Karst Hidrojeolojisi
1. GÄ°RÄ°Åž
1.1. Tanımlar
Karst, doÄŸal suların etkisiyle yüksek oranlarda çözünebilen ve iyi geliÅŸmiÅŸ ikincil poroziteye sahip kayaçların bulunduÄŸu alanların tanımlanması için kullanılan bir terimdir. Bu tür alanlar kendilerine özgü hidrojeolojik ve jeomorfolojik özelliklere sahiptirler.
Karst teriminin, bir cümle ile tam olarak tanımlanması oldukça zordur. Çünkü, karst çözünebilen kayaçların çeÅŸitli jeolojik, iklimsel, fiziksel ve kimyasal süreçlerin ortak etkileri sonucunda oluÅŸmaktadır. Bu nedenle de çeÅŸitli araÅŸtırıcılar karstı, bu süreçlerden birini ön plana alarak farklı tanımlamışlardır.
1.2. Karst Araştırmalarının İnterdisipliner Karakteri
KarstlaÅŸma aÅŸağıdaki ön koÅŸulları gerektirir;
1. Karstlaşmanın gelişebileceği uygun jeolojik ortamın bulunması
2. Tektonik hareketler yüzeyde bozunma ve erozyon süreçlerinin görülmesi
3. Çözücü ajan olan suyun bulunması
GörüldüÄŸü gibi karst, çözünebilen kayaçların oluÅŸturduÄŸu bir jeoloji ortamında geliÅŸmekte olup, karstlaÅŸma, jeoloji bilimlerinin alt dallarının incelediÄŸi süreçlerin (ekzodinamik, endodinamik, çözünme-erozyon) etkisiyle baÅŸlamaktadır. Dolayısıyla, karst jeolojik süreçlerin bir ürünü olup karstlaÅŸma jeolojik bir olgudur.
Suyun yüzeydeki ve yeraltındaki dolaşımı, akiferin oluÅŸumunu denetleyen koÅŸullar, akiferin geometrisi, beslenme ve boÅŸalım özellikleri de kapalı gölovaların beslenme+boÅŸalımları ve buna benzer birçok karstik yapının oluÅŸumu gibi hidrojeolojik ve jeomorfolojik olgulardır. DoÄŸal olarak, bu olguların tümü bölgenin jeolojik yapısıyla yakından ilgilidir. Karstın oldukça karmaşık yapısı, araÅŸtırmalarda çeÅŸitli bilimsel disiplin ve tekniklerin bir araya gelmesini gerektirmektedir. Karst araÅŸtırmalar-ında konuyla doÄŸrudan ilgili disiplinlerden bazıları jeoloji, jeofizik, hidroloji, hidrojeoloji, jeomorfoloji, maÄŸaracılık, ekoloji, istatistik, matematik vd.’ dir.
Karst kaynaklarının geliÅŸtirilmesi projelerinin, yukarıda sözü edilen disiplinlerden araÅŸtırıcıların biraraya geldiÄŸi bir grup tarafından gerçekleÅŸtirilmesi, çalışmaların baÅŸarısı için zorunludur.
1.3. Dünyada ve Türkiye’de Karstik Alanların Yayılımı
Karstik alanlar, kabaca, dünyanın kara bölgelerinin (buzullar dışında) %12’sini kapalmaktadır. Karbonat kayaçları kuzey yarımkürede daha yaygın olarak bulunmaktadır. Dünya nüfusunun bir kısmı karbonat kayaçlarının kapladığı önemli alanlarda yaÅŸamaktadır. Dünya nüfusu-nun %25′inin ise su ihtiyacının büyük oranda karst sularından karşılandığı tahmin edilmektedir.
Akdeniz havzasında yeralan ülkelerde ileri derecede geliÅŸmiÅŸ karst yoÄŸun olarak gözlenir. ıte yandan güney Amerika ve ıskandinavya ülkelerinde karst ancak yerel öneme sahiptir. Avrupa kıtasında bulunan önemli karst alanları Yugoslavya (Dinar daÄŸ kuÅŸağı), Yunanistan (Helen daÄŸ kuÅŸağı), Türkiye (Toros daÄŸ kuÅŸağı), ıtalya (Apenin daÄŸ kuÅŸapı), ıspanya (Pirene daÄŸ kuÅŸağı) ve Alplerde, Karpatlarda, Balkanlarda yeralmaktadır. Bunun yanında, ısrail, Tunus ve Libya’da da karst oluÅŸumları görülmektedir. Asya kıtasında Rusya ve özellikle Çin, karstın ileri derecede geliÅŸmiÅŸ olduÄŸu iki ülke durumundadır. Amerika kıtasında, BirleÅŸik devletler ve Meksika körfezi bölgesinde yaygın karst bulunmaktadır. Okyanusya’da Yeni Zelanda ve Avustralya’da karst geniÅŸ alanlar kaplar.
Türkiye yüzölçümünün yaklaşık üçte biri karbonat kayaçları ile kaplıdır. KarstlaÅŸmalı kayaçlar karbonat kayaçlarıdır. Güneyde Toros karst kuÅŸağı, GüneydoÄŸu’da GüneydoÄŸu Anadolu Karst kuÅŸağı, Marmara ve Trakya’da Kuzeybatı Anadolu Karst KuÅŸağı ve ıç Anadolu’da ise Konya Kapalı Havzası Karst KuÅŸağı bulunmaktadır.
2.1. GiriÅŸ
KarstlaÅŸma, ortamda ancak bazı özel kayaçların bulunması ile geliÅŸebilir. Bu kayaçların özelliÄŸi çözünebilir olmalarıdır. KarstlaÅŸabilen kayaçların çözünmesi ile geriye çok az miktarlarda kalıntı malzeme kaldığından, geniÅŸleyen kırık ve çatlaklar kapanmaz ve böylece yeraltı-suyu dolaşımı engellenmemiÅŸ olur.
AÅŸağıdaki kayaçlar karstlaÅŸabilen kayaçlar olarak tanımlanmaktadır.
Evaporitler: Jips, anhidrit, kayatuzu
Karbonat Kayaçları: Kireçtaşı, dolomit
Kuvarsit: sadece tropik alanlarda geliÅŸebilir.
Tropik, nemli bölgelerde karsta benzer yapılar gösteren silikatlar karstlaÅŸabilen kayaçlar sınıfına dahil edilmezler. Bu tür kayaçlar, tropik bölgelerde çözünmeden çok, bozunarak belli birtakım morfolojilere sahip olurlar. Oysa, karstlaÅŸma, minerallerin çözünmesi ile oluÅŸur.
Kuvarsitin durumu ise biraz farklıdır. Bugüne kadar karstlaÅŸamayan kayaçlar arasında yeralan kuvarsitin bazı özel koÅŸullar altında karst-laÅŸabileceÄŸi görülmüÅŸtür. Amorf silisik asit 0 oC’de 50-80 ppm., 25 oC’de ise 100-140 ppm. oranlarında çözünebilmektedir. White (1960) Venezuela’da karen, dolin, ve maÄŸaraların bulunduÄŸu kuvarsit karst-ından söz etmektedir. Colvee (1973) ise aynı ülkede 395 metre uzunluÄŸu-nda sarkıtlı, dikitli bir kuvarsit maÄŸarasının varlığını ortaya çıkarmıştır.
Sonuç olarak, kuvarsit ancak, tropik iklim koÅŸulları ve hidrotermal koÅŸullar altında karstlaÅŸabilmekte ve dünyada önemsiz alanlarda bulun-maktadır. Bu nedenle kuvarsit karstı burada tekrar ele alınmayacaktır.
2.2. Evoporitler
Lagünlerin oluÅŸtuÄŸu koÅŸulları yansıtan ılık, kurak iklimler, tropik bölgelerin subtropik ve marjinal bölgelerinde deniz suyu yüksek oranlarda buharlaşır. Denizsuyu bileÅŸenlerinin yapısı ve çözünebilirlik-lerine baÄŸlı olarak evopotitler çökelirler; kireçtaşı, jips, anhidrit, kaya veya potas tuzu.
2.2.1. Anhidrit ve Jips :
Lagünlerde oluÅŸan anhidrit CaSO4 ve jips CaSO4 * 2H2O, kireçtaşı ve dolomitlere göre çok daha az bulunurlar. Permiyen, Triyas ve Tersiyer’de büyük miktarlarda çökelen anhidrit ve jips, Almanya’da, Rusya’da ve Amerika’da geniÅŸ alanlarda bulunmaktadır. Türkiye’de Sivas ve dolayında jips karstı görülmektedir.
DoÄŸada, Ca-Sülfat tatlı sularda jips olarak çökelir. Ortamda diÄŸer tuzların düÅŸük konsantrasyonlarda bulunması, 90 oC dereceden düÅŸük sıcaklıklarda anhidrit oluÅŸumunu olanaksız kılar. Lagünlerde buhar-laÅŸma nedeniyle iyice buharlaÅŸmış deniz suyunda anhidrit ilk olarak 25 oC’de oluÅŸur. EÄŸer anhidrit tatlı suyla temasa geçerse, bünyesine iki molekül su alarak jips kristalini olışturur. Bu dönüÅŸüm sonucunda hacim 1.557 oranında büyür. Bu büyüme, tabakaların sıkışmasına, dolayısıyla jipsin dalgalı bir yapı kazanmasına neden olur. Jips, çok eklemli ve yüksek çözünürlüÄŸe sahip olmasından dolayı kolaylıkla eriyebilir. Erime sonunda, maÄŸaralar oluÅŸabilir. Ancak, jipsin dayanıksız olmasından ötürü jips kareni gibi yapılar kolayca tahrip olabilmektedir.
Jips alanlarında, derinlerde geliÅŸen çözünme, yavaÅŸ çökelmelere neden olur. Çökmenin olduÄŸu alanlarda, yüzeyde, dolinler oluÅŸabilir.
Jips genellikle, yüksek oranlarda kil içerebilir. Ancak, bu durum çözünmeyi engellemez.
Ca - Sülfatların Fiziksel ızellikleri
——————————————————————————————————
Jips Anhidrit
——————————————————————————————————
YoÄŸunluk (Kg/dm3) 2.5 2.9
Sertlik 1.5 - 2 2 - 3.5
Basınca dayanım ? 420 (Jenning 1971′e göre)
2.2.2. Kaya Tuzu - Halit :
Kaya tuzu (halit) yüksek çözünürlüÄŸe sahip iri kristalli bir evaporit türüdür. Basınç altında plastik hale gelerek diyapirleri (tuz domu) oluÅŸturur. Bu nedenle , bu tür kayaçlarda kırık- çatlak bulunmaz. Tuz domlarında oluÅŸmuÅŸ maÄŸara bilinmemektedir. Bu, ya yeraltı boÅŸluk-larının hiç oluÅŸmamış olmasından yada oluÅŸtuktan sonra kolayca tahrip olabilmelerinden dolayı olabilir.
2.3. Karbonat Kayaçları
2.3.1. Mineraloji :
Kalsit ve dolomit geniÅŸ alanlar kaplayan karbonat kayaçlarını oluÅŸturan iki mineraldir. Ancak, magnezit, aragonit, ankerit ve siderit de karbonat kayaçları incelenirken dikkate alınması gereken minerallerdir. Bu altı mineralin kimyasal yapısı aÅŸağıdaki çizelgede verilmiÅŸtir.
Rodokrozit (MnCO3) ve Viterit (BaCO3) gibi diÄŸer karbonat mineralleri karst çalışmalarında pek önem taşımazlar.
Karbonat Kayacı Oluşturan Mineraller
———————————————————————————————————Mineral Kimyasal % BileÅŸim Formül
———————————————————————————————————
CO2 CaO MgO FeO
Kalsit CaCO3 44.0 56.0 - -
Aragonit CaCO3 44.0 56.0 - -
Dolomit CaCO3 * MgCO3 47.9 30.4 21.7 -
Magnezit MgCO3 52.4 - 47.6 -
Ankirit CaCO3(MgFe)CO3 44.0 28.0 10.0 18.0
Siderit FeCO3 37.9 - - 62.1
———————————————————————————————————
Bu mineralleri birbirinden ayırt edebilmek her zaman kolay deÄŸildir. ızellikle kalsit ile dolomit birbirinden oldukça zor ayırt edilebilir.
Mineralleri birbirinden ayıran bazı özellikler aÅŸağıdaki Çizelgede verilmiÅŸtir. Ancak yine de bu özelliklerden yararlanarak minerallein ayırt edilmesi mümkün olmayabilir.
———————————————————————————————————
Mineral Özgül Ağırlık SoÄŸuk, Seyreltik Asitle Çözünürlük
———————————————————————————————————
Hexagonal (Romboedral)
Kalsit 2.71 Köpürerek çözünür
Magnezit 3.06 YavaÅŸ çözünür
Dolomit 2.87 YavaÅŸ çözünür
Ankerit 3.0 YavaÅŸ çözünür
Siderit 3.89 Çözünmez
Ortorombik
Aragonit 2.94 Köpürerek çözünür
———————————————————————————————————
Öte yandan, karbonat minerallerini birbirinden ayırtedebilmek için kimyasal yöntemler kullanılabilmektedir. Bir kayacın ne kadarının kalsit ne kadarının da dolomitten oluÅŸtuÄŸu belirlenebilir. Bu yöntemlerin büyük bir kısmı laboratuvarda uygulanabilmektedir. Ancak bütün yöntemlerin esası, boyama tekniÄŸine dayanmaktadır. Bunun yanında X ışını radyo-grafisi ve ışın difraksiyonu yöntemleri kayacın mineralojik yapısının belirlenmesinde kesin sonuç vermektedir.
Kalsit ve dolomit karışımından oluÅŸan bir karbonat karışımındaki kalsit-dolomit tanelerinin belirlenmesi için kullanılan boyama tekniklerinden en çok kullanılanları aÅŸağıda özetlenmiÅŸtir.
1. Lemberg Yöntemi : Ufalanmış kayaç örneÄŸi Lemberg çözeltisine batırılır. Bu iÅŸlem sonucunda, 5-10 dakika içinde, kalsit taneleri lacivert rengini alırken dolomit taneleri etkilenmez. Ancak, örnek çözeltide 20 dakikadan uzun süre kalırsa dolomit maviye boyanır. Lemberg çözeltisi, 4 kısım Al Cl ile 6 kısım odun talaşının 25 dakika suda kaynatılmasıyla oluÅŸur. Kaynama sırasında karıştırılan çözeltiye buharlaÅŸma ile kaybolan su kadar saf su eklenir.
2. GümüÅŸ Nitrat-Potasyum Kromat Yöntemi : Ufalanmış örnek, 65 oC’de ısıtılmış %10 ‘luk gümüÅŸ nitrat çözeltisine 4 dakika süre ile batırılır.Daha sonra örnek iyice yıkanır.Sonuçta kalsit ve aragonit kırmızımsı- kahverengine boyanırken dolomit taneleri etkilenmez. Aragonit kalsite göre daha açık renk alır.
3. Bakır nitrat Yöntemi : ırnek taneleri 5 dakika süre ile çok seyreltik bakır nitrat içinde kaynatılır. Sonuçta yeÅŸile boyanan taneler kalsit, etkilenmeyen taneler ise dolomittir.
Kalsiyum karbonatların mineralojisini üç ana faktör denetler; 1) Karbonat üreten organizmaların doÄŸası, 2) su sıcaklığı, 3) sedimantasyon sonrası alterasyon.
Dolomitler ilksel olarak oluÅŸabildikleri gibi aragonitin kalsite dönüÅŸmesi ile de oluÅŸabilir. Bu olaya dolomitleÅŸme adı verilir.
2.3.2. Karbonat Kayaçlarının BileÅŸenleri :
Kimyasal bileÅŸiminde %50′den fazla karbonat minerali içeren kayaçlara karbonat kayaçları adı verilir. Karbonat kayaç bileÅŸenleri organik, inorganik bileÅŸenler olarak ayrılabileceÄŸi gibi, iskeletsel veya iskeletsel olmayanlar olarak sınıflandırılmaları da mümkündür. ıskeletsel olmayan bileÅŸenler, karbonat kayaç kırıntıları (ekstraklast ve intraklast), pelletler, oolitler, pisolitler ve diÄŸer parçacıklardır. ıskelet bileÅŸenler ise, karbonat kayaçların petrografisinde önemli bir yer tutarlar. Karbonat kayaç yapıcı bitkilerin başında algler gelir.
KireçtaÅŸlarının hemen hemen 2/3’sini oluÅŸturan bir bileÅŸen olan mikrit (kireç çamuru) ilk kez Folk (1959) tarafından kullanılmıştır. Mikritik kireç çamurları, tane boyları 1-3 mikron arassında deÄŸiÅŸmekte olan genellikle kimyasal yollarla oluÅŸan ve iskelet kırıntılarını da içerebilen, tanelerarası boÅŸlukları dolduran kalsit kristallerini tanımlar.
Genel olarak 2-3 mikron boyunca kristallerden oluÅŸan kireç çamuru ince kesitlerde kümeler ÅŸeklinde görülürler. ÇoÄŸu zaman ince kesitlerde allokemleri keser durumdadırlar. Bundan dolayı da kireç çamurunun yeniden kristalleÅŸmesi sonucunda mikrosparın oluÅŸabileceÄŸi kanısına varılmıştır. Mikrosparın tane boyları 5-6 mikron kadardır.
2.3.3. Karbonat Kayaçlarının Sınıflandırılması :
Karbonat kayaçları çeÅŸitli araÅŸtırıcılar tarafından, çeÅŸitli ölçüler dikkate alınarak sınıflandırılmışlardır. En yaygın olarak kullanılan sınıflandır-maların başında Folk (1959,1962) ve Dunham (1962) sınıflamaları gelmektedir.
a) Folk sınıflaması : Folk (1962)’un sınıflamasında üç çeÅŸit kireçtaşı bileÅŸeni kullanılmıştır.Bunlar, allokimyasal bileÅŸenler olarak intraklast-lar, oolitler, fosiller, pelletler, ortokimyasal bileÅŸenler olarak ta mikro-kristalin kalsit çamuru (mikrit) ve sparikalsit çimento (sparit) veril-miÅŸtir. Kayaç allokemlerin mikrokristalin çamurun ve sparikalsit çimentonun bağıl oranlarına göre adlandırılır.
b) Dunham (1962) sınıflaması : Bu sınıflamada çamur ve tanelerin birbirine göre oranı dikkate alınır. Çamur ve tanelerin herbirinin kayaç içerisindeki bolluk oranına göre, o kayaç çamur destekli veya tane destekli olarak nitelendirilebilir.
2.3.4. Sedimantasyon ve Stratigrafi :
Sedimanter ve stratigrafik süreçlerin kayacın porozite ve permeabilite-sine, suyun yeraltındaki hareketine, depolanmasına etkileri dikkate alınarak sedimanter oluÅŸkların iç yapılarının, istiflenme özelliklerinin ve yayılımlarının bilinmesi gerekir.
Bu açıdan ele alınınca, karbonat kayaçların fasiyesleri, tabakaların boyut ve ÅŸekileri düÅŸey ve yanal deÄŸiÅŸim, tabakalanma yüzeyleri ve eklemler, dış kuvvetlerin etkileri, paleocoÄŸrafya ve tarihsel jeolojinin etkisi incelenmelidir. Zira, bütün bu parametreler, karstlaÅŸmada önemli etkilere sahiptir.
2.3.5. Yapısal Özellikler :
Yapısal ve tektonik tarihçe, karbonat akiferlerinin davranışlarının belirlenmesinde oldukça büyük öneme sahip bilgiler verir.
Tektonik hareketler sonucu kazanılan yapı ve konum, karbonat kayacının beslenme/ boşalım ilişkilerini belirleyen ana etkenlerdir.
Kırılma/kıvrılma gibi hareketler, kayacın porozitesini ve permeabilite-sini belirlemekle kalmaz, aynı zamanda, yeraltısuyunun hareket yönünü de kontrol eder. Tektonik hareketlerle konumlanan karbonat kayacının permeabilitesi, yağış sularının yeraltısuyuna doÄŸru süzülürken kayacı çözmesi sonucu zamanla artar.
Karbonat kayaçlarının birincil poroziteleri sedimantasyon sırasında kazandıkları ilksel porozite olup çok küçük bir deÄŸere sahiptir. Bu tür kayaçlarda, etkili olan porozite, ikincil porozite olarak adlandırılan ve sedimantasyondan sonra tektonizmanın etkisiyle kazanılan (eklem, kırık, çatlak) yapısal unsurlar ve bunların çözünerek geliÅŸmesiyle oluÅŸan erime kanallarının bir toplamı olan porozitedir.
2.3.6. Litolojik Özelliklerin KarstlaÅŸmaya Etkileri :
a) Kayacın saflığı :
Kil mineralleri ve silisyum karbonat kayaçlarında sık rastlanan ve çözünmeyen bileÅŸenleri oluÅŸtururlar. Killi kireçtaÅŸlarında (%20-30 oranında kil içerikli) karstın ancak düÅŸük oranlarda geliÅŸtiÄŸi bilinen bir gerçektir. Muhtemelen kil tanecikleri karstlaÅŸmanın geliÅŸebileceÄŸi boÅŸlukları doldurmakta böylece karstlaÅŸmayı durdurmaktadır. Karst-laÅŸma, %70 oranında saf kireçtaşında ileri derecede geliÅŸebilmektedir. Çözünme saf kalsiyum karbonatlarda en hızlı ÅŸekilde oluÅŸmaktadır. Çözünmeyen bileÅŸenlerin %15 oranını aÅŸması durumunda çözünme hızı azalmaktadır. Saf dolomitler normalde en yavaÅŸ çözünen kayaçlardır.
b) Tane Boyu ve Doku :
Tane boyu inceldikçe çözünme hızı artar. Bunun nedeni, daha çok tanenin çözelti ile temasa geçmesidir. Ancak, çok ince tane boyuna sahip kireçtaÅŸları genelde daha az çözünürler. Bu tür kayaçların afanitik dokuya sahip ve tane boylarının homojen olduÄŸu bilinmektedir. Tane boyu heterojenleÅŸtikçe, çözelti ile temasta bulunan yüzey pürüzleÅŸmekte, bu da çözünürlüÄŸü arttırmaktadır.
c) Porozite :
Karbonat kayaçlarının erozyonu sırasında görülen farklılıklar, büyük oranda, boÅŸluklarının doÄŸası, ölçeÄŸi ve yayılımı ile yakından ilgilidir. Porozite dokuya baÄŸlı olarak geliÅŸebileceÄŸi gibi, dokuya baÄŸlı olmadan da geliÅŸebilir. Porozitenin dokuya baÄŸlı olması, erime boÅŸlukları ve diÄŸer yapıların, oluÅŸumu, boyutu ve yayılımında önemli bir etkendir. Mikritin porozitesi genellikle %2 ‘den azdır. Sparitin porozitesi %5-10 arasındadır. DolomitleÅŸme poroziteyi %-15 oranında arttırır. Mermerin porozitesi ise %1 oranındadır.
d) Mekanik Dayanım :
Küçük ölçekte kayacın dayanımı taneler arası bağın bir fonksiyonudur. Bu tür dayanım laboratuvarda sıkışma deneyleri ile ölçülebilir. Büyük ölçekte, sedimenter kayaçlarda dayanım daha çok çatlak, eklem, tabaka-lanma yüzeyi yoÄŸunluÄŸuna baÄŸlıdır. Bu dayanımın laboratuvarda ölçülemez.
3. KARST JEOMORFOLOJÄ°SÄ°
3.1. Karst Tipleri
Karst, çeÅŸitli araÅŸtırıcılarca, morfolojik özellikler, yapısal faktörler ve karbonat kayaçlarının oluÅŸum ortamaları gibi ölçütler temel alınarak farklı ÅŸekillerde sınıflandırılmıştır.
AÅŸağıda, yaygın olarak kullanılan önemli sınıflamalar özetlenmiÅŸtir.
3.1.1. Morfolojik Sınıflama :
Cvıjıc (1924-1926) tarafından morfolojik unsurlar dikkate alınarak yapılan sınıflamaya göre üç tür karst vardır. Holokarst (olgun karst), Morekarst (olgun olmayan karst) ve GeçiÅŸ karstı.
3.1.2. Hidrojeolojik (Litolojik-Yapısal Özelliklere Dayalı) Sınıflama :
Bu sınıflamaya göre;
1) platform karstı ve
2) jeosenklinal karstı bulunmaktadır.
Platform karstı, yatay veya az eÄŸimli tabakalarla karakterize edilir. Jeosenklinal karstı ise kıvrımlı, kırıklı karbonat kayaçlarında geliÅŸir. ıki karst tipi arasındaki en önemli fark jeosenklinal tipi karstın hidrojeolojik açıdan çok daha karmaşık olmasıdır.
3.1.3. Tekto - Jenetik Sınıflama :
Herak (1977) tarafından önerilen sınıflamaya göre;
1) Epiorojenik ve
2) Orojenik karst tipi vardır.
Epiorojenik karstın alt grupları :
a. Epiorojenik Tabular Karst
b. Epiorojenik Kıvrımlı Karst
c. Epiorojenik Havza tipi Karst
d. Epiorojenik Derin Karst
Orojenik karstın alt grupları :
a. Merceksi orojenik karst
b. Kıvrmlı orojenik karst
c. Kesintili (Süreksiz) orojenik karst
d. Orojenik birikmeli karst
Öte yandan, oluÅŸum zamanına göre iki tür karst vardır: Paloekarst (fosil karst) ve Güncel Karst.
Yukarıdaki sınıflamalar dışında Jennings (1971), Quinlan (1972), Folk (1971) , Komatina (1971), Lu ve diÄŸerleri (1976) gibi yazarların çeÅŸitli parametreleri dikkate alarak yaptıkları sınıflamalar bulunmaktadır.
3.2. Karst Yapıları
KarstlaÅŸma sonucunda oluÅŸan yapılar, karstik ortamları diÄŸer ortamlar-dan ayıran en belirgin özelliklerdir.
KireçtaÅŸlarının hakim olduÄŸu ortamlarda geliÅŸen morfoloji ile masif dolomitlerin hakim olduÄŸu alanlarda geliÅŸen morfoloji oldukça farklıdır. Kireçtaşında tabakalar ayırdedilebilir ve geliÅŸen mikro ve makro yapılar kolayca tanınabilir. EÄŸimli bölgeler genelde çıplak olup gevÅŸek malzeme ancak yamaç molozu ÅŸeklinde bulunabilir. Yüzey, karren ve diÄŸer diÅŸe benzer yapılarla kaplıdır.
Dolomitler daha yumuÅŸak topoÄŸrafya sunarlar. Genellikle tabakalanma gözlenmez. En belirgin özelliÄŸi, büyük boyutlarda blokların ve diÅŸlere benzer yapıların bulunmasıdır.
Ufalanmış dolomit kırıntıları oyuklarda ve hafif eÄŸimli ovaların yüzey-lerini kaplar. YaÄŸmurdan sonra dolomitin rengi koyulaşır ve bu açıkça gözlenebilir.
Karst alanlarında yaygın olarak gözlenen karstik yapılar karrenler, düdenler, kuru vadiler, ÅŸaftlar, maÄŸaralar, polyeler, karst kaynakları, alıcı-verici düdenler (estavella), dolinler ve denizaltı kaynaklarıdır.
Bunların yanında, karst ovaları (Korrozyon platoları), doÄŸal kemerler (köprü), humlar, koni karst gibi yapılarda gözlenebilmektedir.
4. KARST HÄ°DROKÄ°MYASI
Korrozyon, jeomorfolojik anlamda kayaçların çözünmesi olayının tanımı için kullanılmaktadır. Üç tür korrozyon vardır.
a) Karbonat kayaçlarının korrozyonu tersinir kimyasal bir tepkimedir. Bu
tepkime sonunda karbonat karstı oluşur.
b) Jips ve kayatuzunun korrozyonu tersinir fiziksel bir süreçtir. Bu süreçler sonucunda jips veya kayatuzu karstı oluÅŸturur.
c) Ilık-nemli iklimlerde silikat kayaçlarında tersinmez kimyasal süreçler meydana gelir. Bu olay, kayacı oluÅŸturan minerallerin bozunması sürecidir. Sonuçta, kısmen çözünebilen ürünler ve çözünmez kalıntı ürünler oluÅŸur. Burada oluÅŸan yapılar, karstı andıran yapılardır. Bu nedenle bu yapılara bazı araÅŸtırıcılar Yalancı Karst adını vermektedirler.
Her üç durumda da çözünme miktarı çeÅŸitli faktörlere baÄŸlıdır; Difüzyon katsayısı, deriÅŸim, doygunluk deriÅŸimi ve yüzey alanı gibi iç etkenler yanında sıcaklık, çözünen maddenin ortamdan uzaklaÅŸması, difüzyon hızı, akım hızı, suyun türbülans durumu ve kayaç yüzeyinin pürüz-lülüÄŸü gibi dış etkenler çözünmede önemli rol oynar.
4.1. Jips ve kayatuzunun Çözünme KinetiÄŸi
Anhidrit CaSO4, jips CaSO4*2H2O ve kayatuzu (NaCl) kimyasal deÄŸiÅŸime uÄŸramadan çözünme saÄŸlayacak bir yapıya sahiptirler.Yani olay kimyasal deÄŸil fiziksel çözünmedir. Kristal yapısından iyonların ayrılması kimyasal yapı deÄŸiÅŸmez. Yeniden kristallenme ile aynı yapı tekrar kazanılmaktadır.
Anhidrit + Jips : CaSO4 = Ca 2+ + SO4 2-
Kayatuzu : NaCl = Na+ + Cl-
4.2. Karbonat Kayaçlarının Çözünme KinetiÄŸi
Karbonat kayaçlarının çözünme kinetiÄŸinin anlaşılması yeraltında geliÅŸen karst olayının ana sorunlarından birini oluÅŸturur.
Olay çeÅŸitli fiziksel ve kimyasal süreçlerin toplamıdır. Hava, su ve kaya arasında sürekli bir kütle akışı vardır.
Bu ortamların birbirleri ile temasa geldikleri yüzeylerde olay fiziksel (Kütle transferi ve diffüzyon) çözeltide ise olay kimyasaldır.
CO2-H2O-CaCO3 maddelerinin oluÅŸturduÄŸu sistemde meydana gelen süreçler aÅŸağıdaki adımları izlerler:
1) Yağışla atmosferden CO2 suya geçer
2) Fiziksel olarak çözünen CO2 % 0.75 oranında sulanır(+4 oC) ve karbonik asit oluÅŸturur.
3) H2CO3 kuvvetli bir asit özelliÄŸi göstererek tamamen parçalanır-birincil yükseltgenme. ıkincil yükseltgenme HCO3- iyonunun CO32- ve H+ oluÅŸtu-racak ÅŸekilde parçalanırken görülür.
4) Su ile karbonat kayacı temasa geçtiÄŸinde iyonlar kristal yapısını terkederler (fiziksel bir süreç).
5) Yeni oluşan CO3 2-, 3. adımda, serbest hale gelen H+ ile birleşir. HCO3- oluşur.
6) Temas yüzeyinde bulunan çözelti CO32- açısından fakirleÅŸir. Dolayısıyla karbonat kayacı (katı CaCO3) ile çözelti arasındaki denge bozulur. Çözünme devam eder.
4.2.1. Atmosfer ve Su ortamlarındaki CO2 :
CO2 sistemin sürekli bir bileÅŸeni olup miktarı (kısmi basıncı) geniÅŸ bir aralıkta deÄŸiÅŸir. CO2 ‘nin en önemli kaynağı atmosfer ve topraktır. Topraktaki CO2, atmosfer-dekinden 10-100 kat daha fazladır.
4.2.2. CO2 KinetiÄŸi :
DoÄŸada bulunan sistemler açık sistemler olup, sürekli bir CO2 getirimi sözkonusudur. Bu nedenle, CaCO3‘ün çözünme kinetiÄŸinin anlaşıla-bilmesi için atmosfer (veya bir maÄŸaradaki hava) ile su da (çözeltide) bulunan PCO2 arasındaki kinetiÄŸin iyice anlaşılması gerekir. Zira, çözünme ve çözünmeyi PCO2 dengesi belirler.
Yükselen (vaklüzyen) karst kaynağında, normalde teorik PCO2 atmosferik PCO2‘den büyüktür. Atmosferdeki PCO2‘ye göre suyun PCO2’si daha büyüktür. Dolayısıyla,
CO2-H2O-CaCO3 sisteminin oluÅŸturduÄŸu doÄŸal çözeltilerde her zaman baÅŸka iyonlar bulunur. Mg2+ ve SO4 2- en çok bulunan ıyonlardır. Ayrıca deniz kıyısında, alkali iyonlar yaygın olarak çözeltide bulunurlar. Çok genel anlamda, düÅŸük çözünürlülüÄŸü olan bir tuza doygun olan çözeltiye daha yüksek çözünürlüklü ve ortak iyonu bulunmayan baÅŸka bir tuz eklendiÄŸinde ilk tuzun çözünürlüÄŸü artar.
4.2.4. Karışım Korrozyonu :
Dengede olan bir su, farklı deriÅŸime sahip baÅŸka bir su ile karıştırıldığında, sonuçta korrozif bir karışım elde edilir.
Karışım korrozyonu, normal korrozyon ve denge eğrileri kullanılarak hesaplanabilir.
4.2.5. Soğuma Korrozyonu ve Termal Karışım Korrozyonu :
Sabit PCO2 ve artan sıcaklıkta, Mg ve Ca karbonatlarının çözünür-lükleri azalır. SoÄŸuma korrozyonu üst taraftaki vadoz bölgede oluÅŸur. Bu bölgede, günlük hızlı sıcaklık deÄŸiÅŸimleri görülür. Su sıcaklığı azaldıkça CO2 serbest hale gelerek kireçtaşı çözer. Termal sular ise özel bir durum sunarlar. Termal sulardaki CO2 miktarı arttıkça çözme kapasiteleri artar. Sıcak sular soÄŸudukça CO2 serbest hale gelir. Bu yolla CO2 büyük miktarlarda serbest hale gelir.
4.2.6. Basıncın Karbonat ÇözünürlüÄŸüne Etkisi :
Su sıkışmaz bir sıvı olduÄŸundan dolayı, gaz kabarcıklarının olmadığı bir durumda çözünürlük basınçla deÄŸiÅŸmez. Ancak, freatik bölgede dengesiz akım koÅŸulları nedeniyle basınç ÅŸokları görülür. Suyun agresif olduÄŸu durumlarda bu olay korrozyonu hızlandırır ve dengeye daha çabuk varır.
4.3. Karst Aşınması (Denudation)
Karst ortamından taşınan çözünmüÅŸ madde miktarının toplamı yılda m3/km2 cinsinden hesaplanabilir. Ortamdan taşınan toplam madde miktarı suyun debisine ve sudaki CaCO3 içeriÄŸine baÄŸlıdır. Bu hesaplama genelde mm/1000 yıl cinsinden verilir.
Karst sularının kalitesini çeÅŸitli etkenler verir. Bunlardan en önemlileri;
1- Yeraltısuyunu besleyen atmosferik yağışın bileşimi
2- Yeraltısuyunu besleyen kaynaklardan meydana gelen buharlaşma
kayıpları
3- Yeraltısuyunu besleyen kaynakların ve yeraltısuyunun karbonat
kayaçlarına göre doygunluk durumu ve asitliÄŸi
4- Ortamda çözünebilen kayaçların (karbonat kayacı, jips, halit,
vb.)varlığı.
5- Bu kayaçların çözünme oranı ve yeraltısuyu ile temasta olduÄŸu süre
6- Yeraltısuyunun tatlı su beslenmesi veya farklı özellikteki su ile
karışımı denetleyen hidrolojik süreçler
7- ınsan kaynaklı kirlenmeler
Karst sularının kalitesini belirleyen en önemli parametreler:
- sıcaklık
- pH
- ÇözünmüÅŸ katı madde
- PCO2
- DO
- Majör iyonlar
- Sertlik
- Azot türeni kirleticiler
- Fosfat, deterjan
- Mikroorganizmalar
Bu parametrelerin önemi suyun kullanılabilirliÄŸini etkilemelerinden ileri gelmektedir.
Değerlendirme, grafiksel, diyagramsal ve doygunluk yorumlamaları şeklinde yapılmaktadır.
Genel fizik yasaları ve hidroloji ilkeleri, kum gibi granüler malzemelere uygulanabildiÄŸi gibi karbonat kayaçlarına da uygulanabilir. Ancak karstlaÅŸmış karbonat kayaçları kendilerine özgü hidrolojik özellikler sunarlar. KarstlaÅŸmış kayaçların tümünü karakterize edecek ortalama bir hidrolojik özellik bulmak mümkün deÄŸildir. Çünkü, karstik alanlarda, ince toprak örtüsü bulunan çıplak bölgeler olabildiÄŸi gibi kalın toprak örtüsü ile kaplı bölgeler de bulunmaktadır. Yüksek geçirimliliÄŸe sahip kayaçlar yaygın olduÄŸu gibi çok zayıf geçirimliliÄŸe sahip kayaçlarda mevcuttur. TopoÄŸrafya çok sarp veya çok yumuÅŸak olabilmek-tedir. Kısaca, anizotropi ve heterojenlik oldukça yüksek deÄŸerdedir. Karstik alanlarda gözlenen temel hidrojeoljik özelliklerden bazıları aÅŸağıda verilmiÅŸtir.
-Yağış yüzeyde çok kısa bir süre durur, hızla yeraltına süzülür. Bu
nedenle karst alanlarında sürekli akarsu pek gözlenmez.
-Yüzeysularının çoÄŸu mevsimseldir.
-Akarsular ve karst kaynaklarının akış rejimleri çok düzensizdir.En
küçük ve en büyük akımlar arasında fark büyüktür.
-Karst polyeleri mevsimsel olarak göllenir. Kurak dönemlerde suyun
düdenler yoluyla kaybolmasıyla kuraklaşırlar.
-Yüzeysularından, akarsu boyunca yeraltına süzülme görülür.
-Akarsular, kısa mesafelerde farklı hidrolojik koşullar sunar; Kuru dere
yatağı, kısa bir mesafeden sonra önemli miktarda su taşıyan bir dereye
dönüÅŸebilir; veya bunun tersi görülebilir.
5.1. Karstik Alanlardaki Hidrolojik Zonlar
Cvijic (1978) karstik alanlarda üç zon ayırmıştır.
1-Kuru, aktif olmayan üst zon
2-Periyodik olarak sellenmenin görüldüÄŸü üst aktif zon
3-Sürekli doygun alt aktif zon
Bu ayırım ancak iyi geliÅŸmiÅŸ derin karstta geçerli olabilmektedir. Sığ karstta zonlar birbirine geçiÅŸli olabilmekte, birbirlerinin özelliklerini gösterebilmektedirler. Bu nedenle, karst alanlarını vadoz zon ve freatik zon olmak üzere iki zona ayırmak daha uygun olmaktadır.
Vadoz zon kendi içinde, aktif olmayan vadoz zon, beslenme bölgesi ve yüksek su zonu olarak üç alt zona ayrılabilir. Freatik zon, sadece iyi geliÅŸmiÅŸ derin karstta görülebilmektedir. Bu durumda, karst alanlarında akifer oluÅŸumu ve yeraltısuyu akımı olmayan ortamlarınkinden biraz farklı olmaktadır.
Akifer, birbirine baÄŸlı kırık ve çatlakları olan kayaçtan itibaren oluÅŸabildiÄŸi gibi, erime kanalları ve dolayısıyla noktasal olarak yeraltısuyu taşıyan kayaçlardan da oluÅŸabilir. Birinci durumda yeraltısuyu dolaşımı Darcy yasasına uygun olup buna Yaygın Dolaşım, ikinci durumda ise yeraltısuyu akımı Darcy akımına uymaz ve Yerel Dolaşım adını alır.
5.2. Karstik Alanlarda Su Bütçesi Hesaplamaları
Su bütçesi hesaplamaları, karstik olmayan ortamlarda hesaplamalarla aynı mantıkla yapılmaktadır. Havzaya girenler ve havzadan çıkanlar belirlenir. Denge hesaplanır. Ancak karstik ortamlarda en büyük sorunlar, havza alanının (beslenme alanının), ve girdi ve çıktıların belirlenmesi sorunlarıdır. Karst alanlarında beslenme alanı ile yüzey topoÄŸrafik drenaj alanı çakışmaz. Dolayısıyla, beslenme ve sisteme giren bileÅŸenlerin belirlenebilmesi güçleÅŸir. DiÄŸer yandan akımın belirlenmesi, akarsu boyunca görülen rejim farklılıklarından ötürü yine kolay deÄŸildir. Yağıştan ve akarsudan süzülme hesaplamaları, ortamın anizotrop ve heterojen olması dolayısıyla oldukça güçtür. Bütün bu parametreler, yerinde, ortama özgü araÅŸtırmalar ve özel teknikler geliÅŸtirerek, tecrübeye baÄŸlı olarak saÄŸlıklı bir ÅŸekilde belirlenebilir.
5.2.1. Akım :
Karst alanlarında yüzey akımının özelliklerinden
- Akış katsayısı
- Akımın uzun dönemde deÄŸiÅŸimleri
hidrolojik rejim konusunda önemli bilgiler verir.
Akım, karst alanlarında, aÅŸağıdaki faktörlerden etkilenir.
1) Karst çöküntülerine hızlı ve yoÄŸun akım oluÅŸur. Bu durum
buharlaşma-terleme kayıplarının azalmasına neden olur.
2) Yüzeysuyu-yeraltısuyu iliÅŸkisi ani ve noktasaldır.
3) Beslenme alanı ile yüzey drenaj alanı çakışmaz.
Buna ek olarak, toprak örtüsü, bitki örtüsü, topoÄŸrafik durum da akım rejiminde önemli parametrelerdir.
Karstik ortamlarda iki tür süzülme tanımlanabilir.
- Normal süzülme; yüzeydeki kireçtaşı mostraları için önemli
- Akarsular boyunca meydana gelen süzülme veya akarsuyun düdenler
yoluyla tamamen kaybolması durumu.
Süzülme, aynı zamanda, yağış miktarına, yıl içindeki dağılımına ve ÅŸiddetine baÄŸlıdır. Genellikle karst ortamlarında süzülme kapasitesi, yağış ÅŸiddetinden yüksektir. Bu açıdan, kar örtüsünden meydana gelen süzülme, yavaÅŸ erimeden dolayı daha yüksek oranlardadır.
TopoÄŸrafya, süzülmeyi etkileyen bir diÄŸer faktördür.
Süzülme, karst ortamında, yüzeysel akış ve buharlaÅŸma-terlemeye göre daha büyük öneme sahiptir. Bu nedenle, yağış ile süzülme arasındaki iliÅŸki daha önemlidir. Süzülme oranı bu iliÅŸkiden doÄŸrudan doÄŸruya hesaplanabilmektedir. Bu hesaplama çeÅŸitli yöntemlerle yapılabilir. Bu yöntemler; mevsimsel süzülme, yıllık süzülme veya ortalam süzülmenin bulunmasına göre deÄŸiÅŸir.
6. KARST HÄ°DROJEOLOJÄ°SÄ° ARAÅžTIRMA YÖNTEMLERÄ°
Karbonat kayaçlarının kapladığı alanlarda uygulanacak araÅŸtırma yöntemleri jeoloji, jeohidroloji, hidroloji, fizik, kimya, matematik, biyoloji ve diÄŸer bilim dallarının tekniklerini içerirler. Karst alanlarında uygulanacak tekniklerin etkinliÄŸi tamamen uygulayıcının düÅŸünüÅŸüne ve tecrübesine baÄŸlıdır. Hiç bir tekniÄŸin tek başına tam bir çözüme ulaÅŸtıramayacağı unutulmamalıdır.
AraÅŸtırmalar, problemin dikkatlice analiz edilmesi ile elde edilecek temellere göre organize edilmelidir.Problemin doÄŸru olarak tanımlan-ması en önemli iÅŸlemdir.
Araştırmalarda izlenecek ana aşamalar aşağıda verilmiştir.
1-Amacın ve kapsamın tanımlanması elde bulunan zaman ve insan
gücünün planlanması
2-Kısıtlamalar dikkate alınarak, problemin çözümü için en uygun
yaklaşımın belirlenmesi
3-En basitten en karmaşığa doğru bir yol izlenmelidir.
4-Kullanılan bütün bilim dalları arasındaki koordinasyon devamlı
olmalıdır.
5-Koordinasyon sonucunda elde edilen bilgilerin derlendiÄŸi ara
raporlar hazırlanmalıdır
6-Belirli aralıklarda, yapılan ilerlemeler denetlenmeli, gerekirse izlenen
yolda deÄŸiÅŸikliklere gidilmelidir
7-Raporlar uygun bir formda, anlaşılır bir şekilde hazırlanmalıdır.
6.1. Karst Hidrojeolojisi Haritalarında Bulunması Gereken Bilgiler
Karst hidrojeolojisi haritaları, yüzey ve yüzeyaltısularının ve bunlar arasındaki iliÅŸkinin jeoloji ve topoÄŸrafya ile beraber gösterildikleri harita-lardır. Haritalar, bölgede çalışan mühendisler, ekonomistler, idareciler ve ziraatçılar ile konuyla ilgili diÄŸer kiÅŸiler açısından büyük önem taşırlar.
Bu haritalarda, yerel ve bölgesel ölçekte jeolojik birimlerin hidrojeolojik özellikleri, su kaynaklarının bulunuÅŸ ÅŸekli, türü ve yayılımları, yeraltı-suyu seviye eÄŸrileri, yeraltısuyu akım yönü, su kaynaklarının kalitesi, bölgenin iklimsel karakteri, akiferlerin geometrisi, yapısal unsurlar ve hidrolojik bilgiler bulunmaktadır.
Bu amaçla, topoÄŸrafik, jeolojik, morfoloji, toprak nemi, meteorolojik, hidrolojik ve su kimyası haritalarından yararlanılır. Karst hidrojeolojisi haritalarında, yeterli bilgi varsa, akifer karakteristikleri de konturlar ÅŸeklinde bulunabilir.
6.2. Uzaktan Algılama Teknikleri
Hızla geliÅŸen uzay teknolojisi karst yeraltısuyu arastırmalarında kullanılabilecek yeryüzünün yeni ve önemli jeolojik bilgiler içeren görüntülerini saÄŸlamaktadır. Hidrojeoloji Mühendisi çok genis bölgeleri uydu görüntüleriyle gözleyebilmektedir. Uydulardaki algılıyıcılar yeraltı-ndaki doÄŸal bir zenginliÄŸi, örneÄŸin yeraltındaki suyu doÄŸrudan doÄŸruya göremezler. Bu görüntüler araÅŸtırıcıya yerin yüzeysel özellikleri hakkın-da önemli bilgiler saÄŸlayarak yeraltındaki durum hakkında yorum yapmasına olanak saÄŸlamaktadır.
Uydu verilerinin sayısal (dijital) olması görüntülerin bilgisayar ortamında iÅŸlenmesine olanak vererek, hidrojeolojik önem sunan yeryüzü unsurlarının çok kısa zamanda ve güvenilir olarak saptanma-sını saÄŸlar. Ayrıca verilerin sürekliliÄŸi (verilerin belirli aralıklarla toplanması) yeraltısuyunun durumuna baÄŸlı olarak geliÅŸen olası yüzeysel deÄŸiÅŸimlerin mevsimsel olarak incelenmesi olanağını saÄŸlamaktadır.
6.2.1. Yöntem ve Uygulamalar :
Hidrolojik uzaktan algılama (Hydrologic Remote Sensing) yer su kaynaklarının yerden yansıtılan (reflected) ve yerden salınan (emitted) 0.3 mikrometre ile 3 metre arasında deÄŸiÅŸen elektromanyetik radyasyonun (EMR) yardımıyla araÅŸtırılması ve incelenmesidir. Uzaktan algılama sistemlerinin çoÄŸunluÄŸu yeryüzünden gelen bu dalga boyları arasındaki EMR’nun deÄŸiÅŸik dalga aralıklarındaki alansal deÄŸiÅŸimin kaydedilmesi esasına dayanır. Yerbilimciler uzaktan algı verilerinin uygun olarak deÄŸerlendirilebilmesi ve yorumlanabilmesi için yeryüzünü kaplayan objelerin özelliklerini ve bunların elektromanyetik enerji üzerindeki etkilerini anlamak zorundadırlar.
Uydu görüntülerinde farklı özellikler gösteren radiometrik birimlerin ayırtedilmesi iÅŸlemine görüntü analizi denir. Görüntünün yorumlan-ması ise bu radiometrik birimlere karşılık gelen yeryüzü unsurlarının ya da yapılarının, drenaj ve örtü çeÅŸitlerinin tanımlanmasını içerir. Yeraltısuyu hidrolojisi alanında eÄŸitimli bir görüntü analizci görüntü-lerdeki farklı yüzey unsurlarından hareket ederek bölgenin jeomor-folojisini açıklamaya çalışmalıdır. Jeomorfolojik iliÅŸkilerin analizi yapısal ve startigrafik yorumların geliÅŸtirilmesine yardımcı olur. Yeraltısuyunun durumunu açıklayıcı sonuç ve öneriler ise yapısal ve startigrafik iliÅŸkilerin analizi ile geliÅŸtirilebilir.
Uydu verilerinin deÄŸiÅŸik amaçlı kullanım alanlarından en zor olanı hidrojeolojik amaçlı uygulamalardır. Bu zorluk çalışılan nesnenin kendi-sinden kaynaklanmaktadır, çünkü yeraltısuyu bu verilerin üzerinde doÄŸrudan gözlenmez. Bu verilerin kullanımı ve uygulamaları çoÄŸu kez yerin yüzeysel özelliklerinden hareketle yeraltı hakkında bilgi edinmeye yöneliktir. Hidrojeolog genellikle yeraltının hidrolojik durumunu yüzeysel göstergelerden örneÄŸin yüzeysel jeolojik özellikler ve yapısal unsurlar, bitki örtüsü, akarsu özellikleri, toprak ve toprak nemi anomalileri, bitki örtüsünün türü ve dağılımı, nehirlerde ve göllerde oluÅŸan buzlanmalardaki kesiklilikler, farklılık gösteren kar erimeleri, kaynak boÅŸalım yerleri ve buna benzer özelliklerden yararlanarak açıklamaya çalışır.
Yeraltısuyu araÅŸtırmaları söz konusu olduÄŸunda "akifer" teriminin kullanımı kaçınılmazdır. Hidrojeolojik açıdan akiferin tanımı trans-misivite ve depolama katsayısı, su tablasının derinliÄŸi ve/veya piezo-metrik seviyenin akifer boyunca deÄŸiÅŸimi gibi bazı hidrolik parametre-lerin tanımlanmasını gerektirir. Uzaktan algılanan veriler akiferin bu tip özelliklerinin saptanmasında direkt olarak kullanılamaz. Fakat yeraltındaki durumun açıklanmasına ışık tutacak yorum ve öneriler akiferin yüzeysel görünümünden yararlanarak yapılabilir. Fotojeolojinin genel prensipleri ve bilgisayar ortamında sayısal olarak yapılan görüntü iÅŸleme teknikleri ile yapılan incelemeler yardımıyla yeraltısuyunun bulunabileceÄŸi uygun ortamların görüntü üzerinde tespit edilmesine çalışılır.
Karst yeraltısularının uzaktan algılama teknikleriyle araÅŸtırılmasında genellikle iki farklı yaklaşım veya yöntem kullanılır.
6.2.1.1. Çizgisellik analizi :
Bu yaklaşım, karstik alanlardaki çizgisel elementlerin (izole olarak gözlenen düzgün topoÄŸrafik, jeolojik, veya biyolojik unsurlar, yapısal süreksizlikler ve yapısal olarak zayıf olan zonlar), ve bunların kesiÅŸim noktalarının haritalanıp istatiksel olarak analizine dayanır. Bu amaçla siyah beyaz tek bant görüntüleri dijital görüntü iÅŸleme teknikleri ile iÅŸlenerek çizgisel unsurlar geliÅŸtirilir ve haritalanır.
Amaç karst yeraltısuyunun hareketi ve depolanması için çok elveriÅŸli olan artan ikincil porozitenin ve permeabilitenin belirlenmesidir. Bu alanlarda açılan kuyuların baÅŸarı oranı çok yüksektir. ırneÄŸin Amerika BirleÅŸik Devletlerinin Pennsylvania eyaletinde çatlak izleri üzerinde açılan kuyuların verimi çatlak izlerinin bulunmadığı yerlerde açılan kuyulara göre çok daha fazladır.
6.2.1.2. Termal infrared görüntü uygulamaları :
Uzaktan algılama sığ akiferlerin saptanmasında da yararlı olduÄŸu yapılan çalışmalarla kanıtlanmıştır. Bu yaklaşımda, yüzey toprak neminin ve sığ su tablası akiferlerinin varlığı yansıtılan veya salınan elektromanyetik enerjinin miktarındaki ve bitki örtüsünün dağılımı-ndaki farklılıkların belirlenmesi amaçlanır. Termal görüntülerde sığ su tablası ve toprak nemi içeren kayaçların sıcaklığında büyük bir degiÅŸiklik gözlenmez. Çünkü bu alanlar buharlaÅŸmadan kaynaklanan soÄŸuma nedeniyle bu alanlar kuru yüzeylere göre daha soÄŸuk görünürler. DiÄŸer tarafta nemsiz ve kuru yüzeyler geceleri çok hızlı bir ÅŸekilde soÄŸudukları için gündüz ve gece termal görüntüleri arasındaki farklılıklar büyük olur. Yüzey nemine baÄŸlı olarak geliÅŸen bitki örtüsündeki farklılıklar çok bantlı sınıflama yöntemleriyle saptanabilir. Yüzeydeki sıcaklık farklılık-larıda termal dalga boylarındaki gece ve gündüz görüntülerinin oranlan-ması ve sınıflanması yöntemleriyle saptanabilmektedir.
Yeraltısularının araÅŸtırılmasında kullanılan son bir uzaktan algılama tekniÄŸi nehirlere, kıyı bölgelerine ve denizaltına yeraltısuyunun boÅŸaldığı veya karıştığı yerlerdeki sıcaklık farklılıklarının saptanması yoluyla bu boÅŸalım bölgelerinin ve kaynakların belirlenmesidir. ırneÄŸin kış aylarında buzla kaplı nehirlerin çözünmüÅŸ kısımları yeraltısuyunun nehirleri beslediÄŸini gösterir. Bu boÅŸalım noktaları ve zonları görünür, ınfrared ve termal infrared dalga boylarındaki görüntülerle rahatlıkla saptanabilir.
Son yıllarda hızla geliÅŸmekte olan uzay teknolojisi, askeri amaçlar dışında haberleÅŸme, meteoroloji, yeryüzü ve yeraltı kaynaklarının araÅŸtırılması, yerin jeolojik yapısının incelenmesi konusunda yeni bir bilim ve teknik olan uzaktan algılamayı gündeme getirmiÅŸtir. Bu açıdan bakıldığında uydu görüntüleri hem temel bir veri hemde bir araçtır. Bu veri ve aracın diÄŸer veri sistemleri gibi yeraltısularının araÅŸtırılmasında kullanılmalıdır. Bu verinin ve tekniÄŸin kullanılması yeraltısuyu araÅŸtır-malarındaki en pahalı ve yorucu kısmı oluÅŸturan arazi çalışmalarının kapsamını azaltacaktır. Buna ek olarak uydu görüntülerinin bir diÄŸer avantaji verilerin sayısal olması ve bilgisayar ortamında dijital görüntü iÅŸleme teknikleri ile iÅŸlenip daha iyi deÄŸerlendirilmesine olanak saÄŸlamasıdır. Ayrıca bu görüntüler arazide veya hava fotoÄŸraflarında gözlenmesi imkansız olan bölgesel yapı ve unsurların rahatlıkla gözlenmesini saÄŸlar.
Karst hidrojeolojisinde, beslenme-boÅŸalım, koruma alanları vb. birçok sorun , izleme teknikleri yardımıyla çözülebilmektedir. ızleme, suyun belirli bir izleyici kullanılarak iÅŸaretlenmesi ilkesine dayanır. ışaretli (izleyici karıştırılmış) su bir noktadan enjekte edilir, hidrolik iliÅŸki olasılığı düÅŸünülen diÄŸer bir noktada ise gözlem yapılır. ızleyiciler kullanılarak
a) Düden-kaynak iliÅŸkilerinin belirlenmesi
b) Yeraltısuyu akım hızının hesaplanması
c) Yeraltısuyu depolama hacminin hesaplanması mümkün olmaktadır.
Bu amaçlarla kullanılan izleyiciler iki gruba ayrılabilir;
a)DoÄŸal izleyiciler
b)Yapay izleyiciler
DoÄŸal izleyiciler, suda doÄŸal olarak bulunan elemanların izleyici olarak kullanılması ile elde edilirler. Bu amaçla en çok kullanılan elemanlar, suyun doÄŸal yapısında bulunan Hidrojen ve Oksijen atomlarının izotoplarıdır. Hidrojen, Döteryum (duraylı) ve Trityum (radyoaktif) olmak üzere iki izotopa sahiptir. Oksijenin izleyici olarak kullanılan izotopu ise duraylı O-18 dir. Bu izotoplar kütle spektroskopi yöntemi ile, radyoaktif izotoplar ise, parıldama (sintilasyon) yöntemi ile belirlenirler.
Yapay izleyiciler ise, izotoplar, katı izleyiciler, boyalar, ve kimyasal izleyiciler ÅŸeklinde dört grupta ele alınabilir. Yapay izotoplarla izleme, yukarıda özetlenen izotopların dışarıdan enjeksiyonu ile gerçekleÅŸtirilir. Katı izleyicilerden en yaygın olarak kullanılanları bakteriler ve sporlardır.
Boyalar, floresans özelliÄŸe sahip Uranin, Rodamin, Eosin, Piranin, Sülfo-rodamin vb. boyalardır. Bunlar florometreler yardımıyla saptanırlar.
Kimyasal izleyicilerden baÅŸlıcaları NaCl, LiCl, KCl gibi tuzlardır. Kayatuzu ile yapılan izlemelerde suyun elektriksel iletkenliÄŸi ölçülerek sonuca kolayca varılabilir.
6.4. Karstik Alanlarda Uygulanan Jeofizik Yöntemler
Jeofizik yöntemlerin karstik alanlarda kullanımı gün geçtikçe daha önemli hale gelmektedir. Bu yöntemler yüzey jeofizik yöntemleri, kuyu jeofiziÄŸi ve havadan prospeksiyon ÅŸeklinde ele alınabilir.
6.4.1.Yüzey JeofiziÄŸi :
Karbonat kayaçları ile kaplı ortamlarda jeofizik yöntemler, karstlaÅŸma sonucu oluÅŸan geçirgen zonların ve yeraltı nehirlerinin belirlenmesi amacı ile kullanılan karbonat kayaçları genelde yoÄŸun, tıkız ve elektriksel olarak rezistif bir yapıya sahiptirler. KarstlaÅŸma sonucunda bu kayaların belirli bölgelerinde geliÅŸen boÅŸluklar su veya kil ile dolu olabilir.Bu, kayacın homojenliÄŸini bozmaktadır. Bu nedenle, karstik ortamlarda en yaygın olarak kullanılan jeofizik yöntemler gravite, sismik, elektrik ve elektromagnetik yöntemlerdir.
Faylar boyunca geliÅŸen karstik zonlar, topoÄŸrafik ve toprak örtüsüne de baÄŸlı olarak gravite, rezistivite ve sismik kırılma yöntemleri ile belirlenebilir.
Yanal yayılımı geniÅŸ olan karstik zonlar için rezistivite ve sismik kırılma iyi sonuç vermektedir. Yeraltı nehirlerinin saptanmasında rezistivite ve gravimetrik yöntemler saÄŸlıklı sonuçlar verir. Derinlerde bulunan ve ulaşılamayan tümüyle dolu galeriler veya erime boÅŸlukları elektro-magnetik ve sismik yöntemlerle de saptanabilir. EÄŸer tümüyle su dolu erime boÅŸluÄŸu veya galeriye bu noktadan ulaşılabilirse, burada elektro-magnetik prospeksiyon, elektrik potansiyel haritalama ve jeo-bomblar uygun yöntemlerdir.
Kıyı bölgelerinde genellikle tuzlusu giriÅŸimi, tuzluluÄŸu sürekli deÄŸiÅŸen yeraltı nehirlerinin konumlarının belirlenmesi, denizaltı kaynaklarının konumlarının belirlenmesi gib sorularla karşılaşılmaktadır.
Tuzlusu giriÅŸimi, rezistivite ölçümleri ile, yeraltı nehirleri, mevsimsel rezistivite haritalamaları ile ve denizaltı kaynakları sıcaklık ve rezistivite profilleri ile belirlenebilir.
6.4.2. Kuyu JeofiziÄŸi :
Açılan kuyularda alınan jeofizik loglar yerinde, kuyu ve akiferin fiziksel özellikleri ile ilgili bilgi saÄŸlar. Bu amaçla kullanılan yöntemler rezistivite, self-potansiyel, gamma-ray, gamma-gamma ve nötron, kaliper, sıcaklık (temperatür), akışkan rezistivitesi veya iletkenliÄŸi, flowmeter ve sonik logalrdır.
6.4.3. Havadan Prospeksiyon :
Magnetik ve elektrik jeofizik etüdler havadan yapılırlar. Bu yöntemler daha çok bölgesel ölçekte iyi sonuç verirler.
Hidrolojik, hidrojeolojik, hidrokimyasal ve jeofizik gib yöntemlerle karst yeraltı suyunun kökeni, hareketi, miktarı, konumu ve kalitesi ile ilgili elde edilen bilgilerin doÄŸrulanması gerekir. Bu amaçla, gözlem ve araÅŸtırma kuyuları açılmalıdır. Ancak, bu kuyulardan elde edilecek bilgiler ışığında akiferin emniyetli verimi kesin olarak hesaplanabilir.
ıte yandan karst ortamında sondaj kuyusu açmak büyük güçlüklerin ve risklerin göze alınmasının gerektirir.
6.5.1. AraÅŸtırma Kuyuları ıçin Yer Seçimi :
AraÅŸtırma kuyularının yeri, karşılaşılan problem çözümüne uygun ve toplanan hidrojeoloji bilgileri ışığında seçilmelidir. Ancak, kuyu yeri seçimini önemli ölçüde etkileyen faktörler vardır. Bunlar, topoÄŸrafya, ulaşım kolaylığı, su varlığı, vb.
Kuyu yerinin jeoloji, hidrojeoloji haritası üzerinde, tektonik yapınında uygunluÄŸu dikkate alınarak seçilmesi gerekmektedir. Bu nedenle, bu tür çalışmalarda kırık-çatlak analizleri büyük önem taşımaktadır.
6.5.2. Kuyu Çapı :
Karst alanlarında açılacak araÅŸtırma kuyuları küçük çaplı (1,5-3 inç arası) veya geniÅŸ çaplı( 6-12 inç arası) olabilir. Çapın seçiminde zaman-maliyet ve beklenen bilgi türü önemli rol oynarlar.
Küçük çaplı kuyular rotari yöntemi ile delinirler ve daha çok jeolojik bilgi verirler(karotlu). GeniÅŸ çaplı kuyular ise akifer özellikleri konusunda önemli bilgiler verirler. Darbeli veya rotari yöntemleri ile açılan geniÅŸ çaplı kuyularda akiferi denemek mümkün olmaktadır.
Karst yeraltısuyunun derinliÄŸi çoÄŸu bölgede 100 m.’yi aÅŸar. Bu durumda, iyi bir düÅŸüm saÄŸlayabilecek kapasitede pompa saÄŸlama sorunu ile karşılaşılmaktadır. Bu nedenle, akiferi denemek amacıyla açılan kuyularda kuyu çapı, kuyu derinliÄŸi (yeraltısuyu derinliÄŸi) ve eldeki pompa kapasitesi dikkate alınmalıdır.
6.5.3. Sondaj Ekipmanı :
AraÅŸtırma sondajları genelde yavaÅŸ ilerler. Çünkü, sondaj sırasında kontrol, çeÅŸitli analizler, denemeler ve benzeri araÅŸtırmalar yapılmalıdır. Bu araÅŸtırmaların sonuçlarına göre yapılacak deÄŸiÅŸiklikleri kabul edecek ÅŸekilde esnek bir program hazırlanmalıdır. Bu nedenle, karst ortam-larında önceden ihale yaparak sondaj açmak oldukça büyük sorunlar yaratır. Karstik alanlarda sondaj açmakta karşılaşılan bir baÅŸka sorunda sirkülasyon sıvısı kaçakları, kuyu çökmeleri vs’dir. Bu sorunlar, sondajı daha da yavaÅŸlatır.
Sondaj ekipmanının amaca uygun olarak seçilmesi ve pompalama denemeleri yapabilecek ekipmanları içermesi gerekir. Sondaj makine-sinin kapasitesi, çamur pompasının kapasitesi, hava kompresörünün basıncı, sondaj matkabının çapı, teçhiz borusu ve filtrelerin çapı, programlanan sondaj kuyusunun çapı ve derinliÄŸine baÄŸlı olarak seçilmelidir.
Pompa denemeleri için portatif Jeneratör, debi ölçümü için savak veya orifismetre, ve düÅŸümün ölçümü için seviyeölçer gerekmektedir.
Sondaj yöntemi olarak darbeli veya rotari, çamur veya hava dolaşımlı olarak seçilebilir.
6.5.4. AraÅŸtırma Kuyularından Sürekli Yararlanma :
Bazı araÅŸtırma sondaj kuyuları uygun oldukları takdirde üretim kuyusu olarak kullanılabilmektedirler. Ancak araÅŸtırma kuyuları, yeraltısuyu seviye deÄŸiÅŸimlerinin sürekli izlendiÄŸi gözlem kuyuları olarak büyük yararlar saÄŸlarlar.
ızleme deneylerinde ve permeabilitenin belirlenmesinde araÅŸtırma kuyuları önemli bir yer tutarlar.
6.5.5. Karst Akiferlerinde Pompalama Denemeleri :
Pompalama denemeleri, akiferin hidrolik karakteristikleri ve verimi konusunda önemli bilgiler verir. Karst ortamının heterojen olması, laminer ve türbülanslı akımın birarada görülebilmesi nedeniyle pompa-lama denemelerinden elde edilen bilgiler ancak belli doÄŸruluk ve geçerlilikte olacaktır. Pompa denemelerinin tek kuyu ile deÄŸil de gözlem kuyuları da kullanarak yapılırsa daha doÄŸru sonuçlar elde edilir. Akiferin iletimliliÄŸi ve depolama katsayısı hem düÅŸüm hem de yükselim ile hesaplanabilir. Ancak, bu yöntemler, laminer akım koÅŸullarına göre türetildiklerinden karst ortamındaki geçerlilikleri azalır. Karst ortamı-nda kullanılabilecek çeÅŸitli yöntemler son yıllarda daha doÄŸru sonuçlar verecek ÅŸekilde geliÅŸtirilmiÅŸtir (Uguet, Papadopulos,..).
6.6. Karst Ortamında Permeabilite Testleri
Porozite ve permeabilite laboratuvarda veya arazide yapılacak deneyler yoluyla saptanabilmektedir. Depolama ve iletimlilik katsayıları ise arazi-de pompalama denemeleri ile hesaplanabilmektedir. Laboratuvar da yapılan deneylerden edinilen bilgiler gerçek deÄŸerler ancak ampirik olarak birbirine baÄŸlı olup bölgesel bir deÄŸer taşımazlar.
6.6.1. Porozitenin Laboratuvarda Saptanması :
Karbonat kayaçlarının laboratuvarda porozitelerinin saptanmasında kullanılan yöntemler genelde diÄŸer kayaçlar için kullanılan yöntemlerle aynıdır.
Toplam porozite, sıvı içine batırma yöntemi, yoÄŸunluk deneyleri veya gaz porozimetreleri ile bulunabilir.
Etkin porozite, örneÄŸin suya doygun hale getirilmesi ile bulunabilir. ırneÄŸin doygun haldeki ve atmosferde normal koÅŸullar altında kurutul-masından sonraki ağırlıklarından etkin porozite hesaplanabilir.
6.6.2. Permeabilitenin Laboratuvarda Saptanması :
Permeabilite laboratuvarda, malzeme gevÅŸek ise sabit seviyeli ve düÅŸen seviyeli permeametrelerle, kayaç örneklerde ise Ruska tipi gaz ve sıvı permeametrelerle belirlenebilmektedir.
Bütün yöntemlerin esası, örneÄŸin belli bir kesitinden belli yük deÄŸiÅŸimi altında geçen su miktarının ölçülmesine dayanır. DüÅŸen seviyeli permea-metrelerde ölçülmesi gereken bir diÄŸer parametre de zamandır.
6.6.3. Permeametrenin Arazide Saptanması :
Sondaj kuyularında yapılan deneylerle permeabilite arazide saptanabilir. Karbonat kayaçlarında açık veya lugeon tipi testlet uygun sonuçlar vermektedir. Bu deneyler, sondaj kuyuları teçhiz edilmeden önce yapı-lırlar. Genellikle kuyuya su verilerek yapılan bu deneyler üç grupta toplanabilir.
1) Standart lugeon testi
2) Modifiye lugeon testi
3) üç nokta yöntemi
Standart lugeon testi, bölgesel, yatay permeabiliteyi, formasyonun anizotropisini hesaba katmadan belirler. Bulunan deÄŸer, sondaj kuyu-sunun, kırık çatlaklara göre konumu ile yakından ilgilidir.
Modifiye lugeon testi permeabilitenin yöne göre deÄŸiÅŸimini (anizotropi) hesaba katılarak belirler. Ancak bulunan deÄŸer yine kuyunun kırık-çatlak sistemine göre konumuna baÄŸlıdır.
Üç nokta yöntemi ise, kırık çatlak sistemi dikkate alınarak permeabilite üç yönde belirlenebilir. Kuyuda aynı anda üç noktada test yapılarak gerçekleÅŸtirilir.
Lugeon testinden elde edilen bilgilerden ortamın permeabilitesi hesapla-nabilir. Ayrıca, kaybolan su miktarı ile uygulanan basınç arasındaki iliÅŸkilerden giderek akiferi oluÅŸturan kırık-çatlak sistemlerinin karakteri konusunda da önemli yorumlamalar yapılabilir.
6.6.4. Enjeksiyon Çalışmaları :
Gerek kaynak geliÅŸtirme çalışmalarında gerekse hidroteknik yapılarda kaçakları önlemek amacıyla enjeksiyon çalışmalarından yararlanılır.
Karstik ortamlarda kurulan baraj ve göletlerde sık rastlanan sorunların başında bent yeri ve rezervuar alanından meydana gelen su kaçakları gelir. Kaçakların önlenmesi enjeksiyon perdesi inÅŸaatları ile olur. Enjeksiyonun yapılabilmesi için öncelikle yeraltı jeolojisinin ve karbonat kayacının permeabilitesinin iyi bilinmesi gerekir. Bu amaçla, yukarıda verilen yöntemlerden yararlanılır.
7. KARSTiK ORTAMLARDA Ä°NÅžAA EDÄ°LEN HÄ°DROTEKNÄ°K
YAPILARDA HÄ°DROJEOLOJÄ° VE MÜHENDÄ°SLÄ°K JEOLOJÄ°SÄ°
PROBLEMLERÄ°
Jeolojik anlamı yanında karst terimi, çölleÅŸmiÅŸ, susuz kayalık bölge anlamında da kullanılmaktadır. Karstik olmayan bölgelerde, enerji, kullanma ve sulama suyu saÄŸlanmasına yönelik olarak suyun uzun yıllar boyunca barajlarla kontrolu ve depolanması gerçekleÅŸtirilmiÅŸ, karstik bölgelerde ise bunun mümkün olamayacağı düÅŸünülmüÅŸtür.
Antik çaÄŸlarda, karst ortamında su yapılarının inÅŸaatından çekinil-miÅŸtir. Ortalama yıllık yağış 2000 mm’yi bulduÄŸu halde bu tür ortamlarda sürekli akarsu veya göllerin bulunamaması, suyun depolan-masındaki güçlüÄŸün bir göstergesi olmuÅŸtur.
Karst ortamlarında hidroteknik yapı inÅŸaasından kaçınma, ilk inÅŸaat-ların baÅŸarısızlıkları üzerine korkuya dönüÅŸmüÅŸtür. Ancak enerji ve suya olan ihtiyacın artması, dikkatlerin tekrar karst ortamlarına yönelmesine neden olmuÅŸtur. Daha ayrıntılı çalışmalarda USA ve Yugoslavya’da yapılan baraj inÅŸaatları baÅŸarılı olunca karst olayı en ince ayrıntılarıyla keÅŸfedilmek üzere ele alınmıştır.
Hidroteknik yapıların inÅŸaatında, kayaç kalitesi genellikle en önemli parametredir. Ancak karst ortamında, sorunları buna benzer tek bir parametreye baÄŸlamak veya sorunları gruplandırmak oldukça güçtür. Zira, karst ortamında her alt bölge kendine özgü jeolojik, hidrojeolojik ve hidrolojik özelliklere sahiptir.
Yine de, jeolojik ve hidrojeolojik yapıya baÄŸlı olarak sorunları karstik kayacın yüzeyi, yüzeyaltı(havalanma) ve yeraltısuyu bölgelerine ayırarak ele almak mümkündür.
7.1. Hidroteknik Yapı inÅŸaasına Etki Eden Jeolojik Faktörler
Hidroteknik yapıların inÅŸaasına etki eden birçok faktör vardır. Bunlardan bazıları hidrolojik, ekolojik, ekonomik ve sosyolojik faktörlerdir. Ancak burada jeolojik faktörler ele alınacaktır. Jeolojik faktörler 5 alt bölümde incelenebilir.
1- Bölgesel jeoloji
2- Jeomorfoloji
3- Hidrojeoloji
4- Mühendislik jeolojisi
5- Sismoloji (depremsellik)
7.2. Karst Ortamının Jeoteknik Özelliklerine Suyun Etkisi
Karst ortamı tam anlamıyla süreksiz, heterojen, anizotropik, deformatik ve doÄŸal olarak gerilimli bir ortamdır.
Su akımı, çatlak ve erime kanallarında serbest veya basınçlı olarak görülebilir. Yeraltısuyu akım hızı 0.5 cm/s ile 50 cm/s arasında deÄŸiÅŸe-bilir. Yeraltısuyu seviyesindeki deÄŸiÅŸimler 24 saatte 90 m hatta 300 m’ye kadar ulaÅŸabilmektedir. Yağışın yeraltısuyuna iletilme hızı 10 saat gibi kısa sürelerde gerçekleÅŸebilmektedir.
Karst ortamında birim hidrojeolojik hacim üzerinde çalışmalar yaparak tüm akifer hakkında genelleme yapabilmek olanaksızdır. Bilinen mühendislik jeolojisi özellikleri bu nedenle ya geçersizdir ya da koÅŸullu olarak geçerlidir. Bütün bunlar, doÄŸal olarak yapı inÅŸaatında büyük sorunlara neden olmaktadır. Karst ortamında hidrojeolojik olay veya süreçlerin mühendislik jeolojisi olay veya süreçlerinden kesin bir çizgi ile ayrılması çok güçtür. Suyun etkisi her zaman önemlidir.
7.3. Karstik Kayacın HomojenliÄŸini Bozan Süreçler
Karbonat kayacının kartslaÅŸma süresi içinde homojen yapısı çeÅŸitli olaylarla bozulur. Bu olaylardan baÅŸlıcaları, korrozyon, erozyon, çekiç etkisi(su ve hava) ve çökmedir.
7.4. Karstik Kayaçlarda Sık Görülen Arızalar
Hidroteknik yapıların inÅŸaası açısından karstik kayaçlarda görülen doÄŸal arızalar üç grupta toplanabilir.
1-Yüzetdeki arızalar; Kokurdan, maÄŸara, düden, çökme yapıları, estavellalar vbg. Bu yapılar, rezervuarın sızdırmazlığını etkileyen önemli arızaları oluÅŸtururlar. Bunlar, doldurma yöntemi ile islah edilebilirler. Jeoteknik duraylılık açısından tehlikeli deÄŸildirler.
2-Havalanma bölgesi arızaları; Bu bölgede en sık rastlanan arızalar dolu veya boÅŸ erime boÅŸluklarıdır. Bunlar, önceki dönemlerde aktif olup bugün akiferle sürekli baÄŸlantısı olmayan erime boÅŸluk veya kanalları-dır. Genellikle büyük boyutlarda gözlenirler. Kısmen veya tamamen kil ile dolu olabilirler. BoÅŸ olanlarında ise speleotem boldur. Tünel kazılar-ında büyük sorunlara yol açarlar.
3-Akifer bölgesi arızaları; Buradaki bütün kırık ve çatlaklar su ile doludurlar. Kayaçta görülebilecek mekanik bir arıza, suyun basıncı ile oluÅŸmuÅŸ olabilir. Sürekli su dolaşımı sözkonusu olduÄŸundan buradaki boÅŸluklar kil ile dolu olmazlar. Buradaki boÅŸluklar havalanma bölgesin-dekilere göre daha küçük boyutludurlar.
7.5. Karstik Yapıların Neden OlduÄŸu Sorunların Çözümüne Örnekler
Karstik yapıların neden olduÄŸu sorunlardan ötürü bu tür ortamlarda su kaynakları normal yöntemlerle geliÅŸtirilememektedir. Bu nedenle, her durum için farklı tekniklerin kullanılması gerekmektedir. AÅŸağıda bu konuda bir kaç temsili örnek verÅŸilmiÅŸtir.
1- Polye drenajı için düdenlerin geliÅŸtirilmesi (Åžekil-1)
2- Düdenlerden su deÄŸirmeni yoluyla yararlanma (Åžekil-2)
3- Mevsimsel karst kaynakları tıkanarak yeraltısuyu seviyesinin
yükseltilmesi ve kullanıma sunulması (Åžekil-3)
4- Rezervuarlarda, estavellelerin korunması ile düden faaliyetlerinin
engellenmesi ve kaynak olarak bunlardan yararlanma (Åžekil-4)
5- Estavella üzerinde silindirik baraj kurularak estavellerin
geliÅŸtirilmesi (Åžekil-5)
6- Rezervuar kenarında bulunan düdenlerin izole edilmesi (Åžekil-6)
7- Düdenlerin savak olarak kullanılması (Åžekil7)
8- Rezervuar tabanındaki alüvyon düdenleri yarataran etkinin
havalandırma bacası ile yok edilmesi (Şekil 
9- Rezervuar tabanındaki geçirimsiz örtünün basınç farkından ötürü
tahrip olmasının hava bacası ile önlenmesi (Åžekil-9-10-11)
10-Düdenin enjeksiyon ile ıslahı (Åžekil-12)
11-BoÅŸluklar- maÄŸaralar nedeni ile tünel güzergahının deÄŸiÅŸtirilmesi
(Åžekil-13-14-15-16-17-18)
Bu tür suni deÄŸiÅŸiklikler doÄŸal olarak akifer rejiminde deÄŸiÅŸmelere neden olacaktır. Bu deÄŸiÅŸimlerin sürekli gözlenmesi (monitoring) ve çevredeki kaynaklara olan etkilerinin izlenmesi gerekir.
Tags: anhidrit ve jips, araştırma kuyuları için yer seçimi, bakır nitrat yöntemi, doku, dünyada ve türkiyede karstik alanların yayılımı, enjeksiyon çalışmaları, evaporitler, gümüş nitrat-potasyum kromat yöntemi, halit, havadan prospeksiyon, hidrojeolojik sınıflama, hidroteknik yapı inşaasına etki eden jeolojik faktörler, karbonat kayaçları, karbonat kayaçların bileşenleri, karbonat kayaçların sınıflandırılması, karışım korrozyonu, karst araştırma interdisipliner karakteri, karst hidrojeolojisi, karst hidrojeolojisi haritalarında bulunması gereken bi, karst hidrokimyası, karst hidroleolojisi araştırma yöntemleri, karst jeomorfolojisi, karst ortamında sondaj çalışmaları, karst ortamının jeoteknik özelliklerine suyun etkisi, karst sularının fiziksel ve kimyasal özellikleri, karst tanımı, karst teriminin kökeni, karst tipleri, karst yapıları, karstik alanlarda su bütçesi hesaplamaları, karstik alanlarda uygulanan jeofizik yöntemler, karstik alanlardaki hidrolojik zonlar, karstik kayaçlarda sık görülen arızalar, karstik ortamlarda inşaa edilen hidroteknik yapılarda h, karstik yapıların neden olduğu sorunların çözümüne örne, karstlaşabilen kayaçların jeolojisi, kayatuzu, kuyu çapı, kuyu jeofiziği, lemberg yöntemi, litolojik özelliklerin karstlaşmaa etkileri, mekanik dayanım, mineraloji, morflojik sınıflama, permeabilite testleri, permeabilitenin laboratuvarda saptanması, permeametrenin arazide saptanması, pompalama deneyleri, porozite, porozitenin laboratuvarda saptanması, sedimantasyon ve stratigrafi, soğuma korrozyonu, sondaj ekipmanı, tane boyu, tekto-jenetik sınıflama, termal infrared görüntü uygulamaları, termal karışım korrozyonu, uzaktan algılama teknikleri, yapısal özellikler, yeraltısuyu izleme teknikleri, yüzey jeofiziği