Batı Anadolu’daki bazı jeotermal alanların termal akışkanlarında bor izotop oranları ve borun kökeni

Murat Tokcaer

doi:10.17341/gazimmfd.1092227

Batı Anadolu’daki bazı jeotermal alanların termal akışkanlarında bor izotop oranları ve borun kökeni

Öz

Batı Anadolu’nun tektonik olarak aktif graben bölgeleri, birçok jeotermal aktivite ve jeotermal sularda oldukça yüksek bor zenginleşmesi ile karakterizedir. Köken konusunda farklı kaynakları belirlemek için bor izotop jeokimyasının jeolojik çalışmalarda yaygın olarak kullanımı oldukça yenidir. Borun jeotermal akışkanlardaki kökenini belirleyebilmek amacıyla, örneklenen termal suların B izotop oranları, suların kimyasal analiz sonuçları ve bölgelerin jeolojileri birlikte değerlendirilmiştir. İncelenen termal suların genellikle Na-HCO3, Ca, Na- HCO3, Ca-HCO3,Cl ve Na-Cl tipinde oldukları saptanmıştır. Yüksek sıcaklığa sahip, soğuk sular ile seyrelmenin az olduğu bölgelerde B konsantrasyonları oldukça yüksek (B=52,1mg/l; Salihli), B izotop oranları ise litolojik farklılıklardan dolayı geniş bir aralıkta çıkmıştır (δ11B=-7,73‰ / +10,83‰; n=15). Tüm sularda sıcaklık ile çözülü iyonlar arasında ve benzer şekilde B - Cl ve B-elektriksel iletkenlikleri arasında pozitif korelasyon saptanmıştır. Ayrıca termal sulardaki B izotop oranları suların etkileşimde oldukları kayaçların B izotop oranları ile uyumlu çıkmış olması borun kökeni konusunda su-kaya etkileşimini destekler. Na-Cl tipindeki termal suların yüksek pozitif δ11B değerleri ise diğer kimyasal verilerin de desteklediği gibi denizel karışım sonucudur.

Anahtar Kelimeler

Kaynakça

1. Gemici Ü. ve Tarcan G., Distribution of boron in thermal waters of western Anatolia, Turkey and examples on their environmental impacts. Environmental Geology 43:87–98, 2002
2. Ramakumar K. L., Parab A. R., Khodade P. S., Almaula A. I., Chitambar S. A. ve Jain H. C., Determination of isotopic composition of boron, J. Radioanal. Nucl. Chem. Lett., 94, 53-62, 1985.
3. Spivack, A. J., ve Edmond J. M., Determinations of boron isotope ratios by thermal ionization mass spectrometry of cesium metaborate cation. Anal. Chem., 58, 31-35, 1986
4. Xiao Y. K., Beary E. S., ve Fassett J. D., An improved method for the high precision isotopic measurement of boron by thermal ionization mass spectrometry, Int. J. Mass Spectrom. Ion. Processes, 85, 203-213, 1988.
5. Hemming N.G., ve Hanson G. N. A procedure for the analysis of boron by thermal ionization mass spectrometry, Chem. Geol., 114, 147-156, 1994
6. Leemann W.P., Vocke R. D., Beary E. S. ve Paulsen P. J., Precise boron isotopic analysis of aqueous samples: Ion exchange extraction and mass spectrometry, Geochim. Et Cosmochim. Acta, 55, 3901-3907, 1991
7. Barth S., Boron isotope variations in nature: a synthesis. Geol. Rundsch., 82, 640-651, 1993
8. Cary L., Casanova J., Gaaloul N. ve Guerrot, C., Combining boron isotopes and carbamazepine to trace sewage in salinized groundwater: a case study in Cap Bon, Tunisia. Appl. Geochem. 34, 126–139, 2013

9. Jiang, S.Y., Boron isotope geochemistry of hydrothermal ore deposits in China: a preliminary study. Phys. Chem. Earth Solid Earth Geod. 26, 851–858, 2001
10. Jiang S.Y., Palmer M.R., Boron isotope systematics of tourmaline from granites and pegmatites; a synthesis. Eur. J. Mineral. 10, 1253–1265, 1998
11. Marschall H.R. ve Jiang S.Y., Tourmaline isotopes: no element left behind. Elements 7, 313–319, 2011
12. Aggarwal J.K. ve Palmer M.R., Boron Isotope Analysis: A review. The Analyst, Vol.120 (5),1301-1309, 1995
13. Catanzaro E. J., Champion C. E., Garner E. L., Marinenko G., Sappenfield K. M. ve Shields W. R., Standard Reference Materials: Boric acid; Isotopic, and Assay Standard Reference Materials, US National Bureau of Standards, Spec. Publ., 260-17: 70pp, 1970
14. NIST (National Institute of Standards and Technologie), Certificate of Analysis: Standard Reference Material® 952, http://www.nist.gov/, 1999
15. Williams L.B. ve Hervig, R.L., Boron isotope composition of coals: a potential tracer of organic contaminated fluids. Appl. Geochem. 19, 1625-1636, 2004
16. Hogan J. F. ve Blum J. D., Boron and lithium isotopes as ground- water tracers: a study at the Fresh Kills Landfill, Staten Island, New York, USA. Applied Geochemistry 18, 615–627, 2003
17. Spivack A. J. ve Edmond J. M., Boron isotope exchange between seawater and the oceanic crust. Geochimica et Cosmochimica Acta 51, 1033–1043, 1987
18. Palmer M. R., Boron isotope systematics of hydrothermal fluids and tourmalines: a synthesis. Chemical Geology: Isotope Geosciences Section 94, 111–121, 1991
19. Ishikawa T. ve Nakamura E. Boron isotope systematics of marine sediments. Earth and Planetary Science Letters 117, 567–580, 1993
20. Smith H. J., Spivack A. J., Staudigel H. ve Hart R. H., The boron isotopic composition of the altered oceanic crust, Chem. Geol., 126, 119-135, 1995
21. Jiang S. Y., Palmer M. R., Peng Q. M. ve Yang J. H., Chemical and stable isotope composition of Proterozoic metamorphosed evaporates and associated tourmalines from the Houxianyu borate deposit, eastern Liaoning, China. Chemical Geology 135,189–211, 1997
22. Deyhle A. ve Knopf A., The use and usefulness of boron isotopes in natural silicate–water systems. Phys. Chem. Earth 30, 1038–1046, 2005
23. Kakihana H., Kotaka M., Satoh S., Nomura M. ve Okamoto M., Fundamental studies on the separation of boron isotopes, Bull. Chem. Soc. Japan, 50, 158-163, 1977
24. Oi T., Nomura M., Ossaka T., Okamoto O. ve Kakihana H., Boron isotopic compositions of some boron minerals, Geochim. Cosmochim. Acta, 53, 3189-3195, 1989
25. Palmer M. R. ve Swihart G. H., Boron isotope geochemistry: An overview, In: Boron, Mineralogy, Petrology and Geochemistry (eds. E.S. Grew and L.M. Anovitz) Rev. Mineral., 33, 845-862, 1996
26. Nomura M., Kanzaki T., Ozawa T., Okamoto M. ve Kakihana H., Boron isotopic composition of fumarolic condensates from some volcanoes in Japanese island arcs. Geochim. Cosmochim. Acta 46, 2403–2406, 1982
27. Spivack A.J., Palmer M.R. ve Edmond J.M., The sedimentary cycle of the boron isotopes. Geochim. Cosmochim. Acta 51, 1939–1949, 1987
28. Palmer M.R. ve Sturchio N.C., The boron isotope systematics of the Yellowstone National Park (Wyoming) hydrothermal system: a reconnaissance study. Geochim Cosmochim Acta 54:2811-2815, 1990
29. Vengosh A., Kolodny Y., Starinsky A., Chivas A. R., ve Mc Culloch M. T., Co-precipitation and isotopic fractionation of boron in modern biogenic carbonates. Geochim. Cosomochim. Acta 55, 2901–2910, 1991
30. Voutsa D., Dotsika E., Kouras A., Poutoukis D. ve Kouimtzis T., Study on distribution and origin of boron in groundwater in the area of Chalkidiki, Northern Greece by employing chemical and isotopic tracers. J. Hazard. Mater. 172, 1264-1272, 2009
31. Chao H.C., You C.F., Wang B.S., Chung C.H. ve Huang K.F., Boron isotopic composition of mud volcano fluids: implications for fluid migration in shallow subduction zones. Earth Planet. Sci. Lett. 305, 32–44, 2011
32. Aggarwal J.K., Sheppard D., Mezger K., Pernicka E., Precise and accurate determination of boron isotope ratios by multiple collector ICP-MS: origin of boron in the Ngawha geothermal system, New Zealand. Chem. Geol. 199, 331–342, 2003
33. Dotsika E., Poutoukis D., Kloppmann W., Guerrot C., Voutsa D. ve Kouimtzis T.H., The use of O, H, B, Sr and S isotopes for tracing the origin of dissolved boron in groundwater in Central Macedonia, Greece. Appl. Geochem. 25, 1783–1796, 2010
34. Panagopoulos G., Application of major and trace elements as well as boron isotopes for tracing hydrochemical processes: the case of Trifilia coastal karst aquifer, Greece. Environ. Geol. 58, 1067-1082, 2009.
35. Güleç N., The distribution of helium-3 in Western Turkey. Mineral Res. Exploration Bull. 108, 35–42, 1988
36. Ercan T., Ölmez E., Matsudo I. Wagao K. ve Kıta I., Chemical and isotopic values of hot and mineralized waters and the gases they contain in North and West Anatolia. Turkey Energy Bulletin. Vol: 1. No: 2. TMMOB Chamber of Geological Engineers publication. 20–21, 1994
37. Vengosh A., Helvacı C. ve Karamanderesi, İ.H., Geochemical constraints for the origin of thermal waters from western Turkey. Applied Geochemistry 17, 163- 183, 2002
38. Özgür N., Graf, W., Stichler W. ve Wolf M., Origin of the high sulfate contents in thermal waters of Kızıldere and environs, Western Anatolia, Turkey. Int. Symposium. on Eastern Mediterranean Geology, Thessaloniki, Greece, pp. 1306–1309, 2004
39. Tokcaer M., Geochemical Cycle of Boron and Isotope Fractionation in Geothermal Fluids of Western Anatolia. PhD. Thesis, Graduate School of Natural and Applied Sciences of Dokuz Eylül University (yayınlanmamış), 2007
40. Gran G., Determination of the equivalence point in potentiometric titrations. Part II Analyst; 77: 661-671, 1952.
41. Piper, A.M., Interpretation of water analyses. Geol. Survey Water Res. Div.No.12, 1979
42. Palmer, M.R. ve Sturchio N.C., The boron isotope systematics of the Yellowstone National Park (Wyoming) hydrothermal system: a reconnaissance. Geochim. Cosmochim. Acta 54, 2811-2815, 1990
43. Nicholson K., Geothermal fluids. Chemistry and exploration techniques. Springer-Verlag. Berlin, 263s, 1993
44. Werding G. ve Schreyer W. Chapter 3. Experimental Studies On Borosilicates And Selected Borates. Boron: Mineralogy, Petrology, and Geochemistry, edited by Lawrence M. Anovitz and Edward S. Grew, Berlin, Boston: De Gruyter, pp. 117-164 , 2018
45. Sanchez-Valle C., Reynard B., Daniel I., Lecuyer C., Martinez I. ve Chervin J.C. Boron isotopic fractionation between minerals and fluids: new insights from in situ high pressure-high temperature vibrational spectroscopic data. Geochim Cosmochim Acta, 69:4301–4313, 2005
46. Hitchon B., Perkins E. H. ve Gunte W.D., Introduction to Ground Water Geochemistry, Geoscience Publishing Ltd., Sherwood Park, Alberta, Canada, 1999
47. Leeman W.P. ve Sisson V.B., Geochemistry of Boron and its implications for crustal and mantle processes, In Boron, Mineralogy, Petrology and Geochemistry (eds. E.S. Grew and L.M. Anovitz) Rev. Mineral., 33, 645-708, 1996
48. Henry D. ve Dutrow B., Metamorphic tourmaline and its petrologic applications, In Boron, Mineralogy, Petrology and Geochemistry (eds. E.S. Grew and L.M. Anovitz) Rev. Mineral., 33, 503-557, 1996
49. Grew, E. Borosilicates and boron in rock-forming minerals in metamorphic environments, In Boron, Mineralogy, Petrology and Geochemistry (eds.E.S. Grew & L.M. Anovitz) Rev. Mineral., 33, 387-502, 1996
50. Stubican V. ve Roy R., Boron substitution in synthetic micas and clays. Am Mineral 47: 1166-1173, 1962
51. Pichavant M., Shnapper D. ve Brown W.L., Al-B substitution in alkali feldspars: preliminary hydrothermal data in the system NaAlSi3O8-NaBSi3O8. bull. Mineral 107: 529-537, 1984
52. Nabelek P.I., Denison J.R. ve Glascock M.D. Behavior of boron during contact meta- morphism of calc- silicate rocks at Notch Peak, Utah. American Mineralogist 75 (7–8), 874–880, 1990
53. Shaw D. M., Similarities And Contrasts In Lunar And Terrestrial Boron Geochemistry, In Boron, Mineralogy, Petrology and Geochemistry (eds. E.S. Grew and L.M. Anovitz) Rev. Mineral., 33pp. 745-770, 1996
54. Filiz Ş., Investigation of the Important Geothermal Areas by Using, C, H, O Isotopes, Seminar on Utilization of Geothermal Energy for Electric Power Production and Space Heating, Florence, 25-26, 1984.
55. Gökgöz A., Geochemistry of the Kızıldere–Tekkehamam–Buldan–Pamukkale geothermal fields, Turkey. In: Georgsson, L.S. (Ed.), Geothermal Training in Iceland 1998, United Nations University Geothermal Training Programme, Reykjavik, Iceland, 115–156, 1998.
56. Tamgaç Ö.F., Yıldırım N. ve Güner, N., Report on Conservation Area of Balçova Geothermal Field. MTA, Ankara, pp. 55 (in Turkish), 2005
57. Karakuş H. ve Şimsek, Ş, Tracing deep thermal water circulation systems in the E-W trending Büyük Menderes Graben, Western Turkey. Journal of Volcanology and Geothermal Resc., 252, 38–52, 2013
58. Şimşek Ş,. Aydın-Germencik-Ömerbeyli Field of Turkey. Seminar on Utilisation of Geothermal Energy for Electric Power Production and Space Heating, 14-17 May, Florence, Italy. Sem. Ref. No. Ep/Sem.9/R.37, 1984
59. Karamanderesi İ.H., Yılmazer S., Yıldırım T., Yakabağ A., Çiçekli K., Gevrek A.İ., Demir A. ve Yıldırım N., Manisa-Turgutlu-Salihli-Alaşehir arası Gediz vadisi jeotermal enerji aramaları etüd ve sondaj (SC-1 derin sondaj) verileri sonuç raporu: MTA Der. Rap. No:10460, 180 s., (yayımlanmamış), Ankara, 1995
60. Şimşek Ş., Doğdu M.S., Akan B. ve Yıldırım N., Chemical and isotopic survey of geothermal reservoirs in Western Anatolia, Turkey. In: World Geothermal Congress, Japan, May 28 - June 10, 2000, Proceedings: 1765-1770, 2000. 61. Şimşek Ş., Yıldırım N. ve Gülgör, A., Developmental and environmental effects of the Kızıldere geothermal power project, Turkey, Geothermics 34 (2005) 239–256, 2005
62. Yücel Y., Helvacı C., Martin R. P., Ersoy E.Y., ve Freslon N., Origin and significance of tourmalinites and tourmaline-bearing rocks of Menderes Massif, western Anatolia, Turkey. Lithos 218–219 pp.22–36, 2015
63. Marschall H.R., Korsakov A.V., Luvizotto G.L., Nasdala L. ve Ludwig T., On the occurrence and boron isotopic composition of tourmaline in high pressure metamorphic rocks. J. Geol. Soc. 166, 811–823, 2009
64. Nakano T. ve Nakamura E., Boron isotope geochemistry of metasedimentary rocks and tourmalines in a subduction zone metamorphic suite. Phys. Earth Planet. Inter. 127, 233–252, 2001
65. Bingöl E., Akyürek B. ve Korkmazer B., Biga yarımadasının jeolojisi ve Karakaya formasyonunun bazı özellikleri. Cumhuriyetin 50. Yılı Yerbilimleri Kongresi Bildiriler Kitabı, 1973
66. Yılmazer S., Özgür R., Yıldırım N. ve Aydoğdu Ö., Bergama (İzmir) bölgesinin jeotermal olanakları, MTA Der. Rap. No:15, 2004
67. Jeckelmann C., Genese Lokaler Thermalwasservorkommen in der region Bergama / W-Türkei, Ph.D: Thesis (Diss. ETH Nr. 11990), Zürich, 200p, 1996
68. Saurer AF ve Troll G., Abundance and distribution of boron in the Hauzenberg (Bavaria) granite complex. Geochim Cosmochi Acta 54:49-56, 1990
69. Tarcan G. ve Gemici, Ü., Water geochemistry of the Seferihisar geothermal area, Izmir, Turkey. Journal of Volcanology and Geothermal Research 126 (3–4), 225–242, 2003
70. Conrad M.A., Hipfel B. ve Satır M., Chemical and stable isotopic characteristics of thermal waters from the Çeşme-Seferihisar area, İzmir (W-Turkey). IESCA Proceedings. 9-14 October, İzmir-Güllük, Turkey, 1995
71. Filiz, Ş., Ege Bölgesindeki önemli jeotermal alanların O-18, H-2, H-3, C-13 izotoplarıyla incelenmesi. Doçentlik Tezi, E.Ü.Y.B.F., 1-95, İzmir, 1982
72. Craig H., Isotopic variations in meteoric waters. Science 133, 1702-B, 1961
73. Şimşek Ş., Hydrogeological and isotopic survey of geothermal fields in the Büyük Menderes graben, Turkey, Geothermics 32, p 669-678, 2003
74. Akkuş İ., Akıllı H., Ceyhan S., Dilemre A. ve Tekin Z., Turkey Geothermal Resources Inventory, Envanter Serisi 201, Ankara; Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü, 2005
75. Karacık Z. ve Yılmaz Y., Geology of the Young Plutonic and Volcanic Associations of the Ezine Region; NW Anatolia. Second International Turkish Geology Workshop. Cumhuriyet Univ. Sivas, Abstracts, p. 60, 1995
76. Harder, H., Beitrag zur Geoechemie des Bors, Teil I: Bor in Mineralen und magnetischen Gesteinen Teil II Bor in Sedimenten. Nachr. Akad. Wiss II. Math.-phys. Kl. Göttingen, 5:67-122; 6:123-183, 1959
77. Aggarwal J.K., Palmer M.R., Bullen T.D., Arnórsson S. ve Ragnarsdóttir K.V.. The boron isotope systematics of Icelandic geothermal waters: 1. Meteoric water charged systems. Geochim. Cosmochim. Acta 64 (4), 579– 585, 2000
78. Palmer M.R., Spivack A.J. ve Edmond J.M., Temperature and pH controls over isotopic fractionation during absorption of boron marine clay. Geochim. Cosmochim. Acta 51, 2319– 2323, 1987
79. Yuan J., Guo Q. ve Wang Y., Geochemical behaviors of boron and its isotopes in aqueous environment of the Yangbajing and Yangyi geothermal fields, Tibet, China. J. Geochem. Explor. 140, 11–22, 2014
80. Pennisi M., Adorni-Braccesi A., Andreani D., Gori L., Sciuto P.F. ve Gonfiantini R., ISOBORDAT: An Online Database on Boron Isotopes, Isotopes in Hydrology, Marine Ecosystems and Climate Change Studies. IAEA, Monaco, pp. 381–388, 2011

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

Mühendislik

Bölüm

Araştırma Makalesi

Yazarlar

Murat Tokcaer ^*
0000-0003-0157-2150
Türkiye

Yayımlanma Tarihi

6 Ocak 2023

Gönderilme Tarihi

23 Mart 2022

Kabul Tarihi

3 Haziran 2022

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2023 Cilt: 38 Sayı: 3

DOI

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1092227

IZ

https://izlik.org/JA24HR48NF

Kaynak Göster

RIS / Bibtex

APA

Tokcaer, M. (2023). Batı Anadolu’daki bazı jeotermal alanların termal akışkanlarında bor izotop oranları ve borun kökeni. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 38(3), 1361-1374. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1092227

AMA

1.Tokcaer M. Batı Anadolu’daki bazı jeotermal alanların termal akışkanlarında bor izotop oranları ve borun kökeni. GUMMFD. 2023;38(3):1361-1374. doi:10.17341/gazimmfd.1092227

Chicago

Tokcaer, Murat. 2023. “Batı Anadolu’daki bazı jeotermal alanların termal akışkanlarında bor izotop oranları ve borun kökeni”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 38 (3): 1361-74. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1092227.

EndNote

Tokcaer M (01 Ocak 2023) Batı Anadolu’daki bazı jeotermal alanların termal akışkanlarında bor izotop oranları ve borun kökeni. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 38 3 1361–1374.

IEEE

[1]M. Tokcaer, “Batı Anadolu’daki bazı jeotermal alanların termal akışkanlarında bor izotop oranları ve borun kökeni”, GUMMFD, c. 38, sy 3, ss. 1361–1374, Oca. 2023, doi: 10.17341/gazimmfd.1092227.

ISNAD

Tokcaer, Murat. “Batı Anadolu’daki bazı jeotermal alanların termal akışkanlarında bor izotop oranları ve borun kökeni”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 38/3 (01 Ocak 2023): 1361-1374. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1092227.

JAMA

1.Tokcaer M. Batı Anadolu’daki bazı jeotermal alanların termal akışkanlarında bor izotop oranları ve borun kökeni. GUMMFD. 2023;38:1361–1374.

MLA

Tokcaer, Murat. “Batı Anadolu’daki bazı jeotermal alanların termal akışkanlarında bor izotop oranları ve borun kökeni”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, c. 38, sy 3, Ocak 2023, ss. 1361-74, doi:10.17341/gazimmfd.1092227.

Vancouver

1.Murat Tokcaer. Batı Anadolu’daki bazı jeotermal alanların termal akışkanlarında bor izotop oranları ve borun kökeni. GUMMFD. 01 Ocak 2023;38(3):1361-74. doi:10.17341/gazimmfd.1092227

Cited By

Geochemical and Isotopic Characteristics of the Emir Geothermal Waters in Kula Area, Western Anatolia

Arabian Journal for Science and Engineering

https://doi.org/10.1007/s13369-024-08954-2

Groundwater contamination sources and health risk assessment in the Kula–Selendi region, western Anatolia

International Journal of Environmental Health Research

https://doi.org/10.1080/09603123.2026.2634186