Malkara (Tekirdağ) kömürlerinin organik jeokimyası, ana-eser element içerikleri ve çevresel etkilerinin cbs destekli incelenmesi
Gis-supported investigation of organic geochemistry, main-trace element contents and environmental effects of Malkara (Tekirdağ) coals
Yazar: CEVDET BERTAN GÜLLÜDAĞ
Danışman: PROF. DR. MEHMET ALTUNSOY
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Çalışma sahası Malkara, Hayrabolu ve Süleymanpaşa ilçeleri (Tekirdağ-Türkiye) kesişiminde yer almaktadır. Trakya Tersiyer Havzası'ndaki Oligosen yaşlı Danişmen Formasyonunda bulunan bu saha kireçtaşı, kumtaşı, tüfit, silttaşı, kiltaşından oluşmaktadır ve kömür ara katkılıdır. Bu çalışmada kömürün çıkarılması, taşınması ve yakılması sırasında ortaya çıkabilecek çevresel ve canlı yaşamını etkileyen unsurların tespiti yapılmıştır. Bu unsurlar belirlenirken organik petrografik yöntemler, ana-iz element analizleri ve Coğrafi Bilgi Sistemleri'nin çeşitli analizlerinden yararlanılarak sonuçlara ulaşılmıştır.
Malkara kömür örneklerine uygulanan Rock Eval piroliz analizleri sonucunda toplam organik karbon değerleri (TOC) % 5,9-53,25 aralığında, ortalama % 32,03; hidrojen indeksi değerleri (HI) 43-167 mg HC /g TOC aralığında; oksijen indeksi değerleri (OI) 55-137 mg HC /g TOC aralığında; üretim indeksi (PI) 0,01-0,08 aralığında; Tmax değerleri 381-437 °C aralığında değişim göstermektedir. Tüm bu değerlerle yapılan incelemeler sonucunda kerojenin Tip III olduğu ve organik maddenin olgunlaşmamış olduğu tespit edilmiştir. 
Kaynak kaya potansiyelini belirlemek için potansiyel ürün (PY) değerleri hesaplanmış ve 3,54 ile 90,71 kg/ton arasında değiştiği belirlenmiştir. Buna göre kaynak kayanın gaz kökenli olduğu tespit edilmiştir. Organik fasiyes incelemelerinde ise fasiyes tipi büyük bir kısmı CD olmak üzere C-CD'dir. CD organik fasiyesi kalıntı ve oksidasyona uğramış karasal organik maddeyi işaret eder. Vitrinit yansıması değerleri % 0,314-0,489 aralığında değişmekte olup, olgunlaşmamış organik madde; yumuşak, mat, ve parlak linyit-alt bitümü gösterir. 
XRD tüm kaya ve kil analizleri sonucunda kuvars, kalsit, kil mineralleri, dolomit, aragonit, feldispat grubu mineraller, plajiyoklaz grubu mineraller, ankerit, pirit, mika ve amorf malzeme olduğu tespit edilmiştir. Baskın kil mineralinin smektit ve illit olduğu, smektitin diğer kil minerallerinden fazla olduğu belirlenmiştir. Çok az örnek seviyesinde klorite rastlanılmıştır.
Ana-eser element analizlerine göre çalışma alanındaki kömürlerde ana elementlerden Fe, Mg, Ca, Ti ve Cr, eser elemetlerden ise Ni, W, Se zenginleşmiştir. Havzadaki element zenginleşmeleri ana elementlerde büyük ölçüde inorganik, eser elementlerde ise organik kökenlidir. Çevresel açıdan risk oluşturabilecek elementlerden As, Cd, Se, Ni, Be, V, Cu, Zn, Th, U, Ti, Co, Sb, Sn ve Ba'un dünya kömür ortalamalarının üzerinde olduğu belirlenmiştir. Bu elementlerden As, Cd, Be, Co, Sb, Ni ve Se potansiyel hava kirletici elementler sınıfındadır. 
CBS çalışmasının ana-iz element analizleri ile birlikte değerlendirilmesinde elementler çevresel ve canlıların sağlığı açısından dört grupta incelenmiştir. En tehlikeli sınıf olan Grup 1 elementleri (As, Cd, Cr, Hg, Se) olup, azalan sırayla elementler Grup 2A (Mn, Mo, Ni, Pb), Grup 2B (B, Cu, P, Th, U, V, Zn), Grup 3 (Ba, Co, Sb, Sn, Ti) olarak sınıflandırılmıştır. Tüm grup elementlerinin çalışma sahasındaki dağılımları enterpolasyon yöntemlerinden biri olan Kriging ile tespit edilerek haritalanmıştır. Haritalama işleminin ardından vektör verinin raster veriye dönüştürülmesi işlemi yeniden sınıflandırma (reclass) ile yapılarak elementlerin dağılımlarının alansal dağılımları hesaplanmıştır.
CBS çalışmaları ile sahanın eğim, bakı, sayısal yükseklik modeli unsurları ile birlikte üç boyutlu modelleme yapılmış, linyit devamlılığı tespit edilmiştir. Buna göre inceleme alanında tavan linyiti, taban linyiti ve aralarında bir killi linyit katmanı belirlenmiştir. Maden sahasına yakın ormanlık alanlar, yeraltı suları tespit edilerek çevresel tehlike açısından incelenmiştir. Maden sahası çevresindeki yollar ağ analizleri ile sayısallaştırılarak kömürün taşınması sırasında çevresel açıdan riskli yerleşim merkezleri ve kömür tozlarından etkilenebilecek kişi sayısı ortaya konulmuştur.

Abstract:
The study area is located at the intersection of Malkara, Hayrabolu and Süleymanpaşa counties (Tekirdag, Turkey). Located in the Oligocene aged Danişmen Formation in the Thrace Tertiary Basin; this area is composed of limestone, sandstone, tuffite, siltstone, claystone and coal intercalated. In this study, the factors affecting the environmental and living life that may occur during the extraction, transportation and incineration of coal were determined. While determining these elements, the results were obtained by using organic petrographic methods, main-trace elemental analysis and various analyzes of Geographical Information Systems.
As a result of Rock Eval pyrolysis analyzes applied to the Malkara coal samples, the total organic carbon values (TOC) are in the range of 5.9% to 53.25%, on average, 32.03%; hydrogen index values (HI) are in the range of 43-167 mg HC / g TOC; oxygen index values (OI) are in the range of 55-137 mg HC / g TOC; production index (PI) is in the range of 0,01-0,08; Tmax values vary between 381-437 ° C. As a result of researches made with all these values, it was determined that kerogen is Type III, organic matter is immature or migrated.
Potential product (PY) values were calculated and determined between 3,54 and 90,71 kg/t to determine source rock potential. Accordingly, the source rock was determined to be of gas origin. In organic facies, the facies type is C-CD with a large part of the CD. CD organic facies refers to residual and oxidized terrestrial organic matter. Vitrinite reflection values vary between 0,314-0,489%, the immature organic matter; soft, matte, and shiny lignite-bottom bitumen.
As a result of all rock and clay analyzes of XRD, it was determined that quartz, calcite, clay minerals, dolomite, aragonite, feldspar group minerals, plagioclase group minerals, ankerite, pyrite, mica and amorphous material. It is determined that the dominant clay mineral is smectite and illite; and smectite is more than other clay minerals. Very little sample chlorite levels were observed.
According to main-trace element analysis, Fe, Mg, Ca, Ti and Cr from the main elements in the study area and Ni, W, Se from the elites were enriched. Elemental enrichments in the basin are mainly inorganic in the main elements and organic in trace elements. Elements which have risk of environmental hazard As, Cd, Se, Ni, Be, V, Cu, Zn, Th, U, Ti, Co, Sb, Sn, and Ba were determined above the world coal average. Among these elements As, Cd, Be, Co, Ni, Sb and Se are classified as potential air pollutant elements.
In the evaluation of GIS study together with main-trace elemental analysis, the elements were examined in four groups in terms of environmental and living health. The most dangerous class is Group 1 elements (As, Cd, Cr, Hg, Se) and the elements in descending order is classified as Group 2A (Mn, Mo, Ni, Pb), Group 2B (B, Cu, P, Th, U, V, Zn)  Group 3 (Ba, Co, Sb, Sn, Ti). The distribution of all group elements in the study area was determined and mapped by interpolation method Kriging. After the mapping process, the conversion of the vector data into raster data was made by reclassing the spatial distributions of the element distributions.
Three-dimensional modeling was performed together with the elements of the slope, elevation and digital elevation model of the site and lignite continuity was determined by GIS studies. According to this, ceiling lignite, base lignite and between these layers a clay lignite layer were determined in the study area. Forest areas and groundwater are detected near the mine site and examined in terms of environmental hazard. The roads around the mine site were digitized by network analysis and the number of people who could be affected by environmentally risky settlements and coal dust during the transportation of coal was determined.