Geological, Mineralogical and Geochemical Properties of Burried Sedimentary Units in the Suluova Basin (Amasya, N-Turkey)

Year 2022, Volume: 22 Issue: 3, 675 - 688, 30.06.2022

Tülay Altay , Murat Şentürk

https://doi.org/10.35414/akufemubid.1074189

Abstract

The Suluova Basin is an asymmetric depression area that primarily developed under the control of E-W directional faults. In this study, the geological, mineralogical and geochemical features of the units were examined and the lateral and vertical continuity of the units, mineral formations and paleoenvironmental conditions were investigated. For this aim, together with the field observations made, 5 deep drillings (between 206.5-870.4m) for coal exploration performed by Turkish Coal Enterprises (TKİ) in the region were used. Suluova basin consists of a very thick sedimentary sequence with subsidence due to tectonic effects and continuous clastic input. The units thickened towards the north with lateral and vertical facies changes due to the presence of tectonic movements. The presence of the Eocene sequence consisting of fluvio-lagoonal units at the bottom and a Quaternary sequence consisting of fluvial and lacustrine units towards the upper was determined. The sediments of the alluvial environment are generally composed of sandstone and mudstone containing conglomerate levels. Lacustrine units consist of intercalation of carbonated claystone, sandstone and mudstone. Fluvio-lagoonal units consist of mudstone, sandstone and channel fill conglomerate. The sedimentary sequence was deposited under semi-arid/arid climatic conditions. Clay minerals, feldspar, quartz, calcite, dolomite, aragonite, gypsum and pyrite were determined by XRD analysis. In the clay fraction XRD analysis, Ca-smectite, illite, chlorite and kaolinite were detected. When the results of the geochemical analysis are evaluated, it was determined that the rocks originate from the same origin and are commonly composed of the units with acidic-intermediate composition.

Keywords

Suluova Basin, Amasya, N-Turkey, Clay, Geochemistry

Project Number

18.FEN.BİL.26

Suluova Havzasındaki (Amasya, K-Türkiye) Gömülü Sedimanter Birimlerin Jeolojik, Mineralojik ve Jeokimyasal Özellikleri

Abstract

Suluova Havzası, başlıca D-B yönlü faylar denetiminde gelişmiş asimetrik bir çöküntü alanıdır. Bu çalışmada havzadaki birimlerin jeolojik, mineralojik ve jeokimyasal özellikleri incelenerek, yanal ve düşey devamlılıkları, mineral oluşumları ve paleoortamsal koşulları araştırılmıştır. Bu amaçla, yapılan arazi gözlemleri ile birlikte bölgede Türkiye Kömür İşletmeleri (TKİ) tarafından kömür arama amaçlı yapılan 5 adet derin (206.5-870.4m arasında) sondajdan faydalanılmıştır. Suluova havzası, tektonik etkilere bağlı sübsidans ve sürekli kırıntı girdisiyle oldukça kalın bir tortul istifinden oluşmaktadır. Sondajlar karşılaştırıldığında bölgedeki tektonik hareketlerin varlığına bağlı olarak birimlerin yanal ve düşey yönde fasiyes değişimleri ile kuzeye doğru kalınlaştığı görülmüştür. Havzada genel olarak altta akarsu-lagüner birimlerden meydana gelen Eosen istif, üste doğru akarsu ve gölsel birimlerden meydana gelen Kuvaterner istifin varlığı belirlenmiştir. Sondajlarda aluviyal ortam çökellerini genelde çakıltaşı seviyeleri içeren kumtaşı ve çamurtaşından oluşan kırıntılı tortullar oluşturmaktadır. Gölsel birimler karbonatlı kiltaşı, kumtaşı ve çamurtaşı ardalanmasından oluşur. Akarsu-lagüner birimler genelde çamurtaşı, kumtaşı ile kanal dolgusu çakıltaşlarından oluşur. Tortul istif yarı kurak/kurak iklim koşullarında depolanmıştır. Yapılan XRD analizleri ile kil mineralleri, feldispat, kuvars, kalsit, dolomit, aragonit, jips ve pirit belirlenmiştir. Kil içeriği yüksek örneklerde yapılan kil fraksiyonu XRD analizlerinde Ca-simektit, illit, klorit ve kaolinit tespit edilmiştir. Yapılan jeokimyasal analiz sonuçları değerlendirildiğinde kayaçların aynı kökenden kaynaklandığı ve yaygın olarak asidik-ortaç bileşimli birimlerden oluştuğu belirlenmiştir.

Keywords

Suluova havzası, Amasya, K-Türkiye, Kil, Jeokimya

Supporting Institution

AKU BAP Koordinatörlüğü

Project Number

18.FEN.BİL.26

Thanks

Bu araştırmaya 18.FEN.BİL.26 numaralı proje ile maddi destek veren Afyon Kocatepe Üniversitesi BAP Koordinatörlüğüne, arazi ve sondaj çalışmalarındaki desteklerinden dolayı TKİ Genel Müdürlüğü’nün kömür aramaları proje ekibine teşekkür ederiz.

References

• Alp, D., 1972. Amasya ve Çevresinin jeolojisi, Doktora tezi, İstanbul Üniversitesi, Fen Fakültesi Monografileri (Tabii İlimler Kısmı), 22, 101.
• Altınlı, İ. E., 1973. Bilecik Jurasiği, 50. Yıl Yerbilimleri Kongresi, Tebliğler Dergisi, Maden Tetkik ve Arama Yayını, 112-113.
• Atalay, Z., 2001. Amasya Yöresi’ndeki Linyitli Çeltek formasyonunun Stratigrafisi, Fasiyes ve Çökelme Ortamı Özellikleri. Türkiye Jeoloji Bülteni, 44, 2, 1-22.
• Başeğmez, A., 2020. Kaleboğazı (Amasya) Eosen Havzasında bulunan sedimanter birimlerin mineralojik, petrografik ve jeokimyasal özelliklerinin incelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Afyonkarahisar, 76.
• Bingöl, E., 1975. Batı Anadolu’nun jeotektonik evrimi, M.T.A. Dergisi, 86, 14-34.
• Boynton, W.V., 1984. Geochemistry of rare earth elements: meteorite studies. Pp. 63–114 in: Rare Earth Element Geochemistry (P. Henderson, ed.). Elsevier, Amsterdam.
• Blumenthal, M.M., 1937. Merzifon ve Suluova (Amasya), kömür havzasının jeolojisi. MTA derleme raporu, No:7063, Ankara.
• Blumenthal, M.M., 1950. Beitraege zur Geologie des Landschaften am Mittleren und Unteren Yeşilırmak (Tokat ,Amasya , Havza, Erbaa, Niksar): Maden Tetkik ve Arama Enst. Yayını, seri D, no.4, Ankara
• Canbolat, M. Y., 2014. Amasya yöresindeki Mesozoyik yaşlı birimlerin stratigrafisi ve paleontolojisi, Yüksek Lisans Tezi, Cumhuriyet Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Sivas, 63.
• 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.
• Cullers, R.L., 2002. Implications of elemental concentrationsfor provenance, redox conditions, and matamorphic studies of shales and limestones near Pueblo, CO, USA. Chemical Geology, 191 (4), 305-327.
• Eardley, A.J. and Stringham, B., 1952. Selenite crystal ine the clays of Great Salt Lake. Journal of Sedimentary Petrology, 22, 234-238.
• Eriş, E., 1996. Eosen yaşlı Çeltek (Amasya) kömürlerinin kimyasal-petrografik özellikleri, oluşum ortamı ve ekonomik potansiyelinin incelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 73.
• Erturaç, M. K., 2009. Amasya ve çevresinin depremselliği ve deterministik deprem tehlike analizi. Doktora tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Avrasya Yer Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 136.
• Erturaç, M. K. ve Tüysüz, O., 2010. Amasya ve çevresinin depremselliği ve deterministik deprem tehlike analizi. İTÜ Dergisi Seri d, 9(3), 121-123.
• Erturaç, M. K., Erdal, O., Sunal, G., Tüysüz, O. and Şen, Ş,. 2019. Quaternary evolution of the Suluova Basin: Implications on tectonics and palaeonvironments of the central North Anatolian Shear Zone. Canadian Journal of Earth Sciences, 56(11), 1239-1261.
• Eugster, H. P., and Hardie, L.A., 1978. Saline Lakes, in A. Lerman, ed., Lakes; chemistry, geology, physics: New York, NY, Springer-Verlag, 237-293.
• Genç Ş, Kurt Z. Küçümen, Ö. Cevher, F. Saraç, G. Acar, Ş. Bilgi, C. Şenay, M. ve Poyraz, N., 1991. Merzifon (Amasya) dolayının jeolojisi, Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü Rapor No: 9529, Ankara.
• Goldsmith, J. R. and Graf, D.L., 1958. Relations between lattice constants and compositions of the Ca-Mg carbonates. American Mineralogist, 43, 84-101.
• Gromet, L. P., Dymek, R. F., Haksin, L. A. and Korotev, R. L., 1984. The „North American Shale Composite‟: its compilation, major and trace element characteristics. Geochim. Cosmochim. Acta, 48, 2469-2482.
• Gümüşsu, M., 1980. Amasya İli Merzifon ve Suluova ilçeleri kömür jeolojisi, MTA Rap. No.7063, Ankara.
• Gündoğdu, N.M., 1982. Neojen yaşlı Bigadiç sedimanter baseninin jeolojik, mineralojik ve jeokimyasal incelenmesi. Doktora Tezi, Hacettepe Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 386.
• JCPDS, 1993. Mineral Powder Diffraction File Databook, Joint Committee on Powder Diffraction Standards, Swarthmore, Pennsylvania, 781.
• Karayigit, A. İ. and Eris, E., 1994. Geological setting and petrology of Celtek Eocene coals (Amasya), & the influence of the North Anatolian Fault and volcanism on the coal rank. In International Conference & Short Course on Coalbed Methane and Coal Geology. University of Wales Cardiff.
• Karayiğit, A.İ., Gayer, R.A., Cicioğlu, E. and Eriş, E., 1997. Mineralogy and Petrography of the Two Lower Eocene Lacustrine Coals, Sorgun and Suluova. International Journal of Coal Geology., 34, 111-130.
• Keskin, M., Genc, S.C. and Tüysuz, O., 2008. Petrology and geochemistry of postcollisional Middle Eocene volcanic units in North-Central Turkey: Evidence for magma generation by slab breakoff following the closure of the Northern Neotethys Ocean. Lithos, 104, 267-305.
• Magee, J.W., 1991. Late Quaternary lacustrine, groundwater, aeolian and pedogenic gypsum in the Prungle Lakes, Southeastern Australia, Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 84, 3-42.
• Okay, A.I., Siyako, M. and Bürkan, K.A., 1991. Geology and tectonic evolution of the Biga Peninsula. Special Issue on Tectonics (ed. J.F. Dewey), Bulletin of the Technical University of Istanbul, 44, 191-255.
• Okay, A.I., Satır, M., Maluski, H., Siyako, M., Monie, P., Metzger, R. and Akyüz S., 1996. Paleo- and Neo-Tethyan events in northwest Turkey: geological and geochronological constraints. in Tectonics of Asia (ed. A. Yin & M. Harrison), Cambridge University Press, 420-441.
• Rojay, B., 1993. Tectonostratigraphy and Neotectonic Characteristics of the Southern Margin of Merzifon-Suluova Basin. (Central Pontides, Amasya). Unpublished Phd Thesis, METU, Ankara, 214.
• Rojay, B. and Koçyiğit, A., 2012. An active composite pull-apart basin within the central part of the North Anatolian Fault System: The Merzifon-Suluova Basin, Turkey. Turkish Journal of Earth Sciences, 21(4), 473-496.
• Sarı, I., 2008. Armutlu (Suluova-Amasya) linyitlerinin bazı özellikleri, rezerv hesabı ve ekonomik önemi, Yüksek Lisans Tezi, Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya, 83.
• Sevin, M. ve Uğuz, M. F., 2013. Türkiye Jeoloji Haritası 1 /500000, Çorum - G35 Paftası, MTA Yayınları, Ankara, 26.
• Sholkovitz, E. and Szymezak, R., 2000. The estuarine chemistry of rare earth elements: comparison of the Amazon, Fly, Sepik and Gulf of Papua systems. Earth and Planetary Science Letters, 178, 299–309.
• Sun, S.S. and McDonough, W.F., 1989. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications or mantle composition processes. Pp. 313–345 in: Magmatism in the Ocean Basins (A.D. Saunders and M.J. Norry, editors). Special Publication 42, Geological Society, London.
• Suttner, L.J. and Dutta, P.K., 1986. Alluvial sandstone composition and paleoclimate, I. Framework minerology. International Journal of Sediment Research, 56, 329-345.
• Taylor, S.R. and McLennan, S.M., 1985. The continental Crust: Its Composition and Evolution. Blackwell, London, 312.
• Tokay M., 1973. Kuzey Anadolu Fay Zonunun Gerede ile Ilgaz arasındaki kısmında jeolojik gözlemler [Geologic observations on the North Anatolian Fault Zone in then area between Gerede and Ilgaz], Kuzey Anadolu Fayı ve Deprem Kuşağı Sempozyumu, Mineral Research and Exploration Institute of Turkey Special Publication, 12-29.
• Toulkeridis, T., Podwojewski, P. and Clauer, N., 1998. Tracing the source of gypsum in New Caledonian soils by REE contents and S–Sr isotopic compositions. Chem. Geol. 145, 61–71.
• Tüysüz O., 1992. Çorum G-35-c ve G-35-d 1/50.000 paftalarının jeolojisi. Yayınlanmamış TPAO raporu.
• Tüysüz, O., 1996. Amasya ve Çevresinin Jeolojisi, Türkiye 11. Petrol Kongresi Kitabı, 32-48. Ankara.
• Tüysüz, O., Yiğitbaş, E., Genç, T. ve Tarı, U., 1998. Batı Karadeniz bölgesinin tektonik birliklerinin ayırdı ve 1: 500.000 ölçekli jeoloji haritasının hazırlanması. Proje No: YDABÇAG-17. TÜBİTAK Raporu, 92.
• Yılmaz, Y., Serdar, H.S., Genc, C., Yiğitbaş, E., Gürer, Ö.F., Elmas, A., Yıldırım, M., Bozcu, M. and Gürpınar, O., 1997a. The geology and evolution of the Tokat massif, South-Central Pontides, Turkey. International Geology Review, 39, 365–382.
• Yılmaz, Y., Tüysüz, O., Yiğitbaş, E.,Genç, Ş.C. and Şengör, A.M.C., 1997b. Geology and tectonic evolution of the Pontides. In: Robinson, A.G. (Ed.), Regional and Petroleum Geology of the Black Sea and Surrounding Region. Memoir, American Association of Petroleum Geologists, 68, 183–226.