The Relationship of Mineral Waters in Munzur and Pülümür Valleys (Tunceli) with the Tectonic Structures of the Region and their Hydrogeochemical Properties

Abstract

The N-S flowing Munzur and Pülümür Rivers, which have the largest drainage areas in Tunceli Province, merge in the city center, and continue as a single river towards the south. In the southern area, there are smaller drainage areas such as Dinar and Rabat. In this study, the hydrogeochemical properties of the hot and mineral springs located in the mentioned drainage areas and the relationship of these springs with the faults in the region were investigated. The most important structural element controlling the reaching of hot and mineral springs to the surface is the primary and secondary deformation structures of the right lateral strike-slip Nazımiye Fault Zone. Permo-Carboniferous aged impermeable schists form the basement rocks in the area hydrogeologically. Permian aged marble and crystallized limestones are the reservoir rocks of the hot and mineral waters which are outcropped in the drainage areas of Munzur and Pülümür Rivers. The presence of Eocene-Miocene aged semi-permeable flysch and permeable limestones cover rocks in this recharge area of the reservoir rocks indicates that the system is open. The pH and electrical conductivity of the hot and mineral waters in the system change between 5.96-6.80 and 2231-2930 μS/cm, respectively. Temperature of these waters varies between 35 to 20°C when they reach up to the surface. The total amount of dissolved solids ranges from 1300 to 1600 mg /L. The most abundant cation present in the waters is Ca+2; the most abundant anion is HCO3-. The Na-K-Mg geothermometer results of the hot and mineral waters correspond to the immature waters where the water-rock relationship is not an equilibrium. The pH and electrical conductivity of the cold waters are between 6.66 to 7.28 and 471 to 891 μS/cm, respectively. All waters examined here are of the Ca-Mg HCO3 type.

Keywords

• Geology
• structural relationship
• hydrogeochemistry
• hot and mineral water
• Tunceli

Munzur ve Pülümür Vadilerinde (Tunceli) Bulunan Sıcak ve Mineralli Kaynakların Bölgenin Yapısal Unsurları ile İlişkisi ve Hidrojeokimyasal Özellikleri

Abstract

Tunceli’deki en büyük akaçlama alanlarına sahip olan K-G akışlı Munzur ve Pülümür Nehirleri Tunceli Merkez’de birleşerek güneye doğru tek nehir olarak devam eder. Güneydeki alanda Dinar ve Rabat gibi daha küçük akaçlama alanları yer alır. Bu çalışmada sözü edilen akaçlama alanları içerisinde yer alan soğuk ve sıcak mineralli suların hidrojeokimyasal özellikleri araştırılmıştır. Mineralli suların yüzeye ulaşmasını kontrol eden en önemli yapısal unsur sağ yanal doğrultu-atımlı Nazımiye Fay Zonu’nun birincil ve ikincil deformasyon yapılarıdır. Munzur ve Pülümür nehirlerinin akaçlama alanlarında yer alan mineralli suların hazne kayasını Permiyen mermer ve kristalize kireçtaşları oluşturmaktadır. Bu hazne kayaların beslenme bölgesinde yayılım sunan yarı geçirimli fliş ve geçirimli kireçtaşlarının varlığı, sistemin açık olduğuna işaret etmektedir. Sistemdeki mineralli suların pH ve elektriksel iletkenlikleri sırasıyla 5.96-6.80 ve 2231-2930 μS/cm arasındadır. Yüzeye çıkış sıcaklıkları ise 20-35ºC arasında değişmektedir. Toplam çözünmüş katı madde miktarları 1300-1600 mg/L arasındadır. Sularda en fazla bulunan katyon Ca+2, anyon ise HCO3-ʼ dır. Soğuk kaynak sularının pH ve elektriksel iletkenlik değerleri ise sırasıyla 6.66-7.28 ve 471-891 μS/cm arasında değişmektedir. IAH (1979) su sınıflandırma yöntemine göre, incelenen mineralli sular ve soğuk kaynak suları Ca-Mg-HCO3 tipindedir. İncelenen mineralli suların Na-K-Mg jeotermometre sonuçları, su-kayaç ilişkisinin dengede olmadığı ham sulara karşılık gelmektedir. Mg/Ca oranlarının düşük (0.05-0.23 arasında), klorür içeriklerinin yüksek (83-205 mg/L arasında) olması, rezervuar sıcaklığının yüksek olabileceğini düşündürmektedir.

Keywords

• Jeoloji
• yapısal ilişki
• hidrojeokimya
• sıcak ve mineralli su
• Tunceli

References

1. Afshar, F. A., 1965. Geology of Tunceli-Bingöl Region of Eastern Turkey. Bulletin of the Mineral Research and Exploration, 65: 65, s. 33-44.
2. Akan, B., 2002. Modeling of the Afyon Ömer–Gecek geothermal system. Jeoloji Mühendisliği Dergisi, 26: 2, s. 31-52.
3. Akkuş, A., 2016. Pertek Jeotermal Alanının Hidrojeokimyasal Özelliklerinin İncelenmesi. Yüksek Lisans: Munzur Üniversitesi.
4. Akkuş, İ., H., A., Ceyhan, S., Dilemre, A., ve Tekin, Z., 2005. Türkiye Jeotermal Kaynakları Envanteri. Envanter Serisi–201. MTA, Ankara (In Turkish).
5. Akyuz, H. S., Altunel, E., Karabacak, V., ve Yalciner, C. C., 2006. Historical earthquake activity of the northern part of the Dead Sea fault zone, southern Turkey. Tectonophysics, 426: 3-4, s. 281-293.
6. Alacali, M., 2018. Hydrogeochemical investigation of geothermal springs in Erzurum, East Anatolia (Turkey). Environmental Earth Sciences, 77: 24, s. 802. 10.1007/s12665-018-7986-1
7. Alacalı, M., 2013. Hydrogeological modeling of Balçova geothermal system. [PhD: Isparta Süleyman Demirel University.
8. Avagyan, A., Sosson, M., Karakhanian, A., Philip, H., Rebai, S., Rolland, Y., Melkonyan, R., ve Davtyan, V., 2010. Recent tectonic stress evolution in the Lesser Caucasus and adjacent regions. Geological Society, London, Special Publications, 340: 1, s. 393. https://doi.org/10.1144/SP340.17

9. Bülbül, A., Özen, T., ve Tarcan, G. J. A. J. o. B., 2011. Hydrogeochemical and hydrogeological investigations of thermal waters in the Alasehir-Kavaklidere area (Manisa-Turkey). 10: 75, s. 17223-17240.
10. Cakin, A., Gokcen, G., Eroğlu, A. E., ve Baba, A., 2012. Hydrogeochemistry and Environmental Properties of Geothermal Fields. Case Study: Balçova, Izmir-Turkey. Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, 34: 8, s. 732-745. https://doi.org/10.1080/15567031003681903
11. Chorowicz, J., Dhont, D., ve Gündogdu, N., 1999. Neotectonics in the eastern North Anatolian fault region (Turkey) advocates crustal extension: mapping from SAR ERS imagery and Digital Elevation Model. Journal of Structural Geology, 21: 5, s. 511-532. https://doi.org/10.1016/S0191-8141(99)00022-X