Pamukkale Karahayıt ve Aşağı Çürüksu Ovası (Denizli) sıcak ve mineralli su kaynaklarının hidrokimyasal incelemesi

Abstract

Denizli il sınırlan içinde yer alan Pamukkale, Karahayıt ve Aşağı Çürüksu Ovası sıcak ve mineralli su kaynak gruplarına ait hidrokimyasal özelliklerin incelenmesini amaçlayan bu çalışmada; sahadaki jeolojik birimlerin hidrojeolojik özellikleri belirlenmiş ve 1/25000 ölçekli hidrojeoloji haritası hazırlanmıştır. Horst-graben tektoniğinin etkili olduğu çalışma sahasında, gelişen Paylanmalara bağlı olarak yüzeylenen ve farklı beslenim alanlarına sahip olan Pamukkale, Karahayıt ve Aşağı Çürüksu Ovası sıcak ve mineralli su kaynak gruplarına ait hidrokimyasal özellikler bu çalışma ile açıklanmıştır. Yeraltısularının hidrokimyasal özellikleri ile, temasta bulundukları akifer(ler) arasındaki ilişkilerin belirlenmesi amacıyla çeşitli grafiksel ve analitik yöntemler kullanılmıştır. Ayrıntılı jeolojik ve hidrojeolojik çalışmalarla beraber, hidrolojik, izotopik veriler de kullanılarak yeraltısularının temasta oldukları hidrotermal sistemler belirlenmiştir. Su örneklerine ait izotopik ve hidrokimyasal verilerin bilgisayar ortamında (WATEQ, CHEMPROC ve STATISTICA programlan) grafiksel ve analitik çözümlemeleri yapılmıştır. Dört ana noktadan boşalan Pamukkale sıcak ve mineralli sularının ortalama verdisi 345- 385 l/sn, sıcaklığı 35-36°C, pH'ı 5.5-5.6 ve elektriksel iletkenliği 2800-2900nS/cm arasında değişmekte olup, kalsiyum bikarbonatlı-sülfatlı sular sınıfına girmektedirler. Pamukkale sıcak ve mineralli su kaynaklarının, çıkış noktalarında ortalama 10`115 atm düzeyinde C02 kısmi basıncına sahiptirler. Karahayıt sıcak ve mineralli su kaynağı, aynı fay hattından çıkan ve benzer özelliklere sahip Çukurbağ sıcak ve mineralli su kaynağı ile beraber ortalama 53-58°C'lik sıcaklıkları, 3900- 4500[iS/cm aralığındaki elektriksel iletkenlik değerleri ve 6.0-6.4 aralığındaki pH değerleri ile daha derin dolaşımlı bir yeraltısuyu sistemini temsil etmektedir. Bu sular kimyasal özellikleri bakımından kalsiyum bikarbonatlı-sülfatlı sular sınıfına girmektedirler. Karahayıt ve Çukurbağ kaynaklarının, çıkış noktalarında yayılarak yüzeysel akışa geçmeleri çözünmüş COz gazının atmosfere kanşmasını hızlandırmaktadır. Bu kaynaklara ait C02 kısmi basıncı değerleri 10`° M O`13 atm. arasında değişim göstermektedir. Bu kaynaklarda, kaynak ağzından itibaren traverten çökelimi gerçekleşmekte ve kalsit, dolomit, jips, anhidrit ve aragonit doygunluk indisi değerleri diğer su noktalarına göre daha büyük değerler almaktadır. Aşağı Çürüksu Ovası sıcak ve mineralli su kaynak grubu ise Gözpınan, Kocagöz ve Soğukgöz kaynaklarından oluşmaktadır. Bu kaynaklara ait ortalamaIV sıcaklık değerleri 25-28°C, pH değerleri 6.3-6.5, elektriksel iletkenlik değerleri 2250-2300(iS/cm arasında değişmekte olup, sular kalsiyum bikarbonattı özellik göstermektedirler. İnceleme alanındaki kaynakların yağışlı ve kurak dönemlerdeki hidrokimyasal ve izotopik özellikleri kullanılarak kümeleme analizi tekniği ile değerlendirilmeleri yapılmıştır. Elde edilen kümeleme grafiklerinden, sıcak ve soğuk su kaynaklarının iki ana grup oluşturdukları belirlenmiştir. Güncel yağış sularını karakterize edici özellikte olan soğuk su kaynakları, beslenme ve boşalım noktaları arasında sığ ve hızlı dolaşıma sahip bir akiferi temsil etmeleri nedeniyle fiziksel ve kimyasal özelliklerinde fazla bir değişkenlik yoktur. Bu kaynakların ortalama sıcaklığı 10-12°C, pH'ı 6.5-7.5, elektriksel iletkenlik değeri 250- 500(j.S/cm arasında değişmekte ve kalsiyum bikarbonatlı özellik göstermektedirler. Sıcak ve mineralli su kaynaklan ise, su noktalarına ait veri kombinasyonları değiştikçe farklı gruplaşmalar sergilemektedir. Genel olarak, Pamukkale, Karahayıt ve ova sıcak ve mineralli su kaynaklarının kendi aralarında alt gruplar oluşturdukları gözlenmiştir. Büyük bir hidrotermal rezervuann birbirine yakın boşalımları olan Pamukkale kaynaklan araşma önemli bir kimyasal ve izotopik bileşim farklılığı gözlenmemektedir. Pamukkale kaynaklan ile aym hidrotermal sistem içinde yer alan Karahayıt kaynaklarının ise daha derin dolaşıma sahip olduklan ve beslenim boşalım noktalan arasındaki geçiş süresinin daha uzun olması nedeniyle farklı bir kimyasal bileşim kazandıklan belirlenmiştir, izotopik, fiziksel ve kimyasal özellikleri açısından benzerlik gösteren Çukurbağ ve Karahayıt kaynaklarının aym akifer sisteminden beslendikleri belirlenmiştir, öte yandan, ova kaynaklan da kimyasal bileşim açısından Pamukkale kaynaklan ile kökensel benzerlik göstermektedirler. Bununla birlikte, ova kaynaklarının alüvyondan boşalması güncel yağışlardan daha fazla etkilenmelerine ve dolayısıyla ilksel kimyasal bileşimin seyrelmesine neden olmaktadır. İnceleme alanındaki sıcak ve mineralli su kaynaklarının birbiriyle hidrodinamik ilişki içinde olduklan yapılan hidrokimyasal çalışmalarla belirlenmiştir. Bu nedenle, Pamukkale, Karahayıt ve Çukurbağ dolayında sondaj kuyulan ile sıcak ve mineralli su çekilmesine kesinlikle izin verilmemelidir.

This study aims to determine the hydrochemistry of the thermal waters of Pamukkale, Karahayit and Lower Çürüksu Plain located within the Denizli Province. A hydrogeologic map of 1/25000 scale was prepared based on the hydrogeologic properties as determined from the geologic units outcropping in the area. Various graphical and analytical techniques have been utilized for the determination of water-rock interactions and the inter-relationship among groundwaters from different springs such as, Pamukkale, Karahayit and Lower Çürüksu Plain that discharge through fault lines developed in horst-graben system and fed from different recharge areas. Hydrothermal systems feeding each spring have been determined by means of detailed geologic, hydrologic and hydrogeologic studies in which hydrochemical and environmental isotopic data were used extensively. Computer programs such as, WATEQ, CHEMPROC and STATISTICA have also been utilized to classify the groundwaters according to physical, chemical and isotopic composition. Calcium bicarbonat-sulfate type groundwaters from Pamukkale thermal springs discharge mainly from four outlets and exhibit characteristic discharge, temperature, pH and electrical conductivity values varying annualy between 345-3851/s, 35-36°C, 5.5-5.6 standard units and 2800-2900nS/cm, respectively. At the outlets, these water posses P^ values in the order of 10`1,15 atm. Karahayit thermal spring located 5km to the northwest of Pamukkale springs is also of calcium bicarbonat-sulfate type groundwater but, exhibit a different hydrochemical composition from those of Pamukkale. Karahayit and Çukurbağ thermal springs located closeby, represent a ground water circulation system which is deeper than those of Pamukkale. These waters are characterized by temperature, pH and electrical conductivity values varying annualy between 53- 58°C, 6.0-6.4 standard units and 3900-4500nS/cm, respectively. Rapid spreading of groundwater outflow from these springs results in accelerated carbon-dioxide evasion as indicated by travertine deposition. PC02 values at the outlets range between 10`0'5 and 10`1`3 atm. Among all thermal waters studied, highest saturations index values with respect to calcite, aragonite, dolomite, gypsum and anhydrite minerals are observed in these springs. Lower Çürüksu Plain thermal dischargesVI calcium-bicarbonate-sulfate type and the long-term temperature, pH and electrical conductivity values varying annualy between 25-28°C, 6.3-6.5 standard units and 2250-2300 j.S/cm, respectively. Cool groundwaters that circulate in shallow depths are characterized by the average temperature, pH and electrical conductivity values of 10-12°C, 6.5-7.5 standard units and 250-500 u.S/cm. According to cluster analyses applied to wet and dry period samples of waters, cool and thermal waters comprisse of two distinct groups whereas, those grouped in thermal waters such as, Pamukkale, Karahayit and Plain springs also form distinct sub-clusters. These evaluations imply that the every thermal groundwater in the study are has a distinct groundwater flow system. The Karahayit and Çukurbağ thermal waters have a deeper circulation system that those of Pamukkale and Plain springs which resembles hydrochemically Pamukkale springs are diluted by cool shallow groundwater prior to discharge to the surface. Hydrochemical data obtained out in this study reveals clearly that the thermal springs investigated are hydrodynamically connected. Therefore, as it will have an adverse effect upon the present hydrodynamic system, any thermal groundwater recovery by means of drilled wells should not be allowed.