Sapanca Gölü ve havzasının hidrojeokimyası ile dip sedimanlarının mineralojik ve jeokimyasal incelenmesi

Abstract

Sapanca Gölü, Kuzey Anadolu Fayı kuzey kolunun iki segmenti arasında yeralan, dolayısıyla da Sakarya Kıtası ve İstanbul Zonuna ait farklı kaya birimleri ile çevrelenmiş alüvyon baraj gölüdür. Havzanın farklı litolojilerden oluşması, bu birimlerden geçen dere sularının bileşimini dolayısıyla da göl suyunun kimyasını ve dip sedimanlarmın mineralojisini ve kimyasını değişik şekillerde etkilemiştir. Sapanca Gölü dip sedimanları farklı oranlarda izlenen "kuvars + feldspat + kalsit + muskovit + klorit + illit+smektit" mineral birliğine sahiptir. Kuvars, feldspat, muskovit ve klorit birçok örnekte ana mineral konumunda olup. kalsit, illit ve smektit daha az miktarlarda izlenmiştir. Bu sedimanların tane boylarının göl içindeki dağılımları taşınım mesafesine bağlı olarak değişimler göstermesine karşın gölün kuzey ve güney kesimleri ince birer şerit halinde kum+çakıl boyutlu, gölün güneybatı ve güneydoğu kesimlerinde kalınlığı fazla olmayan killi silt bowtlu, kuzey kesimlerde kumlu sütten, siltli kuma geçişli bir dağılım göstermektedir. Süt hakim boyutlu karasal kökenli yüzey sedimanları gölün merkezi kesimlerinde yoğun olarak zenginleşmiştir. Ağır metal konsantrasyonlarının göl suyu ve dere sularında değil de dip sedimanlannda ve özellikle de gölün güney kesimlerindeki sediman örneklerinde artış gösterdikleri saptanmıştır. Sedimanalardaki Pb konsantrasyonu gölün merkezi kesimlerinde artış gösterirken, Cu, Zn, Mn, Ni, Cr ve Co gölün güney ve güneydoğusunda zenginleşmiştir. Ağır metal konsantrasyonlarında izlenen artışın litolojinin yanısıra havzada kurulmuş olan sanayi tesislerinin atıklarına, evsel atıklara ve tarımsal faaliyetlere bağlı olarak antropojenik etkilerce de denetlendiği sonucuna varılmıştır. Ayrıca sedimanlarda, kil minerali oranının artışı ile doğru orantılı olarak Cu, Zn, Ni konsantrasyonlarında izlenen yükselme kil fraksiyonu çalışmaları ile de ortaya konmuştur. As, gölün güneybatı ve V, güneydoğu kesimlerde zenginleşmiştir. Gölün kuzeybatı kesimindeki göl sularının kimyasal bileşimi havzadaki derelerin kimyasal bileşimine paralel olarak değişiklikler göstermiştir. Gölün özellikle kuzey kesimleri ile İstanbul ve Mahmudiye derelerinin yeraldığı güney kesimleri ölçülen kimyasal parametreler açısından antropojenik kirlenme olarak açıkladığımız zenginleşmeler göstermiştir. Ca-(Mg)- CI-HCO3 su tipine sahip olan göl suyundaki iyon değişiminin, Cl" > HCO3" > Ca+2 > Mg+ 2 > SO4"2 > Na+ > K+ > NO3 - N > NO2 - N şeklinde olduğu izlenmiştir. Kimyasal bileşim olarak toprak alkalüerce zneginleşmiş göl suyunun ölçülen fıziko-kinvyasal parametreleri, "az sert" "çok iyi kaliteli", "olağan klorürlü" ve "sülfatça doygunluğun altoda" olan "hipokarbonatlı" sular olduğunu göstermiştir. Çok iyi kaliteli sulama sulan grubunda yeralan Sapanca Gölü suyu, kirletici unsurların yoğun olarak izlenmesine rağmen kendi kendini temizleyebilme özelliği olan ve halen içilebilir kalitede suya sahip bir göldür.

The Sapanca Lake area covers 47 km, streching from the Kocaeli City boundary and Maşukiye Stream in the west to Sakarya River and Adapazarı Plain in the east. The maximum east-west and north-south axis of the lake are 5.5 km and 17 km, respectively. The streams of Keçi, Istanbul, Mahmudiye, Koca. Yanık, Karaçay, Maşukiye and Balıkhane are in the south of the lake and the streams of Fmdik, Kanhtarla, Esme, Maden and Kuru are in the north. Sapanca Lake is located in between two zones of the North Anatolian Fault. The Southern part of the lake belongs to the Sakarya Continent. Metamorphic rocks (gneiss, quartzites, crystalline limestones, marbles, schists) with the age of Paleozoic are the main lithologic unit. Almost all the streams in the south cut the sericite, chlorite, calcerous schists, crystalline li,mestone and quartzite types of rocks. Marble, metalava, gabro, amfibolite and serpantine with the age of Mesozoic are the other lthologies in the south. The northern part of Sapanca Lake belongs to the Istanbul Zone. The nearest rocks of this zone to the lake are limestone, clayey limestone with the age of Upper Cretaceous and conglomerate, sandstone, siltstone, mam, limestone with the age of Eocene. All of these ltihologies show a flisch character. Finally, Neogene units cover the southeast and southwest area of the Sapanca Lake. There is not any stream cutting these units. The mineralogic investigations on the samples from the Sapanca Lake sediments include optical microscope and x-ray diffraction studies. Optical microscope studies were done on all of the samples and twelve samples were analysed by x-ray diffractometer for whole sediment determination. On the other hand, clay fraction determination was realised on four samples and then these fractions were analysed by x-ray diffraction method. The mineral assemble in general of the samples is; "quartz + feldspar + calcite + muscovite + chlorite + illite + smectite" Quartz, feldspar, muscovite and chlorite are the main minerals in a lot of the samples, however,calcite and especially clay minerals are at small amounts. The individual sontents of minerals in lake sediments have been estimated by x-ray modal analysis