Çorak, Karakaya ve Gümüşkent (Nevşehir) mineralli sularının ve kaynak alanlarındaki travertenlerin hidrojeokimyası

Abstract

Çalışma alanının temelinde Kırşehir masifine ait mermerlerle karakteristik Bozçaldağ metamorfitleri yer alır. Granit, granodiyorit türü kayaçlarla temsil edilen Orta Anadolu Granitoyitleri metamorfik kayaları keserler. Temeldeki birimlerin üzerine uyumsuzlukla Tersiyer ve Kuvaterner yaşlı çökeller gelir. Söz konusu birimler geçirimli, yarı geçirimli ve geçirimsiz olmak üzere üç farklı hidrojeolojik grupta tanımlanmıştır. İnceleme alanının temelinde yer alan Paleozoyik yaşlı metamorfitler, hidrotermal sistemin ana hazne kayacını, Tersiyer ve Kuvaterner yaşlı birimlerin geçirimsiz seviyeleri örtü kayacı, gelişen kırık hatlar ise akışkanların yüzeye taşınmasına neden olan akım yollarını oluşturur.İncelenen tüm soğuk, mineralli, sıcak ve mineralli sular geçirimli birimler ile geçirimsiz birimlerin dokanağında ve Salanda (Gümüşkent), Kızılırmak Fay Zonuna bağlı olarak eklem veya kırık düzlemlerinden açığa çıkarlar. Kayaçların litolojik ve tektonik özelliklerine göre farklı dolaşım sistemleri gelişmiştir. Karakaya mineralli su-1 (KMS-1), Karakaya mineralli su-2 (KMS-2), Gümüşkent mineralli su (GMS), Çorak mineralli su (ÇMS) ile Bayramhacı sıcak ve mineralli su (BHMS) kaynakları diğer sulara oranla daha derin ve uzun süreli yeraltı dolaşım sistemine, Ballıca mineralli su (BLMS), Gölbağları mineralli su (GLMS) ve Kozoğlu mineralli suları (KOMS) ise daha kısa süreli dolaşım sistemine sahiptir.Su kimyası verilerinin değerlendirilmesi sonucu sular Ca-HCO3, Na-HCO3, Na-SO4 ve Na-Cl şeklinde dört su kimyası fasiyesine ayrılmıştır. GMS, BLMS, KOMS, GLMS, Değirmenbaşı Soğuk Su (DGMS) ve BHMS Ca-HCO3, ÇMS, KMS-1 ve KMS-2 Na-Cl, Karakaya Soğuk Su (KSS) Na-HCO3 ve Kızılırmak Soğuk Su (KZLK) Na-SO4 fasiyesi özelliği gösterir. Suların fiziksel parametrelerinden sıcaklık; 12.3 oC - 44.4 oC, pH; 6.1 -8.2, elektriksel iletkenlik; 931 - 17610 µS/cm, toplam çözünmüş katı madde; 575 - 9975 mg/L, yükseltgenme indirgenme potansiyeli; 8.4 - 80.4 mg/L, çözünmüş oksijen; % 7.6 - % 83 arasında değişmiştir. Örnekleme dönemleri boyunca ÇMS, KMS-1, KMS-2, GMS, KOMS, GLMS ve KZLK kalsit, dolomit ve aragonite doygun olup, bunları çökeltebilme; jips, halit ve anhidrite doygun olmayıp bunları çözebilme özelliklerine sahiptir.CO2'ce zengin mineralli sular akış yolu boyunca su kalınlığının az; kanal eğimi, CO2 gazı kaybı, pH ve sıcaklık değerlerinin yüksek olduğu, türbülan rejimde suyun sıçrayarak aktığı, alg faaliyetinin arttığı yerlerde traverten çökeltirler. Morfolojilerine göre Gümüşkent travertenleri tabaka tipi, Karakaya ve Çorak travertenleri fay önü tipi şeklinde gelişmişlerdir.İzotop verileri su kaynaklarına ait akiferlerin meteorik kökenli yağışlardan beslendiğini göstermektedir. İncelenen sular 2.70C - 4.30C arasında değişen beslenim sıcaklıklarına ve 1050 - 1320 metre kotları arasında değişen beslenim yükseltilerine sahiptir. Yağışlı dönemde BHMS, ÇMS ve KMS-1 için hazne kaya sıcaklıkları sırasıyla 82 - 124 - 66 oC olup, kurak dönemde ise BHMS, ÇMS, KMS-1 ve GMS için sırasıyla 88 - 117 - 74 - 137 oC'dir. Suların ? 13C (%oPDB) analiz sonuçlarına göre 13C değerleri ÇMS'de en düşük (-13.8), GMS' de ise en yüksektir (9.5). ?13C değerlerine göre sulardaki CO2 GMS ve KMS'de metamorfik; BHMS'de tatlı su karbonatı, denizel kireçtaşı, ve metamorfik kökenli olabilir.

Bozçaldağ metamorphics characterized by marble which belongs to Kırşehir massive are exposed in the studied area as the basement rocks. Central Anatolian Granitoids rocks represented by granites and granodiorites cut the metamorphic rocks of the basement. Tertiary- Quaternary sedimentary units unconformably overlie the basement rocks. The studied units are classified in three different hydrogeological groups as permeable, semi-permeable and impermeable. Paleozoic metamorphic rocks and impermeable level of the Tertiary- Quaternary units constitute the reservoir and the cover rocks of the hydrothermal system, respectively. The fluids are used existent crack lines as the pathway to the surface.All of the studied waters such as cold, mineral, hot and hot mineral reach to the surface from contact area of permeable and impermeable units and Salanda (Gümüşkent), joints and crack plane of the Kızılırmak fault zone. There are different circulation systems based on the lithological and tectonic properties of the rocks. KMS-1, KMS-2, GMS, ÇMS and BHMS have relatively deeper and long term circulation system, whereas BLMS, GLMS and KOMS are characterized by shallow and short term circulation system.The waters can be subdivided into 4 hydrochemical facies as Ca-HCO3, Na-HCO3, Na-SO4 ve Na-Cl based on the evaluation of the water chemistry results. GMS, BLMS, KOMS, GLMS, DGMS and BHMS show Ca-HCO3, ÇMS, KMS-1 and KMS-2 display Na-Cl, KSS Na-HCO3 and KZLK represents Na-SO4 facies, respectively Some physical parameters of the waters can be summarized as follows; 12.3 oC - 44.4 oC, pH; 6.1 - 8.2; electrical conductivity 931 - 17610 µS/cm; total dissolved solids 575 - 9975 mg/L; oxidation-reduction potential 8.4 - 80.4 mg/L; dissolved oxygen 7.6 % - 83 %, severally.During the all sampling period, ÇMS, KMS-1, KMS-2, GMS, KOMS, GLMS and KZLK saturated in terms of calcite, dolomite and aragonite and have the potential to precipitate them, while they are unsaturated with respect to gypsum, halite and anhydrite and can dissolve aforementioned rocks.Mineral waters rich in CO2 accumulate travertine along flow path where the depth of the water and channel slope are less, loss of CO2, pH and temperature values are high, turbulance flows and alg activity have been observed. When morphology is considered; Gümüşkent travertines are layered type, Karakaya and Çorak travertines are modified range - front fault type.Isotopes data indicates that aquifer of the water resources are fed by meteoric precipitation. Investigated water has the temperature of 2.70C - 4.30C and the elevation ranging between from 1050 to1320 meters. During the precipitation period, reservoir rock temperature is 82 - 124 - 66 oC for BHMS, ÇMS KMS-1 and GMS, respectively although BHMS, ÇMS, KMS-1 and GMS are characterized by the temperature of 88 - 117 - 74 - 137 oC during the arid period. On the basis of the ? 13C (%oPDB) data, 13C values have the lowest rate (-13.8) in ÇMS, on the other hand, it has the highest value (9.5) in GMS. In terms of their ?13C values, CO2 content of the water could be metamorphic in GMS and KMS and soft water carbonate, marine limestone and metamorphic in BHMS.