Gökova (Muğla) karst kaynaklarının çevresel izotop incelemesi

Abstract

Gökova Karst Kaynaklarının hidrojeolojik özelliklerinin çevresel izotoplar yardımı ile ortaya çıkarılmasını amaçlayan bu çalışmada; kaynakların yüzey drenaj alanı (11 82 km2) içinde ve dışında kalan (2818 km2) yaklaşık 4000 km2 lik alanın hidrojeoloji birimleri ayırtlanmış ve 1/100 000 ölçekli hidrojeoloji haritası hazırlanmıştır. Çalışma alanında Menderes Masifine ait otokton birimler ile Elmalı naplarına ait allokton birimler yüzeylenmektedir. Otokton birimler içinde Orta Triyas yaşlı Ören formasyonu ile Üst Triyas- Jura- Kretase yaşlı Yılanlı formasyonu ve alloktonlar içinde Paleozoyik yaşlı Gökbel formasyonu ile Triyas-Jura yaşlı Gereme formasyonu önemli karstik ve yeraltısuyu taşıyan formasyonlardır. Bunların dışında post-tektonik örtü birimlerinden Köprüçay formasyonu içindeki çakıllarda oldukça karstlaşmıştır. Bu formasyonların dışında otoktonlara ait Gnayslar, Göktepe Şistleri alloktonlara ait Karaova formasyonu ve Karabörtlen formasyonu ile Yatağan formasyonunun killi, kömürlü, killi kireçtaşı seviyeleri ve tüm birimleri örten Fethiye Peridotidleri ve Kertmeç Melanjı geçirimsiz birimleri temsil etmektedir. Yarı geçirimli birimler de otoktonların en üst seviyesindeki Kalınağıl formasyonu ve alloktonlar içindeki Kışladağ formasyonudur. Bütçe hesaplamaları sonucu havza dışından, Mesozoyik kireçtaşlarının yayılım gösterdiği yaklaşık 257 km2 lik bir alandan 145 *106 m3/yıl 'lık bir su hacminin beslenim (içe akış) olarak havzaya katıldığı hesaplanmıştır. Yağışın yaklaşık % 37 si ne karşılık gelen 627*1 06 m3/yıl 'lık bir su hacmi (20 m3/s) denize boşalmaktadır. Bu değer havza içindeki bütün kaynakların verdisinin yaklaşık 1.5 katına karşılık gelmektedir. Buharlaşma değeri yağışın (1420mm) yaklaşık %50 sine karşılık gelmekte olup 839 *106 m3/yıl lık su hacmine eşdeğerdir. Uzaktan algılama çalışmaları kapsamında Haziran 1984 ve Ağustos 1986 LANDSAT5-TM uydu görüntülerinden belirlenen olası denizaltı kaynakları ve denize boşalımlar sahada kontrol edilmiş ve bazılarının varlıkları kanıtlanmıştır. Gökova körfezinde doğudan batıya doğru allokton birimler, topoğrafik olarak alçalmakta ve Menderes masifine ait birimler daha derinde bulunmaktadır. Bu durum D-B yönünde karstik birimlerin deniz ile teması arttırmakta, deniz seviyesi değişimleri ile beraber kaynakların tuzluluğunu kontrol etmektedir. İnceleme alanına ait Oksijen-18 - döteryum grafiği, tüm su noktalarının değeri dD = 8 d180 + 16 olan bir meteorik doğru üzerinde yer aldıklarını göstermektedir. Meteorik doğruya ait `Döteryum Fazlası` değerinin yüksek (16) olması havzada hakim yağışların hızlı buharlaşma etkisi altındaki Doğu Akdeniz kaynaklı atmosferik su buharından oluşduğunu göstermektedir. Piston Akım Modeli (PA) ve Eksponansiyel Model (EM) yaklaşımları ile yeraltısuyu geçiş süresi (0.5-1.5 yıl) belirlenmiştir. Karışım Hücreleri Modeli ile sistemin geçiş süresinin ve hidrodinamiğinin anlaşılmasına çalışılmış ve kalibrasyon sonucunda geçiş süreleri olarak en uzun 78 ay en kısa da 28 ay hesaplanmıştır.

Within the scope of this study that aims to determine the hydrogeology of Gökova karstic springs by means of environmental isotopes, hydrogeologic units spreading in an area of 1182 km2 in the drainage basin and of 2818 km2 in neighboring basins have been delineated and mapped in 1/200 000 scale. Allocthonous and autochthonous geologic units belonging to Menderes crystalline massive and Elmalı nappes, respectively outcrop in the study area. Middle-triassic Ören and Upper Triassic-Jurassic-Cretaceous Yılanlı formations of autochthonous sequence and Triassic-Jurassic Gereme and Paleozoic Gökbel formations are the major karstic and water bearing formations in the area. Apart from these, Miocene conglomerates of post-tectonic Köprüçay formation is among the important karstic units. Major impermeable units are gneiss and schist of Yılanlı formation in the autochthonous sequence; Karaova and Karabörtlen formations of allochthonous sequence; clayey, coal-bearing and clayey limestone zones of post-tectonic Yılanlı formation; the Kertmeç melange and the Fethiye peridotite. Kışladağ formation of allochthonous sequence and the Kalınağıl formation, the upper-most member of allochthons were designated as semi-permeable units of the study area. Water budget calculations revealed that an inflow of 145*106m3/year should be supplied from an area of 257km2 of Mesozoic limestone neighboring the basin from the north. According to the budget calculations, a volume of 627*1 06m3/year (20m3/sec) of groundwater, corresponding 37% of bulk precipitation, flows into the sea. Discharge into the sea corresponds 1.5 times of all groundwater discharges in the form of springs. Real evapo-transpiration losses were determined to be 839 * 106 m3/year which is 50% of the bulk precipitation of 1420mm. Locations of coastal groundwater discharges were investigated by means of remote sensing techniques that were applied to images collected on June 1984 and August 1986 by LANDSAT-TM satellite. Presence of satellite image based groundwater discharge locations were verified by in-site measurements. It was observed that the geologic units belonging to Menderes Massive and other autochthonous units sink deeper from east to west in the Gökova Bay. This tectonic situation causes the geologic units extending E-W to contact more directly with sea water and in turn, results in enhanced salinization in the coastal springs. Apart from a few samples that have been obviously subject to evaporation, the groundwater, sea water and rain water collected from the study area follow a local meteoric water line equation of dD = 8 * d180 + 16. The `deuterium excess` value of 16 implies that the dominant portion of the precipitation in the basin originates from the Eastern Mediterranean based atmospheric water vapor. Attempts for determining the groundwater residence times of the outflow collected in Azmak River pouring into Gökova Bay at the north-east resulted in a range of values between 6 months and 78 months. Based on the limited tritium data available, the residence times as determined by Piston and Exponential flow models were 6 and 18 months, respectively whereas, Mixed-cell model pointed out that the residence-time ranges between values of 28 months and 78 months.