Earthquake Simulation Studies for the Marmara Region Using Empirical Green’s Functions Method

Year 2014, Volume: 35 Issue: 1, 141 - 168, 01.02.2014

Yeşim YÜCEL Öztürk Selin Ay Cahit Helvacı

https://doi.org/10.17824/huyuamd.39133

Cited By: 2

Abstract

Bigadiç borate deposits are located in two different zones within NE-SW-trending basin which is made of Neogene playa lake sediments. Geochemical and stable isotope analyses of samples collected from the Bigadiç (Balıkesir) borate deposits were carried out. Using the constants of minerals, such as calcite, chlorite and montmorillonite, in equilibrium with colemanite minerals, the oxygen and hydrogen isotope values of the fluid which formed the borate minerals were calculated from the measured colemanite samples collected from the Bigadiç deposit. The oxygen and hydrogen isotope values for the colemanite minerals obtained from the Bigadiç borate deposit are of 26.9 - 39.9‰ and -50 - -81‰ , respectively.Considering the formation temperatures of borate deposits, the oxygen and hydrogen isotope compositions of the fluid in equilibrium with the borate minerals were calculated by using the estimated temperatures of 60, 40 and 250C. Calculated oxygen isotope values of the fluid at the estimated temperatures of 60, 40 and 250C range from 6.78 to 22.51‰, 8.72 to 30.9‰ and 0.3 to 13.3‰, respectively. Calculated hydrogen isotope values of the fluid at the estimated temperatures of 60, 40 and 250C range from -6.66 to -23.66‰, -13.27 to 3.73‰ and -19 to 12‰, respectively. The boron minerals and the calculated oxygen and hydrogen isotope values of the fluid in equilibrium with these minerals were compared with the natural oxygen and hydrogen isotopes reservoirs and the oxygen isotope values of the minerals, such as gypsum and anhydrite, obtained from the important evaporite deposits in Turkey. It is determined that the oxygen and hydrogen isotope values of the fluid which forms boron minerals are close to the oxygen isotope values of those andesite-rhiyolite and lacustrine evaporites, and hydrogen isotope values of formation waters, which are thought to be mixed of meteoric water, respectively.The oxygen isotope values for the Bigadiç borate minerals show great similarity with those of the minerals, such as gypsum and anhydrite, obtained from the important evaporite deposits in Turkey

Keywords

Bigadiç borate deposits, boron mineral, oxygen-hydrogen stable isotope geochemistry

Bor Minerallerinin Duraylı İzotop Jeokimyası: Bigadiç (Balıkesir) Borat Yatağından Bir Örnek

Abstract

Batı Anadolu’da bulunan Bigadiç borat yatakları Neojen yaşlı playa göl tortullarından yapılı KD-GB uzanımlı bir havza içinde iki farklı zonda yer almaktadır. Bu yataklardan alınan bor minerallerinin jeokimyasal ve duraylı izotop analizleri gerçekleştirilmiştir.Bigadiç Borat yatağından alınan kolemanit örneklerinin oksijen ve hidrojen izotop analizleri ve bu minerallerle ile birarada bulunan kalsit, klorit, montmorillonit gibi minerallere ait sabitler kullanılarak, bor minerallerini oluşturan akışkanın oksijen ve hidrojen izotop değerleri hesaplanmıştır. Bigadiç borat yatağından alınan kolemanit örneklerinin oksijen ve hidrojen izotop değerleri sırasıyla, 26.9 - 39.9‰ ile -50 - -81‰ aralıklarında ölçülmüştür. Bor yataklarının oluşum sıcaklıkları göz önüne alınarak 60, 40 ve 25 0C tahmini sıcaklıklarda bor mineralleri ile dengedeki akışkanın oksijen ve hidrojen izotop bileşimi hesaplanmıştır. Akışkanın hesaplanan oksijen ve hidrojen izotop değerleri 600C tahmini oluşum sıcaklığında sırasıyla 6.78 - 22.51‰ ile -6.66 - -23.66‰, 40 0C tahmini oluşum sıcaklığında sırasıyla 8.72 - 30.9‰ ile -13.27 - 3.73‰ ve 250C tahmini oluşum sıcaklığında sırasıyla 0.3 - 13.3‰ ile -19 - 12‰ değer aralıklarında bulunmuştur. Bor mineralleri ve bunlardan hesaplanan dengedeki akışkanın oksijen ve hidrojen izotop değerleri, doğal oksijen ve hidrojen izotop rezervuarları ve Türkiye’de bulunan önemli evaporit yataklarında gözlenen jips ve anhidrit minerallerine ait oksijen izotop değerleri ile karşılaştırılmıştır. Buna göre elde edilen oksijen ve hidrojen izotop değerleri sırasıyla andezit, riyolit ve gölsel evaporitlerin oksijen izotop değerleri ile meteorik su katkılı olduğu düşünülen formasyon sularına ait değerlere yakın olduğu saptanmıştır. Aynı zamanda Bigadiç bor minerallerine ait oksijen izotop değerleri Türkiye’de bulunan önemli evaporit yataklarında gözlenen jips ve anhidrit minerallerine ait oksijen izotop değerleri ile büyük benzerlik sunmaktadır

Keywords

Bigadiç borat yatakları, bor minerali, oksijen-hidrojen duraylı izotop jeokimyası

References

• Abollino, O., Aceto, M., Buoso,S., Gasparon, M., Green,W, J., Malandrino, M. And Men- tasti,
• E. 200 Distribution of major, minor and trace elements in lake environments of An- tarctica. Antarctic Science 16 (3): 277– 291.
• Alaca, O., Işıntek, İ., Selvi, A., Kurul, A., 1987, Bigadiç borat havzası batı kesiminin jeolojik incelemesi, Etibank Raporu (ya- yınlanmamış), Ankara, 37 s., 12 ek.
• Baysal, O., 1973 Sankaya (Kırka) borat yatakla- rının oluşumu: Türkiye Mad Bil. Tek III. Kong . 255 277.
• Baysal O. ve Ataman, G., 1975, Türkiye’de yem bir bor minerali: Kemit ve oluşumunun tartışması: Türkiye Jeol. Kur. Bült., 18, 3-10.
• Bowser, J. C, 1964, Geochemistry and Petro- logy of sodium borate in non-marine evaporate environments, Ph. D. Thesis Univ. Calif., Los Angeles.
• Clayton, R. N., and Mayeda, T., 1963., The use of bromine pentafluoride in the extrac- tion of oxygen from oxides and silica- tes for isotopic analysis.  Geochimica et Cosmochimica Acta, volume 27, pp. 47-52.
• Cole, D.R., 1985, A preliminary evaluation of oxygen isotopic exchange between chlorite and water; Geol. Soc. America Abstr. with Programs, 17, p. 550
• Ercan, T., Gunay, E., Çevikbaş, A., Ateş, M., Küçükayman, A., Can, B. ve Erkan, M.
• 19 Bigadiç çevresinin (Balıkesir) jeo
• lojisi, magmatik kayaçların petrolojisi ve
• kökensel yorumu. Maden Tetkik Arama
• Genel Müdürlüğü Jeoloji Dairesi Rapo
• ru, Ankara (yayımlanmamış).
• Erdoğan, B., 1990. Stratigraphic features and tectonic evolution of the İzmir-Ankara Suture Zone in the region between İzmir and Seferihisar. Turkiye Petrol Jeolog- ları Derneği Bulteni, 2, 1-20.
• Erkül, F., Helvacı C. and Sözbilir, H. 2005a. Stra- tigraphy an Geochronology of the Early Miocene Volcanic Units in the Bigadiç Borate Basen western Turkey. Turkish
• Journal of Earth Science, vol. 14, pp. 227-253.
• Erkül, F., Helvacı C. and Sözbilir, H. 2005b. Evi- dence for two episodes of volcanizm in the Bigadiç borate basin and tectonic implications for western Turkey, Geolo- gical Journal, 40: 545-570.
• Erkül, F., Tatar Erkül, S., Helvacı, C. 2010. Erken Miyosen Bigadiç bor havzasındaki vol- kanik birimlerin petrografik ve jeokimya- sal özellikleri: magma karışımının kanıt- ları, Batı Anadolu-Türkiye, Yerbilimleri 31(2): 141- 168.
• Graham, C.M., Viglino, J.A., and Harmon, R.S.,
• 1987, Experimental study of hydrogen- isotope exchange between alumino- us chlorite and water and of hydrogen diffusion in chlorite; Amer. Mineral. 72, 566-579
• Gündoğdu, M. N., 1982, Neojen yaşlı Bigadiç se- dimanter baseninin jeolojilik, mineralojik ve jeokimyasal incelenmesi, Doktora tezi, 386s., 3 ek, H.Ü.(yayımlanmamış), Ankara.
• Helke, A., 1955, Beobachtungen an Türkisc- he minerallagersteatten II. N. Jb. Min. Abh.:178-180.
• Helvacı, C., 1983, Türkiye borat yataklarının mi- neralojisi. Jeo. Müh. Derg., 17, 37-54.
• Helvacı, C., 1986, Geochemistry and origin of the Emet borate deposits, western Tur- key. Bulletin of Faculty of Engineering Cum. Uni., serie A, Earthsciences 3, 49- 74.
• Helvacı, C., 1995, Stratigraphy, mineralogy and genesis of the Bigadiç borate deposits, Western Turkey. Economic Geology 90, 1237-1260.
• Helvacı, C., 2001, Türkiye Borat Yatakları. Je- oloji Mühendisleri Odası Yayınları, no: 71, 34s., Ankara.
• Helvacı, C., ve Alaca, O., 1991, Bigadiç Borat
• Yatakları ve Çevresinin Jeolojisi ve Mi
• neralojisi, MTA Dergisi 113, 61-92.
• Helvacı, C., ve Alonso, R., 2000, Borate depo- sits of Turkey and Argentina; A sum- mary and geological comparison.Tur- kish Journal of Earth Sciences, 9, 1-27.
• Helvacı, C., ve Dora, Ö., 1985, Bigadiç borat yalaklarında mineral oluşumları hak- kında yeni görüşler: TJK 39. Bilimsel ve
• Teknik Kurultayı Bildiri özleri, 75-76.
• Helvacı, C., İnci, U., Yağmurlu, P., Yılmaz H.,
• 1987, Batı Anadolunun Neojen stratigra
• fisi ve ekonomik potansiyeli , A.Ü: Ispar
• ta Müh. Fak. Dergisi, Jeoloji, 3., 31-45.
• Helvacı, C., Mordoğan, H., Çolak, M. and Gün- doğan, İ, 2004, Presence  and distri- bution of lithium in borate deposits and some recent lake waters of west- central Turkey. International Geology Review, vol. 46, p.177-190.
• Helvacı, C., and Orti, F., 1998, Sedimantology and diagenesis of Miocene colemanite- ulexite deposits (western Anatolia, Tur- key). Journal of Sedimentary Research 68. 1021-1033.
• Helvacı, C., and Orti, F., 2004, Zoning in the Kırka borate deposit, western Turkey: primary evaporitic fractionation or dia- genetic modifications? The Canadian Mİneralogist, vol.42, no.4, p.1179-1204
• Helvacı, C., Stamatakis, M., G., Zagouroglou, C., and Kanaris, J., 1993, Borate mine- rals and related authigenic silicates in northeastern Mediterranean Late Mio- cene continental basins. Explor. Mining Geology 2, 171-178..
• Hoefs. J., 1987, Stable isotope geochemistry (3rd ed.): New York, Springer-Verlag, 241 p.
• İnan. K., 1975, Sulu bor mineral yalaklarının olu- şum modeli: Türkiye Jeol. Kur. Bull., 18, 165-168.
• Koçak, İ., 2009. Bigadiç (Balıkesir) çevresi borat yataklarının mineralojik ve jeokimyasal incelenmesi, Ankara Üniversitesi (yük- sek lisans tezi), Ankara (yayımlanma- mış).
• Krouskopf, K. B., 1989. Introduction to Geoche- mistry. 2nd. Edition. Mc graw Hill Book campany, London, 1989
• Kyser T. M., and O’Neil J.R., Geochim. Cos- mochim. Acta, 1984, 48, 2123-2134.
• Martin, J.D. ISOMOD-Isofrac Stable isotope cal- culating programme. Departamento de
• Tecnología de la Construcción, E.T.S.de
• Ingenieros de Caminos, Canales y Pu
• ertos Universidad de La Coruña, SPAIN
• Meixner, H., 1952, Einige borate minerale ( co- lemanitund tertschit, ein neues mineral) aus der Turkei. Fortschr. Mineralogie,, 31: 39-42.
• Meixner, H., 1953, Neue Türkische boratla- gerstatten Berg. U. Hüttenmann. Mo- natsh. 98: 86-92.
• Meixner, H., 1956, Die neue Türkische boratpro- vinz in İskeleköy bei Bigadiç im Vilayet Balıkesir. Sonerabdruck aus Kaliund Steinsals, part 2, p. 43-47, Essen, Ver- lag Glöckauf.
• Moldovanyi, E. P., L. M. Walter, and L. S. Land (1993) Strontium, boron, oxygen, and hydrogen isotopic geochemistry of bri- nes from basal strata of the Gulf Coast sedimentary basin, USA:  Geochimica et Cosmochimica Acta, v. 57, p.2083- 2099.
• Okay A.I., and Siyako M. 1993. The revised lo- cation of the İzmir-Ankara Suture in the region between Balıkesir and İzmir. In:
• Tectonics and Hydrocarbon Potential
• of Anatolia and Surrounding Regions. S.
• Turgut (ed.). pp. 333-355.
• Onuma N., Claytun R. N., and Mayeda T.K.,
• 1972, Oxygen isotope cosmothermo
• meter, Geochim.Cosmochim.Acta36, 169-188.
• Özpeker, I., 1969, Batı Anadolu borat yatakları- nın mukayeseli ve jenetik etüdü: Dokto- ra Tezi, İstanbul Teknik Üniv., 116 s.
• Özpeker, I., ve İnan. K., 1978, Batı Anadolu bo- rat yataklarında izlenen mineral birlik- lerinin yatak evrimiyle ilişkileri: Türkiye
• Jeol. Kur. Bült., 21, 1-10.
• Palmer, M.R. and Helvacı, C., 1997, The boron isotope geochemistry of the neogene borate deposits of western Turkey, v61, no.15, pp. 3161-3169.
• Palmer, M.R., Helvacı, C., and Fallick, A.E., 2004, Sulphur, sulphate oxygen and strontium isotope composition of Ce- nozoic Turkish evaporates. Chemical Geology, v. 209, p. 341-256
• Schroll, E. 1975. Analytische Geochemie, Ferdi- nand Enke Verlag, Stuttgart, p. 292.
• Sheppard, S.M.F. (1986) In Stable isotopes in high temperature geological processes (Valley, J. W., Taylor, H. P., and O’Neil,
• J. R., eds.) Reviews in Mineralogy, vol.
• 16, 165-83, Min. Soc. America.
• Sunder, M. S., 1980, Geochemistry of the Sa- rıkaya borate deposits (Kırka-Eskişehir), Bulletin of the Geological Society of Turkey 2, 19-34.
• Taylor, H., P., Jr., 1974, The application of oxy- gen and hydrogen isotope studies to problems of hydrothermal alteration and ore deposition: Econ, Geol., v, 69, p, 843-883.
• Yılmaz, Y., Genc, Ş.C., Gurer, F., Bozcu, M., Yılmaz, K., Karacık, Z., Altunkaynak, Ş., and Elmas, A., 2000. When did the western Anatolian grabens begin to de- velop? E. Bozkurt, J.A. Winchester and J.D.A. Piper (eds.), Tectonics and Mag- matism in Turkey and the Surrounding Area, Geological Society, London, Spe- cial Publications, 173, 353-384.