Karahallı (Uşak, GB Türkiye) Havzasında Bulunan Pliyo-Pleistosen Yaşlı Gömülü Sedimanter Birimlerin Mineralojisi ve Jeokimyası

Year 2024, Volume: 24 Issue: 3, 702 - 715, 27.06.2024

Tülay Altay , Ali Korkmaz

https://doi.org/10.35414/akufemubid.1386823

Abstract

Karahallı havzası Batı Anadolu da KD-GB uzanımlı Çivril-Baklan Grabeni’nin kuzeybatısında bulunur. Tektonik aktivitenin etkin olarak gözlendiği çalışma alanında ilk kez tanımlanan gömülü Pliyo-Pleistosen yaşlı birimlerin mineralojik, jeokimyasal özelliklerinin incelenmesi ve havzanın tektono-sedimanter gelişimininin ortaya konulması amaçlanmıştır. Çalışma amacı kapsamında, arazi çalışmalarıyla birlikte 10 adet derin sondaj logu kullanılmış ve birbirleriyle korele edilmiştir. Derinliği 342 m ile 670 m arasında değişen sondajlarda yüzlerce metre kalınlığa sahip fluviyal ve gölsel birimler kesilmiştir. Fluviyal birimler zayıf pekişmiş çakıltaşı, yer yer çapraz tabakalı kumtaşı, silttaşı ve çamurtaşı gibi kırıntılı birimlerden oluşmaktadır. Gölsel tortullar yaygın olarak, fosilli, organik malzeme içeren kalkerli çamurtaşı, kiltaşı, killi kireçtaşı, kireçtaşı, marn, kömür ve travertenlerden oluşmaktadır. Karahallı havzasının akarsular tarafından sürekli olarak beslendiği ve batıya ve kuzeydoğuya doğru giderek derinleşen bir göl havzası olduğu belirlenmiştir. İncelenen örneklerde XRD analizleri ile kil mineralleri, kalsit, dolomit, feldispat, kuvars, jips ve anhidrit belirlenmiştir. Traverten ve kireçtaşlarının başlıca kalsit mineralinden oluştuğu; marn, çamurtaşı ve killi kireçtaşların da ise kil, kalsit ve dolomit mineralinin bulunduğu belirlenmiştir. Kil minerallerinin analizi ile Mg-simektit, Na-simektit, illit ve kaolinit tespit edilmiştir. SEM çalışmalarında simektit tipik bal peteği ve mısır gevreği morfoloji göstermiştir. Küçük, iyi gelişmemiş romboedrik kalsit ve dolomit kristalleri gözlenmiştir. Jeokimyasal analiz sonuçları değerlendirildiğinde kayaçların aynı kökenden kaynaklandığı ve yaygın olarak asidik bileşimli birimlerden oluştuğu belirlenmiştir.

Keywords

Karahallı Havzası, Pliyo-Pleistosen, GB-Türkiye, Kil, Karbonat

Supporting Institution

Afyon Kocatepe Üniversitesi BAP Koordinatörlüğü

Project Number

16.FEN.BİL.45 ve 18.KARİYER.117

Thanks

Bu araştırmaya 16.FEN.BİL.45 ve 18.KARİYER.117 numaralı projeler 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.

Mineralogy and Geochemistry of Plio-Pleistocene aged Burried Sedimentary Units in the Karahallı Basin (Uşak, SW-Türkiye)

Abstract

Karahallı basin is located in the northwest of the NE-SW trending Çivril-Baklan Graben in Western Anatolia. It is aimed to examine the mineralogical and geochemical properties of the buried Plio-Pleistocene aged units identified for the first time in the study area where tectonic activity is actively observed and to reveal the tectono-sedimentary development of the basin. 10 deep drilling logs were used and correlated with each other besides field observations. In drillings with depths ranging from 342 m to 670 m, fluvial and lacustrine units with a thickness of hundreds of meters have been cut. Fluvial sediments consist of clastic units such as weakly consolidated conglomerate, locally cross-layered sandstone, mudstone and siltstone. Lacustrine sediments commonly consist of calcareous, fossiliferous mudstone containing organic material, clayey limestone, limestone, claystone, marl, coal and travertine. It has been determined that the Karahallı basin is a lake basin that is constantly fed by rivers and gets deeper towards the west and northeast. Calcite, dolomite, anhydrite, gypsum, feldspar, quartz and clay minerals were determined in the examined samples by XRD analysis. Travertine and limestone are mainly composed of calcite minerals; marl, mudstone and clayey limestone contain clay, calcite and dolomite. From the clay minerals, Mg-smectite, Na-smectite, illite and kaolinite were detected. In SEM studies, smectite showed typical honeycomb and cornflake morphology. Small, poorly developed rhombohedric calcite and dolomite crystals are observed. According to geochemical analysis results, it was determined that the rocks originate from the same origin and commonly consist of units with acidic composition.

Keywords

Karahallı Basin, Plio-Pleistocene, SW-Türkiye, Clay, Carbonate

Project Number

16.FEN.BİL.45 ve 18.KARİYER.117

References

• Akgün, F., Kayseri, M.S. and Akkiraz, M.S., 2007. Palaeoclimatic evolution and vegetational changes during the Late Oligocene–Miocene period in the Western and Central Anatolia (Turkey). Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 253, 56–106. https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2007.03.034
• Alçiçek, H., Wesselingh, F.P. and Alçiçek, M.C., 2015. Paleoenvironmental evolution of the late Pliocene-early Pleistocene fluvio-deltaic sequence of the Denizli Basin (SW Turkey). Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 437, 98-116. https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2015.06.019
• Alçiçek, H., Gross, M., Bouchal, J.M., Wesselingh, F.P., Neubauer, T.A., Meijer, T., van den Hoek Ostende, L.W., Tesakov, A., Murray, A.M., Mayda, S. and Alçiçek, M.C., 2023. Paleobiodiversity and Paleoenvironments of the eastern Paratethys Pleistocene lacustrine-palustrine sequence in the Baklan Basin (SW Anatolia, Turkey). Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 626, 111649. https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2023.111649
• Altay, T. ve Dumlupunar, İ., 2013. Dinar (Afyon)-Baklan (Denizli) Kömür Havzalarında Bulunan Killerin Jeolojik ve Mineralojik İncelenmesi. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 13/2, 1-10. https://doi.org/10.5578/fmbd.6425
• Altay, T., Korkmaz, A., Yağmurlu, F., Şentürk M. ve Murat, A., 2018. Geological and Mineralogical Properties of Coal-bering Neogene seidmentary units between Karahallı (Uşak) and Çivril Towns (Denizli), Western Turkey. Academic Journal of Sicence, 08 (02), 25-34.
• Bechtel, A., Karayiğit, A.İ., Bulut, Y., Mastalerz, M. and Sachsenhofer, R.F., 2016, Coalcharacteristics and biomarker investigations of Dombayova coals of Late Miocene-Pliocene age (Afyonkarahisar-Turkey). Organic Geochemistry, 94, 52-67. https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2015.12.008
• Boynton, W.V., 1984. Geochemistry of rare earth elements: meteorite studies. Pp. 63–114 in: Rare Earth Element Geochemistry (P. Henderson, ed.). Elsevier, Amsterdam.
• Boyraz, S., 2011. Denizli yöresi (Çal, Çivril, Baklan) Neojen yaşlı eski toprakların (Paleosol) sedimantolojisi, Güneybatı Anadolu, Türkiye. Doktora Tezi, Ankara Üniveristesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 295.
• Braitsch, O., 1971. Salt deposits their origin and composition (translated by P.J. Burek and A.E.M. Nairn), Springer-Verlag, 297.
• 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. https://doi.org/10.1016/0009-2541(93)90140-E
• Çakır, Z., 1999. Along-strike discontinuty of active normal faults and its influence on Quaternary travertine deposition: Examples from western Turkey. Turkish Journal of Earth Science, 8, 67-80.
• Çakmakoğlu, A., 1986. “Çivril-Banaz-Sandıklı-Dinar arasındaki bölgenin jeolojisi”. Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü Rapor no: 8062, Ankara (yayımlanmamış).
• Eardley, A.J. and Stringham, B., 1952. Selenite crystal ine the clays of Great Salt Lake, Journal of Sedimentary Petrology, 22, 234-238.
• Emre, Ö., Doğan, A., Özalp, S., and Yıldırım, C., 2011. 1:250 000 Scale Active Fault Map Series of Turkey, Denizli (NJ 35-12) Quadrangle. MTA report no: 12, Ankara.
• Erinç, S. 1957, Orta Ege Bölgesinin Jeomorfolojisi, MTA Rapor no: 2217, 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.
• Göktaş, F., Çakmakoğlu, A,. Tarı, E., Sütçü, Y.F. ve Sarıkaya, H., 1988. Çivril-Çardak arasının jeolojisi, MTA Rapor No: 8701, Ankara.
• Graf, D.L. and Goldsmith, J.R., 1956. Some hydrothermal synthesis of dolomite and protodolomite. Journal of Geology, 64, 173-186.
• Gromet, L. P., Haksin, L. A., Korotev, R. L. and Dymek, R. F., 1984. The North American Shale Composite: its compilation, major and trace element characteristics, Geochimica et Cosmochimica Acta, 48, 2469-2482. https://doi.org/10.1016/0016-7037(84)90298-9
• Gündoğdu, N.M., 1982. Neojen yaşlı Bigadiç sedimanter baseninin jeolojik, mineralojik ve jeokimyasal incelenmesi. Doktora Tezi, Hacettepe Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 386.
• Gürbüz, A., Boyraz, S., and Ismael, M.T., 2012. Plio-Quaternary development of the Baklan-Dinar graben: implications for cross-graben formation in SW Turkey. International Geology Review, 54, 33-50. https://doi.org/10.1080/00206814.2010.496543
• Hardie, L.A. 1967. The gypsum-anhydrite equilibrium at one atmosphere pressure. American Mineralogist, 52, 121-200.
• JCPDS, 1993. Mineral Powder Diffraction File Databook, Joint Committee on Powder Diffraction Standards, Swarthmore, Pennsylvania, 781.
• Karayiğit, A.İ., Oskay, R.G., Christanis, K., Tunoğlu, C. and Bulut, Y., 2015. Paleoenvironmental reconstraction of the Çardak coal seam, SW Turkey. International Journal of Coal Geology, 139, 3-16. https://doi.org/10.1016/j.coal.2014.04.009
• Kayseri-Özer, M. and Emre, T., 2022. Palaeovegetation and paleoclimate in the SW Turkey - a study based on the early-middle Miocenecoal-bearing sediments from the Büyük Menderes Graben. Review of Palaeobotany and Palynology, 297, 104560. https://doi.org/10.1016/j.revpalbo.2021.104560
• Keller, W. D., 1976. Scan electron micrographs of kaolins collected from diverse environments of origin. Clays and Clay Minerals, 24, 107-113. https://doi.org/10.1346/CCMN.1976.0240301
• Keller, W. D., 1977. Scan electron micrographs of kaolins collected from diverse environments of origin. IV. Georgia kaolin and kaolinizing source rocks. Clays and Clay Minerals, 25, 311-345. https://doi.org/10.1346/CCMN.1977.0250501
• Koçyiğit, A., 1984. Güneybatı Türkiye ve yakın dolayında Levha içi yeni tektonik gelişim. TJK Bülteni, 27(1), 1-12.
• Konak, N., Akdeniz, N. ve Çakır. H., 1986, Çal-Çivril Karahallı Dolayının Jeolojisi. MTA Rapor No: 894, Ankara.
• Koralay, D.B., 2020. Deposition characteristics of Pliocene coals in the Denizli region (SW Turkey) via organic petrography, geochemistry, and stable isotope composition. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 84, 103619. https://doi.org/10.1016/j.jngse.2020.103619
• Korkmaz, A., 2018. Çivril, Karahallı (Denizli) arasında Bulunan Neojen Yaşlı Sedimanter Birimlerin Mineralojik ve Jeokimyasal Özelliklerinin İncelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Afyonkarahisar, 84.
• Özalp, S., Emre, Ö., Şaroğlu, F., Özaksoy, V., Elmacı, H. and Duman T.Y., 2018. Active fault segmentation of the Çivril Graben System and surface rupture of the 1 October 1995 Dinar Earthquake (Mw 6.2), Southwestern Anatolia, Turkey. Journal of Asian Earth Sicences, 166, 136-151. https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2018.07.037
• Özkul, M. Varol, B. and Alçiçek, M.C., 2002. Depositional environments and Petrography of Denizli Travertines. Bulletin of the Mineral Research and Exploration, 125, 13-29.
• Özkul, M., Kele, S., Gökgöz, A., Shen, C.C., Jones, B., Baykara, M.O., Fórizs, I., Németh, T., Chang, Y.W. and Alçiçek, M.C., 2013. Comparison of the Quaternary travertine sites in the Denizli extensional basin based on their depositional and geochemical data. Sedimentary Geology, 294, 179-204. https://doi.org/10.1016/j.sedgeo.2013.05.018
• Özsayın, E., Tekin, U.K., Üner, S. ve Bayram. L., 2020. Dinar Fayının Kinematik Özellikleri ve Bölge Depremselliğindeki Önemi (pp, 1-43). Scientific Projects Coordination Unit project, No: FHD-2018-17203. Hacettepe University, Ankara.
• Öztürk, E. ve Öztürk Z., 1989. Balçıkhisar, Karadilli Afyon Dereköy Isparta Dolayının Jeolojisi. MTA Rapor No: 8946, Ankara.
• Savaşçın, M.Y. and Güleç, N., 1990, Neogene volcanism of Western Anatolia, Field Excursion B3, Intern. Earth Sci. Con. On Aegean Region, IESCA Publ. No. 3, 78.
• Savaşçın, M.Y., Güleç, N. and Tankut, A., 1990. Geochemical character and tectonic significance of Neogene volcanism extending from Aegean to Central Anatolia, IAVGE. Mainz 1990, Inter. Vol. Cong. Abstracts.
• 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, 179(2), 299–309. http://dx.doi.org/10.1016/S0012-821X(00)00112-6
• Sun, S.S. and McDonough, W.F., 1989. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for 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.
• Taylor, S.R. and McLennan, S.M., 1985. The continental Crust: Its Composition and Evolution, Blackwell, London, 312.
• Tagliasacchi, E., Kayseri-Özer M.S, and Altay, T., 2024, Environmental, vegetational and climatic investigations during the Plio-Pleistocene in SW-Anatolia: A case study from the fluvio-lacustrine deposits in Uşak-Karahallı area, Palaeobiodiversity nd Palaeoenvironments, 104, 29-51. https://doi.org/10.1007/s12549-023-00590-2
• Toker, E., 2009, Acıgol-Cardak (Denizli) Grabeninin kuzeyindeki Tersiyer Çökellerinin Tektono-Sedimanter Gelişiminin İncelenmesi, Doktora Tezi, Suleyman Demirel Üniveristesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Isparta, 242.
• Toker, E., 2017. Quaternary fluvials tufas of Sarıkavak area, southwestern Turkey: Facies and depositional systems. Quaternary International, 437, 37-50. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2016.06.034
• 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. Chemical Geology, 145, 61–71. https://doi.org/10.1016/S0009-2541(97)00160-5
• Ünal, D., 1981. Denizli-Çivril-Tokça kömürlü Neojen havzası jeoloji raporu, MTA Rapor No: 7016, Ankara.
• Wronkiewichz, D. J. and Condie, K. C., 1987. Geochemistry of Archean shales from the Witwaterstrand Supergroup, South Africa; source-area weathering and provenance. Geochimica et Cosmochimica Acta, 51, 2401-2416. https://doi.org/10.1016/0016-7037(87)90293-6
• Wronkiewichz, D. J. and Condie, K. C., 1989. Geochemistry and provenance of sediments from the Pangola Supergroup, South Africa: Evidence for a 3.0 Ga-old continental craton. Geochimica et Cosmochimica Acta, 53, 1537-1549. https://doi.org/10.1016/0016-7037(89)90236-6
• Yağmurlu, F., Şentürk, M. ve Altay, T., 2017, Türkiye Kömür İşletmeleri Batı ve Orta Anadolu Kömür Araştırma Projesi Raporu: Denizli Çevresi Sahaları, TKİ Raporu, 94, Ankara.