Assessment of discharge hydrodynamics and hydrogeochemical properties of Pınarbaşı Karst Spring (Denizli)

Pınarbaşı Kaynağı Denizli ilindeki yüksek debili karstik kaynaklardan biridir. Menderes Masifi’ninMesozoyik yaşlı rekristalize kireçtaşlarından boşalan ve debisi genellikle 1000 l/s’den fazla olan kaynaksulamada kullanılmaktadır. Bu çalışmada Ekim–2017 ve Eylül–2018 arasında aylık olarak PınarbaşıKaynağı’nın debi ve fizikokimyasal kompozisyonundaki değişimler izlenmiş ve değerlendirilmiştir.Kaynak boşalımının analizi, Pınarbaşı Kaynağı’nın geldiği karstik akifer için, hidrolik iletkenlik katsayısınındüşük-orta, etkin gözenekliğin yüksek ve akiferin depolama kapasitesinin büyük olduğunu, aynızamanda kaynak boşalımının tabaka, kırık ve çatlaklar yoluyla gerçekleştiğini göstermektedir. İzlemeperiyodunda Pınarbaşı Kaynağı’nın sıcaklık, pH ve elektriksel iletkenlik değerlerindeki değişim sırasıyla18,6–18,9°C, 7,09–7,42 ve 611–657 μS/cm aralığında olmuştur. Kaynağın kimyasal kompozisyonundaönemli bir mevsimsel değişim gözlenmemiştir. Pınarbaşı Kaynağı ve civarındaki sondaj suları Ca-MgHCO3-SO4 tipinde iken beslenme alanındaki kaynak suları Ca-HCO3 tipindedir. Pınarbaşı Kaynağı’nınizleme döneminde toplam sertlik değerleri için elde edilen değişim katsayısı yaygın akımlı akifer tipineişaret etmektedir. İzotop (δ18O, δD ve trityum) verilerine göre inceleme alanı suları meteorik kökenli venispeten güncel yağışlarla beslenen sulardır. Pınarbaşı Kaynağı suyu C2S1 sulama suyu sınıfında olup ortaakaçlama özelliğindeki topraklarda tüm bitkilerin sulamasında kullanılabilir. Ancak yüksek arsenikmiktarı nedeniyle içilmez özelliktedir.Pınarbaşı spring is one of the high flow karstic springs in Denizli. The source, which is discharged fromthe Mesozoic aged recrystallized limestones of the Menderes Massif and whose flow rate is generallymore than 1000 L/s, is used in agricultural irrigation. In this study, monthly changes in the flow rate andphysicochemical composition of Pınarbaşı spring between October–2017 and September–2018 weremonitored and evaluated. The analysis of the spring discharge shows that for the karst aquifer fromwhich Pınarbaşı spring comes, the hydraulic conductivity coefficient is low-medium, the effectiveporosity is high and the storage capacity of the aquifer is large. During the monitoring period, thechanges in temperature, pH and electrical conductivity values of Pınarbaşı spring were in the range of18.6–18.9 °C, 7.09–7.42 and 611–657 μS/cm, respectively. No significant seasonal fluctuation wasobserved in the chemical composition of the spring. While the borehole waters in and around Pınarbaşıspring are of Ca-Mg-HCO3-SO4 type, the spring waters in the recharge area are of Ca-HCO3 type. Thecoefficient of variation obtained for the total hardness values of the Pınarbaşı spring during themonitoring period indicates the diffuse flow–type aquifer. According to the isotope (δ18O, δD andtritium) data, the waters of the study area are of meteoric origin and fed by relatively recentprecipitation. Pınarbaşı spring water is in C2S1 irrigation water class and can be used for irrigation of allplants in moderately drained soils. However, it is undrinkable due to its high arsenic content

Comparison of the Quaternary travertine sites in the Denizli extensional basin based on their depositional and geochemical data

In the Denizli Basin (Turkey), located in the western Anatolian extensional province, travertine and tufa deposition has been an ongoing process for at least 600,000years. Travertine bodies, which are 30 to 75m thick and each covers areas of 1 to 34km2, are up to 1km3 in volume.Today, spring waters in this area have temperatures of 19 to 57°C, are of the Ca-Mg-HCO3-SO4 type in the Pamukkale, Kelkaya and Pinarbaşi areas and the Ca-Mg-SO4-HCO3 type at Çukurbaǧ. Thermal waters along the northern margin of the basin are generally hotter than those in the east-southeast and south. The δ18O and δD values of the spring waters indicate a meteoric origin. The average temperatures of the hydrothermal systems in the Denizli Basin appear to have decreased from Pleistocene to Holocene.Travertine, which formed from the hotter water, is more widespread than the tufa that formed in the cooler spring waters. Deposition of the travertine, which formed largely on slopes, in depressions, and along fissure ridges (mostly on northern basin margins), was controlled by the interplay between various intrinsic and extrinsic parameters. The travertines are formed largely of calcite with only minor amounts of aragonite in some of the vertically banded, crystalline crust, raft and pisoid travertines found in some of the northern sites. The aragonitic samples, rich in Sr, are typically found around the spring orifices and along the central axis of the fissure ridges.The stable isotope values of the travertine found in the northwest and southeast parts of the basin are different. The δ13C values of the northern travertine deposits are more positive (3.7 to 11.7‰ VPBD) than those found in the south-southeast areas (-4 to 5.8‰ VPDB). In contrast, the travertine and tufa in the southeastern areas have higher δ18O values (-15.2 to -7.8‰ VPDB) than those of the northern areas (-16.6 to -4.8‰ VPDB). Available evidence indicates that spring activity and associated travertine precipitation in the Denizli Basin were controlled largely by tectonic activity rather than by climatic conditions. © 2013 The Authors

ORTAKÇI (BUHARKENT-AYDIN) SICAK VE MİNERALLİ SU KAYNAĞININ HİDROJEOKİMYASAL İNCELEMESİ

Büyük Menderes Grabeni'nin kuzey kenarında yer alan Ortakçı sıcak ve mineralli su kaynağı 48.1 °C sıcaklık ve 2.4 l/s debiye sahiptir. Kaynak, derinlere süzülen meteorik suların genç tektonik aktivite ile ısınması ve basınç altındaki bu suyun fay boyunca yükselerek yeryüzüne ulaşması sonucu oluşmuştur. Büyük Menderes Masifi'nin gnays, kuvarsit ve şistlerindeki çatlaklarda dolaşan jeotermal akışkan bu kayalarla kimyasal dengeye erişmemiştir. Na-SO4-HCO3 tipinde olan kaynağın yeraltındaki sıcaklığı jeotermometre hesaplamalarına göre 80 °C civarındadır

Ortakçı (Buharkent-Aydın) sıcak ve mineralli su kaynağının hidrojeokimyasal incelemesi

Büyük Menderes Grabeni'nin kuzey kenarında yer alan Ortakçı sıcak ve mineralli su kaynağı 48.1 °C sıcaklık ve 2.4 l/s debiye sahiptir. Kaynak, derinlere süzülen meteorik suların genç tektonik aktivite ile ısınması ve basınç altındaki bu suyun fay boyunca yükselerek yeryüzüne ulaşması sonucu oluşmuştur. Büyük Menderes Masifi'nin gnays, kuvarsit ve şistlerindeki çatlaklarda dolaşan jeotermal akışkan bu kayalarla kimyasal dengeye erişmemiştir. Na-SO4-HCO3 tipinde olan kaynağın yeraltındaki sıcaklığı jeotermometre hesaplamalarına göre 80 °C civarındadır

Heybeli Jeotermal Sahasında (Afyonkarahisar, Türkiye) Potansiyel Kabuklaşma Problemlerinin Jeokimyasal İrdelenmesi

Bir mineralin sudaki çözünürlüğü; sıcaklık, basınç, pH ve redoks potansiyeli gibi birçok etkene bağlıdır. Çözünürlüğü kontrol eden bu parametrelere bağlı olarak mineraller suda çözünürler veya çökelirler. Mineralin suda doygun hale gelmesi ve ardından çökelmesi sonucunda oluşan kabuklaşma, jeotermal sahalardaki kuyularda, yeraltı ve yerüstü donanımlarında daralmalara, aşınmalara ve tıkanmalara ve dolayısıyla ekonomik kayıplara neden olur. Bu çalışmada Afyonkarahisar ilinin önemli jeotermal sahalarından biri olan Heybeli jeotermal sahasında bulunan 8 adet termal su kuyusunun kabuklaşma potansiyeli araştırılmıştır. Heybeli sahası jeotermal suları Na-Ca-HCO3-SO4 ve Na-Ca-HCO3 tipinde olup; sıcaklık, elektriksel iletkenlik ve pH değerleri sırasıyla 28,9-54,7°C, 1380-3580 µS/cm ve 6,32-7,37 arasında değişmektedir. Suların kimyasal analiz sonuçlarından yararlanılarak mineral doygunlukları belirlenmiş, farklı sıcaklık koşullarında oluşabilecek kabuklaşma potansiyeli ve türleri saptanmaya çalışılmıştır. Yapılan hesaplamalar sonucunda Heybeli jeotermal sahasında bulunan termal kuyularda kalsit, aragonit, dolomit, kuvars gibi minerallerin çökelme eğilimli ve kabuklaşma potansiyeline sahip olabileceği öngörülmüştür. Kuyu başından alınan kabuk örneklerinin XRD analizinde tespit edilen başlıca kalsit ve az oranda kuvars minerali hesaplamalardan elde edilen sonuçlarla uyum sağlamıştır. Bölgedeki kuyulardan sürdürülebilir yararlanma için kabuklaşma giderici kimyasal yöntemler (inhibitör) kullanılmalıdır

Hydrochemical and isotopic properties of Heybeli geothermal area (Afyon, Turkey)

The thermal waters at the Heybeli (Kızılkirse) low-temperature geothermal field located in the Afyonkarahisar Province (western Turkey) are discharged from Paleozoic recrystallized limestone. The temperature, specific electrical conductivity, and pH values of the thermal waters are within the range of 28.9 to 54.7 °C, 587 to 3580 μS/cm, and 6.32 to 7.37, respectively. The Heybeli geothermal system is fed by meteoric waters. The waters are heated at depth by high geothermal gradient caused by the neotectonic activity in the deep and ascend to the surface through fractures and faults by convection. The thermal waters are of Na-Ca-HCO3-SO4 type and their chemical composition of the waters is mainly controlled by water-rock interaction and mixing processes. The δ18O, δ2H and tritium compositions show that the thermal waters are of meteoric origin and the residence time at the reservoir is longer than 50 years. Isotope data (δ34S and δ13C) indicate recrystallized limestones as origin of CO2 and structural substitution of sulfate into marine carbonates (CAS) as origin of sulfur. Chemical, δ18O(SO4-H2O) isotope geothermometers and mineral equilibrium diagrams applied to thermal waters gave reservoir temperatures between 62 and 115 °C. Saturation index calculations show that the most expected minerals causing scaling at outflow conditions during the production and utilization of Heybeli geothermal waters are calcite, aragonite, dolomite, quartz, and chalcedony. © 2016, Saudi Society for Geosciences

Pamukkale-Karahayıt dolayındaki sıcak ve mineralli sularla travertenleri kirleten etkilerin değerlendirmesi ve bunların önlenmesi

İnceleme alanı Denizli'nin 20 km kadar kuzeyinde yer alan Pamukkale ve Karahayıt kasabaları ile civarını kapsar. Büyük Menderes ve Gediz grabenlerinin kesiştiği alanda bulunan ve yaklaşık KB-GD doğrultulu fay kuşakları boyunca sıralanan sıcak ve mineralli suların sıcaklıkları 28°C ile 58°C arasında değişmektedir. Tüm karst yapılarında olduğu gibi bu karstik ve jeotermal sistemin de en büyük problemi kirlenebilirliği ve çok duyarlı bir yapıya sahip olmasıdır. Denizli-Çürüksu havzasındaki bu hidrotermal karstik sistem Buldan'a kadar uzanır. Bu sistemin içerdiği akışkan başlangıçta doğal denge durumundayken, daha sonra insan eliyle oluşturulan ve bilinçsiz işletmeden kaynaklanan denge bozuklukları ile karşılaşılmıştır. Bu bozukluklar kirlenme, aşırı çekim, kaçak ve bilinçsiz kullanım nedeniyle ortaya çıkmıştır. Bu çalışmada doğa harikası bu sistemin nasıl daha iyi korunabileceği sorusu cevaplandırılmaya çalışılmış, hidrolojik, hidrojeolojik, hidrojeokimyasal ve izotopik parametrelerin ışığında somut önerilerde bulunulmuştur

Hydrogeology and hydrogeochemistry of a coastal low-temperature geothermal field: a case study from the Datça Peninsula (SW Turkey)

The thermal springs at the Gölbaşı geothermal field located in the southwest coastal region of Turkey discharge from the Mesozoic-aged fissured carbonate aquifer. The temperature, specific electrical conductivity and pH values of the thermal waters are, respectively, 21.6–29.4 °C, 4020–57,200 µS/cm and 6.85–7.35. Thermal waters are Na–Cl-type brackish to saline waters. The Gölbaşı geothermal system is fed by meteoric waters and local seawater. The waters are heated at depth by high geothermal gradient caused by the recent tectonic activity in the deep and ascend to the surface through fractures and faults by convection and emerge as thermal springs. The thermal waters mix in different proportions with seawater (5–58 %) and fresh cold waters during the moving up to the surface. Isotope data (?18O, ?2H and tritium) show that the thermal waters are of meteoric origin, and the residence time at the reservoir is at least 50 years. Almost all the waters are saturated with respect to Ca-montmorillonite, gibbsite, K-mica, illite, kaolinite, Fe (OH)3(a), calcite, dolomite and barite minerals. The most expected minerals that cause scaling at outlet conditions during the production and utilization of Gölbaşı geothermal waters are calcite, dolomite and some barite. Various chemical geothermometers, Na–K–Mg ternary diagram and mineral equilibrium diagrams suggest that the reservoir temperature is around 50–100 °C. © 2016, Springer-Verlag Berlin Heidelberg