Akkaya-Eskipazar (Karabük) travertenine yönelik jeokimyasal ve izotopik bulgular
Geochemical and isotopic findings on Akkaya-Eskipazar (Karabuk) travertine deposits
Yazar: GÖKHAN YILDIRIM
Danışman: PROF. DR. HALİM MUTLU
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Bu çalışmada, Eskipazar-Karabük bölgesindeki Akkaya jeotermal sahasına ait sırt tipi ve damar travertenlerin mineralojik, petrografik, jeokimyasal (NTE+Y) ve izotopik (230Th/238U, 18O/16O, 13C/12C ve 87Sr/86Sr) özellikleri ayrıca sırt tipi travertene ait sıcak su havuzlarından alınan gaz örneklerinin izotopik (3He/4He, 38Ar/36Ar ve 40Ar/36Ar) bileşimleri incelenmiştir. XRD analizleri traverten örneklerinin kalsitten oluştuğunu ortaya koymuştur. Sırt tipi ve damar travertenlerin nadir toprak element+itriyum (NTE+Y) bileşimlerinin PAAS'a göre sırasıyla 104-105 ve 103-104 kat tüketilmiş oldukları görülmüştür. Sırt tipi ve damar travertenlerin uranyum serisi yöntemiyle elde edilen yaşları sırasıyla 0.85 ile 29.9 bin yıl ve 1.7 ile 92.8 bin yıl arasında değişmektedir. 87Sr/86Sr değerleri ise sırt tipi traverten için 0.707358 ile 0.707406, damar travertenler için 0.707336 ile 0.707410 arasındadır. Duraylı izotop çalışmalarına göre, sırt tipi ve damar travertenler için 13C (‰VPDB) değerleri sırasıyla +4.66 ile +8.68 ve +4.8 ile +7.97 arasında, 18O (‰VPDB) değerleri ise sırasıyla -15.86 ile -7.67 ve -13.79 ile -10.89 arasında değişmektedir. Akkaya jeotermal sahasına ait gaz örneklerinin 3He/4He değerleri 0.42 ile 0.99 RA, 38Ar/36Ar değerleri 0.1864 ile 0.1876 ve 40Ar/36Ar değerleri ise 290.2 ile 292.3 arasındadır. Elde edilen bulgular travertenleri çökelten suların meteorik kökenli ve akışkandaki karbondioksitin ise termojenik tipte olduğunu ortaya koymuştur. NTE+Y bileşimlerine göre, akışkanın artan CO2/H2O oranı ile birlikte su-kayaç etkileşiminin kalitesinin düştüğü görülmüş, ayrıca NTE+Y, 87Sr/86Sr ve 13C verilerinde travertenleri oluşturan akışkanın temelde bulunan Arkot Dağ kireçtaşlarının izini taşıdığı ortaya konmuştur.

Abstract:
In this study, the mineralogical, petrographic, geochemical (REE+Y) and isotopic (230Th/238U, 18O/16O, 13C/12C and 87Sr/86Sr) characteristics of the fissure-ridge and vein travertines in the Akkaya geothermal field in the Eskipazar-Karabük region and also the isotopic (3He/4He, 38Ar/36Ar and 40Ar/36Ar) characteristics of the gas samples taken from the hot water pools on the fissure-ridge travertine have been investigated. According to XRD analyses, travertine samples consist of calcite minerals. It has been observed that the rare earth element + yttrium (REE+Y) composition of the fissure-ridge and vein travertines are about 104 to 105-fold and 103 to 104-fold lower than PAAS. U-Th ages of the fissure-ridge and vein travertines range from 0.85 to 29.9 ka and 1.7 to 92.8 ka, respectively. The 87Sr/86Sr values are between 0.707358 and 0.707406 for fissure-ridge travertine, and between 0.707336 and 0.707410 for vein travertines. According to stable isotope studies; 13C (‰VPDB) values of the fissure-ridge and vein travertines range from +4.66 to +8.68 and from +4.8 to +7.97, respectively, 18O (‰VPDB) values of the fissure-ridge and vein travertines range from -15.86 to -7.67 and from -13.79 to -10.89, respectively. The 3He/4He values of the gas samples collected from Akkaya geothermal field fall in the range between 0.42 and 0.99 RA, 38Ar/36Ar values vary from 0.186 to 0.1876, 40Ar/36Ar values are between 290.2 and 292.3. These findings indicate that, the fluid forming the travertines is meteoric of origin and carbon dioxide has a thermogenic origin. According to REE+Y compositions, the quality of the water-rock interaction decreased with the increased CO2/H2O ratio of the fluid. Together with REE+Y compositions, 13C and the 87Sr/86Sr values, it is concluded that the travertine-forming fluid was found to interact with the underlying Arkot Dağ limestones.