YİĞİTLER (TEKMAN/ERZURUM) YÖRESİNDEKİ JEOTERMAL VE SOĞUK SU KAYNAKLARININ HİDROKİMYASAL ÖZELLİKLERİ

Öz

Bu çalışma, Erzurum-Tekman Yiğitler köyü civarındaki jeotermal, soğuk ve yüzey sularının hidrokimyasal özelliklerini, kökenini ve kullanım olanaklarını belirlemek amacıyla gerçekleştirilmiştir. İnceleme alanında jeotermal sistemin ana hazne kayacını peridotit ve gabro türü kayaçlardan oluşan Şahvelet Ofiyolitleri ile Kösehasan Formasyonu içindeki kireçtaşları, örtü kayacını ise masif yapıdaki Bingöldağı volkanitleri oluşturmaktadır. İncelenen jeotermal suların sıcaklık değerleri 43-49 °C, pH değerleri 7.03-8.33 ve EC değerleri 950-1550 µS/cm arasında değişmektedir. Analizler sonucunda, jeotermal, yeraltı ve yüzey sularının Ca-Mg-HCO₃ fasiyesinde olduğu belirlenmiştir. Piper, Schoeller ve Gibbs diyagramları ile yapılan sınıflandırmalar, aynı kaynaktan beslenen tek bir hidrokimyasal sistemin varlığına işaret etmektedir. (Ca+Mg)-(HCO₃+SO₄) diyagramı, Ca/Mg, HCO₃/SiO₂ ve Ca+Mg/HCO₃ oranları, CAI-I ve CAI-II indeksleri, kaya-su etkileşimine bağlı olarak su kimyasının genelde karbonat daha az oranda da silikat ayrışma süreçlerinden etkilendiğine işaret etmektedir. Hazne kaya sıcaklıkları silis jeotermometreleri ile 52-93°C, entalpi-silis karışım modeli ile 127-141°C hesaplanmıştır. Bu durum, akışkanın sığ seviyelerde %28-46 oranında soğuk yeraltı suları ile karıştığını göstermektedir. İçme suyu standartları açısından; soğuk kaynak suları uygun, yüzey suları ise sulama için elverişli bulunmuştur. Jeotermal sular; yüksek Ca, Fe, Mn, As ve NH4 derişimleri nedeniyle içme amaçlı kullanılamazken, kimyasal değerleri bakımından kaplıca kullanım potansiyeline sahiptir.

Anahtar Kelimeler

• Jeotermal sular
• Yüzey suları
• Hidrojeokimya
• Jeokimyasal Süreçler
• Yiğitler (Tekman/Erzurum)

HYDROCHEMICAL PROPERTIES OF GEOTHERMAL AND COLD WATER SOURCES IN THE YİĞİTLER (TEKMAN/ERZURUM) REGION

Öz

This study was conducted to determine the hydrochemical characteristics, origin, and potential uses of geothermal, cold, and surface waters in the vicinity of Yiğitler village in Tekman, Erzurum. In the study area, the main reservoir rock of the geothermal system consists of the Şahvelet Ophiolites, composed of peridotite and gabbro-type rocks, and the limestones within the Kösehasan Formation, while the cap rock is formed by the massive Bingöldağı volcanics. The temperature values of the studied geothermal waters ranged from 43-49 °C, pH values from 7.03-8.33 and EC values from 950-1550 µS/cm. The analyses revealed that geothermal, groundwater, and surface waters are in the Ca-Mg-HCO₃ facies. Classifications made using Piper, Schoeller, and Gibbs diagrams indicate the presence of a single hydrogeochemical system in the region, fed by the same source. The (Ca+Mg)-(HCO₃+SO₄) diagram, Ca/Mg, HCO₃/SiO₂ and Ca+Mg/HCO₃ ratios, CAI-I and CAI-II indexes indicate that water chemistry is generally affected by carbonate and, to a lesser extent, silicate weathering processes, depending on rock-water interaction. Reservoir rock temperatures were calculated as 52-93°C using silica geothermometers and 127-141°C using the enthalpy-silica mixture model. This indicates that the fluid mixes with cold groundwater at shallow levels at a rate of 28-46%. In terms of drinking water standards, cold spring waters are suitable, while surface waters are suitable for irrigation. Geothermal waters are unsuitable for drinking due to their high concentrations of Ca, Fe, Mn, As, and NH4, but their chemical composition makes them suitable for use as spas.

Anahtar Kelimeler

• Geothermal waters
• Surface waters
• Hydrogeochemistry
• Geochemical Processes
• Yiğitler (Tekman/Erzurum)

Kaynakça

1. Aghazadeh, N., Mogaddam, A.A., 2011. Investigation of Hydrochemical Characteristics of Groundwater in the Harzandat Aquifer, Northwest of Iran. Environmental Monitoring and Assessment 176, 183–195.
2. Akbaba, U., 2003. Erzurum civarındaki bazı kaplıcalarda radyoizotop tayini. Atatürk Üniversitesi, Erzurum. Akkuş, İ., Akıllı, H., Ceyhan, S., Dilemre, A., Tekin, Z., 2005. Türkiye jeotermal kaynakları envanteri. Maden Teknik Arama Genel Müdürlüğü Envanter Serisi-201, Ankara.
3. APHA, 1989. Standart Methods for Examination of Waterand Wastewater. 17.Th Edition, American PublicHealt Association, Washington DC.Arnorsson vd. (1983).
4. Arnorsson, S., Andresdottir, A., 1995. Processes controlling the distribution of boron and chlorine in natural waters in Iceland. Geochim Cosmochim Acta 20, 4125–4146.
5. Aynalı, Z., 2000a. Pasinler (Erzurum) Kaplıcası PS-4 Sıcaksu Kuyusu Sondaj Faaliyet Raporu. M.T.A., Ankara.
6. Aynalı, Z., 2000b. Pasinler (Erzurum) Kaplıcası PS-5 Sıcaksu Kuyusu Sondaj Faaliyet Raporu. M.T.A., Ankara.
7. Aynalı, Z., Bulut, H., 2002. Pasinler (Erzurum) Belediyesi Jeotermal Ön Etüt Raporu. Ankara (Yayımlanmamış). Bayram, K., 2015. Erzurum ilindeki jeotermal sahaların doğal ortam özellikleri ve termal su kaynakları. Yüksek Lisans Tezi, Atatürk Üniversitesi, Sosyal Bilimler Enstitüsü, Coğrafya Anabilim Dalı, Erzurum.
8. Bektaş, O., Ravat, D., Büyüksarac, A., Bilim, F., Ateş, A., 2007. Regoinal geothermal characterization of East Anatolia from aeromagnetic, heat flow and gravity data. Pure and Applied Geophysics 164, 975–998.

9. Benderitter, Y., Cormy, G., 1990. Possible Approach to Geothermal Research and Relative Cost Estimate. In: Dickson, M.H., Fanelli, M. (Eds.), Small Geothermal Resources. UNITAR/UNDP Centre for Small Energy Resources, Rome, Italy 61–71.
10. Bilgen, S., Keleş, S., Kaygusuz, A., Sarı, A., Kaygusuz, K., 2008. Global warming and renewable energy sources for sustainable development: A case study in Turkey. Renewable and Sustainable Energy Reviews 12, 372–396.
11. Çavuş, D., 2025. Tekman ve Çat (Erzurum) Yörelerindeki Jeotermal Sularının Hidrokimyasal ve İzotopik İncelenmesi.
12. Datta, P.S., Tyagi, S.K., 1996. Major Ion Chemistry of Groundwater in Delhi Area: Chemical Weathering Processes and Groundwater Flow Regime. Journal of Geological Society India 47, 179–188.
13. Davraz, A., Batur, B., 2021. Hydrogeochemistry characteristics of groundwater and health risk assessment in Yalvaç–Gelendost basin (Turkey). Applied Water Science 11, 1–21.
14. Davraz, A., Şener, Ş., Şener, E., 2024. Dağ beli Köyü (Antalya) Güneyi Kireçtaşı Akiferinin Hidrokimyasal Özellikleri. Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi 12, 544–556.
15. Davraz, A., Ünver, Ö., 2014. İnegöl Havzası (Bursa) hidrojeolojisi ve yeraltısularının kalite değerlendirilmesi. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 18, 7–21.
16. Dickson, M.H., Fanelli, M., 1990. Geothermal Energy and its Utilization, In: Dickson, M.H., Fanelli, M. (Eds.), Small Geothermal Resources. UNITAR/UNDP Centre for Small Energy Resources, Rome, Italy 1–29.
17. Ersoy, A.F., Sönmez, S.Ç., 2014. Hydrogeochemical and isotopic characteristics of the Ilica geothermal system (Erzurum, Turkey). Environ Earth Sci 72, 4451–4462.
18. Esen, O.C., 2001. Pasinler (Erzurum) Hidrolojik ve Hidrojeolojik Etüt Raporu. D.S.İ., Ankara.
19. EU, 2020. Avrupa Birliği İçme Suyu Standartları. Avrupa Parlamentosu ve Konseyi’nin 16 Aralık 2020 Tarihli ve (AB) 2020/2184 Sayılı Insani Tüketim Amaçlı Suların Kalitesine Ilişkin Direktif. Fournier, R.O., 1977. A review of chemical and isotopic geothermometers for geothermal systems. Proceedings of the Symposium on Geothermal Energy, Cento Scientific Programme 133–143.
20. Fournier, R.O., Potter, R.W., 1982. A revised and expanded silica (quartz) geothermometer Geothermal. Research Council Bulletin 11, 3–9.
21. Fournier, R.O., Truesdell, A.H., 1974. Geochemical indicators of subsurface tempreture-part 2, Estimation of tempreture and fraction of hot water mixed with cold water. U.S. Geological Survey Journal of Resarch 2, 263–270.
22. Fournier, R.O., Truesdell, A.H., 1973. An empirical Na-K-Ca geothermometer for natural waters. Geochem. Cosmochim. Acta 37, 1255–1275.
23. Freeze, R.A., Cherry, J.A., 1979. Groundwater (p. 604). Englewood Cliffs: Prentice Hall.
24. Gibbs, R.J., 1970. Mechanism Controlling World Water Chemistry. Sciences 170, 795–840.
25. Giggenbach, W.F., 1988. Geothermal Solute Equilibria. Derivation of Na-K-Mg-Ca Geoindicators. Geochimica et Cosmochimica Acta 52, 2749–2765.
26. Göçtü, S., Kaynak, M., Şahin, H., 1992. Pasinler (Erzurum) Havzası’nda yapılan Jeofizik (Gravite, Manyetik ve Elektriksel) Etüd Raporu. M.T.A. Derleme Raporları, Rapor No: 9681, Ankara.
27. Gökmenoğlu, O., Öziçli, F.M., Çatal, Z., 2009. Erzurum-Pasinler EHD-1 Jeotermal Sondajı Kuyu Bitirme Raporu, No: EHD-1-33-13-07.
28. Haenel, R., Rybach, L., Stegena, L., 1988. Fundamentals of Geothermics. In: Haenel, R., Rybach, L., Stegena, L.A. (Eds.), Handbook of Terrestrial Heat-Flow Density Determination. Kluwer Academic, Dordrecht, Netherlands 9–57.
29. Hatipoğlu-Temizel, E., 2014. Pasinler (Erzurum) jeotermal sisteminde akışkan akımının modellenmesi ve jeotermal suların hidrojeokimyası. Doktora Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Trabzon.
30. Hochstein, M.P., 1990. Classification and Assessment of Geothermal Resources In: Dickson, M.H., Fanelli, M. (Eds.), Small Geothermal Resources. UNITAR/UNDP Centre for Small Energy Resources, Rome, Italy 31–59.
31. İTASHY, 2005. İnsani tüketim amaçlı sular hakkında yönetmelik. Türk İçme Suyu Standartları TS 266 Sayılı Standart -Türk Standartları Enstitüsü –Ankara.
32. Katz, B.G., Coplen, T.B., Bullen, T.D., Davis, J.H., 1998. Use of Chemical and Isotopic Tracers to Characterize the Interaction between Groundwater and SurfaceWater in Mantled Karst. 35, 1014–1028.
33. Kaygusuz, A., 2009. K/Ar ages and geochemistry of the post-collisional volcanic rocks in the Ilıca (Erzurum) area, eastern Turkey. Neues Jahrbuch Fur Mineralogie, Abhandlungen 186, 21–36. https://doi.org/10.1127/0077-7757/2009/0134
34. Kaygusuz, A., Aslan, Z., Aydınçakır, E., Yücel, C., Gücer, M.A., Şen, C., 2018. Geochemical and Sr-Nd-Pb isotope characteristics of the Miocene to Pliocene volcanic rocks from the Kandilli (Erzurum) area, Eastern Anatolia (Turkey): Implications for magma evolution in extension-related origin. Lithos 296–299, 332–351. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2017.11.003
35. Kaygusuz, K., Kaygusuz, A., 2004a. Geothermal energy in Turkey: the sustainable future. Renewable and Sustainable Energy Reviews 8, 545–563.
36. Kaygusuz, K., Kaygusuz, A., 2004b. Energy and sustainable development, Part II: Environmental impacts of energy use. Energy Sources, 26, 1071–1082.
37. Kaygusuz, K., Kaygusuz, A., 2002. Geothermal energy: Power for a sustainable future. Energy Sources 24, 937–947.
38. Kaygusuz, A., Çavuş, D., Vural, A., Kaygusuz, K., 2025. Yiğitler (Tekman) Yöresindeki Jeotermal Sularının Hidrokimyasal Özellikleri. Proceeding Book of 5th International Conference on Frontiers in Academic Research ICFAR 2025, September 25-26, Konya, Turkey, 529–540.
39. Konak, N., Hakyemez, H.Y., 2008. 1/100 000 ölçekli Türkiye Jeoloji Haritaları Serisi Tortum H-47 Paftası. M.T.A., Ankara.
40. Küçük, O., 1991. Pasinler (Erzurum) Kaplıcası PS1-A Sıcaksu Kuyusu Sondaj Bitirme Raporu. M.T.A., Proje No: 91-103, Ankara.
41. Kumar, M., Kumari, K., Kumar Singh, U., Ramanathan, A.L., 2009. Hydrogeochemical processes in the groundwater environment of Muktsar, Punjab: conventional graphical and multivariate statistical approach. Environmental Geology 57, 873–884.
42. Kumar, M., Ramanathan, A.L., Rao, M.S., Kumar, B., 2006. Identification and Evaluation of Hydrogeochemical Processes in the Groundwater Environment of Delhi, India. Environmental Geology 50, 1025–1039.
43. Kumar Singh, A., Mondal, G.C., Singh, T.B., Singh, S., Tewary, B.K., Sinha, A., 2012. Hydrogeochemical Processes and Quality Assessment of Groundwater in Dumka and Jamtara Districts, Jharkhand, India. Environmetal Earth Science 67, 2175–2191.
44. Lakshmanan, E., Kannan, R., Senthil Kumar, M., 2003. Major Ion Chemistry and Identification of Hydrogeochemical Processes of Round Water in a Part of Kancheepuram District, Tamil Nadu, India. Environmental Geosciences 10, 157–166.
45. Lindal, B. (1973). Industrial and other applications of geothermal energy. Geothermal Energy, UNESCO, Paris, 135-148.
46. Lund, J., Boyd, T., 2016. Direct Utilization of Geothermal Energy 2015 Worldwide Review. Geothermics 60, 66–93. Mamontov, V.K., Yakovlev, A.G., Bayraktutan, S.M., 2005. Formation of the Geothermal Resources of the North-Eastern Part of Turkey. Proceedings World Geothermal Congress, Antalya, Turkey.
47. Maya, A.L., Loucks, M.D., 1995. Solute and Isotopic Geochemistry and Groundwater Flow in the Central Wasatch Range, Utah. Journal of Hydrology 172, 31–59.
48. Mayback, M., 1987. Global Chemical Weathering of Surficial Rocks Estimated from River-Dissolved Loads. American Journal of Science 287, 401–428.
49. McLean, W., Jankowski, J., 2000. Groundwater Quality and Sustainability in an Alluvial Aquifer, Australia. In: Sililo vd (eds) Proceedings of XXX IAH Congress on Groundwater: Past Achievements and Future Challenges. Cape Town, South Africa. 26th November-1st December, AA Balkema, Rotterdam, Brookfield.
50. Mthembu, P.P., Elumalai, V., Brindha, K., Li, P., 2020. Hydrogeochemical processes and trace metal contamination in groundwater: impact on human health in the Maputaland coastal aquifer. South Africa. Exposure and Health 12, 403–426.
51. Muffler, P., Cataldi, R., 1978. Methods for Regional Assessment of Geothermal Resources. Geothermics 7, 53–89. Özdemir, M., 1974. Erzurum ve civarında şifalı sayılan suların fiziko-kimyasal analizleri ve saflığa etkili özellikleri. Atatürk Üniv. Yayın. 333.
52. Pazand, K., Hezarkhani, A., Ghanbari, Y., Aghavali, N., 2012. Geochemical and Quality Assessment of Groundwater of Marand Basin, East Azarbaijan Province, Northwestern Iran. Environmental Earth Science 67, 1131–1143.
53. Piper, A.M., 1944. Graphic Procedure in the Geochemical Interpretation of Water Analyses. Trans. Amer. Geophys. Union 25, 914–923.
54. Polat, S., Elmastaş, N., 2005. Tekman-Kiğı Hamzan (Çimenözü) termal su kaynakları (Erzurum). Doğu Coğrafya Dergisi 14, 235–251.
55. Polat, S., Erşen, A., Hadimli, H., 2005. Hölenk Çayı Havzasında termal kaynaklar ve travertenler. Ulusal Coğrafya Kongresi Bildirileri, İstanbul, Türkiye.
56. Ragunath, H.M., 1987. Groundwater. New Delhi: Wiley, 563.
57. Rajmohan, N., Elango, L., 2004. Identification and Evolution of Hydrogeochemical Processes in the Groundwater Environment in an Area of the Palar and Cheyyar River Basins, Southern India. Environmental Geology 46, 47–61.
58. Richards, L.A., 1954. Diagnosis and improvement of saline and alkali soils. Agricultural Hand Book 60. U.S. Dept. of Agriculture, Washington D.C., 160.
59. Schoeller, H., 1967. Qualitative Evaluation of Groundwater Resources. In Methods and techniques of Groundwater Investigation and Development. Water Research Series, 44–52, UNESCO, Paris.
60. Schoeller, H., 1965. Qualitative Evaluation of Groundwater Resources. In: Methods and Techniques of Groundwater Investigations and Development. Water Resources Series, UNESCO, Paris 33, 54–58.
61. Schoeller, H., 1955. Gechemie des Eaux Souterranes. Rev. Inst. Franc. Petrole, Paris, 10. No. 3-4.
62. Şener, Ş., Şener, E., Davraz, A., Varol, S., 2020. Hydrogeological and hydrochemical investigation in the Burdur Saline Lake Basin, southwest Turkey. Geochemistry 80, 1–14.
63. Şengör, A.M.C., 1980. Türkiyenin neotektoniğinin esasları. Türkiye Jeoloji Kurultayı Konferansı, Seri 2, 40.
64. Şimşek, M., 2012. Erzurum-Pasinler Uzunahmet-Hamamderesi 2012/17 Numaralı Ruhsata İlişkin İşletme Faaliyet Raporu. Rapor No:4839, Trabzon.
65. Singh, A.K., Hasnain, S.I., 1999. Environmental geochemistry of Damodar river basin- east coast of India. Environmental Geology 37, 124–136.
66. Soytürk, N., 1973. Murat Baseni Jeolojisi ve Hidrokarbon İmkanları Raporu. TPAO, Arama Grubu Başkanlığı, Jeoloji Müdürlüğü, Rapor No: 791, 22 s.
67. Subramani, T., Rajmohan, N., Elango, L., 2010. Groundwater Geochemistry and Identification of Hydrogeochemical Processes in a Hard Rock Region, Southern India. Environmental Monitoring and Assessment 162, 123–137.
68. Tarhan, N., 1998. 1/100000 ölçekli açınsama nitelikli Türkiye jeoloji haritaları serisi F-31 paftası (Rapor No. 56). Ankara: MTA Jeoloji Etütleri Dairesi. .
69. Taşcı, A., Yurtseven, D., 1995. Pasinler (Erzurum) PS-3 Sondajı Kuyu Bitirme ve Koruma Alanları Raporu. M.T.A. Derleme Raporları, No: 9863, Ankara.
70. Taşkiran, L., 2006. Tekman (Erzurum) güneybatısındaki sıcak su kaynaklarının hidrojeokimyasal incelemesi. Master’s thesis.
71. Tay, C.K., 2012. Hydrochemistry of Groundwater in the Savelugu–Nanton District, Northern Ghana. Environmental Earth Science 67, 2077–2087.
72. T.C. Resmi Gazete, 2004. Kaplıcalar Yönetmeliği. 4. Bölüm, 24472, 25.7.2001.
73. Toy, S., Çatakçı, S., Eymirli, E.B., Karapınar, M., 2010. Erzurum Jeotermal Turizm Potansiyeli. Kuzeydoğu Anadolu Kalkınma Ajansı, Turizm Raporları, No:3, Erzurum.
74. Truesdell, A.H., 1984. Introduction to chemical calculations. Fluid Mineral Equilibria in Hydrothermal Systems, R. W. Henley et al. (eds.). Revised Economic Geology, 1, 1–8.
75. Uluşahin, A., 1992. Pasinler (Erzurum) Kaplıcası PS-2 Nolu Sıcaksu Sondajı Kuyu Bitirme ve Koruma Alanları Raporu. M.T.A. Derleme Raporu, No: 9442, Ankara.
76. Ünal, Ç., 2003. Pasinler Kaplıcalarının Coğrafi Etüdü. Doğu Coğrafya Dergisi 8, 115–132. Wang, Q., Dong, S., Wang, H., Yang, J., Huang, H., Dong, X., Yu, B., 2020. Hydrogeochemical processes and groundwater quality assessment for different aquifers in the Caojiatan coal mine of Ordos Basin, northwestern China. Environmental Earth Sciences 79, 1–16.
77. WHO, 2017. Dünya Sağlık Örgütü İçme suyu kalitesi rehber ilkeleri. (Guidelines for Drinking-Water Quality). Fourth Edition Incorporating the First Addendum WHO Library Cataloguing-in-Publication Data, 631. Wilcox, L.V., 1955. Classification and use of irrigation waters. USDA Circular No. 969 19.
78. Yılmaz, A., Terlemez, İ., Uysal, Ş., 1989. 1/100 000 ölçekli Türkiye Jeoloji Haritaları Serisi Erzurum F-33 Paftası. M.T.A., Ankara.
79. Yılmaz, A., Terlemez, İ., Uysal, Ş., 1988. Erzurum GD’sunda yer alan Hınıs-Tekman ve Karayazı arasının jeolojisi. M.T.A Yayınları Rap No: 8089, Ankara.