Keçiborlu (Isparta-Türkiye) opal oluşumlarının jeolojik-jeokimyasal özellikleri

Abstract

Isparta civarındaki Geç Miyosen’de başlayan ve Pliyo-Kuvaterner boyunca devam eden asidik volkanizmanın son ürünleri şeklinde düşünülen silisçe zengin çözeltiler Keçiborlu (Isparta) kükürt yatağı çevresinde gözlenen ana fay boyunca etkilidir. Bundan dolayı, opal oluşumları bu zayıf zonun yakın çevresinde yoğun olarak gözlenir. Opal oluşumları, gri, bej, sarımsı, kırmızımsı, siyahımsı gibi çeşitli renklerdedir. Masif yapılı, yer yer bant şeklinde gözlenen opaller keskin kenarlı, konkoidal kırınımlı, yarı saydam, mat, yağımsı parlak yüzeyli ve yer yer demir oksitleşmiştir. Bazı opaller breşik kayaç parçaları içermektedir. Opal oluşumlarının sahadaki lokasyonları tespit edilmiş ve temsili örnekler kullanılarak, söz konusu örneklerin ince kesit, taramalı elektron mikroskop analizleri ile yapısal ve dokusal özellikleri, x-ışınları kırınımı ve fourier dönüşümlü kızılötesi ışın spektroskopisi analizleri ile mineral birliktelikleri belirlenmiştir. Jeokimyasal bulgular ile kimyasal bileşimleri ortaya konmuştur. İncekesit çalışmalarında hidrotermal çözeltilerin etkisiyle ilksel özelliklerini kaybederek opalleşmiş örneklerin yer yer demiroksitleşmiş, laminalanma kazanmış oldukları ve killeşmenin de olduğu gözlenmiştir. Opaller opak mineral olan manyetit ve hematit içermektedirler. SEM görüntülerinde amorf, taneli, çöl gülü ve lepisfer gibi farklı mikro dokular gözlenmiştir. XRD ve FTIR analizlerinde opallerin çoğunun Opal CT ve bir kısmının da Opal C türünde olduğu tespit edilmiştir. Jeokimyasal analizler sonucunda Ba200 ppm miktarları, kızdırma kaybı değerlerinin dikkate değer değişimi, gerekse de C/T oranı ile Ga arasındaki nispi ilişki ile hidrotermal alterasyonlar dikkate alındığında Keçiborlu opalleri magmatik kökenlidir.

Keywords

• Keçiborlu (Isparta)
• Opal
• XRD
• SEM
• FTIR

Geological-geochemical signatures of opal occurrences in Keçiborlu (Isparta-Turkey)

Abstract

Silica-rich solutions, considered as the final products of acidic volcanism, which started from the Late Miocene to throughout the PlioQuaternary around Isparta, are effective along the main fault observed around the Keçiborlu (Isparta) sulfur deposit. Therefore, opal occurrences are intensively observed along this fault zone. Opal occurrences are in various colors such as gray, beige, yellowish, reddish, blackish. Opals with a massive structure, observed as bands, are sharpedged, conchoidal diffraction, translucent, matte, oily glossy surface opals are iron oxidized. Some opals contain brecciated rock fragments. The locations of the opal occurrences in the field were determined in this study. Using representative samples, structural and textural properties of opals were determined by thin section, scanning electron microscopy analyses, and mineral paragenesis was analyzed via x-ray diffraction and Fourier transform infrared spectroscopy analyses. Geochemical findings revealed chemical compositions. Based on the thin-section studies, it was observed that the opalized samples lost their primary properties due to the effect of hydrothermal solutions and they became iron oxidized, laminated, and argillized. In addition, they contain opaque minerals such as magnetite and hematite. Different micro textures such as amorphous, granular, desert rose, and lepisphere quartz associations were observed in SEM images. In the XRD and FTIR analyzes, it was determined that most of the opals were Opal CT and some of them were defined as Opal C type. Based on the geochemical analyses considering Ba 200 ppm, the remarkable changes in loss on ignition values, and the relative relationship between C/T ratio and Ga, such hydrothermal alterations in opals the Keçiborlu opals were found to have the magmatic origin.

Keywords

• Keçiborlu (Isparta)
• Opal
• XRD
• SEM
• FTIR

References

1. [1] Schuman W. Gemstones of the World. New York, USA, Sterling Publishing Company Inc, 2009.
2. [2] Hazen RM, John MF. "Mineral evolution: mineralogy in the fourth dimension". Elements, 6(1), 9-12, 2010.
3. [3] Sarıiz K, Nuhoğlu İ. Endüstriyel Hammadde Yatakları ve Madenciliği. Eskişehir, Türkiye, Anadolu Üniversitesi 1992.
4. [4] Austin GT. "Gemstones: An overview of production of specific US gemstones”. General Interest Publication, USA USGS Unnumbered Series Report 1995.
5. [5] Jones JT, Segnit ER. "The nature of opal I. Nomenclature and constituent phases". Journal of the Geological Society of Australia, 18(1), 57-68, 1971.
6. [6] Smallwood AG, Thomas PS, Ray AS."Characterisation of the dehydration of Australian sedimentary and volcanic precious opal by thermal methods". Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 92(1), 91-95, 2008.
7. [7] Flörke OW, Hollmann R, Von Rad U, Rösch H. "Intergrowth and twinning in opal-CT lepispheres". Contributions to Mineralogy and Petrology, 58(3), 235-242, 1976.
8. [8] Gaillou E, Delaunay A, Rondeau B, Bouhnik-le-Coz M, Fritsch E, Cornen G, Monnier C. “The geochemistry of gem opals as evidence of their origin". Ore Geology Reviews, 34(1-2), 113-126, 2008.

9. [9] Temur Y. Karamanca-Hisarcık (Kütahya) ve Taşokçular (Demirci-Manisa) Civarındaki Opal Oluşumlarının Jeolojik, Mineralojik ve Jeokimyasal Özelliklerinin İncelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Isparta, Türkiye, 2015.
10. [10] Glizozzo E. “Variations on the Silica Theme: Classification and Provenance From Pliny to Current Supplies”. European Mineralogical Union and the Mineralogical Society of Great Britain & Ireland Notes Mineral, Twickenham, UK, 20, 2019.
11. [11] Karakaya Çelik M, Karakaya N. Sistematik Mineraloji. Birinci Baskı. Konya, Türkiye, Bizim Büro Basımevi, 1998.
12. [12] Landmesser M. "Mobility by Metastability: Silica Transport and Accumulation at Low-Temperatures". Chemıe Der Erde-Geochemıstry, 55(3), 149-176, 1995.
13. [13] Horton D. "Australian sedimentary opal: why is Australia unique”. The Australian Gemmologist, 21(8), 287-294, 2002.
14. [14] Vieil M, Çavuşoğlu İ, Celep O, Alp I, Yılmaz AO. "Opal ve genel özellikleri”. 5. Endüstriyel Hammaddeler Sempozyumu, İzmir, Türkiye, 13-14 Mayıs 2004.
15. [15] Hatipoğlu M, Bozkurt R. “Süstaşı kalitesindeki Bayat (Afyon) Dendritli (Moss) opalinin mineralojik, gemolojik ve ekonomik incelemesi”. May Conference: III. Marble Symposium (MERSEM), Afyonkarahisar, Türkiye, 3-5 Mayıs 2001.
16. [16] Ercan T, Günay E, Savaşçın MY. "Simav ve çevresindeki Senozoyik yaşlı volkanizmanın bölgesel yorumlanması." Maden Tetkik Arama Dergisi, 97(98), 86-101, 1982.
17. [17] Candar Tekbaş M. Batı ve Orta Anadolu’dan Bazı Potansiyel Gemolojik Örnekler ve Jeolojik Konumları Doktora Tezi, Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Adana, Türkiye, 2007.
18. [18] Hatipoğlu M."Moganite and quartz inclusions in the nanostructured Anatolian fire opals from Turkey". Journal of African Earth Sciences, 54(1-2), 1-21, 2009.
19. [19] Uslu GŞ. Simav (Kütahya) Bölgesindeki ateş opali oluşumlarının mineralojik-petrografik özellikleri ve gemolojik kullanım alanları. Yüksek Lisans Tezi, Dokuz Eylül Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İzmir, Türkiye, 2011.
20. [20] Akbulut E. Eskişehir-Sivrihisar Civarındaki Opal Oluşumlarının Jeolojik, Jeokimyasal Ve Gemolojik İncelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Istanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2006.
21. [21] Çalık A, Arzoğulları U. "Occurrence of dendritic agate from Dereyalak village (Eskişehir)-NW of Turkey and its relationship to sepiolite nodules in the region". Journal of African Earth Sciences, 97, 99-108, 2014.
22. [22] Şahin F. Yeşil opalin gemolojik özellikleri. Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Ticaret Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, Türkiye, 2017.
23. [23] Yanık G, Hatipoğlu M, Kibici Y, Demirbilek M, Özkul C. “The occurence and genetical interpretation of the opal deposit around the Gevrekseydi (Seyitömer/Kütahya-Turkey)”. Proceedings of 9th International Industrial Minerals Symposium, İzmir, Turkey, 14-15 May 2015.
24. [24] Şengör AMC. “Principles of the neo-tectonics of Turkey”. Geological Society of Turkey, 40, 141-175, 1980.
25. [25] Barka A. "The Isparta Angle: its importance in the neotectonics of the eastern mediterranean region".International Earth Sciences Colloquium on the Aegean Region (IESCA), Izmir, Turkey, 9-14 October, 1995.
26. [26] Richardson-Bunbury JM. "The Kula volcanic field, western Turkey: the development of a Holocene alkali basalt province and the adjacent normal-faulting graben". Geological Magazine, 133(3), 275-283, 1996.
27. [27] Elitok Ö, Özgür N, Yılmaz K. "Gölcük volkanizmasının (Isparta) Jeolojik Evrimi, GB Türkiye". Isparta, Türkiye, Süleyman Demirel Üniversitesi, TÜBİTAK Araştırma Projesi, Final Raporu, 2008.
28. [28] Emre Ö, Duman TY. Özalp S, Elmacı H, Olgun Ş. Şaroğlu F. “Açıklamalı Türkiye Diri Fay Haritası”. Ankara, Türkiye, Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü, Özel Yayın Serisi-30, 2013.
29. [29] Şenel M. “1/100.000 Ölçekli Türkiye Jeoloji Haritaları Serisi, Isparta J10 (M24) paftası”. Ankara, Türkiye, Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü, 3, 1997.
30. [30] Güneş AN. Keçiborlu Kükürt Yatakları Çevresindeki Hidrotermal Alterasyon. Yüksek Lisans Tezi, Akdeniz Üniversitesi, Isparta, Türkiye, 1993.
31. [31] Gaillou E, Fritsch E, Aguilar-Reyes B, Rondeau B, Post J, Barreau A, Ostroumov M. "Common gem opal: An investigation of micro-to nano-structure". American Mineralogist, 93(11-12), 1865-1873, 2008.
32. [32] Skoog DA, Holler FJ, Nieman TA. Principles of Instrumental Analysis. 5th ed. Philadelphia, USA, Saunders College Publishing, 1998.
33. [33] Saikia BJ, Parthasarathy G, Sarmah NC. "Fourier transform infrared spectroscopic estimation of crystallinity in SiO2 based rocks”. Bulletin of Materials Science, 31(5), 775-779, 2008.
34. [34] Ono D, Bamba T, Oku Y, Yonetani T, Fukusaki E. "Application of fourier transform near-infrared spectroscopy to optimization of green tea steaming process conditions." Journal of Bioscience and Bioengineering, 112(3), 247-251, 2011.
35. [35] Farmer VC. Infrared Spectra of Minerals. London, UK, Mineralogical Society, 1974.
36. [36] Webb JA, Finlayson BL. "Incorporation of Al, Mg and water in opal-A; evidence from speleothems". American Mineralogist, 72(11-12), 1204-1210, 1987.
37. [37] Smallwood AG, Thomas PS, Ray AS. "Characterisation of sedimentary opals by Fourier transform Raman spectroscopy". Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 53(13), 2341-2345, 1997.
38. [38] Akbudak İK, Başıbüyük Z, Gürbüz M, Önal AÖ, İşler F. "Yamadağ volkanitleri (Arguvan-Malatya) içerisinde silisli süstaşı oluşumları mineralojik, jeokimyasal, gemolojik özellikleri ve ekonomik önemleri". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 33(1), 211-219, 2018.
39. [39] Zarubin DP. "The two-component bands at about 4500 and 800 cm− 1 in infrared spectra of hydroxylcontaining silicas. Interpretation in terms of Fermi resonance". Journal of Non-Crystalline Solids, 286(1-2), 80-88, 2001.
40. [40] Awazu K, Kawazoe H. "Strained Si-O-Si bonds in amorphous SiO2 materials: a family member of active centers in radio, photo, and chemical responses". Journal of Applied physics, 94(10), 6243-6262, 2003.
41. [41] Brajkovic A, Rolandi V, Vignola P, Grizzetti R."Blue and pink opals from Acari, Peru-their optical, structural and spectroscopic features". The Australian Gemmologist, 23(1), 3-15, 2007.
42. [42] Adamo I, Ghisoli C, Caucia F. "A contribution to the study of FTIR spectra of opals". Neues Jahrbuch für MineralogieAbhandlunge, 187(1), 63-68, 2010.
43. [43] Van Der Marel HW, Beutelspacher H. Atlas of Infrared Spectroscopy of Clay Minerals and Their Admixture. 1st ed. Amsterdam, Netherlands, Elsevier Publishing Company, 1976.
44. [44] Johnson, Abigail M. Mineral Identification and Preliminary Mapping of Organic Compounds in Serpentinite-Related Lithologies Using μFTIR. MSc Thesis, Unıversity of Rhode Island, South Kingstown, USA, 2017.
45. [45] Ravisankar R. "Application of spectroscopic techniques for the identification of minerals from beach rocks of Tamilnadu". EARFAM, 19, 272-276, 2009.
46. [46] Graetsch H, Topalovlć-Dierdorf I. "29Si MAS NMR spectrum and superstructure of modulated tridymite L3-TO (MX-1)". European Journal of Mineralogy, 8(1), 103-114, 1996.
47. [47] Caucia F, Marinoni L, Ghisoli C, Leone A. "Gemological, physical and chemical properties of prase opals from Hanety Hill (Tanzania)". Periodico di Mineralogia, 85(1), 41-50, 2016.
48. [48] Öksüz, N, Kocak İ. “Geochemical evidence for the genesis of the Sarical-Yavu hematite mineralizations (Sivas, Central Turkey)”. Arabian Journal of Geosciences, 9(6), 479, 2016.
49. [49] Haraguchi S, Ishizuka H, Ishii T, Fujioka K, Yuasa M, Shibasaki H. "Low‐and high‐temperature alterations of volcanic rocks in the northwestern P hilippine S ea, and association with volcanic settings". Island Arc, 23(4), 324-343, 2014.
50. [50] Sunagawa I. Crystals: Growth, Morphology, and Perfection. 1st ed. Cambridge, England, Cambridge University Press, 2005.
51. [51] Mitchell RS, Tufts S. "Wood opal-A tridymite-like mineral". American Mineralogist: Journal of Earth and Planetary Materials, 58(7-8), 717-720, 1973.