Physico-chemical features of mineral waters found in Hatay ophiolites and their relations with fault characteristics
Yükleniyor...
Tarih
2016
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
Afrika, Arabistan ve Anadolu levhaları arasındaki jeotektonik açıdan çok hareketli ve karmaşık bir geçiş zonuna karşılık gelen Hatay çevresinde, birçok fayın ait olduğu sistem ve kinematik yapısına dair tartışmalar farklı fikirler üzerinden sürmektedir. Söz konusu çok bileşenli ve karmaşık yapının tam anlamıyla çözülebilmesi amacıyla yapılan çalışmalarda, değişik disiplinlere ait bulgular kullanılmak suretiyle daha kapsamlı çıkarımlarda bulunulmaktadır. Dolayısıyla Hatay çevresindeki fayların karakteristik özelliklerinin doğru bir şekilde belirlenebilmesi için çok sayıda veri ve yöntemin birlikte değerlendirilmesi büyük öneme sahiptir. Bu çalışma kapsamında jeotektonik yapıya dair veri kaynaklarına bir yenisini eklemek için bölgedeki mineralli su kaynaklarının fiziko-kimyasal analizi yapılmış ve sonuçlar ilgili kaynakların ortaya çıkmasına vesile olan fayların yapısal özellikleri perspektifinden değerlendirilmiştir. Kaynak noktalarından alınan su numunelerinde mineral içeriği ve bu içerikte meydana gelen dönemsel değişiklikler korele edilerek akiferler ile kaynak noktaları arasındaki süreç benzerlikleri araştırılmıştır. Çalışma sonunda elde edilen bulgular her iki kaynak grubunu ortaya çıkaran fayların fiziksel ve kinematik özellikleri açısından benzerlik arz ettikleri yönündedir. Neticede hangi sisteme ait olurlarsa olsunlar, hem Kisecik I ve II kaynaklarını hem de Tahtaköprü ve Suluca kaynaklarını meydana getiren fayların aynı mekanizmanın parçaları olduğuna dair güçlü bir delile ulaşılmıştır. Dolayısıyla çalışmaya konu olan mineralli su kaynaklarının bağlı bulunduğu fay hatlarının aynı tektonik yapı içerisinde değerlendirilmesi gerekmektedir. Çalışma alanındaki mineralli su kaynakları Kızıldağ ofiyoliti bünyesindeki tektonit-peridotitler içerisinden çıkmaktadır. Bu sebeple ofiyolitik istifin en altında yer alan tektonit-peridotit grubundaki kayaçların çözülme süreçleri ve bu süreçler sonunda ortaya çıkan ürünler mineralli suların içeriği ile de doğrudan ilgilidir. Bununla birlikte mineralli suların izledikleri yol olan fay hatlarının, faylanma sırasında metamorfize olarak çözünmeye daha elverişli hale gelen enkaza, yani milonit zonlarına yataklık ettiği; dolayısıyla da yeni oluşan kayaç yapılarının özelliklerine bağlı olarak suların mineral yapılarıyla ilişkide oldukları gerçeği gözardı edilmemelidir. Tektonit-peridotit grubu harzburgit, dünit, verlit ve lerzolit litolojisinde olup, bu kayaç yapılarının tamamı oluşum safhasında hidrotermal alterasyona maruz kalmışlardır. Olivin içeriklerinin yüksek oluşuna bağlı olarak (örneğin dunitte bu oran %90'dan fazladır) yoğun bir serpantinizasyon ve talklaşma sergileyen birim elemanlarının olivin ve hematit gibi ferromagnezyen bileşenleri, sürecin sonunda serpantin ve talk gibi kayaçların kaynağını oluşturmuşlardır. Kayaçların bileşiminde yer alan olivin, klinopiroksen ve ortopirokseni meydana getiren demir mineralleri ise oksidasyon sonucu limonite dönüşmüşlerdir. Yine klinopiroksenler segregasyon ve uralitizasyon neticesinde uralit, smaragdit ve klorit gibi yeni amfibol ve kil türleri meydana getirmişlerdir. Aynı şekilde kromitin de peridotit grubunun segregasyonu ile oluştuğu bilinmektedir. Sonuçta tektonit-peridotit grubunun konsolide kayaçları ya daha düşük dirence sahip kayaçlara ya da kil türevlerine dönüşmüşlerdir. Talklaşma ve serpantinizasyon hidrotermal alterasyon ve dinamo metamorfizma olaylarının bir sonucu iken, segregasyon soğuma sürecinin, uralitizasyon ise kayaçların bünyesindeki piroksenlerin yeşil renkli amfibole dönüşmesinin neticesinde ortaya çıkmaktadır. Yerin derinliklerindeki parajenez ve paramorfizma olaylarıyla ilişkili olan bütün bu süreçler, yeraltı suları tarafından daha kolay ayrıştırılarak mineralize edilen unsurların ortaya çıkmasına ve oksidasyon, hidratasyon ve hidroliz gibi kimyasal reaksiyonlar sonucu suların mineral yapılarının değişmesine ortam hazırlamaktadırlar. Dolayısıyla yeraltı sularının yüzeye ulaşmak için izledikleri yollara karşılık gelen fayların, yeraltı sularının söz konusu birimlerle ilişki kurabilecekleri şekilde bir güzergâh takip etmeleri gerekmektedir. Şüphesiz izlenen bu yolun yapısı ile mineralli suların fiziko-kimyasal özellikleri tam bir uyum içerisindedir. Çalışma alanındaki mineralli sularda yapılan analizler, suların özellikle mineral yapılarının ortaya konması noktasında önemli katkılar sağlamıştır. Böylelikle her dört kaynağa ait parametrelerin aynı şartlar altında analiz edilerek bir bütünün parçaları şeklinde değerlendirilmesi imkânı doğmuştur. Bu ise laboratuvar koşullarından kaynaklanacak sapmaları ortadan kaldırmıştır. Öte yandan çalışma kapsamında elde edilen bulguların tek tek yorumlanması yerine, bazı dikkat çekici noktalara vurgu yapılarak suların mineral dengeleri arasındaki toplu bir uyum veya uyumsuzluk durumunun araştırılması yolu benimsenmiştir. Çalışmaya konu olan kaynakların tamamında su sıcaklıklarının belirgin bir mevsimsel değişim sergilediği, dolayısıyla kaynakların yüzey koşullarının etkisinden bağımsız olmadıkları izlenmiştir. Ancak bu etki kaynakların tamamı için benzer olup, mevsimsel pH değerlerindeki değişimden de anlaşılacağı üzere, mineralli sulara yüzey sularından olan karışıma bağlıdır. Zira yaz ve kış aylarında yükselen pH değerleri nispeten daha fazla yağışın düştüğü ilkbahar ve sonbahar döneminde düşmektedir. Özellikle ilkbaharda ve kısmen de yaz döneminde amonyum, sodyum, sülfat ve potasyum gibi paremetrelerde görülen anormal artış, seyelan veya sulama sularıyla yüzeyden yıkanarak taşınan minerallerin mineralli sulara karıştığının bir göstergesidir. Bilindiği gibi sulardaki kimyasal oksijen ihtiyacının (KOİ) biyolojik oksijen ihtiyacından (BOİ) büyüklüğü oranında kimyasal reaksiyon veya aktivitenin biyolojik reaksiyon veya aktiviteden baskın olduğu sonucuna ulaşılır. Bu durum her dört kaynakta da net olarak görülebilmektedir. Öte yandan sulardaki kalsiyum ve karbonat türevlerinin yoğunluğu ile bu yoğunluğun bir göstergesi olan sertlik derecesinin, ofiyolitlerin altında yer alan Arap plakasına ait karbonatlardan kaynaklandığı anlaşılmaktadır. Yüzey koşullarında ofiyolitik seri elemanlarından başka herhangi bir litolojik birimle teması olmayan suların kalsiyum ve karbonat türevlerini çözündürerek bünyelerine alabilecekleri yegâne birimin söz konusu karbonatlı kayaçlar olması böyle bir kanaate varılmasının temel dayanağıdır. Mineralli sular içerisindeki metaller arasında, tektonit-peridotit grubu üyelerinde bolca bulunan demir ve magnezyum gibi minerallerin ağırlığı net bir şekilde hissedilmektedir. Aynı şekilde yüksek arsenik konsantrasyonu da söz konusu litolojik birimlerin etkisinde gelişen bir durumdur. Çünkü sulardaki arsenik yoğunluğuna en büyük katkıyı sağlayan sülfür mineralleri ile demir ve bakır içeren kayaçların yanı sıra demir oksitlerin de ofiyolitik seri elemanları içerisinde çok yüksek oranda bulunduğu bilinmektedir. Yapılan analizler neticesinde elde edilen bulgular arasında ilk dikkat çekenlerden biri kaynakların oldukça yakın seyreden sıcaklıklarıdır. Bilindiği gibi sıcaklığı 20 ila 30 °C arasındaki sulara epitermal sular denilmektedir. Kisecik I kaynağının sınırın hemen altındaki sıcaklığı (19,45 °C) bu kaynağı soğuk mineralli sular arasına sokmakla birlikte diğer kaynaklar epitermal sular sınıfında yer almaktadırlar. Genel görünüm ise 19,45 ile 26,35 °C arasındaki 6,90 °C gibi dar bir bantta yer alan sıcaklıkların, bu kaynakların benzer derinliklerden gelen suları içerdikleri yönündedir. Ayrıca kaynakların toplam mineral konsantrasyonları bakımından akrotermal sular sınıfında yer alıp düşük mineral yüküne sahip olmaları da, kaynak akifer derinliğinin az ve buradaki haznenin de çok uzun bir süre yeraltında kalmayan sulardan ibaret olduğuna işaret etmektedir. Çünkü ofiyolitler gibi metalik mineral içeriği yüksek olan kayaç yapıları içerisinde özellikle demir minerallerinin oksitlenmesine bağlı yükün artması, kimyasal reaksiyonların hızı ve geçen süre ile doğru orantılıdır. Bu şekilde yüksek konsantrasyonlara ulaşılmamış olması kaynakların düşük sıcaklıkta ve alkali karakterde olmasının yanı sıra, kaynak suları ile kayaçlar arasındaki etkileşimin kısıtlı olduğunu da göstermektedir. Anliz sonuçlarında göze çarpan bir diğer husus ise bütün kaynaklarda gerek ortalama mineral dağılımının gerekse bu dağılımda mevsimsel bazda görülen değişikliklerin büyük bir uyum göstermesidir. Dolayısıyla aynı hat üzerindeki iki kaynak arasında olduğu gibi, iki farklı hat üzerinde bulunan kaynak grupları arasında da, yüzey sularından karışım, bulunulan jeolojik ortam ve kaynak hazne derinliği gibi özellikler açısından çok benzer koşulların etkili olduğundan söz etmek mümkündür. Sonuç itibariyle, Kisecik I ve Kisecik II mineralli su kaynakları ile Tahtaköprü ve Suluca mineralli su kaynaklarını yeryüzeyine ulaştıran fayların, benzer ortam koşullarında ortaya çıktığı ve birbirine çok yakın özelliklere sahip faylar olduğu anlaşılmaktadır. Bu faylar ister Anadolu levhasının batı-güneybatı yönündeki göreceli hareketini telafi eden faylar olsun, ister Anadolu'nun altına dalan Afrika levhasının çekmesiyle şekillensin, isterse doğusundaki riftleşmenin tansiyon etkisiyle ortaya çıksın, her durumda aynı mekanizmanın ürünü olup iki bölgede de aynı tektonik rejimin hüküm sürdüğünü göstermektedirler. Dolayısıyla bölgede yapılacak jeotektonik temelli çalışmalarda Amanoslar'ın bu iki bölümünün aynı tektonik birim içerisinde değerlendirilmesi yerinde olacaktır.
We discuss the systems and kinematic structures of many faults via different viewpoints around Hatay, which is an active and complex transition zone among the African, Arabian and Anatolian plates. The studies on the complex multi-component structures provides more comprehensive interpretation interferences through the findings from a variety of relevent disciplines. It is therefore of critical importance to collect and analyze a broady variety of data and methods for accuurate identifications of the fault characteristics around Hatay. A physicochemical analysis of mineral water spring was conducted to provide additional data on the geotectonic structures. The results were then evaluated in terms of the structural properties of faults, which generated relevant sources. Mineral consumption and it’s seasonal changings of those mineral waters are observed by correlating for disclosure the relation between aquifers and springs. Throughout this study, the faults generating both spring groups were found to be similar in terms of the physical and kinematic properties. It was also evidenced that the faults creating both “Kisecik I and II springs” and “Tahtaköprü and Suluca springs” have the same mechanisms regardless of the system they belong to. Therefore, it was found to be necessary to further address the fault lines, where the mineral water springs are connected, within the same tectonic structures We discuss the systems and kinematic structures of many faults via different viewpoints around Hatay, which is an active and complex transition zone among the African, Arabian and Anatolian plates. Complicated tectonic activities in Hatay resulted in a complex geologic structure. It is possible to observe geological structures with varying ages and lithologies from the Precambrian period to the current date. Ophiolites that belong to Upper Cretaceous are of particular importance since they harbor the mineral water springs, the subject of the current study. This unit, located in the south of Belen Strait of Amanos Mountains and is the main element of the section called South Amanos Mountains, is called Kızıldağ Ophiolite in the literature and displays a horst character connected to normal faults that border the northwest and southeast of the anticlinal whose core is also formed by it. Existence of a multitude of faults that were placed vertically or diagonally to the main lines in the northeast-southwest direction shaped the fault mosaic and independent block tectonism in the area. As a result, complete ocean floor volcanic sequence composed of base to top tectonite-peridotite, cumulate-gabbro, diabase-dyke complex and pillow lava outcropped in the form of concentric circles from inside out and from old to young due to higher level of abrasion in mid-section where elevation is the highest. Outcrops that belong to Kızıldağ Ophiolites with a total surface area of 810.86 km² are divided in the following manner: 67% tectonite-peridotite, 18.1% cumulate-gabbro, 13.2% diabase-dyke complex and 1.7% pillow lava. The studies on the complex multi-component structures provides more comprehensive interpretation interferences through the findings from a variety of relevent disciplines. It is therefore of critical importance to collect and analyze a broady variety of data and methods for accuurate identifications of the fault characteristics around Hatay. It is known that water sets the ground for changes in rock structure both in physical and chemical terms and is one of the most effective factors in weathering processes. While some substances such as salt and carbonate varieties are washed away as a result of these processes, new minerals and compounds are generated. Water which is the element that undertakes the abovementioned operations related to washing and transportation receives new minerals and compounds in its structure based on this process and undergoes a type of contamination. This phenomenon takes place in the framework of hydraulic, hydrologic and hydrothermal alterations due to water’s corrosion and corrosion effects. Therefore, the mineral content of water changes according to both the rock types with which it is in contact with and under the control of weathering processes that affect these rocks. Mineral structure of the water is closely related to the features of the geologic units through which it travels and the interaction process with these units. Weathering processes and the equilibrium of mineral water are two different parameters that provide information about one another. A physico-chemical analysis of mineral water spring was conducted to provide additional data on the geotectonic structures. The results were then evaluated in terms of the structural properties of faults, which generated relevant sources. Mineral consumption and it’s seasonal changings of those mineral waters are observed by correlating for disclosure the relation between aquifers and springs. The first significant findings obtained as a result of the analyses conducted during the framework of the study is the extremely similar temperatures among the springs. As we know, waters with temperatures between 20-30 °C are called epithermal waters. Although the temperature of Kisecik I spring which is right under the limits puts this spring among cold mineral waters, other springs are categorized as epithermal waters. General view is that temperatures included in a narrow belt such as 6.90 °C between 19.45 and 26.35 ° point to the fact that these springs are composed of waters coming from similar depths. Also the fact that the springs are classified as acrothermal waters due to their total mineral concentrations with low mineral loads points to small spring aquifer depth and a basin composed of waters that has not been underground for long periods of time. Increased in loads due to oxidation of especially the iron minerals in rock structures with high metallic mineral content such as ophiolites is directly proportional to the speed of chemical reactions and the time elapsed. The fact that high concentrations were not reached in this manner show that springs are in low temperatures, have alkaline characters and the interaction between spring waters and rocks are limited. Another issue observed by the analyses is the extensive harmony in all springs both in terms of average mineral distribution and also in terms of the seasonal changes in this distribution. Therefore, it is possible to report the influence of highly similar conditions both between two springs on the same line and between spring groups located in two different lines in terms of mixture from surface waters, geological environment and reservoir depth. Seasonal changes in water temperatures were observed in all of the springs studied in the framework of the study and it was found that they were not independent of the effects of surface conditions. However, this effect was similar for all springs and it was related to the mixture of mineral waters to surface waters as can be observed from the changes in seasonal pH values. The pH values that increase during summer and winter months decrease in spring and autumn when comparatively more precipitation is observed. Abnormal increases in the parameters such as ammonium, sodium, sulphate and potassium in especially spring and partially in summer months indicate that minerals that were carried from the surface as a result of washing off by sheet flow and irrigation flow into mineral waters. Results show that the faults that transmit Kisecik I and Kisecik II mineral water springs and Tahtaköprü and Suluca mineral water springs to the surface were generated in similar environmental conditions and that they have very similar properties. Whether these faults are the ones that compensate the relative motion of Anatolian plate in the west-southwest direction or are the ones shaped by the pull of African plate that subducted under Anatolia or generated by the tension impact of rifting in the east, they are the product of the same mechanism under all conditions and the same tectonic regime is dominant in both regions. Therefore, it would be fitting to assess these two sections of Amanos Mountains in the same tectonic unit during geotectonic based studies that will be conducted in the region. Throughout this study, the faults generating both spring groups were found to be similar in terms of the physical and kinematic properties. It was also evidenced that the faults creating both “Kisecik I and II springs” and “Tahtaköprü and Suluca springs” have the same mechanisms regardless of the system they belong to. Therefore, it was found to be necessary to further address the fault lines, where the mineral water springs are connected, within the same tectonic structures.
We discuss the systems and kinematic structures of many faults via different viewpoints around Hatay, which is an active and complex transition zone among the African, Arabian and Anatolian plates. The studies on the complex multi-component structures provides more comprehensive interpretation interferences through the findings from a variety of relevent disciplines. It is therefore of critical importance to collect and analyze a broady variety of data and methods for accuurate identifications of the fault characteristics around Hatay. A physicochemical analysis of mineral water spring was conducted to provide additional data on the geotectonic structures. The results were then evaluated in terms of the structural properties of faults, which generated relevant sources. Mineral consumption and it’s seasonal changings of those mineral waters are observed by correlating for disclosure the relation between aquifers and springs. Throughout this study, the faults generating both spring groups were found to be similar in terms of the physical and kinematic properties. It was also evidenced that the faults creating both “Kisecik I and II springs” and “Tahtaköprü and Suluca springs” have the same mechanisms regardless of the system they belong to. Therefore, it was found to be necessary to further address the fault lines, where the mineral water springs are connected, within the same tectonic structures We discuss the systems and kinematic structures of many faults via different viewpoints around Hatay, which is an active and complex transition zone among the African, Arabian and Anatolian plates. Complicated tectonic activities in Hatay resulted in a complex geologic structure. It is possible to observe geological structures with varying ages and lithologies from the Precambrian period to the current date. Ophiolites that belong to Upper Cretaceous are of particular importance since they harbor the mineral water springs, the subject of the current study. This unit, located in the south of Belen Strait of Amanos Mountains and is the main element of the section called South Amanos Mountains, is called Kızıldağ Ophiolite in the literature and displays a horst character connected to normal faults that border the northwest and southeast of the anticlinal whose core is also formed by it. Existence of a multitude of faults that were placed vertically or diagonally to the main lines in the northeast-southwest direction shaped the fault mosaic and independent block tectonism in the area. As a result, complete ocean floor volcanic sequence composed of base to top tectonite-peridotite, cumulate-gabbro, diabase-dyke complex and pillow lava outcropped in the form of concentric circles from inside out and from old to young due to higher level of abrasion in mid-section where elevation is the highest. Outcrops that belong to Kızıldağ Ophiolites with a total surface area of 810.86 km² are divided in the following manner: 67% tectonite-peridotite, 18.1% cumulate-gabbro, 13.2% diabase-dyke complex and 1.7% pillow lava. The studies on the complex multi-component structures provides more comprehensive interpretation interferences through the findings from a variety of relevent disciplines. It is therefore of critical importance to collect and analyze a broady variety of data and methods for accuurate identifications of the fault characteristics around Hatay. It is known that water sets the ground for changes in rock structure both in physical and chemical terms and is one of the most effective factors in weathering processes. While some substances such as salt and carbonate varieties are washed away as a result of these processes, new minerals and compounds are generated. Water which is the element that undertakes the abovementioned operations related to washing and transportation receives new minerals and compounds in its structure based on this process and undergoes a type of contamination. This phenomenon takes place in the framework of hydraulic, hydrologic and hydrothermal alterations due to water’s corrosion and corrosion effects. Therefore, the mineral content of water changes according to both the rock types with which it is in contact with and under the control of weathering processes that affect these rocks. Mineral structure of the water is closely related to the features of the geologic units through which it travels and the interaction process with these units. Weathering processes and the equilibrium of mineral water are two different parameters that provide information about one another. A physico-chemical analysis of mineral water spring was conducted to provide additional data on the geotectonic structures. The results were then evaluated in terms of the structural properties of faults, which generated relevant sources. Mineral consumption and it’s seasonal changings of those mineral waters are observed by correlating for disclosure the relation between aquifers and springs. The first significant findings obtained as a result of the analyses conducted during the framework of the study is the extremely similar temperatures among the springs. As we know, waters with temperatures between 20-30 °C are called epithermal waters. Although the temperature of Kisecik I spring which is right under the limits puts this spring among cold mineral waters, other springs are categorized as epithermal waters. General view is that temperatures included in a narrow belt such as 6.90 °C between 19.45 and 26.35 ° point to the fact that these springs are composed of waters coming from similar depths. Also the fact that the springs are classified as acrothermal waters due to their total mineral concentrations with low mineral loads points to small spring aquifer depth and a basin composed of waters that has not been underground for long periods of time. Increased in loads due to oxidation of especially the iron minerals in rock structures with high metallic mineral content such as ophiolites is directly proportional to the speed of chemical reactions and the time elapsed. The fact that high concentrations were not reached in this manner show that springs are in low temperatures, have alkaline characters and the interaction between spring waters and rocks are limited. Another issue observed by the analyses is the extensive harmony in all springs both in terms of average mineral distribution and also in terms of the seasonal changes in this distribution. Therefore, it is possible to report the influence of highly similar conditions both between two springs on the same line and between spring groups located in two different lines in terms of mixture from surface waters, geological environment and reservoir depth. Seasonal changes in water temperatures were observed in all of the springs studied in the framework of the study and it was found that they were not independent of the effects of surface conditions. However, this effect was similar for all springs and it was related to the mixture of mineral waters to surface waters as can be observed from the changes in seasonal pH values. The pH values that increase during summer and winter months decrease in spring and autumn when comparatively more precipitation is observed. Abnormal increases in the parameters such as ammonium, sodium, sulphate and potassium in especially spring and partially in summer months indicate that minerals that were carried from the surface as a result of washing off by sheet flow and irrigation flow into mineral waters. Results show that the faults that transmit Kisecik I and Kisecik II mineral water springs and Tahtaköprü and Suluca mineral water springs to the surface were generated in similar environmental conditions and that they have very similar properties. Whether these faults are the ones that compensate the relative motion of Anatolian plate in the west-southwest direction or are the ones shaped by the pull of African plate that subducted under Anatolia or generated by the tension impact of rifting in the east, they are the product of the same mechanism under all conditions and the same tectonic regime is dominant in both regions. Therefore, it would be fitting to assess these two sections of Amanos Mountains in the same tectonic unit during geotectonic based studies that will be conducted in the region. Throughout this study, the faults generating both spring groups were found to be similar in terms of the physical and kinematic properties. It was also evidenced that the faults creating both “Kisecik I and II springs” and “Tahtaköprü and Suluca springs” have the same mechanisms regardless of the system they belong to. Therefore, it was found to be necessary to further address the fault lines, where the mineral water springs are connected, within the same tectonic structures.
Açıklama
Anahtar Kelimeler
Sosyal Bilimler, Disiplinler Arası
Kaynak
Turkish Studies (Elektronik)
WoS Q Değeri
Scopus Q Değeri
Cilt
11
Sayı
2
