Some Mineralogical and Gemological Properties of Silicified Wood Species in Western Anatolia

Year 2022, Volume: 65 Issue: 3 , 217 - 232 , 31.08.2022

Burcu Üner , Sabah Yılmaz Şahin , Ünal Akkemik

https://doi.org/10.25288/tjb.1088732

https://izlik.org/JA84UC89RT

Abstract

The silicified wood samples that we identified in Western Anatolia are located in: the Late Miocene-Pliocene Çokköy Formation in Tavşanlı (Kütahya) and its surroundings, in Osmancalı (Manisa) and its vicinity in the Early (?)-Middle Miocene Foça Tuff, and in Banaz (Uşak) around the Middle-Late Miocene Yeniköy Formation in the terrestrial sediments. The formation of wood petrified by silicification is associated with clastic sediments formed simultaneously with the Neogene period volcanic activity in the region. In the mineralogical-petrographic examination of three oriented thin sections, including transverse, radial and tangential, chalcedony polymorphs of silica and lesseramounts of quartz and opal were detected in the silicified wood samples. Mineralogical interpretation was also supported by X-Ray Diffractometry (XRD) analysis. As a result of paleobotanical identification made with thin sections in the a botanical microscope; Taxodioxylon Hartig 1848 (Swamp cypress), Pinuxylon Gothan 1906 (Pine), Pterocaroxylon Müll.-Stoll et Mädel 1960 (Walnut), Quercoxylon (Kräusel 1939) Gros 1988 (evergreen oak), and Glyptostroboxylon Conwentz 1884 (Swamp cypress) fossil wood species were determined. According to these findings, a warmer and more humid climate prevailed than today, and there were cypress forests on the edges of swamps and streams, with pine and evergreen oak forests on the slopes. Within the scope of gemological examination of the silicified wood samples, those which are rich in color/pattern were selected, polished by giving them cabochon forms, then mounted in silver. A small amount of facet cutting was carried out from unpatterned and monochromatic samples. The silicified wood samples, which have high value in terms of hardness, exhibit an unstable character due to the weak zones they contain, and they do not show the desired performance in terms of pattern/color.

Keywords

Western Anatolia , gemological properties , mineralogical composition , paleobotany , silicified wood

Project Number

33806

Batı Anadolu’da Silisleşmiş Ağaç Türlerinin Bazı Mineralojik ve Gemolojik Özellikleri

https://izlik.org/JA84UC89RT

Abstract

Batı Anadolu’da tanımlanan silisleşmiş ağaç örnekleri, Tavşanlı (Kütahya) ve çevresinde Geç Miyosen-Pliyosen yaşlı Çokköy formasyonu içerisinde, Osmancalı (Manisa) ve civarında Erken(?)-Orta Miyosen Yaşlı Foça Tüfünde ve Banaz (Uşak) çevresindeki ağaçlar ise Orta-Geç Miyosen yaşlı Yeniköy formasyonu karasal sedimanları içerisinde yer almaktadır. Silisleşme mekanizması ile taşlaşan ağaçların oluşumu, bölgede Neojen dönemi volkanik faaliyetleri ile eş zamanlı oluşan kırıntılı çökellerin sedimantasyonu ile ilişkilidir. Silisleşmiş ağaç örneklerinde enine, radyal ve teğet olmak üzere üç yönlü ince kesitler üzerinde gerçekleştirilen mineralojik-petrografik incelemelerde silisin polimorflarından yaygın olarak kalsedon ve daha az miktarda kuvars ile opal tespit edilmiştir. Mineralojik yorumlamalar ayrıca X-Işınları Difraktometresi (XRD) analizi ile desteklenmiştir. Botanik mikroskobunda ince kesitler ile gerçekleştirilen paleobotanik tanımlar sonucunda ise; Taxodioxylon Hartig 1848 (Bataklık servisi), Pinuxylon Gothan 1906 (Çam), Pterocaryoxylon Müll.-Stoll et Mädel 1960 (Ceviz [Yalankoz]), Quercoxylon (Kräusel 1939) Gros 1988 (Herdem yeşil meşe), Glyptostroboxylon Conwentz 1884 (Bataklık servisi) fosil ağaç cinsleri tespit edilmiştir. Bu bulgulara göre günümüzden daha sıcak ve nemli bir iklimin hâkim olduğu, bataklık ve akarsu kenarlarında servi ormanları ile yamaçlarda çam ve herdem yeşil meşe ormanlarının varlığı saptanmıştır. Silisleşmiş ağaç örneklerinin gemolojik incelemeleri kapsamında renk/desen açısından zengin örnekler seçilmiş, kabaşon kesilerek şekil verilmiştir. Farklı desen ve şekillerdeki örnekler cilalanarak, takı olarak tasarlanarak gümüş ile montürlenmiştir. Daha tekdüze, desensiz ve tek renk örneklerinden ise az miktarda faset kesim çalışmaları yapılmıştır. Sertlik açısından yüksek değerlere sahip olan silisleşmiş ağaç örnekleri içerdikleri zayıf zonlar nedeniyle dayanımsız bir karakter sergilemekte ve desen/renk açısından istenilen performansı göstermemektedir.

Keywords

Batı Anadolu , gemolojik özellikler , mineralojik bileşim , paleobotanik , silisleşmiş ağaç

Supporting Institution

İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa Bilimsel Araştırma Projeleri (BAP) Birimi

Project Number

33806

Thanks

Bu çalışma, İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa Bilimsel Araştırma Projeleri (BAP) Birimi tarafından desteklenen 33806 numaralı Doktora Tez Projesi kapsamında gerçekleştirilmiştir. Yazarlar, Tavşanlı (Kütahya) ve civarında gerçekleştirilen arazi çalışmalarına katkıda bulunan Kütahya Jeoloji Müzesi’nde görevli Sayın Tuncay KAHRAMAN’a ve silisleşmiş ağaç örneklerinin kesiminde katkıda bulunan Mücevher İhracatçıları Birliği Taş Kesim Atölyesi’nde görevli Sayın Bahar ÇİÇEK ile Sayın Osman SARIKAYA’ya teşekkür ederler.

References

• Acarca Bayam, N. N., Akkemik, Ü., Poole, I. & Akarsu, F. (2018). Further contributions to the early Miocene forest vegetation of the Galatian Volcanic Province, Turkey. Palaeobotanica Electronica, 21(3), 1–42.
• Akgün, F., Akay, E. & Erdoğan, B. (2002). Terrestrial to shallow marine deposition in Central Anatolia: a palynological approach. Turkish Journal of Earth Sciences, 11, 1–27.
• Akgün, F., Kayseri, M. S. & Akkiraz, M. S. (2007). Paleoclimatic evolution and vegetational changes during the Late Oligocene–Miocene period in Western and Central Anatolia (Turkey). Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 253(1–2), 56–90.
• Akkemik, Ü., Türkoğlu, N., Poole, I., Çiçek, I., Köse, N. & Gürgen, G. (2009). Woods of a Miocene petrified forest near Ankara, Turkey. Turkish Journal of Earth Sciences, 33, 89-97.
• Akkemik, Ü. & Sakınç, M. (2013). Sequoioxylon petrified woods from the Middle to Late Oligocene of Thrace (Turkey). IAWA Journal, 34(2), 177-182.
• Akkemik, Ü., Arslan, M., Poole, I., Tosun, S., Köse, N., Karlıoğlu Kılıç, N. & Aydın, A. (2016). Silicified woods from two previously undescribed early Miocene forest sites near Seben, northwest Turkey. Review Palaeobotany Palynology, 235, 31-50.
• Akkemik, Ü., Acarca, N. N. & Hatipoğlu, M. (2017). The first Glyptostroboxylon from the Miocene of Turkey. IAWA Journal, 38(4), 561-570.
• Akkemik, Ü., Akkılıç, H. & Güngör, Y. (2019). Fossil wood from the Neogene of the Kilyos coastal area in Istanbul, Turkey. Palaeontographica Abteilung B, 299(1-6), 133-185.
• Akkiraz, M. S., Akgün, F., Utescher, T., Bruch, A. A. & Mosbrugger, V. (2011). Precipitation gradients during the Miocene in Western and Central Turkey as quantified from pollen data. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 304, 276–290.
• Aras, A., Sakınç, M. & Yaltırak, C. (2004). Petrified angiosperm woods in the Thrace Formation (Pliocene-E. Quaternary?) in eastern Thrace, NW Turkey. International Symposium On Wood Sciences. Organised by IAWA-IAWS, France, 4.
• Aslan, İ. ve Altay, T. (2021). Banaz Havzasındaki (Uşak, B-Türkiye) Neojen Yaşlı Sedimanter Birimlerin Mineralojik ve Jeokimyasal Özellikleri. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 21, 449-461.
• Aydoğan, M. S. (2006). Baklan Graniti (Murat Dağı, Banaz/Uşak) Civarındaki Baz Metal Cevherleşmesinin Mineral Parajenezi, Metal Zonlanması ve Kökenlerinin İzotop Jeokimyası ile Saptanması [Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi]. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Jeoloji Mühendisliği Anabilim Dalı, Isparta.
• Aysal, N. (1994). Banaz-Hatipler-Bahadır Köyleri (Uşak) civarının jeolojisi [Yayımlanmamış Lisans Tezi]. İstanbul Üniversitesi Mühendislik Fakültesi.
• Baş, H. (1983). Domaniç-Tavşanlı-Gediz-Kütahya yörelerinin tersiyer jeolojisi ve volkanitlerinin petrolojisi (Rapor no: 7293). Maden Tetkik ve Arama Enstitüsü.
• Biltekin, D. (2017). Palaeo vegetational and palaeo climatic changes during the early Miocene in central Taurus, Turkey. Bulletin of the Earth Sciences Application and Research Centre of Hacettepe University, 38, 101–114.
• Bingöl, E. (1977). Muratdağı jeolojisi ve ana kayaç birimlerinin petrolojisi. Türkiye Jeoloji Kurumu Bülteni, 20(2) 13-66. https://www.jmo.org.tr/resimler/ekler/e2265684fe2d0d6_ek.pdf
• Brinkmann, R.(1966). Geotektonische Gliederung von Westanatolien. Neues Jahrbuch für Geologie und Paläontologie, 10, 603-618.
• Çelik, Y. (2000). Domaniç (Kütahya) Neojen Havzasının stratigrafisi ve depoloma ortamları, Batı Anadolu. 53. Türkiye Jeoloji Kurultayı, (s.177-178), Ankara. http://tjk.jmo.org.tr/bildiri_ozleri.php?kod=13&bildiriKod=468
• Çevik Üner, B. & Yılmaz Şahin, S. Akkemik, Ü. (2022). Mineralogical and paleobotanical investigations of Oligo-Miocene petrified wood from the southwest of Thrace Basin (NW Turkey). Turkish Journal of Earth Sciences, 31, 49-70.
• Denk, T., Güner, T.H., Kvaček, Z. & Bouchal, M. J. (2017). The early Miocene flora of Güvem (Central Anatolia, Turkey): a window into early Neogene vegetation and environments in the Eastern Mediterranean. Acta Palaeobotanica, 57, 237–338.
• Denk, T., Güner, H. T., Bouchal, M. J. (2019). Early Miocene climate and biomes of Turkey: Evidence from leaf fossils, dispersed pollen, and petrified wood. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 530, 236–248.
• Dietrich, D., Lampke, T. & Röβler, R. (2013). A microstructure study on silicified wood from the Permian Petrified Forest of Chemitz. Palӓontologische Zeitschift, 87, 814-834.
• Dönmez, M.., Akçay, A. E. ve Türkecan, A. (2014). İzmir – K 18 Paftası, 1:100 000 ölçekli Türkiye Jeoloji Haritaları. Maden Tetkik ve Arama Müdürlüğü Jeoloji Etütleri Dairesi, No:213.
• Ercan, T., Dinçel, A., Metin, S., Türkecan, A. ve Günay, E. (1978). Uşak yöresindeki neojen havzaların jeolojisi. Türkiye Jeoloji Bülteni, 21(2), 97-106. https://www.jmo.org.tr/resimler/ekler/bc7d9c600d61c08_ek.pdf
• Ersoy, E. & Helvacı, C. (2007). Stratigraphy and geochemical features of the Early Miocene bimodal (ultrapotassic and calc-alkaline) volcanic activity within the NE-trending Selendi Basin, Western Anatolia, Turkey. Turkish Journal of Earth Science, 16, 117–139.
• Ersoy, E. Y., Dindi, F., Karaoğlu, Ö. ve Helvacı, C. (2012). Soma Havzası ve Çevresindeki Miyosen Volkanizmasının Petrografik ve Jeokimyasal Özellikleri, Batı Anadolu, Türkiye. Hacettepe Üniversitesi Yerbilimleri Uygulama ve Araştırma Merkezi Bülteni, 33(1), 59-80.
• Günay, E., Akdeniz, N., Saroglu, F. ve Çaglayan, A. (1986). Murat Dağı-Gediz Dolaylarının Jeolojisi. Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü, Jeoloji Etüdleri Dairesi, 74 s.
• Güner, H. T.,Bouchal, J. M., Köse, N., Göktaş, F., Mayda, S. & Denk, T. (2017). Landscape heterogeneity in the Yatağan Basin (southwestern Turkey) during the middle Miocene inferred from plant macrofossils. Palaeontolographica Abteilung B, 296(1–6), 113–171.
• Hassan, K. M. (2019). Stable Isotope Ratios of Carbonate and Organic Carbon from Silicified Tree Trunks, Petrified Forest, New Cairo, Egypt–Possible Interpretations of Palaeoenvironment. Geochemistry International, 57(5), 564–574.
• Hatipoğlu, M. & Türk N. (2009). Combined polarizing microscope, XRD, SEM, and specific gravity study of the petrified woods of volcanic origin from the Çamlıdere-Çeltikçi-Güdül fosil forest, in Ankara, Turkey. Journal of African Earth Sciences 53(4-5), 141-157. https://doi.org/10.1016/j.jafrearsci.2009.01.001
• Helvacı, C. Ersoy, E. Y. & Billor, Z. (2016). Stratigraphy and Ar/Ar geochronology of the Miocene lignite-bearing Tunçbilek-Domaniç Basin, western Anatolia. International Journal of Earth Sciences, 106(5), 1797-1814.
• Karaoğlu, O. & Helvacı, C. (2012). Structural evolution of the Uşak–Güre supra-detachment basin during Miocene extensional denudation in western Turkey. Journal of the Geological Society, 169, 627-642.
• Karaoğlu, O. & Helvacı, C. (2014). Isotopic evidence for a transition from subduction to slab-tear related volcanism in western Anatolia, Turkey. Lithos, 192-195, 226-239. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2014.02.006
• Karlıoğlu, N., Akkemik, Ü. & Caner, H. (2009). Detectionof some woody plants in Late Oligocene forests of Istanbul. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 33, 577-584.
• Kaya, O. (1978). Ege kıyı kuşağı (Dikili-Zeytindağı-Menemen-Yenifoça) Neojen stratigrafisi. Ege Üniversitesi Fen Fakültesi Monografiler Serisi No:17.
• Kayacık, H., Aytuğ, B., Yaltırık, F., Şanlı, İ., Efe, A., Akkemik, Ü. & Inan, M. (1995). Sequoiadendron giganteum (Lindl) Buchh. trees living near Istanbul in Late Tertiary. Review of Faculty of Forestry, University of Istanbul, 45, 15-22.
• Kayseri, M. S. & Akgün, F. (2008). Palynostratigraphic, palaeovegetational and palaeoclimatic investigations on the Miocene deposits in Central Anatolia (Çorum Regionand Sivas Basin). Turkish Journal of Earth Sciences, 17, 361–403.
• Konak, N. (2002). 1/500.000 ölçekli Türkiye Jeoloji Haritaları, İzmir Paftası, (Şenel, M., (Ed.)). Maden Tetkik ve Arama Müdürlüğü Jeoloji Etütleri Dairesi, No:7.
• Küçükayman A., Genç, Ş., Gök, L., Kar, H. ve Ateş, M. (1987). Bozüyük-Tavşanlı-Kütahya arasının jeolojisi. Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü Derleme No: 8356 (yayımlanmamış).
• Lukens, W. E., Eze, P. 6 Schubert, B. A. (2019). The effect of diagenesis on carbon isotope values of fossil wood. The Geological Society of America, 47(10), 987–991.
• Matysová, P. (2016). Study of fosil wood by modern analytical methods: case studies [Phd Thesis] Charles University in Prague, Faculty of Science Institute of Geology and Palaeontology, Prague.
• Mustoe, G. (2017). Wood Petrifaction: A New View of Permineralization and Replacement. Geosciences, 7(4), 119.
• Mustoe, G. & Viney, M. (2017). Mineralogy of Paleocene Petrified Wood from Cherokee Ranch Fossil Forest, Central Colorado, USA. Geosciences, 7(2), 1-22.
• Mustoe, G., Viney, M. & Mills J. (2019). Mineralogy of Eocene Fossil Wood from the “Blue Forest” Locality, Southwestern Wyoming, United States. Geosciences, 9(1), 35.
• Özgüven-Ertan, K. (1971). Sur un bois fossile de Taxodiaceaedans la flore Neogene d'Istanbul (Turquied'Europe): Sequoioxylon egemeni n.sp. Revue Faculté des Sciences de l’Universite d’Istanbul, 36(B), 89–114.
• Öztürk, A. ve Karadağ, M. M. (2009). Yukarıkaracahisar (Banaz-Uşak) Bölgesinin Stratigrafisi ve Petrografik Özellikleri. Selçuk Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 24(4), 1-22.
• Pe-Piper, G., Imperial, A., Piper, D. J. W., Zouros, N. C. & Anastasakis, G. (2019). Mineral data (SEM, electron microprobe, Ramanspectroscopy) from epithermal hydrothermal alteration of the Miocene Sigri Petrified Forestand host pyroclastic rocks, Western Lesbos, Greece. Data in Brief 24, Article 103987. https://doi.org/10.1016/j.dib.2019.103987
• Sakınç, M., Aras, A., Yaltırak, C., Batı, Z. ve Çağatay, N. (2007). Trakya Karasal Tersiyerinde Silisleşmiş Ağaçlar, Paleoflora, Paleoklimatoloji, Paleocoğrafya (Proje no: 103Y137). TÜBİTAK.
• Sarıfakıoğlu, E. (2011). Kütahya – İ 23 Paftası, 1:100 000 ölçekli Türkiye Jeoloji Haritaları. Maden Tetkik ve Arama Müdürlüğü Jeoloji Etütleri Dairesi, No:157.
• Seyitoğlu, G. (1997). Late Cenozoic tectono-sedimentary development of the Selendi and Uşak–Gure basins: a contribution to the discussion on the development of east–west and north trending basins in western Turkey. Geological Magazine, 134, 163–175.
• Üner, B. (2022). Trakya ve Batı Anadolu Bölgeleri Silisleşmiş Ağaçlarının Jeolojik, Jeokimyasal ve Gemolojik Özelliklerinin Karşılaştırılması [Yayımlanmamış Doktora Tezi]. İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa Lisansüstü Eğitim Enstitüsü.
• Velitzelos, E. & Zouros, N. (1997). The Petrified Forest of Lesvos – Protected Natural Monument. Proc. Internat. Sympos. On Engineering Geology and the Environment, Athens, 3037–3043.
• Velitzelos, D., Bouchal, J. M. & Denk, T. (2014). Review of the Cenozoic floras and vegetation of Greece. Review Palaeobotany and Palynology 204(2), 56–117.
• Viney, M., Hickey, R. D. & Mustoe, G. E. (2019). A Silicified Carboniferous Lycopsid Forest in the Colorado Rocky Mountains, USA. Geosciences, 9(510), 1-18. https://doi.org/10.3390/geosciences9120510
• Voudouris, P., Velitzelos, D., Velitzelos, E. ,& Thewald, U. (2007). Petrified wood occurrences in western Thrace and Limnos Island: mineralogy, geochemistry and depositional environment. Bulletin of the Geological Society of Greece, 40(1), 238-250.
• Zouros, N., Velitzelos, E., Valiakos, I. & Labaki, O. (2007). The Plaka Petrified Forest Park inWestern Lesvos - Greece. Proceedings of the 11th International Congress, Bulletin of the Geological Society of Greece, 40, 1880–1891.