Bu makale, 2008. Uluslararası Katılımlı Tıbbi Jeoloji Sempozyumu Kitabı (Editör: Dr.
Eşref Atabey), ISBN: 978-975-7946-33-5, Sayfa: 116-117 yayımlanmıştır.
Doğada bor ve arsenik elementlerin ilişkisi
Relationships between boron and arsenic elements in nature
Cahit HELVACI
Dokuz Eylül Ü. Müh. Fak. Jeoloji Müh. Böl. 35100 – Bornova/İZMİR
cahit.helvaci@deu.edu.tr
Öz
Bor ve arsenik elementleri, yerkabuğunda eser oranlarda bulunmalarına karşın, bazı jeolojik
ortamlarda yüksek değerlere erişebilirler. Volkanik aktivitenin yoğun olduğu alanlar, fosil ve güncel
jeotermal sistemlerin bulunduğu alanlar ve evaporit yatakları bu ortamlara örnektir.
Doğada az bulunan ve duraysız elementlerden birisi olan bor, yerkabuğunda ortalama 10
ppm'den az olarak bulunmaktadır. Bor elementinin yerkabuğundaki dağılımı az oranda olmasına
karşın, belli ortamlardaki bor konsantrasyonlarının fazla orandaki yığışımı, ekonomik bor yataklarının
oluşmunu sonuçlar. Atom ağırlığı çok küçük (10.811) olan bor elementi, metalik ve metalik olmayan
özellikler gösterir. Buna karşın bor, her türlü jeolojik ortamda oluşan minerallerde bulunur. Borun çift
yönlü özelliği, olağan dışı ender bileşiklerin oluşmasına neden olur. Üç değerli bor (B3+) yüksek
iyonik potansiyelinden (i=13.0) dolayı doğada serbest olarak bulunmaz.
Arsenik elementinin yerkabuğunda dağılımı incelendiğinde, volkanik aktivitenin yoğun
olduğu alanlar, masiv sülfid ve porfiri maden yatakları, fosil ve güncel hidrotermal ve jeotermal
akışkanlarda epitermal altın yatakları, kurak ve yarı kurak bölgelerdeki akiferler, kıtasal rift
zonlarındaki skarn zonları ve kıtasal borat yatakları en belirgin jeolojik ortamlardır.
As elementinin doğal sulardaki oranları çok geniş bir aralığa sahip olup, 0.5 mg1-1
den az ve 5000 mg
1
-1
den fazla oranlara erişebilir. As içeren yeraltısuları problemi doğal olarak özellikle iki farklı
ortamda bulunabilir; kurak veya yarı-kurak karasal kapalı havzalar ve çok yüksek indirgen
ortamlardaki alüvyonlardaki akiferler. Bu ortamlar genellikle genç jeolojik tortullardan oluşmakta, yer
altı suyu akışının yavaş olduğu düz ve düşük eğimli alanlardır. As elementince zengin yeraltısuları
yerel olarak jeotermal alanlarda ve sülfid minerallerinin oksidasyona uğradığı maden işletme
faaliyetlerinin bulunduğu alanlarda yaygındır. Yüksek pH (> 8.5) şartları, kurak veya yarı-kurak
ortamlar, mineral ayrışmalarını ve evaporasyon hızını artırmaktadır. Bu tür ortamlarda As, B ve diğer
birlikte bulunan bazı elementler özellikle doğada baskın olarak bulunan Fe oksitlerin bünyesinden
ayrılarak ortama karışır.
Bor elementi, yerkabuğunda ender ve düzensiz bir şekilde dağılmış olmasına karşın, bazı sınırlı
alanlarda ekonomik ölçütlerde yataklar oluşturur. Ekonomik olarak en önemli borat yatakları, orojenik
kuşaklardaki Tersiyer volkanik aktiviteleriyle çok yakından ilişkilidir. Bu bölgeler andezitik-riyolitik
volkanizma, kurak veya yarı kurak iklimler ve karasal evaporit ortamları ile karakterize edilirler.
Türkiye, ABD, Güney Amerika ve diğer birçok ülkedeki ekonomik borat yataklarının tümü volkanik
aktivite ile birlikte bulunan ve playa-göl tortulları içinde birikmiş evaporitlerdir. Türkiye'nin bilinen
borat yatakları, Miyosen döneminde volkanik aktivitelerin yer aldığı bölgelerde Miyosen gölsel
ortamlarında depolanmıştır. Bor mineralleri, çamurtaşı, kiltaşı, şeyl ve tüfler içinde oluşmuştur.
Türkiye'deki yataklarda gözlenen borat mineralleri, başlıca Ca, Na- Ca, Na ve Mg- boratlardır.
Bunların yanısıra Emet yöresinde Ca-As-boratların varlığı bilinmektedir. Emet yataklarında ender
olarak gözlenen ve As elementince zengin kahnit (Ca2B(OH)4AsO4) mineralinin, terujitten
(Ca2MgAs2B12O22(OH) 12.14H2O) veya kolemanitten diyajenez sırasında oluştuğu gözlenir. Bu
minerallerinin varlığı belirli bir bor minerali için yapılan işletmede, daha sonra sırasıyla çevre,
stoklama ve pazarlama sorunları yaratabilir.
Borat mineralleri, kalsit, dolomit, anhidrit, jips, sölestin, realgar (AsS), orpiment (As2S3) ve doğal
kükürt (S) ile birlikte bulunmaktadır. Bu mineraller baskın olarak Emet yataklarında mevcuttur. Batı Anadolu'daki Miyosen yaşlı borat yatakları, geniş yayılım sunan potasyumlu kalk-alkalin
ignimbiritik volkanizmayla birlikte bulunur. Bu volkanik ürünler, genel olarak yüksek silika içerikli ve
yüksek oranda B, As, F, Li, Sb, S ve Pb kapsarlar. Bu kayalardaki bor ve diğer elementlerin kaynağı
ise, dalma-batma zonundaki altere olmuş okyanusal kabuk ve pelajik sedimentlerin dehidrasyonu
sonucu ortaya çıkan litofil elementlerce zengin ergiyiklerdir. Bor yataklarını oluşturan playa-gölleri,
hidrotermal ergiyikler, sıcak su kaynakları ve yüzey suları ile beslennirler. Bu yatakların oluşumunda
B2O3 , CaO ve Na2O ana bileşen olurken; SrO, MgO, As2O3 ve SiO2 ikinci derecede önemli
bileşenlerdir.
Batı Anadolu'da yer alan bor yatakları ve Neojen havzalarında As, S, Li, Sr, Sb, Pb, Mn gibi
elementlerde yaygın ve değişik oranlarda mevcuttur. Neojen havzalarındaki bu elementlerin ortak
kaynağı, bu havzaların oluşumu sırasında etkili olan volkanik faaliyetler ile bunlarla bağlantılı olan
hidrotermal kaynaklardır. Bu havzalar genel olarak yüzey veya yüzeye yakın oldukları için yüzey ve
yer altı sularının etkisi altındadır. Yeraltı ve yerüstü sularında As ve B gibi birçok elementin hızlı
oksitlenme, yüksek çözünürlük ve mobilitelerine bağlı olarak standartların üstündeki değerlere
eriştikleri sıkça gözlenmektedir. Örneğin, Emet havzasındaki yüzey sularında B 65-210 ppb, As 21-
655 ppb arasında değişirken, yeraltı sularında ise B 280-3025 ppb, As ise 35-1660 ppb arasında
değişmektedir. Bigadiç havzasında ise yeraltısuyu ve kaynaklarında As 30-910 ppb arasında
değişirken yüzey sularında ise 10-250 ppb arasında değişmektedir. Yeraltı ve yerüstü suları gibi bu
yörelerdeki topraklarda normal standartların üzerinde B (> 1 mg/kg) As (> 8 mg/kg) içerirler. Emet
Hisarcık bölgesindeki yeraltısuları 0.07 ile 7.754 mgl-1
arasında değişin As miktarları; toprak analizleri
ise <0.01 ile 7.11 mgkg-1
oranları arasında değişen As içermektedir.
USEPA ve WHO standartlarına göre içme ve kullanma sularında arseniğin 0,05 mg/l'den
büyük değerleri insan sağlığı için tehlikeli olmaktadır. USEPA ve WHO standartlarına göre borun
içme ve kullanma sularındaki sınır değeri 0,3 mg/l olmasına karşın, bor ve bor bileşikleri toksik
olmayıp, özellikle borik asid ve sodyum boratlar, antiseptik özelliklere sahiptirler.
Eşref Atabey), ISBN: 978-975-7946-33-5, Sayfa: 116-117 yayımlanmıştır.
Doğada bor ve arsenik elementlerin ilişkisi
Relationships between boron and arsenic elements in nature
Cahit HELVACI
Dokuz Eylül Ü. Müh. Fak. Jeoloji Müh. Böl. 35100 – Bornova/İZMİR
cahit.helvaci@deu.edu.tr
Öz
Bor ve arsenik elementleri, yerkabuğunda eser oranlarda bulunmalarına karşın, bazı jeolojik
ortamlarda yüksek değerlere erişebilirler. Volkanik aktivitenin yoğun olduğu alanlar, fosil ve güncel
jeotermal sistemlerin bulunduğu alanlar ve evaporit yatakları bu ortamlara örnektir.
Doğada az bulunan ve duraysız elementlerden birisi olan bor, yerkabuğunda ortalama 10
ppm'den az olarak bulunmaktadır. Bor elementinin yerkabuğundaki dağılımı az oranda olmasına
karşın, belli ortamlardaki bor konsantrasyonlarının fazla orandaki yığışımı, ekonomik bor yataklarının
oluşmunu sonuçlar. Atom ağırlığı çok küçük (10.811) olan bor elementi, metalik ve metalik olmayan
özellikler gösterir. Buna karşın bor, her türlü jeolojik ortamda oluşan minerallerde bulunur. Borun çift
yönlü özelliği, olağan dışı ender bileşiklerin oluşmasına neden olur. Üç değerli bor (B3+) yüksek
iyonik potansiyelinden (i=13.0) dolayı doğada serbest olarak bulunmaz.
Arsenik elementinin yerkabuğunda dağılımı incelendiğinde, volkanik aktivitenin yoğun
olduğu alanlar, masiv sülfid ve porfiri maden yatakları, fosil ve güncel hidrotermal ve jeotermal
akışkanlarda epitermal altın yatakları, kurak ve yarı kurak bölgelerdeki akiferler, kıtasal rift
zonlarındaki skarn zonları ve kıtasal borat yatakları en belirgin jeolojik ortamlardır.
As elementinin doğal sulardaki oranları çok geniş bir aralığa sahip olup, 0.5 mg1-1
den az ve 5000 mg
1
-1
den fazla oranlara erişebilir. As içeren yeraltısuları problemi doğal olarak özellikle iki farklı
ortamda bulunabilir; kurak veya yarı-kurak karasal kapalı havzalar ve çok yüksek indirgen
ortamlardaki alüvyonlardaki akiferler. Bu ortamlar genellikle genç jeolojik tortullardan oluşmakta, yer
altı suyu akışının yavaş olduğu düz ve düşük eğimli alanlardır. As elementince zengin yeraltısuları
yerel olarak jeotermal alanlarda ve sülfid minerallerinin oksidasyona uğradığı maden işletme
faaliyetlerinin bulunduğu alanlarda yaygındır. Yüksek pH (> 8.5) şartları, kurak veya yarı-kurak
ortamlar, mineral ayrışmalarını ve evaporasyon hızını artırmaktadır. Bu tür ortamlarda As, B ve diğer
birlikte bulunan bazı elementler özellikle doğada baskın olarak bulunan Fe oksitlerin bünyesinden
ayrılarak ortama karışır.
Bor elementi, yerkabuğunda ender ve düzensiz bir şekilde dağılmış olmasına karşın, bazı sınırlı
alanlarda ekonomik ölçütlerde yataklar oluşturur. Ekonomik olarak en önemli borat yatakları, orojenik
kuşaklardaki Tersiyer volkanik aktiviteleriyle çok yakından ilişkilidir. Bu bölgeler andezitik-riyolitik
volkanizma, kurak veya yarı kurak iklimler ve karasal evaporit ortamları ile karakterize edilirler.
Türkiye, ABD, Güney Amerika ve diğer birçok ülkedeki ekonomik borat yataklarının tümü volkanik
aktivite ile birlikte bulunan ve playa-göl tortulları içinde birikmiş evaporitlerdir. Türkiye'nin bilinen
borat yatakları, Miyosen döneminde volkanik aktivitelerin yer aldığı bölgelerde Miyosen gölsel
ortamlarında depolanmıştır. Bor mineralleri, çamurtaşı, kiltaşı, şeyl ve tüfler içinde oluşmuştur.
Türkiye'deki yataklarda gözlenen borat mineralleri, başlıca Ca, Na- Ca, Na ve Mg- boratlardır.
Bunların yanısıra Emet yöresinde Ca-As-boratların varlığı bilinmektedir. Emet yataklarında ender
olarak gözlenen ve As elementince zengin kahnit (Ca2B(OH)4AsO4) mineralinin, terujitten
(Ca2MgAs2B12O22(OH) 12.14H2O) veya kolemanitten diyajenez sırasında oluştuğu gözlenir. Bu
minerallerinin varlığı belirli bir bor minerali için yapılan işletmede, daha sonra sırasıyla çevre,
stoklama ve pazarlama sorunları yaratabilir.
Borat mineralleri, kalsit, dolomit, anhidrit, jips, sölestin, realgar (AsS), orpiment (As2S3) ve doğal
kükürt (S) ile birlikte bulunmaktadır. Bu mineraller baskın olarak Emet yataklarında mevcuttur. Batı Anadolu'daki Miyosen yaşlı borat yatakları, geniş yayılım sunan potasyumlu kalk-alkalin
ignimbiritik volkanizmayla birlikte bulunur. Bu volkanik ürünler, genel olarak yüksek silika içerikli ve
yüksek oranda B, As, F, Li, Sb, S ve Pb kapsarlar. Bu kayalardaki bor ve diğer elementlerin kaynağı
ise, dalma-batma zonundaki altere olmuş okyanusal kabuk ve pelajik sedimentlerin dehidrasyonu
sonucu ortaya çıkan litofil elementlerce zengin ergiyiklerdir. Bor yataklarını oluşturan playa-gölleri,
hidrotermal ergiyikler, sıcak su kaynakları ve yüzey suları ile beslennirler. Bu yatakların oluşumunda
B2O3 , CaO ve Na2O ana bileşen olurken; SrO, MgO, As2O3 ve SiO2 ikinci derecede önemli
bileşenlerdir.
Batı Anadolu'da yer alan bor yatakları ve Neojen havzalarında As, S, Li, Sr, Sb, Pb, Mn gibi
elementlerde yaygın ve değişik oranlarda mevcuttur. Neojen havzalarındaki bu elementlerin ortak
kaynağı, bu havzaların oluşumu sırasında etkili olan volkanik faaliyetler ile bunlarla bağlantılı olan
hidrotermal kaynaklardır. Bu havzalar genel olarak yüzey veya yüzeye yakın oldukları için yüzey ve
yer altı sularının etkisi altındadır. Yeraltı ve yerüstü sularında As ve B gibi birçok elementin hızlı
oksitlenme, yüksek çözünürlük ve mobilitelerine bağlı olarak standartların üstündeki değerlere
eriştikleri sıkça gözlenmektedir. Örneğin, Emet havzasındaki yüzey sularında B 65-210 ppb, As 21-
655 ppb arasında değişirken, yeraltı sularında ise B 280-3025 ppb, As ise 35-1660 ppb arasında
değişmektedir. Bigadiç havzasında ise yeraltısuyu ve kaynaklarında As 30-910 ppb arasında
değişirken yüzey sularında ise 10-250 ppb arasında değişmektedir. Yeraltı ve yerüstü suları gibi bu
yörelerdeki topraklarda normal standartların üzerinde B (> 1 mg/kg) As (> 8 mg/kg) içerirler. Emet
Hisarcık bölgesindeki yeraltısuları 0.07 ile 7.754 mgl-1
arasında değişin As miktarları; toprak analizleri
ise <0.01 ile 7.11 mgkg-1
oranları arasında değişen As içermektedir.
USEPA ve WHO standartlarına göre içme ve kullanma sularında arseniğin 0,05 mg/l'den
büyük değerleri insan sağlığı için tehlikeli olmaktadır. USEPA ve WHO standartlarına göre borun
içme ve kullanma sularındaki sınır değeri 0,3 mg/l olmasına karşın, bor ve bor bileşikleri toksik
olmayıp, özellikle borik asid ve sodyum boratlar, antiseptik özelliklere sahiptirler.