Bu çal ma s ras nda belli ba l anyon ve katyon de erlerinin kökenlerine ili kin yorumlamalar, a a da verilen çe itli, genel literatür bilgilerinin nda yap lmaya çal lm t r.
Kalsiyum (Ca+2): Do al sularda kalsiyumun kayna kalsit (CaCO3), aragonit (CaCO3), dolomit ((CaMg(CO3)2), jips (CaSO4.2H2O), anhidrit (CaSO4), flüorit (CaF2), plajiyoklas (anortit, CaAl2Si2O8), piroksen (diyopsit, CaMgSi2O6) ve amfiboller (NaCa2(Mg,Fe,Al)Si8O22(OH)2) olabilmektedir. Suda bulunan H+ iyonu kalsiyumun eritilmesini kolayla t r r. Atmosfer bas nc n n ve s cakl n artmas , sudaki kalsiyum miktar n fazlala t r r. Genel olarak yeralt sular nda Ca+2 miktar 10–100 mg/l aras nda olup, bazen bu miktar n 500–1000 mg/l’ ye ula t görülebilir.
Minerallerin çözünürlü ünü etkileyen faktörler jeotermal ak kanlardaki Ca+2 seviyesini de etkiler. Özellikle CO2 bas nc önemlidir. Sularda kaynama s ras nda CO2 miktar n n azal , kalsit çökelimini ifade etmektedir. Yüksek Na/Ca oran rezervuardan h zl yükselimi gösterir. Ancak kabukla ma ile kalsiyum kayb gerçekle iyorsa bu oran gerçe i yans tmayabilir. Kalsiyum deniz suyunda 10800 mg/l, jeotermal suda 14000 mg/l, kirlenmemi yeralt suyunda 1–200 mg/l ve nehir suyunda 6,3 mg/l’dir (Nicholson, 1993).
Magnezyum (Mg+2): Kalsiyumdan sonra yeralt sular nda en fazla rastlanan katyondur. Do al sularda magnezyumun kayna dolomit evaporit, magmatik kaya mineralleri (olivin, biyotit, hornblend) ve metamorfik kayalarda bulunan (serpantin, talk, tremolit) mineralleridir. Yüksek s cakl ktaki jeotermal ak kanlarda magnezyumun ikincil alterasyon minerali olarak illit, montmorillonit ve özellikle kloritin yap s na kolayca kat lmas ndan dolay genellikle çok dü ük de erlerdedir (Tarcan, 2003). Yüksek konsantrasyondaki Mg+2 de eri yüzeye yak n yersel kayaçlardan Mg+2 y kanmas n (leaching) veya nispeten Mg+2’ce zengin yeralt sular yla ili kiyi i aret eder. Mg+2 konsantrasyonu, nehir suyunda 15 mg/l, kirlenmemi yeralt suyunda 1–100 mg/l, deniz suyunda 1290 mg/l ve jeotermal suda maksimum 2000 mg/l’dir (Nicholson, 1993).
Sodyum (Na+): Sodyum en fazla deniz suyunda bulunmaktad r ve NaCl eklindedir. Ço unlukla yeralt sular na, plajiyoklazlar n ayr mas ve kil minerallerinin baz de i imi sonucu kar r. Magmatik ve metamorfik kayalar içinden ç kan baz kaynaklarda 1–20 mg/L sodyum bulunmaktad r. Deniz suyunda bu miktar 10.000 mg/L civar ndad r. Yeralt sular ndaki sodyumun bulunu u mineral cinsine ve miktar na pH’a, bozunma süresine, yeralt sular n n ak m h z na, ortamdaki kalsiyum iyon deri imine, yapay ve do al kirlenme gibi etkenlere ba l d r. Yeralt sular sulama amaçl kullan ld nda, özellikle killi topraklar için sodyum miktar çok önemlidir (Tarcan 2003). Na+konsantrasyonu, nehir suyunda 6,3 mg/l, kirlenmemi yeralt suyunda 1–200 mg/l, deniz suyunda 10800 mg/l ve jeotermal suda maksimum 2000 mg/l’dir (Nicholson, 1993).
54
Potasyum (K+): Potasyum ve sodyum yer kabu unda yakla k olarak e it miktarda bulunurken; magmatik kayalarda sodyum, çökel kayalarda ise potasyum egemendir. Deniz suyundaki sodyum, potasyumun yakla k 28 kat d r. Yer kabu unda potasyum miktar n n büyük bir k sm feldspatlarda bulunur (Tarcan, 2003). K+konsantrasyonu, nehir suyunda 2,3 mg/l, kirlenmemi yeralt suyunda 0,5–12 mg/l, deniz suyunda 399 mg/l ve jeotermal suda maksimum 2000 mg/l’dir (Nicholson, 1993).
Sodyum (Na+) ve Potasyum (K+) konsantrasyonu mineral-ak kan dengesine ba l olarak, s cakl kla kontrol edilir ve jeotermal ak kandaki major katyonlard r. Ancak jeotermal sularda potasyum, sodyuma göre daha dü ük seviyelerde bulunur (kabaca Na+konsantrasyonunun onda biri kadar K+). Dü ük Na+/ K+oran , yüksek s cakl kl zonlar için önemli bir izleyicidir. Yüksek Na+/ K+oranlar ise daha çok yatay ak n oldu u, s yüzey reaksiyonlar ve kondüktif so umay gösterir (Nicholson, 1993).
Karbonat Konsantrasyonu (HCO3, CO3–2 ve H2CO3): Sulardaki karbonat türlerinin (HCO3-, CO3-2, H2CO3) ço u atmosfer ve topraktaki CO2’ den ve karbonatl kütlelerin erimesiyle olu maktad r. Bu nedenle karbonat ve bikarbonat miktar CO2miktar na ve suyun pH ’s na ba l kalmaktad r. Derin kökenli ak kanda, kaynama s ras nda CO2 gaz n n azalmas , çözeltinin pH de erini artt r r ve sular alkali özellik kazan r. pH de eri yakla k 6–10 aras nda ise, çözeltide bikarbonat iyonlar (HCO3-) bask nd r. Daha dü ük pH de erlerinde, ortamda karbonik asit (H2CO3) hakim olur; daha alkali sularda ise karbonat (CO3-2) bask n iyondur. pH F 3,8 ise bu sularda çözünmü CO3-2, karbonik asit olarak; pH de eri 8 civar nda ise ortamda HCO3- bulunur (Nicholson, 1993). Sular n içerdikleri karbonat konsantrasyonu sular n yeralt nda geçirdikleri mola süreleri ile ili kili olarak artar. En k sa yoldan ve en k sa sürede rezervuardan yüzeye ula an sular n kayaçlar ile olan reaksiyon süreleri de k sa olaca ndan, karbonatl kayaçlardan ve çatlak sistemlerindeki karbonatl minerallerden çözecekleri HCO3- de erleri en dü ük seviyede olacakt r (Nicholson, 1993). Yüksek HCO3-de eri ile yüksek Ca+2 de erleri sular n kireçta lar ile yüksek HCO3-, Ca+2 ve Mg+2 de erleri ise dolomitik kayaçlar ile etkile ime girmi olduklar n belirtir. Ayr ca yüksek K+ içerikli Na-HCO3 tipi sular n plajiyoklaz, feldispat ve piroksen mineralleri içeren magmatik ve volkanik
kayaçlar ile tepkimeye girmi olabilir (Mazor, 1997). Karbonat konsantrasyonu, nehir suyunda 50 mg/l, kirlenmemi yeralt sular nda genellikle 10–500 mg/l ve jeotermal sularda ise 7500 mg/l’dir (Nicholson, 1993).
Klorür (Cl-) : Yeralt sular ndaki klorür, deniz suyundan, evaporitlerden, ya mur ve kar suyundan ya da atmosferden gelebilir. Bunlar n içinde yeralt sular na en fazla klorür veren kaynak deniz suyudur. Bu bak mdan k y lardan uzakla t kça yeralt sular ndaki klorür miktar önemli oranda azal r (Tarcan, 2003). Jeotermal kaynaklarda yüksek klorür (Cl-) konsantrasyonlar , do rudan derin bir rezervuar kayaçtan beslenmeyi i aret eder (Nicholson, 1993). Bu durumda, so uma veya so uk su ile kar m en alt düzeyde olmal d r. S cak veya kaynayan sulardaki dü ük Cl- seviyeleri, yer alt suyu seyrelmelerini yans t r. Cl- içeri inin artmas deniz suyu kirlenmesi ili kisini de gösterir. 1000 mg/l ve üzerinde klorür içeren sular Cl- tipli sulard r. Cl- konsantrasyonu, nehir suyunda 7,8 mg/l, kirlenmemi yeralt sular nda genellikle 1–250 mg/l, deniz suyunda 19500 mg/l ve jeotermal sularda ise maksimum 30000 mg/l’dir (Nicholson, 1993).
Sülfat (SO4–2) : Yeralt sular bünyelerinde bulunan sülfat n büyük bir k sm n jips ve anhidritten almaktad r. Bunlar n d nda az miktarda piritin oksidasyonu ile olu an demir sülfattan, magnezyum ve sodyum sülfattan da gelebilir. Derin kökenli jeotermal ak kanlarda SO4–2 konsantrasyonu genellikle dü üktür ancak hidrojen sülfürün (HS-) oksidasyonu ile SO4–2 konsantrasyonu artar (Nicholson, 1993). Cl- konsantrasyonlar ndan büyük ya da yakla k e it olan yüzey sular ndaki yüksek SO4-2 konsantrasyonlar genellikle yüzeye yak n sular içinden buhar yo unla mas n n varl n gösterir. Sülfat konsantrasyonu, nehir suyunda 11 mg/l, kirlenmemi yeralt sular nda genellikle 1–250 mg/l ve jeotermal sularda ise maksimum 1000 mg/l’dir (Nicholson, 1993).
Silisyum (Si ) : “Silis” anlam SiO2 ’dir ve do al sularda silisyumun (Si) yerine kullan l r ancak SiO2 hidratla m halde H4SiO4 veya Si(OH)4 eklindedir. Do al sularda çözünmü silisin büyük bir k sm , silikat minerallerinin kimyasal bozunumundan gelmektedir. Do al sularda silis miktar , genellikle 1–30 mg/l
56
aras ndad r. Yüzey sular nda ortalama 14 mg/l, yeralt sular nda ise 17 mg/l ‘dir. Silisin çözünürlü ünü etkileyen bir di er neden pH’d r. Silis asit ortamda çok az çözünür. pH’ n yükselmesi ile silisin çözünürlü ü artar, pH, 9’un üzerinde ise silis önemli miktarda çözünür. Si konsantrasyonu, deniz suyunda 0.0017 mg/l, nehir suyunda 0,002 mg/l, kirlenmemi yeralt sular nda <0,001–0,05 mg/l ve jeotermal sularda ise >12 mg/l’dir (Nicholson, 1993).