3.Ulusal Hidrolojide İzotop Teknikleri Sempozyumu - DSİ Genel ...

PALEOWATERS IN THE DEEP AQUIFER SYSTEM OF KAZAN SODA-ASH (TRONA)
ORE FIELD AND LINKS TO PALEOCLIMATE
ABSTRACT
The aim of this study is to identify the paleowaters in an intensely fractured deep aquifer system
located above the trona deposit in the Kazan trona ore field using the environmental isotopes of
oxygen, hydrogen and carbon and the noble gas (Xe and Ne) concentrations dissolved in
groundwater.
In order to determine the groundwater residence times in this deep aquifer system, the samples
collected from different depths were analyzed for a wide set of parameters. Oxygen-18 and
deuterium results showed that there is a strong isotopic contrast between the confined and
unconfined parts of the deep aquifer. The average isotopic depletion is about -2.5 ‰ in oxygen-18
values and – 20 ‰ in deuterium values. When the relationship between oxygen-18 and elevation is
considered for the study area, it is impossible to explain this depletion with the elevation effect. The
noble gas temperatures calculated for two different samples from the system were about 4 °C lower
than today’s mean annual air temperatures indicating recharge during colder climate conditions.
This finding is also supported by the radiocarbon activities being close to the detection limits in
these two samples. Carbon-13 and extremely high dissolved inorganic carbon content data showed
that there is extensive water-rock interaction in the deep aquifer. Carbon-13 data were utilized to
correct the radiocarbon ages affected by this interaction. The adjusted ages were calculated to be
between 10000 - 35000 years BP in this system.
The results of various analyses carried out in the samples from the deep aquifer system point out the
existence of paleowaters in this system. Recharge to the deep aquifer system likely occurred under
colder climate conditions during the late Pleistocene.
Keywords: Kazan Basin, complex aquifer system, paleowater, environmental isotopes, noble gases.
1. GİRİŞ
Çevresel izotop teknikleri geleneksel metodlar kullanılarak çözülemeyen hidrojeolojik problemleri
çözmek amacıyla özellikle son 30 yıldır dünyada ve Türkiye’de oldukça yaygın olarak
kullanılmaktadır (Özyurt ve Bayarı (1998), Plummer ve diğ. (2001), Özyurt (2005)). Clark ve Fritz
(1997) tarafından belirtildiği ve yapılan bir çok uygulama ile kanıtlandığı üzere çevresel izotoplar
yeraltısuyunun kökeni, yenilenebilirliği ve yeraltısuyunun kalitesini etkileyen süreçler hakkında
yapılan araştırmalara katkı sağlamaktadırlar. Çevresel izotoplara ek olarak, yeraltısuyu içerisindeki
asal gaz konsantrasyonları yeraltısuyu geçiş zamanı ile ilgili bilgi verdiği gibi, geçmiş hava
sıcaklıklarının belirlenmesi için de kullanılmaktadırlar (Stute ve Schlosser (1993)).
Bu çalışmada Kazan Havzasında bulunan trona rezervi üzerinde oluşmuş Eosen yaşlı, derin ve
çatlaklı bir akifer sistemindeki paleo suların oksijen, hidrojen ve karbon elementlerinin çevresel
izotopları ve asal gazlar (Neon, Ksenon) kullanılarak belirlenmesi amaçlanmıştır. Trona doğada az
rastlanan bir mineral olduğu halde Türkiye’de keşfedilmiş iki farklı cevher alanı bulunmaktadır.
Bunlar Beypazarı ve Kazan’dadır.
Maden sahasında yeraltı suları ile ilgili, Çevresel Etki Değerlendirme (ÇED) çalışmaları
kapsamında, 2000 yılından bu yana hidrojeolojik karakterizasyon çalışmaları yapılmıştır. Bu
bağlamda madencilik faaliyetlerinin su kaynakları üzerinde olabilecek etkileri de detaylı bir şekilde
araştırılmıştır (Yazıcıgil ve diğ. (2001), SRK (2001, 2004). Bu detaylı çalışmalara ek olarak alanda
izotop tekniklerinin uygulanmasıyla sistemdeki suların yeraltısuyu kalış sürelerinin belirlenmesi
mümkün olmuştur.
96