Tuz Gölü Havzası güneyinde yer alan neojen yaşlı halit çökellerinin kökeninin belirlenmesi
Determination of the origin of the neogene aged halite deposits in the southern part of the Tuz Gölü Basin
Yazar: HATİCE ÜNAL ERCAN
Danışman: PROF. DR. MUAZZEZ ÇELİK KARAKAYA
Konya Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Konya Kapalı Havzası'nın güneyinde bulunan çalışma alanı, İç Anadolu'daki en büyük Miyosen iç havzasıdır. Bu tezin amacı, Miyosen yaşlı halit çökellerinin mineralojik özelliklerini ve kökenini belirlemektir. Bu amaçla, Tuz Gölü havzasının güneyindeki üç farklı sondajdan alınan halit örneklerinin mineralojik, jeokimyasal ve izotopik özellikleri incelenmiştir. Halitce zengin numunelerin, klor (% 60.20-61.00) ve sodyum (% 39.00-39.40) içerikleri teorik değerlere yakınken brom içeriği (5-637 ppm) geniş bir aralıkta değişmiştir.

Cl-, Br-, Ca2+, Mg2+, SO42-, K+ ve Cl/Br (948-86428) oranları ve dokuz saf halit örneğinin sıvı kapanımı analizleri (K+, Mg2+, SO42-) değerlendirilerek Tuz Gölü havzasında Miyosen yaşlı halitlerin oluşumunda, farklı bileşime ve kökene sahip çözeltilerin etkili olduğu belirlenmiştir. Saf halit örneklerinin yüksek Br- (> 40 ppm) içeriği, denizel kökeni işaret ederken, düşük Br- içeriği, önceden çökelmiş halitlerin çözünmesi ve yeniden kristallenmesi ile ilişkilidir. Çalışma alanı çevresinde daha önceden çökelmiş olan jipslerin çözünmesi ve de-dolomitleşme mekanizmaları Tuz Gölü havzası ve çevresindeki halitlerin Mg2+ ve SO42- içeriklerinin yükselmesine neden olmuştur. Saf halitlerin δ81Br, δ37Cl, δ7Li ve δ11B izotop bileşimleri sırasıyla -0.82  ̶  0.06, -0.80  ̶ 1.28, -0.70  ̶  30.60 ve -14.70  ̶  11.60 arasında değişmektedir.

Düşük δ37Cl (-0.06  ̶  0.06 ‰), düşük δ81Br (0.03  ̶  0.95 ‰), yüksek δ11B (-6.40  ̶  11.60 ‰) ve yüksek δ7Li (26.00  ̶  30.60 ‰) değerleri, Tuz Gölü havzasında çökelen halitlerin büyük ölçüde, Orta Miyosen Optimum İklimsel (MMCO) döneminde deniz suyundan türemiş olduklarına işaret eder. Ayrıca, Tuz Gölü numunelerinin Cl-, Br-, Ca2+, Mg2+, SO42- içerikleri ve orta yükseklikte ki δ81Br (0.34 - 0.95 ‰) değerleri, havzada daha önceden çökelen halitlerin kökeninin sadece denizel olmadığını, farklı bileşim, oran veya kökenli (deniz suyu veya tuzlu su ve yeraltı suyu/tatlı su vb.) çözeltilerin karışımı olduğunu belirtir.

Oldukça karmaşık farklı fiziko-kimyasal mekanizmaların etkisi altında meydana gelen bir sedimanter havza olan Tuz Gölü havzasında kimyasal ve fiziksel farklılıklara neden olan olası etkili mekanizmalar: (1) Farkı köken ve bileşime sahip çözeltilerin eskiden çökelmiş olan evaporitleri çözmesi ve yeniden kristallenmenin gerçekleşmesi, (2) de-dolomizasyon ve (3) deniz suyu girişimi olabileceği ilk defa bu çalışmada ortaya konmuştur. Ayrıca Orta Miyosende deniz seviyesinin yükselmesine ek olarak fay ve karstik boşlukların havzaya deniz suyu girişinde önemli bir rol oynadığı ilk kez bu çalışmayla tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler: Evaporit; Halit; Konya Havzası; Sıvı kapanım; Tuz Gölü; Yeniden kristallenme

Abstract:
The study area located in the southern part of Konya Closed Basin is the largest Miocene inner basin in Central Anatolia. In the thesis, mineralogical, geochemical and isotopic investigations were conducted in halite samples taken from three deep drillings at the southern part of the basin in order to determine the chemical composition of the Miocene halite deposits and to evaluate depositional environments of Tuz Gölü lacustrine basin.

The Cl- and Na+ contents of the halite-rich samples in the Tuz Gölü basin are characterized by ranging from 60.20 to 61.00 % and from 39.00 and 39.40 %, respectively but the Br- contents vary within a wide range (5-637 ppm). The Cl-, Br-, Ca, Mg2+, SO42-, K+ values and Cl/Br (948-86428) ratios of the halite samples and fluid inclusion analysis results from pure halite samples indicated that solutions with different composition and origin were effective on formation of the Miocene halites in Tuz Gölü basin. The high Br- (> 40 ppm) content of the pure halite samples indicates the marine origin while the low Br- content is related recycling (dissolution of re-precipitation) of the previously deposited halites. The reason of high Mg2+ and SO42- contents of the halites in Tuz Gölü basin is the dissolution of previously deposited gypsum in the study area and de-dolomitization process.

The δ81Br, δ37Cl, δ7Li, and δ11B isotopic compositions of the pure halites are ranging from -0.06 to 0.82 ‰, -0.80 to 1.28‰, -0.70 to 30.60 ‰ and from -14.70 to 11.60 ‰, respectively. The low δ37Cl (from -0.06 to 0.06 ‰), low δ81Br (from 0.03 to 0.95 ‰), high δ11B (from -6.40 to 11.60 ‰) and high δ7Li (from 26.00 to 30.60 ‰) contents clearly show the solution in the deposition of halites in the Tuz Gölü basin was derived from seawater during the Mid-Miocene Climatic Optimum (MMCO) period. Furthermore, the Cl-, Br-, Ca2+, Mg2+, SO42- contents as well as intermediate δ81Br (0.34 – 0.95 ‰) isotopic values of halites from the Tuz Gölü basin indicate that the origin of the Miocene halites is not only marine composition but also the mixture of brines with different composition, ratio or origin (e.g., seawater or saline water and groundwater/fresh water).

In the Tuz Gölü basin, which is a sedimentary basin formed by the effect of highly complex physico-chemical mechanisms, the possible effective mechanisms causing chemical differences; (1) seawater input (2) the changes in chemistry of Miocene halites due to dissolution and re-precipitation processes of ancient evaporites, and (3) de-dolomitization processes were first detected in this thesis. Besides, it is determined in this study for the first time that fault and karstic cavities play an important role in the seawater input into the basin as well as the rise of the sea level in the Mid-Miocene.

Keywords: Evaporite; Halite; Konya Basin; Fluid inclusion; Tuz Gölü; Recrystalization