gümüşhane yöresinde tabanda, ince orta tabakalanmalı, sarı renkli kumlu kireçtaşları ve yer yer konglomeralar ile başlayıp, üste doğru ince tabakalanmalı kırmızı-mor renkli mikritik kireçtaşlarına geçer ve gri-yeşil renkli tüf araa seviyeleri içeren ince-orta i tabakalanmalı kumtaşı, kiltaşı ve marn ardalanması ile son bulur (Şekil 1). Bütün bu birimler, Gümüşhane ve yakın yöresinde, tabanda yersel olarak Nummulitli kireçtaşları ile başlayıp üste doğru andezit-bazalt konglomeralar ve lav ve bunların piroklastiklerinee geçen Alibaba Formasyonu (Tokel, 1972) tarafından uyumsuz olarak örtülür. Alibaba Formasyonu nun taban kesimlerinin adakitik intrüzyonlar tarafından kesilmesi ve konglomeralar içinde adakitik kayaçların parçalarınınp n görülmesi yoğun bazaltik-andezitik volkanizma başlamadan önce asidik bir volkanizmav anın varlığına işaret etmektedir. Bölgede en genç birimleri, Kuvaterner yaşlı traverten, taraça ve alüvyonlar oluşturmaktadır (Şekil 4). 19
Şekill 4. Gümüüşhane ve çevresinin genelleştirrilmiş kolon n kesiti (K Kandemir 2004 2 ve Eyübooğlu vd., 20 010 dan değğiştirilerek alınmıştır). a 220
4.5. Merkez İlçenin Genel Jeolojisi Şehir Merkezi: Gümüşhane ili şehir merkezinde bulunan Yeni Mah., İnönü Mah., Karaer Mah. ve Karşıyakaa Mahallesinde Gümüşhane i gözlenmektedir (Şekil 5). Pembe rengi ve bol çatlaklı olması nedeniyle diğer birimlerdenn kolayca ayrılan Gümüşhane inde yüzeysel ayrışmalardan dolayı killeşme, hematitleşme, kloritleşme gözlenirken, ayrışmaların yoğun olduğu alanlarda da arenalaşma gözlenmektedir. Gümüşhane ili şehir merkezine bağlı olarak Çamlıca Mah., Hasanbey Mah., Özcan Mah., Canca Mah., Hacıemin Mahallesinde ise gri, yeşilimsi-gri renklerde gözlenen andezit ve bazaltlardan oluşan Alibaba Formasyonu yer almaktadır. Buu kayaçlarda koyu yeşil rengin baskın olduğu kloritleşme ve ayrıca çatlaklar boyunca yerleşenn kalsit damarları gözlenmekte olup Hasanbey ve Özcan Mahalleleri ile Kayalık semtinde çapları 5-25 cm arasında değişen aglomeraa blokları ve eksfoliasyon yapıları gözlenmektedir. Canca ve Hacıemin mahallelerinde Andezitlerin yüzeysel ayrışmasına bağlı olarak killeşme ve silisleşme yoğun olarak gözlenmektedir. Bağlarbaşı-Kampüss Alanı: Bağlarbaşı Mahallesi ve v kampüs alanında gözlenen Gümüşhane i, çevre kayaçlardan renk tonu ve litolojik farklılıkk nedeniyle kolayca ayrılır. Genellikle pembe renkli ve bol çatlaklıdır. Çatlaklar boyuncaa belirgin yüzeysel ayrışmalar gözlenmektedir. Killeşme ve kloritleşme en sık gözlenen ayrışma ürünleridir. Bunlara ilaveten aşırı yüzeysel ayrışmaların etkisiyle granitler arenalaşmıştır. Bağlarbaşı Mahallesi Fen Lisesi çevresinde yer r alan kireçtaşları tazee yüzeylerinin gri ve ayrışma yüzeylerinin ise çoğunlukla kırmızımsı renkte olması, diğerr birimlerle e karşılaştırıldığında dahaa dik bir topografyaya sahip s olması sebebiyle arazide kolayca tanınabilmekte ve 2-5 cm genişliğinde kırıklar boyunca yerleşmiş kalsit damarları içermektedir. Süleymaniye Mahallesi: Süleymaniye Mahallesi ve çevresinde ç Gümüşhane i ve Berdiga Formasyonunaa ait kireçtaşları faylı dokanak halindedir. h Gümüşhane i şehirr merkezinde bulunan granitlerle aynı özellikleri göstermekte olup, kireçtaşı ile olan dokanaklarında hematitleşme yaygın olarak gözlenmektedir.. Kireçtaşları ise kalın tabakalı dik topoğrafik görünümleri ile arazide kolaylıkla tanınmaktadır. Kırıklar boyunca yerleşmiş kalsit damarları içerir. Mescitli: Mescitli Köyü ve çevresinde yaygın olarak gözlenen g birim, kumtaşı kiltaşı ve marn ardalanmasındann oluşan Geç Kretasee yaşlı Kermutdere Formasyonudur. Bu birimin genel özellikleri şu şekildedir. Kermutdere Formasyonu tabanda, ince orta tabakalanmalı, sarı renkli kumlu kireçtaşları ve yer yer konglomeralar ile başlayıp üste 21
doğruu ince tabaakalanmalı kırmızı-mor k r renkli miikritik kireççtaşları ile ddevam ederr ve griyeşill renkli tüff ara seviyeeleri içerenn ince-orta tabakalanm malı kumtaşşı, kiltaşı ve v marn ardallanması ile son bulur. Kırmızı-m mor renkli kireçtaşların k ın üzerine gelen ve genellikle kumttaşı-kiltaşı-m marn ardışım mından oluuşan türbiditt istiftir. Şekill 5. Gümüşhhane İli ve çevresinin ç j eoloji haritaası (Türk-Jaapon Ekibi, 1985). 222
Arzular: Arzular ve çevresinde Eosen yaşlı andezit bazalt ve piroklastlarından oluşan Alibaba Formasyonu yer almaktadır. Bu kayaçların genel özellikleri şu şekildedir. Gri, yeşilimsi-gri renklerde gözlenenn andezit ve bazaltlar bol çatlaklıı ve ayrışmışlardır. Koyu yeşil rengin baskın olduğu kloritleşme ve ayrıca çatlaklar boyunca yerleşen kalsit damarları olağandır. Birim içindeki baskın litolojilerden birini b oluşturan aglomeraların bileşenleri iri bloklar halinde olup, genellikle yuvarlak ve oval şekillidir. Çapları 5-40 cm arasında değişen aglomeraa bloklarınınn ayrışma ve taze yüzeyleri gri olup, yaygın olarak eksfoliasyon yapısına sahiptirler. Çatlakları boyunca ikincil kalsit k dolguları mevcuttur. Tekke: Tekke Beldesi ve çevresinde yüzeyleme veren kayaçlar, Karbonifer yaşlı Gümüşhane i, Geç Kretase yaşlı Kermutdere Formasyonu ve güncell olarak oluşumları devam eden travertenlerdir. Gümüşhane i, çevre kayaçlardan renk tonu ve litolojik farklılık nedeniyle kolayca ayrılır. Genellikle pembe renkli ve bol çatlaklıdır. Çatlaklar boyunca belirgin yüzeysel ayrışmalar gözlenmektedir. Killeşme ve kloritleşme en sık gözlenen ayrışma ürünleridir.. Kermutdere Formasyonu tabanda, ince orta tabakalanmalı, sarı renkli kumlu kireçtaşları ve yer yer konglomeralar ile başlayıp üste doğru ince tabakalanmalı kırmızı-mor r renkli mikritik kireçtaşları ile devam ederr ve grive marn yeşil renkli tüf ara seviyeleri içerenn ince-orta tabakalanmalı kumtaşı, kiltaşı ardalanması ile son bulur. Kırmızı-mor renkli kireçtaşların ın üzerine gelen ve genellikle kumtaşı-kiltaşı-marn ardışımından oluşan türbidit istif gelmektedir. Tekke yöresinde bir başkaa kayaç türü olan travertenler isee sarımsı gri renkli ve yatay ve yataya takın ince ve orta tabakalı şekilde gözlenmektedir. Oluşumları güncel olarak devamm eden travertenler, bünyesinde erimiş karbon dioksit bulunan yeraltı suları, geçtikleri bölgelerdeki kalsiyum karbonatı (CaCO3) eriterek taşıması ve suyun aniden açığa, basınçsız ortama çıkması ve karbondioksitin uçması ile suda erimiş bulunann kalsiyum karbonat çok ince katmanlar halinde kayaların üzerine çökelmesi şeklinde oluşurlar. Traverten Tekkee yöresinde en genç çökelleri oluşturmaktadır. Pirahmet: Pirahmet Köyü ve çevresinde yaygın olarak gözlenen birim, kumtaşı kiltaşı ve marn ardalanmasından oluşan Geç Kretase yaşlı Kermutdere Formasyonudur. Bu birimin genel özellikleri şu şekildedir. Kermutdere Formasyonu tabanda, ince orta tabakalanmalı, sarı renkli kumlu kireçtaşları ve yer yer konglomeralar ile başlayıp üste doğru ince tabakalanmalı kırmızı-mor r renkli mikritik kireçtaşları ile devam ederr ve grive marn yeşil renkli tüf ara seviyeleri içerenn ince-orta tabakalanmalı kumtaşı, kiltaşı ardalanması ile son bulur. Kırmızı-mor renkli kireçtaşların ın üzerine gelen ve genellikle 23
kumtaşı-kiltaşı-marn ardışımından oluşan türbidit istifi, inceleme alanında Kermutdere Formasyonu nunn ana litolojisini oluşturur ve kurşuni rengi ile diğer birimlerden kolaylıkla ayırt edilir. Birimdeki tabakaların doğrultuları genelde KD-GB uzanımlıı olup KD ya doğru eğimlidirler. Karaca Mağarası: Karaca Mağarası nın bulunduğu alanda a baskın litolojiyi Berdiga Formasyonuna ait kireçtaşları oluşturmaktadır. Bu alanda bulunan kireçtaşları kalın masif tabakalı ve gri renklidir. Genel özellikleri arasında erime boşluklarınıb ın bulunması, kalsit damarları içermesi ve yer yer kristalize olması gelmektedir. Oldukça dik bir topografyaya sahip olması arazide kolayca tanınabilmelerini sağlamaktadır. 5. Amaç ve Kapsam Bu projenin konusunu Gümüşhane ili genelinde Gamma ray spektrometre cihazı ile Doğal Radyasyon seviyesinin belirlenmesi kapsamaktadır. Alınacak ölçümlerin değerlendirilmesi sonucunda il genelinde doğal kaynaklı Radyasyon seviyesi belirlenerek risk ortaya konacaktır. Bu projede bölümümüzün sahip olduğu Gamma Ray spektrometresi cihazı kullanılacaktır. Ölçümler Gümüşhane İlinee bağlı Kelkit, Şiran, Torul, Kürtün, Köse ilçelerinde gerçekleştirilecektir. Bu projede çalışmasıı ile Gümüşhane İline bağlı Kelkit, Şiran, Torul, Kürtün, Köse ilçelerinde doğal kaynaklı radyasyon seviyesininn belirlenmesi amaçlanmıştır. Bunun için Jeofizik Mühendisliği Bölümünde bulunan 512 kanallı Gamma Ray spektrometre cihazı kullanılarak gamma doz oranı değerleri ölçülecektir. Bu ölçüler ö dahaa önce Gümüşhane Merkezde toplam 99 ayrı noktada yapılan ölçü değerleri ile birleştirilerek Gümüşhane ilininn Doğal Kaynaklı Radyasyon haritası oluşturulacaktır. Bu ölçüler üzerinde yapılacak hesaplamalar sonucunda elde edilen değerler Türkiye Atomm Enerjisi Kurumu (TAEK) ve Birleşmiş Milletler Atomik Radyasyonun Etkileri Bilimsel Komitesi K (UNSCEAR)) verileri ile karşılaştırılarak Gümüşhane ili genelinde Doğal Radyasyonun insann sağlığı üzerindeki olasıı etkileri değerlendirilecektir. İlçelerdenn alınacak ölçümler daha önce Gümüşhane ill merkezinden alınan ölçümler ile birleştirilerek Gümüşhane iline ait Doğal kaynaklı Radyasyon haritası çıkarılacak, bölgenin jeolojik yapısı ile karşılaştırılarak varsa riskli bölgeler ortaya konacaktır. Bu proje çalışması sonucunda elde edilen sonuçlar rapor haline getirilerek başta Üniversitemiz olmak üzere ilgili kamu kurum ve kuruluşlarla paylaşılması sağlanacakts tır. 24
6. Gereç ve Yöntem Gamma-Ray Spektrometre yöntemi U, Th ve K izotoplarının yaydığı gammaa ışınları ölçülerek enerji seviyelerine göre ayrılması prensibine dayanmaktadır. Radyoaktivite bir atomun, ß, ve ışınları yayarak başka bir elementin atomuna dönüşmesi olayıdır. Bu özellikteki elementlere de radyoaktif element denir. Doğada bulunan kayaçlar farklı oranlarda radyoaktif element içerirler. Kayaçların farklı oranlarda, farklı radyoaktif elementleri farklı oranlardaa bulundurmaları nedeni ile yaydıkları gamma ışınları bir fiziki özellik olarak ölçülebilmektedir. Gamma ışınlarının manyetik alanda sapmamaları ve havada yaklaşık olarak 500 m yee kadar yayılabilme si nedeni ile gamma ışını spektrometresi yönteminin havadan daa yapılabilmesine olanak vermektedir (Aydın,, 1993). Yeryüzü kaynaklı gamma ışınlarının enerjileri 0-3 MeV arasında değişmektedir. Gamma ışın spektrometresi, bu gamma radyasyonunun bellii enerji aralıklarında ölçülmesi esasına dayandığından yer ile ilgili pekk çok konunun araştırılmasında uygulanan önemli bir radyometri tekniğidir. Yerkabuğundaa doğal olarak bulunan Potasyumm (40K), Uranyum (235U ve 238U) ve Toryum (232Th) gibi radyoaktif elementlerin oluşturduğu mineralleri yapısında bulunduran kayaçlar, değişik seviyelerde radyoaktivite özelliği taşır ve gamma ışını yayarlar. Spektrometre aleti ile doğal radyoaktivite 40K, 238U ve 232Th ninn jeolojik olarak oluşumuu ile ilişkili olan madenler için potansiyel alanların tespiti, jeolojik haritalama çalışmaları, radyoaktif mineral, kömür, petrol ve v doğal gaz, metalik mineral, altın, ağır mineral ve stratejik mineral,, endüstriyel hammadde aramalarıı ile doğal ve yapay radyoizotopların neden olduğu çevree kirliliğininn araştırılması yapılabilmektedir (Aydın, 2007). Gamma ışını, spektrometrik ölçümlerde, 214Bi den yayınan 1.76 MeV ve 208Tl den yayınan 2.62 MeV enerjili gama ışınına ait radyasyonu ölçmektedir. Buu ölçümlerden yola çıkılarak izotopik denge kuramına göre uranyum ve toryumm miktarlarının hesaplanmasına gidilmektedir. Genellikle dört pencereli spektrometreler standart s olup bu pencerelerin isimleri ve alt, üst enerji seviyeleri aşağıda Çizelge 6 da verilmiştir. 25
Çizelge 6. Dört pencereli bir spektrometrenin enerji düzeyleri Pencere Adıı Altt Enerji Düzeyi (MeV) Üst Ü Enerji Düzeyi (MeV) Toplam 0.40 3.00 K 1.36 1.56 U 1.66 1.86 Th 2.42 2.82 Gamma ışınlarının 0-3 MeV enerji bandıı 512 eşit aralığa bölünerek 512 kanallı spektrometreler yapılmıştır. Her kanalın yaklaşık 12 KeV luk bir enerji aralığı vardır. Bölümümüz envanterinde bulunan cihaz, kontrol ünitesi vee el probu ile 512 kanallı olup saniyede maksimum 250 puls özelliğine sahiptir. Üç modda ölçümm yapılabilmektedir. Bunlar, (i) Gamma ışını kaynakları için hızlı ve seçici arama, (ii) Hassas radyometrik ölçümler ve (iii) K, eu, eth konsantrasyonlarınınn belirlenmesi için spektral ölçümlerdir. Radyometrik araştırmalar, mineral aramalarında, yapısal jeoloji ve jeokimyasal haritalamalarda, kayaçların jeolojik özelliklerinin karşılaştırılmasında, kayıp radyoaktif kaynakların yerinin saptanmasında, radyoaktif sızıntı ve kirliliğin belirlenmesi gibi birçok alanda kullanılabilmektedir. Radyometrik yöntemde gamma ışın spektrometrisi ile yapılan uygulamalar aşağıdaki gibi sıralanabilir: Doğal ve Yapay Radyoaktif Kirliliğin Araştırılma ası; Doğal kirlilik uranyumun izotoplarından olan radonun salgıladığı maddelerden oluşur. Yapay kirlilik ise nükleer madde üreten tesislerin, nükleer güçle çalışan elektrik santrallerininn ve yapay nükleer atıkların salgıladığı maddelerden oluşmaktadır. Bu doğal vee yapay radyoaktif maddelerin çevrelerinde meydana getirdiği, zaman içindeki değişim ve olumsuz etkilerinin izlenmesi bu yöntemle mümkündür. Radyoaktif Minerall Aramaları; Bünyesinde uranyum ve toryum gibi radyoaktif elementleri değişik oranlarda içeren minerallere radyoaktif mineraller denir. Gamma ışın spektrometrisi, radyoaktif mineral aramalarının vazgeçilmez,, direk ve tek yöntemidir. Jeolojik Haritalamaa Çalışmaları; Araştırma alanındaki formasyonların K, U ve Th içerikleri belirlenerek haritalanabilmektedir. Geniş sahaların küçük ölçekli jeolojik haritalarının detaylandırılmasında bu yöntem büyük kolaylıklar sağlayabilmektedir. Diğer taraftan diri fay hareketlerinin izlenmesi konusunda gamma ışını ölçümlerinden faydalanılabilir ve özellikle radon gazı çıkışının gözlenmesing nde kullanılabilir. Radyoaktivitesi düşük rubidyum (Rb)) elementinin tayini ile jeolojik yaş tayini yapılabilir. 26
Potasyum içeriği saptanarak ofiyolitik ve granitik kütlelerin sınırları s belirlenebilir. Petrol Aramaları; Gamma ışını spektrometrisinin petrol aramalarında kullanımı ilk olarak petrol kuyuları içinde log alımı şeklinde olmuştur. Daha D sonra petrol rezervuarının üzerindeki silindirik bir arazi sütunu içinde uranyum konsantrasyonunda bir azalma, silindirin etrafında ise uranyum zenginleşmesinin olduğuna ilişkin fiziksel ve kimyasal koşulların geliştiğine dikkat çekmişlerdir. Sözü edilen buu durum, petrol rezervuarının yeryüzündeki izdüşümünde halka biçimli ve etrafına göre yüksek radyoaktivite anomalilerinin oluşmasına neden olmaktadır. Gamma ışın spektrometri ölçümlerinin petrol aramalarındaki etkinliğini arttırmak için pilot çapta çalışmalar da yapılmaktadır. Ayrıca doğal gaz aramalarına katkı getirmek amacıyla bu yöntem uygulanmıştır. Metalik ve Metalik Olmayan Mineral Aramaları; ; Bakır, kurşun ve çinko gibi metalik mineral aramalarında gamma ışınn spektrometrisindenn dolaylı olarak yararlanılabilmektedir. Bu mineralleri bulundurann ve bilinenn jeolojik birimlerin içerdiği K, U ve Th oranları bir anahtar veya bir ipucu gibi kullanılarak başka sahalarda aynı oranlarda radyoaktif element içeren birimler üzerinde ayrıntılı çalışmalar yapılabilmektedir. Balıkesir yöresindeki bakır, molibden ve volfram içeren bazı zonlarda radyoaktivite yüksektir, Nevşehir-Genezin civarındaki uranyumca zengin zonlardaa bakır mineralizasyonuna da rastlanmıştır. Ağır, Stratejik ve Kıymetli Mineral Aramaları; Gross (1952),, Kanada daa yaptığı araştırmalarda, radyoaktivitesi yüksek intrüziflerde ve bunların civarındaki yine radyoaktivitesi yüksek zonlarda altın içeriğinin arttığına işaret etmiştir. Sedimanterr roll tipi uranyum yataklarında uranyumla birlikte stratejik öneme sahip s selenyum, vanadyum ve molibden minerallerine de rastlandığı r belirtilmiştir. Toprak Nemliliğinin ve Karın Su İçeriğinin Belirlenmesi; Radyoaktivite ölçmeleri ile toprağın ve karın suu içeriği belirlenebilm mektedir (Grasty, 1982). Bu araştırmaların radyometrik yöntemle en çok yapıldığı ülkeler ABD, Norveç ve Rusya dır. Yöntem kar kalınlığı ve topraktakii nem oranının yayınan gammaa ışını miktarı ile ilişkilendirilmesi ile uygulanmaktadır. Bu daha çok tarımsal amaçlı suu sağlama kestirimi yapılması ve sel felaketlerine karşı önlem alınması amacı ile yapılmaktadır. Gamma Işın Spektrometresinin Arkeojeofizi ikte Kullanımı; Metodun arkeojeofizikteki kullanımına Moussa (2001) nınn çalışması örnek verilebilir. Bu yöntemin arkeojeofizikteki kullanımı oldukça yenidir. Özellikle sığ bir derinlikte bulunan ve yapısında kil içeren arkeolojik yapı kalıntıları gamma ışını spektrometre ölçümleri ile 27
kolaylıkla belirlenebilmektedir. Tarihh boyunca, pişmiş kil (tuğla) yapı malzemesi olarak kullanıldığı için; K mineralince oldukça zengin olan kilin varlığı, kullanıldığı yapı malzemesi ile bu malzemeyi saran kumlu ortam arasında radyoaktif element konsantrasyon farklılığına neden olmaktadır. Gridleme yöntemi ile potasyum p (K) konsantrasyon değerlerinin kontur haritaları oluşturulmuştur. Kontur haritaları incelendiğinde düzgün geometrik şekilli olası yapı kalıntılarına ait belirtiler kolaylıkla görülebilmektedir. Özellikle, konturların sıklaştığı yani ani geçişlerin olduğu bölümler, b olası arkeolojik yapı kalıntısı sınırları olarak yorumlanmı ş ve deneme kazıları için önerilmiştir. Arkeolojik kazıların sonucunda, önerilen yerlerdeki yapıların varlığı belirlenmiştir. Diğer Uygulamalar; Gammaa ışını spektrometr risi radyoaktif elementlerin yerkabuğunda oluşturacağı ısının belirlenmesinde, dolayısı ile i kabuktaki manto kökenli ısı akısının saptanmasında da kullanılmaktadır (İlkışık, 1995). Bütün bunlara ek olarak bu yöntem tarım orman ve enerji sektörünün bazı alanlarında daa uygulanmaktadır. 7. Bulgular Proje kapsamında Gümüşhane iline bağlıı Köse, Kelkit, Şiran, Torul ve Kürtün ilçeleri ile bunlara bağlı beldelerde toplam 29 noktada Radyasyon R ölçümü yapılmıştır. Ölçüm yerlerinin koordinatları ve ölçüm değerleri Çizelge 7 de verilmiştir. Ölçüm noktalarının yerleri GPS ile belirlenmiştir. Bu ölçümler bölümümüz envanterinde bulunan 512 kanallı Gama Ray Spektrometre cihazı kullanılarak yapılmıştır. Yapılan ölçümler ile doğal kaynaklı radyasyon doz oranı vee etkin doz oranı değerleri belirlenmiştir. Alınan ölçümler sonucunda elde edilen Toplam Doz Oranı değerleri Şekil 6 da ve Etkin Doz Oranı değerleri Şekil 7 de gösterilmiştir. Çizelge 7 deki değerler incelendiğinde en yüksek doz oranı değeri 1170.99 ngy/saat olarak Torul ilçesinde; en düşük doz oranı değeri ise 1045.90 nsv/saat olarak Köse ilçesi, Salyazı beldesinde ölçülmüştür (Şekil 6). Bu noktalarda ölçülen en yüksek Etkinn Doz Oranı değeri 820.02 ngy/saat ve en düşük doz oranıı değeri ise 732.42 nsv/saat olarak belirlenmiştir (Şekil 7). Etkin doz oranı değerleri kullanılarak her ölçüm noktasına ait yıllık eşdeğer doz oranı değerleri hesaplanmıştır. En düşük Yıllık Eşdeğer Doz Oranı değeri 0.90 msv/yıl olarak Salyazı beldesinde, en yüksek Yıllık Eşdeğer Doz Oranı değeri ise 1.01 msv/yıl olarak Torul T ilçesinde tespit edilmiştir (Şekil 8). 28
Çizelge 7. Gümüşhane iline bağlı Köse, Kelkit, Şiran, Torull ve Kürtünn ilçelerindee yapılan Radyasyon ölçümleri Sıra No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 Yeri Etkin Yıllık Toplam Enlem Boylam Yükseklik Doz Eşdeğer Doz Oranı [Derece] [Derece] [m] Oranı Doz Oranı [ngy/h] [nsv/h] [msv/yıl] Kale Salyazı Köse Öbektaş Kaş Kaş 39,69 39,81 39,66 39,61 39,51 39,52 40,39 40,26 40,21 40,14 40,13 40,13 1377,44 1744,91 1575,96 1509,86 1435,84 1434,88 1069,54 1045,90 1068,06 1062,09 1051,19 1071,29 748,98 732,42 747,94 743,76 736,13 750,20 0,92 0,90 0,92 0,91 0,90 0,92 Deredolu Deredolu Kelkit Kelkit Kelkit Söğütlü Gümüşgöze Ünlüpınar Şiran Şiran Şiran Yeşilbük Yeşilbük Torul Torul Torul Altınpınar Kirazlık-Torul Özkürtün Özkürtün Özkürtün Kürtün Kürtün 39,51 39,50 39,43 39,43 39,43 39,25 39,37 39,43 39,12 39,12 39,14 38,99 38,99 39,29 39,29 39,29 39,30 39,24 39,14 39,14 39,14 39,08 39,09 40,04 40,04 40,13 40,14 40,14 40,09 40,19 40,21 40,18 40,19 40,20 40,21 40,21 40,56 40,56 40,56 40,50 40,63 40,67 40,67 40,67 40,70 40,70 1550,24 1529,57 1397,15 1396,67 1394,99 1365,91 1637,48 1686,27 1388,98 1389,94 1432,00 1388,98 1389,46 917,70 980,42 940,05 1332,02 923,95 643,24 729,28 666,80 618,01 612,00 1084,39 1075,86 1053,25 1052,10 1055,16 1106,77 1064,36 1053,34 1056,39 1051,06 1059,86 1051,08 1070,25 1117,01 1110,06 1170,99 1131,36 1101,90 1137,42 1123,72 1112,63 1102,71 1104,58 759,38 753,40 737,57 736,76 738,91 775,05 745,35 737,63 739,77 736,04 742,20 736,05 749,47 782,22 777,35 820,02 792,27 771,64 796,51 786,92 779,15 772,21 773,52 0,93 0,92 0,90 0,90 0,91 0,95 0,91 0,90 0,91 0,90 0,91 0,90 0,92 0,96 0,95 1,01 0,97 0,95 0,98 0,97 0,96 0,95 0,95 29