RADYONÜKLİD BAKIMINDAN ZENGİN DOĞAL PLAJ KUMLARININ MİNERALOJİK BİLEŞİMİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ, GEYİKLİ-ÇANAKKALE (BATI ANADOLU)

Year 2024, Volume: 45 Issue: 3, 247 - 273, 31.12.2024

Fatma Gülmez , Aydın Yıldırım , Fatma Şişman Tükel , Hatice Ünal Ercan , Zekiye Karacık , Yüksel Örgün Tutay

https://doi.org/10.17824/yerbilimleri.1555999

Abstract

Bu çalışma, Batı Anadolu'da Kestanbol plütonunu da bulunduran Miyosen yaşlı Ezine-Ayvacık magmatik kompleksinin kıyısı boyunca uzaan sahilde gözlenen radyonüklid bakımından zengin plaj kumlarının mineralojik bileşimini ele almaktadır. Sahil boyunca radyonüklitlerin plaj kumlarındaki dağılımı düzensizdir. Hantepe plajında en yüksek 238U ve 232Th serisi spesifik aktiviteleri gözlenirken, 40K specifik aktivitesi orta düzeydedir. Buna karşılık, olasılıkla Kestanbol plütonundan türeyen malzemelerin ağırlıkta olduğu güneydeki plajlarda, Hantepe plajına kıyasla daha yüksek 40K ile daha düşük 238U ve 232Th serisi spesifik aktiviteleri gözlenmektedir.
Bu çalışma kapsamında gama spektrometresi, tüm ve noktasal jeokimya analizleri kullanılmış, kum örneklerinin mineralojik bileşimi ve Kestanbol plütonuna ait felsik damar kayaçları ile nefelin monzogabro ve teprifonolitik dayklar gibi farklı litolojilerinin radyonüklid konsantrasyonlarının değerlendirilmiştir.
Sonuçlar, Hantepe plajındaki yüksek radyoaktivitenin kaynağının torit grubu mineraller olduğunu ve Kestanbol plütonunun pegmatitik damarlarının, bu minerallerin ana kayacı olduğunu ortaya koymuştur. Bununla birlikte, Miyosen magmatizmasının tüm ürünlerinin farklı seviyelerde radyoelement ve radyonüklid zenginleşmeleri sergilediği, diğer kayaç yapıcı ve aksesuar minerallerin de potansiyel olarak bölgedeki yüksek doğal arka plan radyasyonuna katkıda bulunduğu değerlendirilmiştir.

Keywords

plaser, plaj kumu, doğal radyoaktivite, radyojenik mineral, Kestanbol plütonu, Miyosen magmatizması, Uranyum, Toryum, monzonit

Supporting Institution

TÜBİTAK

Project Number

122Y164

Assessment of mineralogic composition of the radionuclide rich heavy beach sands in Western Anatolia (Çanakkale)

Abstract

This study investigates the mineralogical composition of radionuclide-rich beach sands along the coast of the Miocene Ezine-Ayvacık magmatic complex including Kestanbol pluton, in Western Anatolia. The distribution of the radionuclides show variations along the coast with the highest recorded radioactivity at Hantepe Beach, where specific activities of the 238U-, and 232Th-series are significantly high, while 40K concentrations are moderate. In contrast, the southern beaches, dominated by material from the Kestanbol pluton, have higher 40K concentrations but lower 238U-, and 232Th-series specific activities than Hantepe beach.
Using gamma spectrometry, bulk geochemical, and in-situ analyses, we provide a detailed assessment of the mineralogical composition of the sand samples and the primordial radionuclide concentrations of the different lithologies within the Kestanbol pluton, such as felsic veins, nepheline monzogabbro and tephriphonolitic dykes.
We suggest that thorite group minerals control the high radioactivity at Hantepe beach, and pegmatitic veins of the Kestanbol pluton are the main source rock for thorite minerals. However, all the products of Miocene magmatism in the region exhibit elevated radioelement and radionuclide enrichments suggesting that other accessory and rock- forming minerals are the potential contributors to the high natural background radiation in the area.

Keywords

placer, beach sand, radionuclide, natural radioactivity, radiogenic mineral, Kestanbol pluton, Uranium, Thorium, Miocene magmatism

Supporting Institution

TÜBİTAK

Project Number

122Y164

Thanks

This work resulted from discussions, during the initial field trips in the area, between the team of a scientific project which investigates the factors controlling the U-Th enrichments in Miocene Ezine-Ayvacık magmatic complex (Project No: 122Y164), is supported by TÜBİTAK-ÇAYDAG. Bulk analyses of representative samples of nepheline gabbro and feldspar pegmatites are the property of this 122Y164. We thank bachelor students Ayşe Güven, Bilal Kaya, and Cem Gülseven from the İstanbul Technical University Geological Engineering Department for their assistance with sand fraction separation.

References

• Akal, C. 2013. Coeval Shoshonitic-ultrapotassic dyke emplacements within the Kestanbol pluton, Ezine–Biga peninsula (NW Anatolia). Turkish Journal of Earth Sciences, 22(2), 220-238. DOI: 10.3906/yer-1202-1
• Aldanmaz, E. R. C. A. N., Pearce, J. A., Thirlwall, M. F., Mitchell, J. G. 2000. Petrogenetic evolution of late Cenozoic, post-collision volcanism in western Anatolia, Turkey. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 102(1-2), 67-95. DOI: 10.1016/S0377-0273(00)00182-7
• Altunkaynak, Ş., Dilek, Y., Genç, C.Ş., Sunal, G., Gertisser, R., Furnes, H., Foland, K.A.,Yang, J., 2012. Spatial, temporal and geochemical evolution of Oligo-Miocene granitoid magmatism in western Anatolia, Turkey. Gondwana Res. 21, 961–986. DOI: 10.1016/j.gr.2011.10.010
• Andaç, M. 1971. Biga yarımadasında tarihi truva harabelerinin güneyindeki radyoaktf sahil kumlarının mineralojisi ve bunların ana kayaçlarının petrolojisi. Bulletin of the Mineral Research and Exploration, 76(76), 75-79.
• Andaç, M. 1973. Biga Yarimadasinda Ezine Siyenit Masifi ile Civarindaki Kayaçlarin Petrografisi Ve Bu Kayaçlardan Meydana Gelen Radyoaktif Sahil Plaser Maden Yataginin Etüdü. Istanbul Teknik Üniversitesi, Doçentlik Tezi, 97s, Istanbul.
• Aygül, M., Topuz, G., Okay, A., Satir, M., Meyer, H. P. 2012. The kemer metamorphic complex (NW Turkey): a subducted continental margin of the Sakarya zone. Turkish Journal of Earth Sciences, 21(1), 19-35. DOI: 10.3906/yer-1006-14
• Aytekin, H., Tufan, M. Ç., Küçük, C. 2015. Natural radioactivity measurements and dose assessments in sand samples collected from Zonguldak beaches in Turkey. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 303, 2227-2232. DOI: 10.1007/s10967-014-3819-1
• Aysal, N., 2015. Mineral chemistry, crystallization conditions and geodynamic implications of the Oligo-Miocene granitoids in the Biga Peninsula, Northwest Turkey. J. Asian Earth Sci. 105, 68–84. DOI: 10.1016/j.jseaes.2015.03.026
• Beccaletto, L., Jenny, C. 2004. Geology and correlation of the Ezine Zone: a Rhodope fragment in NW Turkey?. Turkish Journal of Earth Sciences, 13(2), 145-176.
• Black, K.N., Catlos, E.J., Oyman, T., Demirbilek, D., 2013. Timing Aegean extension: evidence from in situ U-Pb geochronology and cathodoluminescence imaging of granitoids from NW Turkey. Lithos 181, 92–108. DOI: 10.1016/j.lithos.2013.09.001
• Chandrasekharam, D., Baba, A. 2021. High heat generating granites of Kestanbol: future enhanced geothermal system (EGS) province in western Anatolia. Turkish Journal of Earth Sciences, 30(9), 1032-1044. DOI: 10.3906/yer-2106-16
• Cetiner, M. A., Gündüz, H., Ilgar, A. 2011. High background radiation areas at Çanakkale in Turkey. Radiation Physics and Chemistry, 80(6), 704-709. DOI: 10.1016/j.radphyschem.2011.02.024