INVESTIGATION OF STABLE ISOTOPE CONTENTS OF WATER RESOURCES IN SEYFE LAKE WETLAND BASIN

Abstract

Stable isotopes techniques make a significant contributions to the understanding of hydrogeological processes and the conceptualization of the hydrodynamic structure. In order to explain the physical and chemical processes regarding the water resources of Seyfe Lake basin, results of stable isotope analysis of the waters are evaluated in the study. The study area covers the entire basin of Seyfe Lake basin which has a catchment area of 1447 km2 and is located northeast of Kirsehir. Paleozoic Kirsehir Massif metamorphic series, Cenozoic cover units and Quaternary alluvial units are exposed in the basin. The fractured and faulted zones of the marble and limestone levels representing the Bozçaldağ Formation of the Paleozoic Kirsehir Massif show aquifer characteristics. In September 2019 and December 2019, water samples from springs, shallow wells and drainage channel were collected in the catchment area for Oxygen-18 and Deuterium isotope analysis. In the study area; δ18O value of the water samples varies between ‰-11.97 and ‰ -3.29 VSMOW; and δ2H value changes between ‰ -80.88 and ‰ -27.61 VSMOW. The recharge area of the springs thought to be recharged from the outcrops of the metamorphic units are located at northwest of the basin and higher in altitude than the other water resources. Some of the sampling points near the lake area and the drainage channels exhibit isotopic enrichment due to evaporation.

Keywords

• Hydrogeology
• Deuterium
• Oxygen-18
• Seyfe Lake Basin
• Wetland

SEYFE GÖLÜ SULAK ALAN HAVZASINDAKİ SU KAYNAKLARININ DURAYLI İZOTOP İÇERİKLERİNİN İNCELENMESİ

Abstract

Duraylı izotop teknikleri hidrojeolojik süreçlerin anlaşılmasında ve hidrodinamik yapının kavramsallaştırılmasında önemli katkılar sağlamaktadır. Bu çalışmada Seyfe Gölü havzasındaki su kaynaklarının geçirdikleri fiziksel ve kimyasal süreçlerin açıklanması amacıyla duraylı izotop içerikleri değerlendirilmiştir. Çalışma alanı Kırşehir ilinin kuzeydoğusunda yer alan 1447 km2’lik yüzey drenaj alanına sahip Seyfe Gölü havzasını kapsamaktadır. Havza içerisinde Paleozoyik yaşlı Kırşehir Masifi metamorfik serileri, Senozoyik yaşlı örtü birimler ve Kuvaterner yaşlı alüvyon birimler yüzeylemektedir. Paleozoyik yaşlı Kırşehir Masifinin Bozçaldağ Formasyonu’nu temsil eden mermer ve kireçtaşı seviyelerinin kırıklı ve çatlaklı zonları akifer özelliği göstermektedir. Eylül 2019 ve Aralık 2019’da havza drenaj alanında yer alan kaynaklardan, sığ kuyulardan ve drenaj kanalından Oksijen-18 ve Döteryum analizleri için örneklemeler yapılmıştır. Çalışma alanındaki su noktalarının δ18O değerleri ‰-11.97 ile -‰3.29 VSMOW arasında; δ2H değerleri ise ‰ -80.88 ile ‰-27.61 VSMOW arasında değişmektedir. Havzanın kuzeybatısında metamorfik birimlerden beslendiği düşünülen su kaynaklarının beslenme alanları diğer su kaynaklarına göre daha yüksek kotlarda bulunmaktadır. Göl alanına ve drenaj kanallarına yakın olan bazı su noktalarında ise buharlaşma etkisi görülmektedir.

Keywords

• Hidrojeoloji
• Döteryum
• Oksijen-18
• Seyfe Gölü Havzası
• Sulak Alan

References

1. Bershaw, J., 2018. Controls on Deuterium Excess across Asia. Geosciences, 8, (7), 257.
2. Clark, I., Fritz, P., 1997. Environmental Isotopes in Hydrogeology. Second Edition, Lewis Publisher.
3. Craig, H., 1961. Isotopic Variations in Meteoric Waters. Science, 133, 1702-1703.
4. Çelik, M., Ünsal, N., Tüfenkçi, O., Bolat, S., 2008. Assessment of Water Quality and Pollution of the Lake Seyfe basin, Kırşehir, Turkey. Environmental Geology, (55), 559-569.
5. Çiftçi, E., 2013. Seyfe Gölü Havzası’nda (Kırşehir) Doğal Ortam-Yeraltısuyu ilişkisi, Yüksek Lisans Tezi, Fırat Üniversitesi, Elazığ.
6. Dansgaard, W., 1964. Stable Isotopes in Precipitation. Tellus, 16, 436- 469.
7. Delattre, H., Vallet-Coulomb, C., and Sonzogni, C., 2015. Deuterium Excess in the Atmospheric Water Vapour of a Mediterranean Coastal Wetland: Regional vs. Local Signatures. Atmospheric Chemistry and Physics, 15, 10167–10181.
8. DSİ., 1975. Kırşehir Seyfe Ovası Planlama Kademesi Jeofizik Rezistivite Etüd Raporu. Jeoteknik Hizmetler ve Yeraltı Suları Dairesi Başkanlığı, Ankara.

9. DSİ., 1979. Kırşehir Seyfe Ovası Hidrojeolojik Etüt Raporu. Jeoteknik Hizmetler ve Yeraltı Suları Dairesi Başkanlığı, Ankara.
10. DSİ., 2004. Seyfe Ovası Hidrojeolojik Revize Etüt Raporu. Jeoteknik Hizmetler ve Yeraltı Suları Dairesi Başkanlığı, Ankara.
11. Erguvanlı, K., 1957. Kırşehir Kuzeyinde Seyfe Ovasının Hidrojeolojik Etüd Raporu. Jeoteknik Hizmetler ve Yeraltı Suları Dairesi Başkanlığı, Ankara.
12. Froehlich, K., Gibson, J., Aggarwal, P., 2002. Deuterium Excess in Precipitation and its Climatological Significance. Journal of Geophysical Research, Atmospheres, 23p.
13. Gat, J. R., Gonfiantini, R., 1981. Stable Isotope Hydrology. Deuterium and Oxygen-18 in the Water Cycle. IAEA, Techical Report Series No. 210, 337pp. Alba, E., Dorronsoro, B., 2005. The Exploration/Exploitation Tradeoff in Dynamic Cellular Genetic Algorithms. IEEE, Transactions on Evolutionary Computation, (9), 26-142.
14. Gat, J.R., Bowser, C.J., Kendall, C., 1994. The Contribution of Evaporation from the Great Lakes to the Continental Atmosphere: Estimate Based on Stable Isotope Data. Geophysical Research Letter, 21, (7), 557–560.
15. Gat J.R., 2005. Some Classical Concepts of Isotope Hydrology. In: Aggarwal P.K., Gat J.R., Froehlich K.F. (eds) Isotopes in the Water Cycle. Springer, Dordrecht.
16. Kıymaz, S., Asar, M., Güneş, V., 2011. Standartlaştırılmış Yağış İndeksi ile Seyfe Gölü’nün Kuraklık Dönemlerinin Belirlenmesi, Gaziosmanpaşa Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 91-102.
17. Kıymaz, S., Karadavut, U., 2014. Seyfe Gölü Havzasında Yer Alan Kuyuların Sularının Sulama Suyu Kalitesi Açısından Değerlendirilmesi. Uludağ Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, Cilt 30, Sayı 1, 21-31.
18. MTA., 1991. 1/100000 Ölçekli Açınsama Nitelikli Türkiye Jeoloji Haritaları Serisi No: 34 Kırşehir G-18 Paftası ve açıklaması, Ankara, Türkiye, 12s.
19. MTA., 1992. 1/100000 Ölçekli Açınsama Nitelikli Türkiye Jeoloji Haritaları Serisi No:34 Yozgat G-19 Paftası ve açıklaması, Ankara, Türkiye, 16s.
20. MTA., 2009. Kırşehir-Mucur-Seyfe Gölü Havzası Maden Jeolojisi Raporu. Ankara.
21. Önhon, E., 1969. Seyfe Ovası Kristalize Kalker Sahasının Karst Etüdü ve Seyfe Kaynağının Geliştirilmesi Raporu. Jeoteknik Hizmetler ve Yeraltı Suları Dairesi Başkanlığı, Ankara.
22. Peng, H., B. Mayer., S. Harris., H. Krouse., 2007. The Influence of Below-Cloud Secondary Effects on the Stable Isotope Composition of Hydrogen and Oxygen in Precipitation at Calgary, Alberta, Canada. Tellus, 59B, 698–704.
23. Salamalikis, V., A. A. Argiriou., E. Dotsika., 2016. Isotopic Modeling of the Sub-Cloud Evaporation Effect in Precipitation. Science of the Total Environment, 544, 1059–1072.
24. Sayhan, H., 2000. Seyfe Havzasının Jeomorfolojisi (Kırşehir). Gazi Üniversitesi Kırşehir Eğitim Fakültesi Dergisi, Sayı 1, 1-12.
25. Sayhan, H., 2001. Seyfe Gölü Eski Seviyelerinin Kuvaterner Jeomorfolojisi Açısından Etüdü. Gazi Üniversitesi Kırşehir Eğitim Fakültesi Dergisi, Cilt 2, Sayı 2, 55-73.
26. Seymen, İ., 1982. Kaman dolayında Kırşehir masifinin jeolojisi. Doçentlik Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul.
27. Tüfenkçi, O.O., 2005. Seyfe Kaynağı ve Dolayının (Kırşehir) Hidrojeoloji incelemesi. Yüksek Lisans Tezi, Ankara Üniversitesi, Ankara.
28. Ünsal, N., 1999. Seyfe Ovası Kaynaklarının Kimyasal ve İzotopik Bileşenleri ve Kökeni. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 295-308.
29. Yılmaz, H.M., Reis, S., 2008. Seyfe Gölü’nün Zamansal Değişiminin Uzaktan Algılama Tekniği ile İzlenmesi. Hydrological Processes, 448-4454.
30. Yiğitbaşıoğlu, H., 1993. Seyfe Gölü ve Çevresinin Jeomorfolojisi. Doktora Tezi, Ankara Üniversitesi, Ankara.