Palu ve Keban Baraj Gölü Arası, Fırat Nehri Kıyı Sedimanlarının Jeokimyasal Özellikleri ve Endüstriyel Hammadde Olarak Kullanılabilirliğinin İncelenmesi

Year 2017, Volume: 60 Issue: 3, 283 - 311, 01.08.2017

Aynur İrmak , Leyla Kalender , Mehmet Yılmaz Özge Erdoğan Yamaç

https://doi.org/10.25288/tjb.325408

Abstract

Palu ve Keban Baraj gölü arası Fırat Nehri kıyı sedimanlarının kimyasal bileşimleri, Fırat Nehir sedimanlarının sub-litaranit ve feldispatlı litaranit olarak adlandırılabileceğine işaret etmektedir. Ana oksit içerikleri bakımından, Holosen Fırat Nehir sedimanlarının, Fe₂O₃, MgO, CaO ve TiO₂ konsantrasyonlarının, UCC (üst kıtasal kabuk)’dan yüksek ve SiO₂, Al₂O₃, Na₂O ve P₂O₅ bakımından ise tüketilmiş olduğu söylenebilir. Söz konusu sedimanların Pb izotop bileşim oranlarının büyük çoğunluğu, nehir sedimanlarının yerel litolojik birimlerin ayrışmasının doğal sonucu olduğunu göstermektedir. Özellikle, ²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb (=1,20−1,22) oranı dikkate alındığında, P2, P4, P13, P17, P30, P43, P44, P46 ve P49 kodlu örnek noktalarında nehir sedimanlarının daha çok mafik volkano-sedimanter kayaçlardan gelen doğal kurşun değerleri aralığında olduğu belirlenmiştir. Fırat Nehri akım yönü boyunca yüzeyleyen, Pliyo-Kuvaterner yaşlı Palu Formasyonu, Üst-Miyosen-Pliyosen yaşlı Çaybağı Formasyonu ve Üst Kretase yaşlı Elazığ Magmatitlerinin litolojik özelliklerini taşıdığını göstermektedir. Fiziko-mekanik deneyler Fırat Nehri kıyı sedimanlarının; görünür özgül ağırlıklarının 2,6 gr/cm³, optimum bitüm içeriğinin % 4,6, karışım türü stabilite değerlerinin >2300 kg olduğunu göstermektedir. Bu çalışma, Doğu Anadolu Fay Zonu batısından alınan sediman örneklerinin (P39’dan P50’ye kadar), fiziko-mekanik özellikleri, kil boyu malzeme içeriğinin, P1 den P38’e kadar alınan nehrin doğusundaki sediman örneklerinden yüksek olduğunu göstermektedir. Elde edilen tüm sonuçlar, P1 nolu örnek noktasından P39’a kadar, Doğu Anadolu Fay Zonu doğusunda, nehir sediman örneklerinin, agrega olarak hem beton hammaddesi hem de bitümlü sıcak karışım üretiminde, inşaat endüstrisinde hammadde olarak kullanımının stabilite ve akma açısından uygun olduğunu göstermektedir.

Keywords

Agrega, Endüstriyel hammadde, Fırat Nehir Sedimanları

References

• Akkan, E., 1972. Elazığ ve Keban Barajı çevresinde coğrafya araştırmaları. Coğrafya Araştırma Dergisi, 5(6), 175-214.
• Aksoy, E., 1993. Elazığ batı ve güneyinin genel jeolojik özellikleri. Türkiye Yerbilimleri Dergisi, 1 (1), 113-123.
• Alshamsi, K.S., 2006. Development of a mix design methodology for asphalt mixtures with analytically formulated aggregate structures, Doctor of Philosophy in The Department of Civil and Environmental Engineering, Louisiana State University, United Kingdom, 226s.
• Asphalt Institute, 1996. Superpave mix design, Superpave Series No. 2 (SP-2), USA, 128s.
• Ayuso, R.A., De Vıvo, B., Rolandı, G., Seal, R.R. Iı ve Paone, A., 1998. Geochemical and isotopic (Nd-Pb-Sr-O) variation bearing on the genesis of volcanic rocks from Vesuvius, Italy. Special issue, Vesuvius. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 82, 53–78.
• Başar, H.M. ve Aksoy N.D., 2012. The Effect of Waste Foundry Sand (WFS) as Partial Replacement of Sand on the Mechanical, Leaching and Microstructural Characteristics of Ready-Mixed Concrete, Construction and Building Materials, DOI:10.1016/j .conbuildmat. 2012 .04. 078).
• Beare, M.H.. Cabrera, M.L., Hendrix, P.F. ve Coleman, D.C., 1994. Aggregate-Protected and Unprotected Organic Matter Pools in Conventional and NoTillage Soils. Soil Sci. Soc. Am. J. 58:787-795.
• Bingöl, A.F. ve Aydoğdu, S., 1994. Dutköy (Elazığ) yöresi Magmatit kayaçlarının Petrografik ve jeokimyasal özellikleri. Ç.Ü. Mim. Fak., 15. Sempozyum Bildirileri, Adana, 199-213.
• Bingöl, A.F. ve Beyarslan, M., 1996. Elazığ Magmatitleri’nin jeokimyası ve petrolojisi. (Korkmaz, S., Akçay M. editörler), 30. Yıl Sempozyumu bildirileri, KTÜ, Trabzon, 208-227.
• Beyarslan, M., Bingöl, A.F., 2014. Petrology of the Ispendere, K€omürhan and Guleman ophiolites (southeast Turkey): subduction initiation rule (SIR) ophiolites and arc related magmatics. In: 3rd Annual International Conference on Geological and Earth Sciences, Proceedings, 2223 September, Singapore. Çelik, H., 2003. Mastar Dağı (Elazığ GD’su) çevresinin stratigtafik ve tektonik özellikleri, F.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, Elazığ (yayımlanmamış).
• Çelik, H., 2008. Doğu Anadolu Fay Sistemi’nde Sivrice Fay Zonu’nun Palu-Hazar Gölü (Elazığ) Arasındaki Bölümünde Atımla İlgili Yeni Arazi Bulgusu. Fırat Üniv. Fen ve Müh. Bil. Dergisi, 20 (2), 305-314.
• Çetindağ, B., 1985. Elazığ, Palu-Kovanalar dolayının hidrojeoloji incelenmesi: Yüksek lisans tezi (yayınlanmamış), F.Ü. Fen Bil. Enst., Elazığ, 117.
• Cicchella, D., De Vivo, B., Lima, A., Albanese, S., McGill, R.A.R. ve Parrish, R.R., 2008. Heavy metal pollution and Pb isotopes in urban soils of Napoli, Italy. Geochemistry: Exploration Environment Analysis, 8, 103-112.
• Cicchella, D., Hoogewerff, J., Albanese, S., Adame,P., Lima, A.,Taiani, M.V.E. ve De Vivo, B. 2016. Distribution of toxic elements and transfer from the environment to humans traced by using lead isotopes. A case of study in the Sarno River basin, south Italy Environmental Geochemistry and Health, 38(2), 619-637.
• Condie, K.C., 1993. Chemical composition and evolution of the upper continental crust: contrasting results from surface samples and shales. Chemical Geology, 104, 1-37.
• Çolak, K.M, 2006. Asfalt kaplamalarda sinerjetik fayda konusunun anlaşılmasında marshall oranı yaklaşımının kullanılması, Yüksek Lisans Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Trabzon.
• De Vivo, B., Somma, R., Ayuso, R.A., Calderoni, G., Lima, A., Pagliuca, S. ve Sava, A., 2001. Pb isotopes and toxic metals in floodplain and stream sediments from the Volturno river, Italy. Enviromental Geology, 41,101-112.
• Dumanlılar Ö., Aydal D. ve Dumanlılar, H., 2005. Baskil (Elazığ) Güneyindeki Cevherleşmelerin Jeolojik ve Minerolojik Özellikleri. Türkiye Jeoloji Bülteni, 29 (1),1-21.
• Erdoğan, Ö., 2015. Stiren-butadien-stiren ve gilsonit’in birlikte kullanımının bitümlü sıcak karışımların mekanik özellikleri üzerindeki etkileri, Yüksek Lisans Tezi. Fırat Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Elazığ,137s.
• Ertürk, M.A., 2016. Maden Karmaşığı’nın (Doğu Toroslar-Türkiye) Petrolojik Özellikleri, Fırat Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, Elazığ, 115s.
• Fedo, C.M., Nesbitt, H.W. ve Young, G.M. 1995. Unraveling the effect of potassium metasomatism in sedimentary rock sand paleosols,with implications for paleoweathering conditions and provenance. Geology, 23, 921-924.
• Frangipane M., Di Nocera G.M., Hauptmann A., Morbıdellı P., Palmıerı A.M., Sadorı L., Schultz M. ve Schmidt-Schultz T. 2001. New Symbols of a New Power in a “Royal” Tomb from 3000 BC Arslantepe, Malatya (Turkey). Paléorient, 27 (2), 105-139.
• Garcia, D., Fonteilles M. ve Moutte J., 1994. Sedimanary fractionation between Al, Ti, and Zr and genesis of strongly peraluminous granites. Journal of Geology, 102, 411-422.
• Gilg, H.A., Lima, A., Somma, R., Belkın, H.E., De Vıvo, B.ve Ayuso, R.A. 2001. Isotope geochemistry and fuid inclusion study of skarns from Vesuvius. Mineralogy and Petrology, 73, 145-176.
• Hossain, I., Roy, K.K., Kumar Biswas, P., Alam, M., Moniruzzaman, M. ve Deeba, F. 2014. Geochemical characteristics of Holocene sediments from Chuadanga district, Banladesh: Implications for weathering, climate, redox conditions, provenance and tectonicsetting. China Journal of Geochemistry, 33, 336-350.
• Kalender L. ve Bölücek, C., 2007. Environmental impact and drainage geochemistry in the vicinity of the Harput Pb-Zn-Cu veins, Elaziğ, SE Turkey. Turkish Journal of Earth Sciences, 16, 241-255.
• Kalender L.ve Bölücek, C., 2009. A Draınage sediman geochemıcal orıentatıon study Keban, Elazığ, Eastern, Turkey. The Arabian Journal for Science and Engineering, 34(1), 91-106.
• Kalender, L. ve Aytimur, G., 2016. REE Geochemistry of Euphrates River, Turkey. Journal of Chemistry, Article ID 1012021, 1, 1-13.
• Kalender, L., Çiçek Uçar L., 2013. Assessment of metal contamination in sediments in the tributaries of the Euphrates River, using pollution indices and the determination of the pollution source, Turkey, Journal of Geochemical Exploration, 134, 73–84.
• Kerey, E. ve Türkmen, İ., 1991. Palu Formasyonu’nun (Pliyosen-Kuvarterner) sedimantolojik özellikleri, Elazığ Doğusu. Türkiye Jeoloji Bülteni, 34, 21-26.
• Keskin, S., 2011. Geochemistry of Çamardı Formation sediments Anatolia (Turkey): Implication of source area weathering provenance and tectonic setting. Geosciences Journal, 15, 185-195.
• Koç Taşgın, C., 2009. Çaybağı Formasyonu’nun (Elazığ Doğusu) Stratigrafik ve Sedimantolojik Özellikleri, Doktora Tezi, Fırat Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Elazığ (yayınlanmamış).
• Lavin, P.G., 2003. Asphalt pavements, Spon Pres, London and New York, 444s. McGennis, R.B., Anderson, R.M., Kennedy, T.W. ve Solaimanian, M., 1995. Background of Superpave asphalt mixture design and analysis, U.S. Department of Transportation Federal Highway Administration, Publication No. FHWASA-95-003, 172p.
• MEGEP (Mesleki Eğitim ve Öğretim Sisteminin Güçlendirilmesi), 2001. T.C. Kalkınma Bakanlığı, Yayın No: KB: 2898 - ÖİK: 738, Ankara, 32s.
• Monna, F., Aıuppa, A., Varrıca, D. ve Dongarra, G.,1999. Pb isotopic compositions in lichens and aerosols from Eastern Sicily: insights on the regional impact of volcanoes on the environment. Environment Science and Technology, 33, 2517–2523.
• Özçelik, M., 1985. Malatya Güneydoğusundaki magmatik kayaçların jeolojisi ve tektonik ortamına jeokimyasal bir yaklaşım, Türkiye Jeoloji Bülteni, 28(1), 19-35.
• Özkan, Y. Z., 1982. Guleman (Elazığ) Ofiyolitinin Jeolojisi ve Petrolojisi. İst. Üniv. Yerbilimleri Derg., 3 (1-2), 295-312.
• Palmieri A., Begemann F., Schmitt-Strecker S., Hauptmann A., 2002. Chemical Composition and Lead Isotopy of Metal Objects from the “Royal” Tomb and Other Related Finds at Arslantepe, Eastern Anatolia. In: Paléorient, 28 (2), 43-69. doi: 10.3406/paleo.2002.4745.
• Paikaray, S., Banerjee S. ve Mukherji S., 2008. Geochemistry of shales from paleoproterozoic to Neoproterozoic Vindhyan Super-group: Implications on provenance, tectonic and paleoweathering. Journal of Asia Earth Science, 32, 34-48.
• Perinçek, D. ve Özkaya, L., 1981. Arabistan levhası kuzey kenarı tektonik evrimi. Yerbilimleri, 8, 91101.
• Perinçek, D. ve Kozlu, H., 1984. Stratigraphy and structural relation of the units in the Afşin-Elbistan-Doğanşehir Region. In, Tekeli, O. and Göncüoğlu, C. (eds.), International Symposium on the Geology of the Taurus Belt, 1983. Miner. Res. Expl. Ins., Ankara, 181-198s. Pettijhon F.J., Potter, P.E. ve Siever, R., 1972. Sand and sandstone. Plate motions inferred from major element chemistry of lutites. Precambrian Research,147,124-147.
• Potter, P.E., 1978. Petrology and chemistry of bigriver sands. Journal of Geology, 86, 423-449.
• Rizeli M.E., Beyarslan M., Wang Kuo-L., Bingöl, A.F., 2016. Mineral chemistry and petrology of mantle peridotites from the Guleman ophiolite (SE Anatolia, Turkey): Evidence of a forearc setting. Journal of African Earth Sciences 123, 392-402.
• Roser, B.P. ve Korsch R.J., 1986. Determination of tectonic setting of sandstone mudstone suites using SiO2 content and K2O/Na2O ration. Journal of Geology, 94,635-650.
• Roy, D. ve Roser, B.P., 2012. Geochemistry of the Tertiary sequence in the Shahbajpur-1 well, Haita trough, Bengal Basin, Bangladesh: provenance, soyrce weathering and province affinity. Journal of Life and Earth Science, 7, 1-13.
• Sungurlu, O., 1974. VI. Bölge Kuzeyinin Jeolojisi ve Petrol İmkanları.Türkiye 2. Petrol Kongr. Tebl., Türkiye Petrol Jeologları Derneği Bülteni, 85-107.
• Sungurlu, O., Perinçek, D., Kurt, G., Tuna, E., Dülger, S., Çelikdemir, E. ve Naz, H. 1985. Elazığ Palu Alanının Jeolojisi. Petrol İşleri Genel Müdürlüğü Dergisi, 29, 83-190.
• Suttner, L.J. ve Dutta, P.K., 1986. Alluvial sandstone composition paleoclimate. 1. Framework mineralogy, Journal of Sedimentary Petrology, 56, 326-345.
• Şaroğlu, F. ve Güner,Y.,1981. Doğu Anadolunun jeomorfolojik gelişimine etki eden öğeler: Jeomorfoloji, tektonik, volkanizma ilişkileri:Türkiye Jeol.Kur.Bult., 24, 65-74.
• Somma, R., Ayuso, R.A., De Vivo, B. ve Rolandi, G., 2001. Major, trace element and isotope geochemistry (Sr-Nd-Pb) of interplinian magmas from Mt. Somma-Vesuvius (Southern Italy). Mineralogy and Petrology, 73, 121–143.
• Taylor, S.R. ve McLennan, S.M., 1985. The Continental Crust; Its composition and evolution; an examination of the geochemical record preserved in sedimentary rocks. Blackwell, Oxford. 312s.
• Teutsch, N., Erel, Y., Halıcz, L. ve Banın, A., 2001. Distribution of natural and anthropogenic lead in Mediterranean soils. Geochimica et CosmochimicaActa, 65(17), 2853–2864.
• TS EN 933-9, 2010. Agregaların geometrik özellikleri için deneyler - Bölüm 9: İnce malzeme tayini– Metilen mavisi deneyi, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
• TS EN 1097-6, 2013. Agregaların mekanik ve fiziksel özellikleri için deneyler- Bölüm 6: Tane yoğunluğunun ve su emme oranının tayini, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
• TS EN 12697-34, 2004. Bitümlü karışımlar - Deney metotları - Sıcak karışımlı asfalt için - Bölüm 34: Marshall deneyi, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
• Topçu, B. ve Canbaz, M., 2006. Sülfatlı ortamların alkalilerle aktive edilmiş yüksek fırın cüruflu harçların mikroyapısına etkisi. Yapı Mekanigi Semineri 2006, ODTÜ-ESOGÜ-ETB, Eskişehir, 120-128s.
• Tucker, M.E., 1981. Sedimanary Petrology an introduction:Blackwell Sci. Publ., USA, 346 s. Turan, M. ve Bingöl, A.F., 1991. Kovancılar-Baskil (Elazığ) arası bölgenin tektono-stratigtafik özellikleri. Çukurova Üniversitesi, Ahmet Acar Jeoloji Sempozyumu, Bildiriler, 213-217s.
• Turan, M., Aksoy, E. ve Bingöl, A. F., 1995. Doğu Toroslar’m jeodinamik evriminin Elazığ civarındaki özellikleri. Fırat Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 7(2), 177-199.
• Wronkiewicz, D.J. ve Condie, K.C., 1987. Geochemistry of Archean shale from Witwatersrand Supergroup, South Africa soure-area weathering and provenance. Geochimica et Cosmochimica Acta, 51, 2401-2416. Yazgan, E., ve Chessex, R., 1991. Geology and tectonic evolution of the southeastern Taurides in the region of Malatya. Türkiye Petrol Jeologları Derneği Bülteni, 3, 1-42
• Yılmaz, M. ve Kök, B.V., 2008. Stiren-butidienstiren modifiyeli bitümlü bağlayıcıların Superpa sistemlerine göre yüksek sıcaklık performans seviyesine ve işlenebilirliğinin belirlenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 23 (41), 811-819.
• Yılmaz, Y., Yiğitbaş, E. ve Genç, Ş.C., 1993. Ophiolitic and metamorphic assemblages of Southeast Anatolia and their significance in the geological evolution of the orogenic belt. Tectonics, 12(5), 1280-1297.
• Zoorob, S.E. ve Suparma, L.B., 2000. Laboratory design and investigation of the properties of continuously graded asphaltic concrete containing recycled plastics aggregate replacement (plastiphalt). Cement Concrete Composites, 22, 233-242.