Arzu FIRAT ERSOY, Fatma GÜLTEKİN, Esra HATİPOĞLU TEMİZEL

Doğu Karadeniz Bölümü (Ordu, Rize, Artvin-KD Türkiye) jeotermal sahalarının nadir toprak elementleri ve itriyum jeokimyası

Bu çalışmada Doğu Karadeniz Bölümü’nde yer alan jeotermal sahalardaki sıcak ve soğuk sulardanadir toprak elementlerinin (NTE) davranışları ve göç süreçleri belirlenmiştir. Jeotermal sularınsıcaklıkları 38-60 °C arasındadır. Sarmaşık jeotermal suyu $Na-Ca-SO_4$, İkizdere jeotermal suyu $NCa-HCO_3$, Ayder jeotermal suları $Na-Ca-CO_3-SO_4$, Şavşat jeotermal suyu $Na-HCO_3;-Cl$ su tipindedir.Tüm jeotermal sahalar alkalen özellikli jeotermal sulara (pH:7-9.3), oldukça düşük NTE+Ykonsantrasyonlarına, az belirgin Ce anomalisine ve belirgin pozitif Eu anomalisine (Ayder sahasıhariç) sahiptirler. İncelenen suların NTE+Y içeriği, fraksiyonlaşma ve pozitif Eu anomalisi su/kayaçoranı, pH ve çevre kayaçlardaki mineraller tarafından kontrol edilmektedir. Yapılan termodinamikhesaplamalar ile jeotermal sahalardaki NTE hareketlerinin $Ln^{+3},;LnOH^{+2} LnCl^{+2},;Ln{(SO_4;)}_2^- LnSO_4^+;,;LnHCO_3^{+2},;Ln{(CO_3;)}_2^-$ ve $LnCO_3^+$ kompleksleri tarafından gerçekleştirildiği belirlenmiştir.

Rare earth elements and yttrium geochemistry of the geothermal fields in the Eastern Black Sea Region (Ordu, Rize, Artvin), NE Turkey

In this study, behavior and migration processes of rare earth elements (REEs) were determined in the thermal and cold waters of the geothermal fields in the Eastern Black Sea Region.The temperatures of the geothermal waters are between the range of 38 and 60 °C. The water types are $Na-Ca-SO_4$ for Sarmaşık (Ordu) field, $NCa-HCO_3$for Ikizdere (Rize) field, $Na-Ca-CO_3-SO_4$ , for Ayder (Rize) field and $Na-HCO_3;-Cl$ for Savsat (Artvin) field. All geothermal fields are in alkaline geothermal character (pH: 7-9.3) and have very low REE + Y concentrations, slightly significant Ce contens and significantly positive Eu anomalies (except for Ayder geothermal field). REE+Y content, fractionation and positive Eu anomalies of the investigated water are controlled by water/rock ratio, pH and minerals in the host rocks. According to the thermodynamic calculations, it was determined that the mobility of the REEs in geothermal fields were mainly controlled by $Ln^{+3},;LnOH^{+2} LnCl^{+2},;Ln{(SO_4;)}_2^- LnSO_4^+;,;LnHCO_3^{+2},;Ln{(CO_3;)}_2^-$ and $LnCO_3^+$ complexes.

PDF

___

Akkuş, İ., Akıllı, H., Ceyhan, S., Dilemre, A., Tekin, Z. 2005. Türkiye Jeotermal Kaynakları Envanteri, Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü Envanter Serisi-201, Ankara.
Arslan, M., Aslan, Z. 2006. Mineralogy, Petrography and Whole-Rock Geochemistry of the Tertiary Granitic Intrusions in the Eastern Pontides, Turkey, Journal of Asian Earth Sciences, 27,177- 193.
Arslan, M., Temizel, İ., Abdioğlu, E., Kolaylı, H., Yücel, C., Boztuğ, D., Şen, C. 2013. “40Ar-39Ar dating, whole-rock and Sr-Nd-Pb isotope geochemistry of post-collisional Eocene volcanic rocks in the southern part of the Eastern Pontides (NE Turkey): Implications for magma evolution in extensioninduced origin”, Contribution to Mineralogy and Petrology, 166, 113-142.
Bau, M., Dulski, P.1999. Comparing yttrium and rare earths in hydrothermal fluids from the Mid-Atlantic Ridge: implications for Y and REE behaviour during near-vent mixing and for the Y/Ho ratio of proterozoic seawater. Chem Geol 155(1-2):77-90
Bragin, I.V., Kharitonova, N.A., Chelnokov, G.A., Aseeva, A.V., Chudaev, O.V. 2018. REY geochemistry in groundwater from Paratunka geothermal area (Kamchatka peninsula, Far East of Russia), Environmental Earth Sciences, 77, 376
Büyük, M. 1978. Fatsa (Sarmaşık) Kaplıcası Hidrojeoloji Etüdü, Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü Rapor No: 6082, Ankara (yayımlanmamış).
Craddock, P.R, Bach, W. 2010. Insights to magmatichydrothermal processes in the Manus backarc basin as recorded by anhydrite. Geochim Cosmochim Acta 74(19):5514–5536
De Carlo, E.H., Wen, X.Y., Irving, M.1998. The influence of redox reactions on the uptake of dissolved Ce by suspended Fe and Mn oxide particles. Aquat. Geochem. 3, 357–389.
Embley, R.W., Baker, E.T., Butterfield, D.A., Chadwick, W.W., Lupton, J,E., Resing, J.A., de Ronde, C.E.J., Nakamura, K.I., Tunnicliffe, V., Dower, J.F., Merle, S.G. 2007. Exploring the submarine ring of fire: Mariana Arc—Western Pacific. Oceanography 20(4):68–79
Erzenoğlu, Z., Tamgaç, Ö.F. 1986. Ordu- Fatsa (Sarmaşık) Kaplıcası Ilıca-1 Sıcak Su Sondajı Kuyu Bitirme Raporu: Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü Rapor No: 7890, Ankara,11s (yayımlanmamış).
Evcimen, Ö., Karslı, O. 2012. İkizdere Plütonu’nun (KD Türkiye) U-Pb Jeokronolojisi, Petrolojisi ve Jeodinamik Önemi, 65.Türkiye Jeoloji Kurultayı 2-6 Nisan/April, 366.
Fırat Ersoy, A. 2001. Ilıcaköy (İkizdere-Rize) Sıcak Su Kaynaklarının Hidrojeolojisi, (Yüksek Lisans Tezi), Karadeniz Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü.
Gammons, C.H., Wood, S.A., Pedrozo, F., Varekamp, J.C., Nelson, B.J., Shope, C.L., Baffico, G. 2005. Hydrochemistry and rare earth element behavior in a volcanically acidified watershed in Patagonia, Argentina. Chem Geol 222:249-267
Gedik, A., Ercan, T., Korkmaz, S., Karataş, S. 1992. Rize- Fındıklı- Çamlıhemşin Arasında (Doğu Karadeniz) Yer Alan Magmatik Kayaçların Petrolojisi ve Doğu Pontidlerdeki Bölgesel Yayılımları, Türkiye Jeoloji Bülteni, C. 35, 15-38, Ankara.
Gustafsson, J.P. 2012. Visual MINTEQ ver. 3.0. Dept of Land and Water Resources Engineering, Stochholm, Sweden (E-mail: gustafjp@kth.se).
Göksu, E. 1996. 1/500000 ölçekli Türkiye Jeoloji Haritası Samsun Paftası açıklaması, Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü Yayını, Ankara.
Göb, S., Loges, A., Nolde, N., Bau, M., Jacob, D.E., Markl, G. 2013. Major and trace element compositions (including REE) of mineral, thermal, mine and surface waters in SW Germany and implications for water– rock interaction. Appl Geochem 33:127-152.
Güven, İ. H. 1993. “Doğu Pontidler’in 1/250000 Ölçekli Kompilasyonu”, Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü, Ankara
Gürsel, F. 1991. Ayder (Çamlıhemşin-Rize) ve Çevresinin Jeotermal Enerji Yönünden İncelenmesi, (Yüksek Lisans Tezi), Karadeniz Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü.
Gündüz, M. 1999. Rize-İkizdere-Ilıcaköy Sıcaksu Sahası Hidrojeoloji İncelemesi, (Yüksek Lisans Tezi) Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
Haas, J.R., Shock, E.L., Sassani, D.S.1995. Rare earth elements in hydrothermal systems: estimates of standard partial molar thermodynamic properties of aqueous complexes of the rare earth elements at high pressures and temperatures. Geochim Cosmochim Acta 59:4329–4350.
Kara, İ. 1997. Türkiye Termal Ve Mineralli Sular Envanteri (Artvin) Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü Rapor No: 10261, 19s. Ankara (yayımlanmamış).
Kartal, T. 1972. Rize-Ayder Kaplıcası Hidrojeoloji Raporu: Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü Raporu No: 5689, 20s, Ankara (yayımlanmamış).
Karslı, O., Aydın, F., Sadıklar, M.B. 2004. The Morphology and Chemistry of K-Feldspar Megacrysts from Ikizdere Pluton: Evidence for Acid and Basic Magma Interactions in Granitoid Rocks, NETurkey: Chemie der Erde-Geochemistry 64, 155- 170.
Ketin, İ. 1966. Anadolu’nun tektonik birlikleri.Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü Dergisi, 66, s. 20-34, Ankara.
Klinkhammer, G., German, C.R., Elderfield, H., Greaves, M.J., Mitra, A. 1994. Rare earth elements in hydrothermal fluids and plume particulates by inductively coupled plasma mass spectrometry. Mar Chem 45(3):179–186
Moller, P. 2001. The behavior of REE and Y in waterrock interactions. Water-Rock Interaction. In: Proceedings of the 10th International Symposium. Rotterdam: Balkema, Netherlands, vol 2, pp 989- 992.
Okay, A.I., Tüysüz, O. 1999. “Tethyan sutures of northern Turkey. In: Durand, B., Jolivet, L., Hovarth, F., Seanne, M. (eds) The Mediterranean Basins: Tertiary Extension within the Alpine Orogen Tethyan Sutures of Northern Turkey. Geological Society. London. Special Publications. 156, 475- 515
Özbeşikçi, A., Kırcı, M., Uysal, M. 1981. Ordu–Giresun– Gümüşhane-Samsun Yörelerindeki Manganez Zuhurlarına Ait Prospeksiyon Raporu, Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü Rapor No: 7162, Ankara (yayımlanmamış).
Özsayar, T., Pelin, S., Gedikoğlu, A. 1981. Doğu Pontidlerde Kretase, KTÜ., Yerbilimleri Dergisi, 2, 65-114.
Shakeri, A., Ghoreyshinia, S., Mehrabi, B., Delavari, M. 2015. Rare earth elements geochemistry in springs from Taftan geothermal area SE Iran. J Volcanol Geotherm Res 304:49-61.
Sun, S.S., McDonough, W.F. 1989. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts; implications for mantle composition and processes. In: Magmatism in the ocean basins. Saunders, A.D. and Norry, M.J. (Editors), Geological Society of London, London. 42: 313-345.
Temizel, İ., 2002. İkizce (Ünye-Ordu) Yöresi Volkanik Kayaçlarının Petrografik, Jeokimyasal ve Petrolojik İncelenmesi, (Yüksek Lisans Tezi), Karadeniz Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Trabzon.
Temizel, İ., Arslan, M., Ruffet, G. Peucat, J.J. 2012. Petrochemistry, Geochronology and Sr–Nd İsotopic Systematics Of The Tertiary Collisional And Post-Collisional Volcanic Rocks From The Ulubey (Ordu) Area, Eastern Pontide, Ne Turkey: Implications For Extension-Related Origin And Mantle Source Characteristics, Lithos, 128, 126- 147.
Temizel, İ., Arslan, M., Yücel, C., Abdioğlu, E., Ruffet, G. 2016. “Geochronology and geochemistry of Eocene-aged volcanic rocks around the Bafra (Samsun, N Turkey) area: Constraints for the interaction of lithospheric mantle and crustal melts”, Lithos, 258-259, 92-114.
Terlemez, İ., Yılmaz, A. 1980. Ünye-Ordu-KoyulhisarReşadiye Arasında Kalan Yörenin Stratigrafisi, TJK Bülteni, 23/2, 179-192, Ankara.
Uzel, Ö. F., Gündüz, M., Yıldız, S., 1998. Rize- İkizdere Kaplıcası sıcak su sondajı Ilıcaköy-1 ve Ilıcaköy-2 kuyu bitirme raporu: Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü Rapor No: 10213, 11s. Ankara (yayımlanmamış).
Wood, S, A. 1990. The aqueous geochemistry of the rareearth elements and yttrium. 1. Review of available low-temperature data for inorganic complexes and the inorganic REE speciation of natural waters. Chem Geol 82(C):159-186
Yücel, C. 2013. “Trabzon-Giresun arasındaki Tersiyer volkanitlerinin petrografisi, 40Ar-39Ar jeokronolojisi, petrokimyası, Sr-Nd-Pb izotop jeokimyası ve petrolojisi”, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 406s.
Zhang, Y., Tan, H., Zhang, W., Wei, H., Dong, T. 2016 Geochemical constraint on origin and evolution of solutes in geothermal springs in western Yunnan, China. Chemie der Erde, 76,63-75.