NEVŞEHİR MİNERALLİ SULARININ SU KİMYASI VE İZOTOP VERİLERİYLE KÖKEN DEĞERLENDİRMESİ, ORTA ANADOLU, TÜRKİYE*

6P//1 TR0500013 NEVŞEHİR MİNERALLİ SULARININ SU KİMYASI VE İZOTOP VERİLERİYLE KÖKEN DEĞERLENDİRMESİ, ORTA ANADOLU, TÜRKİYE* EVALUATION OF NEVŞEHİR MİNERAL WATERS BY USING HYDROCHEMİCAL AND İSOTOPİC DATA, CENTRAL ANATOLİA, TURKEY Mustafa AFŞİN & Murat KAVURMACI Niğde Üniversitesi, Aksaray Mühendislik Fakültesi Jeoloji Mühendisliği Bölümü, 68100 AKSARAY e-posta:mafsin@superonline. com ÖZET Nevşehir ve çevresinde çok sayıda mineralli kaynak yer almakta olup, bu çalışmada önemli olan Çorak, Karakaya ve Gümüşkent kaynaklan ele alınmıştır. Söz konusu kaynaklar genelde faylara bağlı olarak yüzeye çıkmaktadırlar. Mineralli suların basınçlı karakterdeki akiferi temelde yer alan Bozçaldağ metamorfıtlerine ait mermerlerdir. Karakaya soğuk sulan Na-Ca-HCC>3, Gümüşkent mineralli sulan Ca-HCCb, Çorak ve Karakaya mineralli sulan ise Na-Cl-HCCh su kimyası fasiyeslerine sahiptirler. CCVin baskın olduğu düşük sıcaklıklı mineralli sularda gaz-mineral-su etkileşiminden dolayı toplam mineralizasyon değerleri yüksektir. Meteorik kökenli olan sulardan Çorak ve Karakaya mineralli -sulanna daha yaşlı su katkısı olabilir. Karakaya soğuk su kaynağı sığ, yüksek miktarda COî-gazı içeren mineralli sular ise derin dolaşımlıdır. Mineralli su alanlanndaki faylar boyunca yer alan eski travertenlerin yanısıra, bu sulann aktığı yerlerde de yeni traverten çökelimleri devam etmektedir. Traverten çökeliminde kanaldaki su kalınlığının az olmasının yanısıra, türbülan akım, CO2 gazı kaybı, ph'nın yüksek olmasının da önemli rolü vardır. Anahtar traverten. kelimeler: CO2-gazı, mineralli kaynak, sığ ve derin dolaşım, su kimyası fasiyesi, ABSTRACT Many mineral waters are located in Nevşehir and its vicinity. Çorak, Karakaya and Gümüşkent mineral waters are investigated in this study. The springs generally emerge along faults in the study area. The marbles of the Bozçaldağ metamorphic basement rocks form the confined aquifer of the springs. The hydrochemical fades of the springs are Na-Ca-HCO 3 of Karakaya cold springs, Ca- HCO3 of Gümüşkent mineral waters; and Na-Cl-HCO 3 of Çorak and Karakaya mineral waters, respectively. Because of the gas-mineral-water interaction, total mineralizations are high in a CO2 dominated and low temperature mineral waters. The springs are of meteoric origin. Çorak and Karakaya mineral waters might be contributed by older waters. The Karakaya cold spring is shallow circulated, while the mineral waters which have high the free CO 2 -gas are deep circulated groundwaters. * Bu yazının hazırlanmasında "Afşin, M, 2002. CÇVcc zengin Çorak, Karakaya ve Gümüşkent (Nevşehir) mineralli sularının hidrojeokimyası. H.Ü. Yerbilimleri Büllcni, 26 (1-U)" başlıklı makaleden yararlanılmıştır. 325

In addition to the old travertines extending along faultlines, recent travertine depositions appear in places where mineral waters appear. The travertines in these regions are formed under certain conditions including low flow depth, turbulent flow, increasing ph values due to the loss of CO 2. Key words: CO 2 gas, mineral spring, shallow and deep circulation, hydrochemical facies, travertine. GİRİŞ Çorak, Karakaya ve Gümüşkent mineralli kaynaklan Nevşehir ve çevresinde yer almaktadır (Şekil 1). Bu kaynak alanları ve çevresiyle ilgili olarak yapılan jeolojik ve hidrojeolojik çalışmalardan bazıları; Pasquare (1968), Seymen (1981), Aydın (1984), Atabey vd. (1987), Atabey vd. (1988), Atabey (1989), Göncüoğlu vd. (1991), Erzenoğlu (1995) ve Afşin (2002)'e aittir. Bu çalışmanın amacı, söz konusu mineralli sulan su kimyası ve izotop verileri yardımıyla hidrojeokimyasal açıdan yorumlamaktır. Suların kökenlerinin değerlendirilmesinde karşılaştırma amacıyla kaynak alanları yakınında bulunan Karakaya soğuk ve Bayramhacılı sıcak ve mineralli sularından da örnekler alınarak bunlann da su kimyası analizleri yapılmıştır. YÖNTEM inceleme alanının ayrıntılı jeoloji haritası Atabey (1989) tarafından yapılmıştır (Şekil 2a, b ve c). Bu çalışmada ise, bölgede yüzeylenen kayaçlar daha çok hidrojeoloji özellikleri açısından incelenmiştir. Çalışma alanındaki kaynak sulanndan, yeraltısuyu seviyesinin en düşük (19.11.1997) ve en yüksek (28.06.1998) olduğu dönemlerde asitli (HNO3) ve asitsiz olarak çift kapaklı 1 litrelik plastik şişelere alınan su örnekleri H.Ü. Uluslararası Karst Su Kaynaklan Uygulama ve Araştırma Merkezi Su Kimyası Laboratuvarı'nda; izotop örnekleme kurallanna uygun şekilde çift kapaklı 1 litrelik plastik şişelere alınan su örneklerinin izotop analizleri ise DSİ Teknik Araştırma ve Kalite Kontrol Dairesi İzotop Laboratuvarlan'nda yapılmıştır. Su kimyası analizleri, APHA, AWWA ve WPCF (1989) standartlarına uygun şekilde yapılmıştır. İncelenen kaynaklann debileri üçgen savak ve hacim/zaman yöntemleriyle ölçülmüştür. Kaynak başlannda yapılan ölçümlerde sıcaklık için termometre, ph için ph metre, serbest karbondioksit için CA-23 HACH-CO2 test kiti, laboratuvardaki ıbksijen-18 ve döteryum izotop analizlerinde kütle spektrometresi kullanılmış olup, doğal trityum ölçümlerinde ise sıvı sintilasyon tekniği uygulanmıştır. JEOLOJİ VE HİDROJEOLOJİ Kayaçların Jeolojik Özellikleri İnceleme alanının temelinde Kırşehir masifine ait Tamadağ ve Bozçaldağ metamorfıtleri yer almakta-dır. Tamadağ metamorfiti Gümüşkent'in KB ve GD'sunda geniş bir alanda yüzeylenmektedir. Genelde fillat, serisit-klorit şist, kalkşist ve mermer ardalanmalı birim Pre- Mesozoyik yaşlı (Atabey, 1989) olup, granit, granodiyorit ve monzonitlerden oluşmuş Orta Anadolu Granitoyitleri (Göncüoğlu vd., 1991) tarafından kesilmiştir. Bu birimin üzerine iri kristalli, yer yer orta-kalın tabakalı masif mermerlerden oluşmuş, Pre-Mesozoyik yaşlı (Atabey, 1989) 326

Bozçaldağ metamorfıtleri gelir. Gümüşkent kaynak-larının K-KB'sı ile Nevşehir'in K ve KD'sunda yer alan Orta Anadolu Granitoyitlerinin solculum yaşı Üst Kretase öncesidir (Atabey, 1989). Genelde kumtaşı, kiltaşı ve tüfit ardalanmasından oluşmuş ve yer yer jipsli Tuzköy formasyonu, Gümüşkent'in G ve GD'sunda, Karadağ'ın çevresinde geniş bir alana yayılmış olan birim Miyosen- Pliyosen yaşlıdır (Atabey vd., 1988). Çakıltaşı, kumtaşı silttaşı ve çakıllı kumlu tüfıtten oluşmuş Yüksekli formasyonu (Aydın, 1984) Gümüşkent ve çevresinde oldukça geniş bir alanda yüzeylenmektedir. Gümüşkent'in kuzeyinde metamorfik ve plütonik kayaçlarla tektonik dokanak D37 17' 30" Ankara O **ZİNCAN KENET KU3AO.I (İAEKK) Orta Anadolu Granltoylrlerl Ona Anadolu Orlyollttcrt Orta Anadolu M«tamorf1tlari ' Ten Paylar DoQnjttu Atımlı Paylar Nomtal Faylar SıcaK vt MlnaraM Kaynak A. MneraHI Kaynak»opukgu Kaynattı Şekil 1. İnceleme alanının yer bulduru haritası (Kuşçu 1997'den değiştirilerek alınmıştır). halinde bulunan, alttaki Tuzköy formasyonu ile yer yer dereceli geçişli olan Yüksekli formasyo-nu Üst Miyosen-Pliyosen yaşlıdır (Atabey, 1989). İnceleme alanında geniş bir alanda yüzeylenen Ürgüp formasyonu (Pasquare 1968) ignimbiritik lahar, kum, kil, ignimbirit, tüf, tüfıt, kumtaşı, tüflü çakıltaşı, marn, killi kireçtaşları ve bazalttan oluşmuş, alttaki birimlerle yer yer düşey ve yanal geçişli olup, olası yaşı Üst Miyosen-Pliyosen'dir (Atabey, 1989). İnceleme alanında yüzeylenen Kuvaterner yaşlı birimlerden en altta bulunan camsı ve pomzalı tüfler Pasquare (1968) tarafından Alacaşar tüfü olarak adlandırılmıştır. Tabanda Kavak türü ile İncesu ignimbiritleri üzerine uyumsuz olarak gelmiş bu birimi sırasıyla Kumtepe külü, gevşek tutturulmuş karbonat çimentolu çakıltaşı, kumtaşı ve silttaşından oluşmuş, yer yer çapraz tabakalı, tavanındaki bazaltlara göre olası yaşı Pleyistosen (Atabey, 1989) olan Kızılırmak çakıltaşı izler. İnceleme alanının değişik noktalarında yer alan travertenler faylara bağlı olarak açığa çıkmış mineralli su çökelleridir. Kızılırmak Nehri'nin aktığı alanda çakıltaşı, kumtaşı, sik ve kilden oluşmuş eski akarsu çökellerinin üzerine yamaç molozları ile Kızılırmak Nehri'nin getirdiği çakıl,

kum, silt ve kilden oluşmuş güncel alüvyon gelir. Şekil 2. İnceleme alanlarının jeoloji haritaları: (a) Gümüşkent mineralli kaynak alanı, (b) Karakaya mineralli kaynak alanı, (c) Çorak mineralli kaynak alanı (Atabey, 1989 ve Erzenoğlu 1995'den kısmen değiştirilerek alınmıştır.) [KUVATERNER-1. Alüvyon, 2. Yamaç molozu, 3. Eski alüvyon, 4. Traverten, 5. Kızılırmak çahltaşı, 6. Kumtepe külü, 7. Alacaşar tüjîi. ÜSTMİYOSEN-PLÎYOSEN- Ürgüp Formasyonu (8. Kışladağ üyesi: Kireçtaşı, 9. Karadağ üyesi: Tüfıt ve ignimbiritik lahar, 10. Tahar üyesi: Tüfve ignimbiritik lahar, 11. Cemilköy üyesi: Pomzalı lahar, 12. Kavak üyesi: îgnimbirit, 13. Yüksekli formasyonu: Tüflü çakıl, kum, kumtaşı ve çakıltaşı; 14. Tuzköy formasyonu: Kumtası, kiltaşı, tüfıt ve jips) ÜST KRETASE ÖNCESİ- 15. Orta Anadolu Granitoyidi (Ortaköy Granotoyidi): (Granit, granodiyorit, siyenit ve kuvars porf PRE-MES0Z0YİK-16. Bozçaldağ metamorfıti: Mermer, 17. Tamadağ metamorfıti: (Filial, serisit, klorit şist, kalkşistve m^ 18. Faylar: Normal, doğrultu atımlı, olasılı, 19. Tabaka doğrultu ve eğimi, 20. Soğuk su kaynağı, 21. Mineralli su kaynağı] 328

Kayaçların Hidrojelojik Özellikleri Kaynak alanlannın temelinde yer alan birimlerden Tamadağ metamorfitine ait şistler geçirimsiz, Boz-çaldağ metamorfitine ait mermerlerin çatlaklı, kınklı ve karstik boşluklu bölümleri ise geçirimlidir. Granitoyitler içerisinde yer alan granitler genelde geçirimsiz olmakla beraber, bozunuma uğradığı ve birbi-rini kesen çatlakları içerdiği üst kuşaklarda geçirimlidir. İnceleme alanında yüzeylenen karasal, gölsel ve bataklık ortamlarında oluşmuş birimler arasında karbonat çimentolu veya gevşek tutturulmuş çakıltaşı, kumtaşı ve kireçtaşı seviyeleri pratik olarak geçirimli, siltli seviyeler ise yan geçirimlidir. Volkanosedimanter birimlerden tüf, tüfit ve küller genelde geçirimsiz, ancak faylanmaya, çatlaklı ve kınklı yapıya bağlı şekilde ikincil geçirimliliğin arttığı bölümlerde tüfitler geçirimli, akma yüzeylerine ve soğuma çatlaklanna sahip bazalt ve ignimbiritler açık çatlaklann derinliği ile orantılı olarak düşey yön-de geçirimlidir. Kızılırmak çakıltaşında, çakıl, kum, kumtaşı ve karbonat çimentolu çakıltaşlan geçi-rimli, şiltler yangeçirimli, killi seviyeler ise geçirimsizdir. Kızılırmak Nehri'nin aktığı alanda çok ge-niş yayılım gösteren yamaç molozu ile eski ve yeni alüvyonun çakıl, kum ve gevşek tutturulmuş çakıltaşlan ile kumtaşı seviyeleri geçirimli, killi seviyeler ise geçirimsizdir. HİDROJEOKİMYASAL DEĞERLENDİRME Bu bölümde, Gümüşkent mineralli sulan ayn, hidrojeokimyasal açıdan benzer özelliklere sahip olan Karakaya ve Çorak mineralli sulan ise aynı başlık altında değerlendirilmiştir. Gümüşkent Mineralli Suları Gümüşkent mineralli su kaynaklan (GMS) Gümüşkent'in 2.5 km KB'sında yer alır (Şekil 1 ve 2a). Bu kaynaklar Gümüşkent kaynak alanında Yüksekli formasyonu ile metamorfitlerin dokanağında, KB-GD yönünde uzanan Gümüşkent fayı boyunca açığa çıkmaktadır. Kaynaklann sıcaklık, ph ve EC (elektriksel iletkenlik) değerleri sırasıyla 13-21 C, 6.63-7 ph birimi ve 2710-3400 ^S/cm arasında değişmektedir (Çizelge 1). Ca-HCO 3 su tipine sahip ve karbonat sertliği % 50'den fazla olan GMS'de Ca +2 ve HCO 3 ", yüksek CO2 gazına ve akifer konumundaki mermerlere bağlıdır (Şekil 3). GMS'de Ca/Mg, Ca/Na ve Na/Cl oranlannın yüksek ve bdi değerlerinin düşük olması karbonatlı bir akifere işaret etmektedir (Şekil 4). Doygunluk analizlerine göre GMS, kalsit, dolomit ve aragonite aşın doygun; jips, anhidrit ve haliti ise çözebilecek niteliktedir (Çizelge 2). Karakaya Soğuk, Karakaya ve Çorak Mineralli Suları Karakaya soğuk sulan (KS) Karakaya mineralli sulan (KMS) yakınında Çayağıl dere boyunca yer alan tüfitler arasındaki çatlaklardan boşalmaktadır (Şekil 2b). Debisi 0.2 l/s ve sıcaklığı 15 C olan kaynağın ph ve EC değerleri sırasıyla, 7.2-7.5 ph birimi, 859-1000 is/cm arasında değişmektedir (Çizelge 1). Genel-de Na-Ca-HCC>3 su tipine girmekte olan sularda Na + 'un baskın katyon olmasının nedeni, soğuk sulann dolaşım yolunda ilişkide bulunmuş olduğu tüfler ile killerdir (Şekil 3). Söz konusu soğuk sular doygunluk indisi (SI) hesaplamalannda göz önünde bulundurulan hiçbir minerale doygun olmayan yeraltısulandır (Çizelge 2, Şekil 4). KMS Çayağıl derenin batısında KD-GB yönünde uzanan normal bir faya bağlı olarak noktada açığa çıkmaktadır (Şekil 2b). Bu sulann toplam debi, sıcaklık ph ve EC değerleri sırasıyla 18.5-21.5 C, 6.6-6.8 ph birimi ve 11400-14650 u.s/cm arasında değişmektedir (Çizelge 1). Çorak mineralli sulan (ÇMS), Nevşehir kent merkezi yakınında yer alır (Şekil 2c). Bu sular yüzeyde net olarak gözlenemeyen, Alacaşar tüfleri içerisinde D-B yönünde uzanan olasılı bir fayla 329

«: ilişkili olarak açı-ğa çıkmaktadır. Toplam debisi 1.5 l/s olan ÇMS'nin sıcaklık, ph ve EC değerleri sırasıyla 1.5-2 l/s, 16.5-21 C, 6.5-6.9 ph birimi, EC değeri 11400-18000 is/cm arasında değişmektedir (Çizelge 1). Çizelge 1. İnceleme alanındaki suların kimyasal analiz sonuçlan, bazı iyon oranlan ve bdi değerleri BC ' Kaynak T... (DS/cm) g Cs/Na CC) ; ^ H V WC1 ; SCM/Ct bdi: : CMS» CMS»* KS» KS** KMS* 18. 5 6.8 21 6.62 15 7.2 15 751 18 17 6.67 65 13220 11400 1003 859 16500 13850 21.70 20.45 359 3.49 2869 23.95 493 3.7 0.74 0.617 5.34 3.7 135.93 134.19 6.13 543 157 03 155.07 549 1.4 0.40 0.19 6.77 2.43 90 85 2.2 1.65 115 110 4.62 5.75 1 87 1.79 5 82 5.67 72.5 699 6.4 5.13 765 69.9 4.4 5.52 4.85 566 5.37 6.47 0.159 0.150 0 58 0.64 0.18 0.15 1.51 1.58 2.79 3.29 1 36 1.41 005 0.07 085 1.08 005 0.05-0.57-0.59-1.96-2.40-0.42-0.43 GMS* ^ GMS** ' 13 21 BSMS : 43 6.63 6.39 6.39 3200 2710 1610 34.93 37 92 13.22 6.37 4.52 2.26 1.78 1.23 4.95 0.44 0.19 0.25 0.25 0.1 4.1 0.104 0.259 1.74 42.9 42.52 14.56 5.48 8.39 5.84 196 30.8 2.67 7.12 12.30 1.21 0.4 2.59 0.42-79 -13.2-0.26 x :meq/l; * (Örnekleme Tarihi): 14.11.1997, **:28.06.1998, ***: 30.06.1999; SAR: Sodyum adsorbsiyon oranı, T: Sıcaklık, EC: Özgül elektriksel iletkenlik, bdi (Baz değişim indisi)= Cl-(Na+K)/Cl; ÇMS: Çorak mineralli su kaynağı, KS: Karakaya soğuk su kaynağı, KMS: Karakaya mineralli su kaynağı, GMS: Gümüşkent mineralli su kaynağı, BSMS: Bayramhacılıh sıcak ve mineralli su kaynağı. 330

- -.'-» '.ir'. _ ',ii" '. - % - - HCO3 ;.< ;. -ijâ "_ /«-,-:>: Şekil 3. İnceleme alanındaki sularda iyon değişimleri (kısaltmalar Çizelge l'deki gibidir.) 331

[ KMS ve ÇMS'nin akiferinin temelde yer alan Bozçaldağ metamorfıtlerine ait mermerler, KMS kaynak atanı yakınındaki Kışladağ üyesine ait kireçtaşları ile Orta Anadolu Granitoyitleri içerisindeki granitlerden de beslenime katkı olmaktadır. Kaynak alanları ve yakınındaki volkanosedimanter birimler basınçlı akiferin örtü kayası konumundadır. Karbonat olmayan alkalinitesi % 50'den fazla olan KMS ve ÇMS'de baskın iyonlar Na-Cl-HC(Vtür (Çizelge 1 ve Şekil 3). Na\ volkanik kayaçlardaki albitlerin çözünürlüğünün artmasına, siyenit, tüf, kil ve evaporitlerle temas sırasında, Na"'un yabancı iyon etkisi nedeniyle suların çözünürlüğünün yükselmesi sonucu Na + ile Ca 2 arasında iyon değişiminin gerçekleşmesine; HCO3* yüksek CO: gazına ve karbonatlı kayaçlara bağlıdır. KMS ve ÇMS'de Ca/Mg oranları ile bdi değerlerinin yüksek ve Ca/Na oranlarının düşük olması karbonatlı bir akiferden gelen sulardaki baz değişiminin göstergesi olabilir (Şekil 4). Kalsit, dolomit ve aragonit minerallerine doygun; Çizelge 2. İnceleme alanındaki kaynak sularının mineral doygunluk değerleri (SI) ve izotop analiz sonuçlan. Kaynak adı ve ızoıop analız numarası SI Kalsit Sİ SI Dolomit Aragonjt SI Jips SI Anhidnt SI Halit log pcoj D'O (*> V-SMOW) CTH (% > V-SMOW) Tl (±)(TU) ÇMS'(l) ÇMS**(5) 5'(2) KS«(6) KMS* (3) KMS (7) GMS* (4) GMS**(IO) BSMS**(9) 1.09 0.885 0.427 0.279 1.08 0.815 1.09 0.901 0.126 1.71 1.18 0.301-0.064 1.59 0.977 1.621 1.02 -O.379 0.955 0.742 0.284 0.135 0.940 0.671 0.956 0.758-0.018 1.28 1.19 1.70 1.70 1.11 1.17 2.47 2.04 1.39-1.49-1.40-1.92-1.92-1.33-1.38-2.69-2.26-1.61-3.76-3.78-6.55-6.72-3.60-3.62-8.11-8.67-6.41-0.259 0.092-1.95-2.09-0.113 0.023-0.301-0.075-0.492-9.71-10.22-10.05-9.04-10.51-10.17-10.5-10.53-10.2-85.46-83.84-80.23-83.13-93.69-87.41-86.31-80.26-78.35 * (Örnekleme Tarihi): 14.11.1997, **:28.06.1998, ***: 30.06.1999 (kısaltmalar Çizelge l'deki gibidir). 0±0.90 0.1 ±0.80 7.4±0.95 8±0.90 3.7+0.90 0+O.S0 1.78±0.90 0.6+0.80 0±0.80 / T : -;. :,,. :. ;, ' 30 W/MWM Ca/Mg Ca/Na SO4/CI bdi Na/CI 15 10 \! aı a 1 5 o 10-5 co 5-10 CO to o (O -15 Şekil 4. İnceleme alanındaki sularda Ca/Mg, Ca/Na, Na/CI, SO4/C1 ve bdi değişimleri (kısaltmalar Çizelge l'deki gibidir). 332

jips, anhidrit ve haliti çözebilecek nitelikte olan mineralli sulardan KMS ve ÇMS'de Na/Cl oranlarının 1.5 dolayında olması Orta Kızılırmak Tersiyer Havzası'nın (Göncüoğlu vd., 1993) kapanması sırasında derinde kalmış daha yaşlı suların mineralli sulara karışma olasılığına da işaret edebilir (Çizelge 2). Traverten Çökeliminin İrdelenmesi Mineralli sularda traverten çökelimi için suyun Ca + ve HCO3" iyonlarınca zengin ve sularda CO2 gazının ortaya çıkabileceği bir ortamın bulunması gereklidir. Ca 2+ +2HC(V CaCO3(k)+CO2(g)+H2O şeklindeki reaksiyonu kontrol eden iki faktör kısmi CO2 basıncı ve doygunluk indisidir. Sıcaklığın azalmasına bağlı olarak, CCVin çözünürlüğü arttığı için CCVin baskın olduğu bir sistemde sukayaç etkileşimi düşük sıcaklıklarda açığa çıkar (Greber, 1994). Bu nedenle, CCVin baskın, sıcaklığın düşük olduğu ÇMS ve KMS gaz, su ve. mineraller arasında temas süresinin uzaması ve evaporitlerle ilişki sonucu yüksek mineralizasyona sahiptirler. Kaynak başında yapılan ölçümlere göre, serbest CO 2 gazı değerleri GMS'de 515-650 mg/1, KMS'de 485-560 mg/1, ÇMS'de ise 360-560 mg/l arasında değişmektedir. Aynı havza içerisinde yer alan başka mineralli sularla ilgili çalışmalarda (Ercan vd., 1987 ve Nagao, vd., 1989) sulardaki yüksek CO2 gazının daha çok kabuk kökenli olarak yorumlanmıştır. Bu yorum inceleme alanındaki mineralli sularda bulunan CO2 gazının da aynı kökenli olabileceğini gösterebilir. GMS kaynak alanındaki traverten çökeliminin fiziksel ve kimyasal açıdan incelenmesi amacıyla, kaynağın çıkış noktasından sonra akmakta olduğu havuzun girişi, çıkışı ve suyun aktığı havuz dışındaki bölümde suların ph, sıcaklık ve serbest CO2gazı değerleri ölçülmüştür (Çizelge 3, Şekil 5 ve 6). Çizelge 3. Gümüşkent havuzunda yapılan fiziksel ölçümler PH 6,4 6,8 7,1 7,6 CO 2 (ms/l) 585 375 250 75 Sıcaklık ( C) 18 20 23 24 Uzaklık (m) 0 6.60 10,70 16,70 333

-.1r* î Î i Î A \ 9 I Trav«f«*a «teni / -. CC ) Kayaak i t 1 F Havuz Uw * «ah M i* -CjS-a > 1S.7» ^»» Şekil 5. Gümüşkent havuzunda traverten çökelim modeli a) Yandan görünüş, b) Üstten görünüş Suyun havuza giriş noktasından itibaren ilk 10,70 m boyunca havuzun eğiminin değişmemesi ve havuzdaki su kalınlığının sabit kalması sonucu laminer akım şartlan aynı kalmakta ve CO2 gazı havuz boyunca sudan kolayca ayrılamamaktadır (Şekil 5 A-B arası). Havuzun çıkış noktası olan eşikten sonra eğimin arttığı ve suyun yelpaze şeklinde aktığı 10,70. m'den sonra eğimin arttığı bölümde havuz kenarından taşan sularda türbülan akım oluştuğu için sıvı iplikçikleri sıçrayarak akmaktadır. Bu alandaki sular atmosferle geniş bir temas yüzeyi oluşturduğu için, sıcaklık ve ph değerleri ile ters orantılı olarak, CO2 gaz kayıptan hızlı bir şekilde yükselmeye başlamıştır (Şekil 5 B). Kaynak sulannın eşik noktası olan 10,70. ve 16,70. metrelerde CO2 gaz içeriğinin ve EC değerlerinin giderek azalması ve ph'nın yüksek değerlere ulaşması sonucu kalsite göre doygunluk artarak traverten çökelmiştir (Şekil 5 B-C ve Şekil 6). Gümüşkent ve Karakaya mineralli sulannın boşaldığı Çayağıl dere boyunca geniş bir alanda çökelmiş eski travertenlerin yanısıra, kaynakların akım yolu boyunca yeni traverten ohışumlan da sürmektedir (Şekil 7). 334

O i* birimi) S X Q. 7 6,5 6 5,5 J ( Uzaklık (m) 3 6,6 10,7 16,7; {600-500 -400-300 200 ;100 A a o (b) '.J0 600 -O-CQ2(mgfL) Sıcaklık (oq 30 i 25 Şekil 6. Gümüşkent mineralli kaynak alanında traverten çökeliminin irdelenmesi: a) CO2-pH ve b) CC>2-sıcakhk ilişkileri. 335

Şekil 7. KM S (a, b ve c) ve GMS (d) kaynak alanlarındaki traverten çökelimleri Şekil 7. KMS (a, b ve c) ve GMS (d) kaynak alanlarındaki traverten çökelimleri İZOTOP VERİLERİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ Bu bölümde, inceleme alanı ve çevresinde yer alan kaynaklardan alınan su örneklerinin oksijen-18 ( 18 O), döteryum ( 2 H) ve trityum ( 3 H) içerikleri incelenerek, yeraltısuyu dolaşım sistemleri, akiferlerin beslenim-boşalım ve hidrojeoloji özellikleri aydınlatılmıştır (Çizelge 2) Kaynak alanları ve çevresindeki diğer suların dünya yağışlarını temsil eden meteorik su doğrusu (5 2 H=8x5 18 O+l0) (Yurtsever ve Gat, 1981) ile ilişkisi 5 2 H-5 18 O grafiğinde verilmiştir (Şekil 8a) Bu grafik üzerinde incelenen suların genelde meteorik su doğrusu yakınında yer almaları bunların meteorik sular olduklarını göstermektedir. Kaynak sularının beslenme yükseltileri ile akifer içinde kalış süreleri arasındaki ilişkiyi yansıtan 5 I8 O- 3 H grafiğine göre beslenme alam en yüksek Gümüşkent mineralli kaynağı (10), en düşük ise Karakaya soğuk su kaynağıdır (6) (Şekil 8b). Bağıl geçiş süreleri açısından Karakaya soğuk sulan yüksek trityum (7.4-8 TU); mineralli sular ise düşük trityum (0-3.7 TU) değerlerine sahiptir. Kökeni meteorik olan suların yeraltında dolaşım yolu uzadıkça trityum izotopunun radyoaktif bozunmaya uğraması nedeniyle trityum değerleri düşmektedir. Bu nedenle, Karakaya soğuk sulan genç, mineralli sular ise yaşlı yeraltısulandır. 336

" ' ' : * ".-12 ' ;..-1O'\;?;:- T fi ~O '% o 3E. X ^ ^ DDnyameteork su doğrusu - -20 ' -40 -eo - - -B0 <m (a) 5 İ8 O (%o V-SMOW) 1 <o ı,o- -9.2 - -9,6 1-9.8- -10-10.2 ı 7 9-10.4 * 4-1(>.6 S A 10 * 7 - ^ ;»(»)= Oobs m süresi 3" 6 2* B ijl > ala E D, *> 0») Şekil 8. İnceleme alanındaki kaynak sularının (a) 5 l8 O/8 2 H ve (b) 5 18 O/ 3 H ilişkileri (numaralamalar Çizelge 2'deki gibidir.) TARTIŞMA VE SONUÇLAR İnceleme alanında yüzeylenen Paleozoyik'ten Kuvaterner'e kadar farklı yaştaki kayaçlar oransal olarak değişik hidrojeoloji özelliklerine sahiptirler. Temelde yer alan birimlerden Tamadağ metamorfi-tine ait şistler geçirimsiz; Bozçaldağ metamorfitine ait mermerlerin karstik boşluklu bölümleri ile bu birimleri kesen granitlerin çatlaklı üst zonlan geçirimlidir. Karasal ve gölsel birimlerin çakıltaşı, kumtaşı ve kireçtaşı seviyeleri geçirimli; kiltaşı seviyeleri geçirimsiz, siltli seviyeleri ise yan geçirimlidir. Volkanik kayaçlar genelde geçirimsiz; bazalt ve ignimbiritler açık çatlaklann derinliğine bağlı olarak düşey yönde geçirimlidir. Kızılırmak formasyonuna ait çakıl, kum, kumtaşı ve karbonat çimentolu çakıl taşlan geçirimli; kil içeren seviyeler ise geçirimsiz; yamaç molozu ile eski ve yeni alüvyon, killi seviyeleri dışında geçirimlidir. Faylara bağlı olarak açığa çıkmakta olan mineralli suların asıl akiferi Bozçaldağ metamorfıtlerine ait mermerler, örtü kayası ise volkanosedimanter birimler olmakla birlikte kaynak alanları yakınında yüzeylenen kireçtaşlan ile granitler de sulara katkıda bulunmaktadır. izotop analiz sonuçlarına göre incelenen sular meteorik kökenli olan sulardan ÇMS ve KMS'de 337

meteorik su doğrusundan küçük ölçekte sapma gözlenmiştir. Bunun nedeni, suların içermiş oldukları yüksek miktardaki CO2 gazının yanısıra mineral-su etkileşimi sonucu suların 5 18 O değerlerinin artmasıdır. Çünkü CCVin baskın olduğu düşük sıcaklığa sahip ortamlarda uzun süreli gaz-mineral-su etkileşimi nedeniyle evaporitlerle ilişkili KMS ve ÇMS yüksek mineralizasyona sahiptirler. 3 H değerlerinin mineralli sularda çok düşük, soğuk sularda ise yüksek olması, mineralli suların beslenme alanlarından uzaklarda açığa çıkmış, akiferle temas süresi uzun, yavaş akışlı ve derin dolaşımlı; Karakaya soğuk sularının ise oransal olarak sığ ve kısa dolaşımlı genç yeraltısuları olduklarını göstermektedir. Yüksek değerlerde CO2 gazı içeren mineralli sular kalsit, dolomit ve aragonit minerallerine aşın doy-gun; jips, halit ve anhidrit minerallerine doygun olmayıp bunları çözebilecek niteliktedir. KMS ve ÇMS'de Na +, Cl" ve EC değerlerinin Ca 2 ve HCO3" değerlerinden yüksek olmasının nedeni karbonatlı akiferden süreksizlikler boyunca yüzeye doğru yükselen mineralli suların çözünürlüğü yüksek olan evaporitlerle doygun hale geçemeyecek bir süre temas ettiklerinin göstergesidir. Ayrıca bu suların tuzlanmasının bir başka nedeni de Orta Kızılırmak Havzası'nın kapanması sırasında derinde kalmış daha yaşlı suların mineralli sulara karışma olasılığıdır. Mineralli sularda yeni traverten çökelimi, kaynakların akım yolu boyunca kanal eğiminin arttığı, akımın laminerden türbülana dönüştüğü, kanaldaki su kalınlığının azaldığı, ph değerlerinin yükselip CO2 gazının düştüğü noktalarda gerçekleşmektedir. KAYNAKLAR Afşin, M., 2002, CO 2 'ce zengin Çorak, Karakaya ve Gümüşkent (Nevşehir) mineralli sularının hidrojeokimyası. H.Ü. Yerbilimleri Bülteni, 26, 1-14. APHA, AWWA, and WPCF, 1989. Standard methods for the determination of water and waste water, 15 th Edition: American Public Health Association, Washington, USA, 1134 p. Atabey, E., 1989. MTA Genel Müdürlüğü 1/100.000 ölçekli açınsama nitelikli Türkiye Jeoloji Haritaları Serisi, Kayseri-H 19 paftası. Atabey, E., Tarhan, N., Yusufoğlu, H. ve Canpolat, M., 1988. Hacıbektaş, Gülşehir, Kalaba (Nevşehir)-Himrnetdede (Kayseri) arasının jeolojisi. MTA Raporu, Derleme No. 8523 (yayımlanmamış). Atabey, E., Papak, İ., Tarhan, N., Akarsu, B. ve Taşkıran, A., 1987. Ortaköy (Niğde)-Tuzköy (Nevşe-hir)-Kesikköprü (Kırşehir) yöresinin jeolojisi. MTA Raporu, Derleme No. 8156 (yayımlanma-mış). Aydın, N., 1984. Orta Anadolu Masifinin Gümüşkent batısı (Nevşehir) dolayında jeolojik ve petrografik incelemeler. A. Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, Ankara, 400 s., (yayımlanmamış). Ercan, T., Köse, C, Akbaşlı, A. ve Yıldırım, T., 1987. Orta Anadolu'da Nevşehir-Niğde-Konya dolay-larındaki volkanik kökenli gaz çıkışları. Cumhuriyet Üniversitesi Yerbilimleri Dergisi, 4/1,39-54. Erzenoğlu, Z., 1995. Türkiye termal ve mineralli sular envanteri, Nevşehir. MTA Genel Müdürlüğü Enerji Hammadde Etüd ve Arama Dairesi Raporu, 20 s. Göncüoğlu, M.C., Toprak, V., Kuşçu, İ., Erler, A., ve Olgun, E., 1991. Orta Anadolu Masifi'nin batı bölümünün jeolojisi, Bölüm 1: Güney Kesimi. TPAO Rapor No. 2909,134 s (yayımlanmamış). 338

Goncüoğlu, M.C., Erler, A., Toprak, V., Olgun, E., Yalınız, K., Kuşçu, I., Koksal, S. ve Dirik, K., 1993. Orta Anadolu Masifinin orta bölümünün jeolojisi, Bölüm 3: Orta Kızılırmak Tersiyer baseninin jeolojik evrimi. TPAO Rapor No. 33 13, 104 s (yayımlanmamış). Greber, E., 1994. Deep circulation of CO2-rich palaeowaters in a seismicaliy active zone (Kuzuluk/Adapazarı, northwestern Turkey). Geothermics, 23 (2), 151-174 Kuşçu, I., 1997 The mineralogical and geochemical comparison of the Pb-Zn skarns in the Akdağmadeni, Akçakışla and Keskin districts. Central Anatolia, Turkey. Ortadoğu Teknik Üniversi-tesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, Ankara, 192 s (yayımlanmamış). Nagao, K., Matsuda, J.I., Kıta, I. ve Ercan, T, 1989, Türkiye'deki Kuvaterner yaşlı volkanik alanlarda asal gaz ve karbon izotopik bileşimleri, Jeomorfoloji Dergisi, 17, 101-110, Ankara. Pasquare, G.,1968. Geology of the Cenozoic volcanic area of Central Anatolia. Atti. Delia. Accad. Naz. Dei Line., 40, 1077-1085. Seymen, İ, 1981. Kaman (Kırşehir) dolayında Kırşehir Masifi'nin stratigrafisi ve metamorfızması. Türkiye Jeoloji Kurumu Bülteni, 24, 7-14. " - - -- Yurtsever, Y., and Gat, J.R., 1981. Atmospheric waters in stable isotope hydrology: Deuterium and Oxygen-18 in the water cycle. JR. Gat and R. Gonfiantini (eds.), Technical Report Series No: 210, IAEA, Vienna, 103-142. 339