DOĞU KARADENİZ BÖLGESİ KİL MİNERALLEŞMELERİNİN OLUŞUMU VE KÖKENİ

Öz

Doğu Karadeniz provensi boyunca volkanojenik masif ve damar tip sülfit yatakları ile ilişkili durumda yaygın ve yoğun hidrotermal alterasyon gözlenmektedir. İnceleme alanından derlenen numuneler üzerinde tüm kaya ve kil numunelerinin X-ışınları difraksiyonu (XRD), taramalı elektron mikroskop (SEM) ve enerji dispersiv spektrometre (EDS) çalışmaları ve kimyasal analizler yapılmıştır. Kil mineral toplulukları Geç Kretase volkanik kayaçları (bazaltik, andezitik, dasitik, riyodasitik ve riyolitik lavlar ve piroklastikler) içerisinde gözlenmiştir ve özellikle de Geç Kretase-Paleosen intrüzyonları ile ilişkilidir. Geç Kretase volkanizması den oluşmuştur. Volkanik kayaçların hidrotermal alterasyonu; propillitik, fillitik (serisitik) alterasyonlar, hematitleşme, silisleşme ve alunitleşme şeklinde gelişmiştir. Alunit, kaolinit, jips ve nabit sülfür yüksek sülfitleşme zonlarında, kaolinit ve silis polimorfları killeşme zonlarında ve serisit (illit) ise fillitik zonda gözlenmiştir. Bazı kaolinit oluşumları silis polimorfları ve kısmen illit içerirken, bazıları kaolinitler saf olup 5-30 cm lik bantlar halinde, beyaz-açık yeşil renklidirler. İllit genellikle 2M politipinde olup kristalinitesi iyidir. İllitlerin oksijen izotop değerleri ‰ 6-8 (V-SMOW) arasında olup, deniz suyundan yüksek sıcaklıklarda (200-300oC) oluştuğunu göstermektedir. Volkanik kayaçları içinde gözlenen, bindirme fayına paralel olarak gelişmiş 1-2 m genişlikteki bir zonda gözlenen hidrotermal, beyazımsı- çık yeşil renkli kaolinitin oksijen izotop değerleri ‰ 16-17 arasındadır ve bu değerlere göre muhtemelen deniz suyunun benzer değerleri ile denge halindeki 75-100oC arasındaki sıcaklıklarda oluşmuştur. Alterasyon zonlarında genellikle Ca-montmorillonitten oluşan iki tür bentonit oluşumu belirlenmiştir. Yeşilimsi-sarımsı yeşil renkli olan birinci tür bentonit oluşumu hemen hemen saf montmorillonitten oluşurken, ikinci tür beyazımsı-pembe renkli olanlar az miktarda (%5-10) silis polimorfları içerir. Her iki tür bentonit oluşumunun oksijen izotop değerleri (‰ 23-29), bu bentonitlerin halmrolizle oluştuğunu gösterir. Ca-montmorillonit türü simektitlerde tabaka aralarında Na veya K bulunmasında bölgeler arasında bir farklılık gözlenmemiştir.

Anahtar Kelimeler

• Doğu Karadeniz, hidrotermal alterasyon, illit, kil, kaolinit, montmorillonit.

Abstract

Widespread and intensive hydrothermal alteration is associated with volcanogenic massive sulfide and vein type sulfide deposits are generally observed thought the Eastern Black Sea province. Samples were collected from many localities in the province for bulk-rock and clay fraction X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray (SEM-EDX), dry chemical analyses were made. Clay mineral assemblages are observed in and around of Late Cretaceous volcanic rocks composed of basaltic, andesitic, dacitic, rhyodacitic and rhyolitic lavas and pyroclastics are often spatially associated with Late Cretaceous-Paleocene granitoid intrusion. Hydrothermal alteration of the volcanic rocks resulted in the formation of propylitic, phyllitic (seritic) and, argillic alteration along with hematite, silica polymorphs and, alunite mineralization. Alunite, kaolinite, gypsum, pyrite and native sulfur are abundant in high sulfidation zones, kaolinite and silica are abundant in the argillic alteration and sericite (illite) dominates in the phyllic alteration. Some of kaolinite occurrences are composed of kaolinite, silica polymorpps and partly illite. Other kaolinites were seen as veins and their thickness are between 5 to 30 cm and white to light green in color. Illite minerals are generally 2M polytype and their crystalinity are good. Oxygen isotope values of illite minerals range between 6 and 8 ‰ (V-SMOW) and suggest deposition from seawater at elevatedtemperatures (200-300 oC). Oxygen isotope values of the kaolinite veins range between 16 and 17 ‰. The veins were most likely formed at temperatures of 75 to 100 oC in equilibrium with water that has values similar to those of seawater (0 ‰). Two type of bentonite occurrences in the alteration were defined zones and generally contain Ca-montmorillonite. First type of the bentonite deposits which are greenish yellow colored consists of nearly pure montmorillonite whereas second type which is white to purple ones contain minor amounts of silica polymorphs (% 5-10) besides to Ca-montmorillonite. Oxygen isotope values of montmorillonite from the bentonite deposits range between 23 and 29 ‰ clear evidence of formation by halmyrolysis. Na and K are found in Ca-montmorillonites in generally all of bentonite occurrences.

Keywords

• Black Sea, clay minerals, hydrothermal alteration, illite, kaolinite, montmorillonite

Kaynakça

1. Ayan, Z., 1991, Şebinkarahisar (Giresun) kuzeybatısındaki Pb-Zn-Cu cevherleşmesinin mineralojikjeokimyasal incelenmesi ve kökensel yorumu. Doktora Tezi, D.E.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, 186 s., İzmir.
2. Ayan, Z. ve Dora, Ö., 1993, Şebinkarahisar (Giresun) kuzeybatısında yer alan granitoyid sokulumu ve yöredeki Pb-Zn cevherleşmesi ile olan ilgisi. TJK Bült., 8, 160-168.
3. Çağatay, M.N., 1977, Development of geochemical exploration techniques for massive sulphide ore deposits, eastern Black Sea region, Turkey; Unpub. Ph. D. Thesis, Univ. London, 364 p.
4. Çağatay, M.N., 1993, Hydrothermal alteration associated with volcanogenic massive sulfide deposits: Examples from Turkey. Econ. Geol. 88, 606-621.
5. Çelik, M., Karakaya, N. ve Temel, A., 1997, Giresun Yöresi Alunit, Kaolen ve diğer metal dışı Mineralleşmelerinin Özelliklerinin İncelenmesi, Ekonomik Önemlerinin Araştırılması, TÜBİTAK, YDABÇAG-139, 172s. (yayınlanmamış).
6. Çelik, M. ve Karakaya, N.,1997a, Giresun-Bulancak yöresi kil oluşumlarının incelenmesi. VIII. Ulusal Kil Sempozyumu Bildiler Kitabı, Kütahya, Türkiye, I. Işık, ed., 59-65.
7. Çelik, M. ve Karakaya, N., 1997 b, Ordu ve Giresun civarında gözlenen hidrotermal kil oluşumlarının incelenmesi. VIII. Ulusal Kil Sempozyumu Bildiler Kitabı, Kütahya, Türkiye, I. Işık, ed., 99-106.
8. Çelik, M. and Karakaya, N., 1998, Hydrothermal alteration and spring water geochemistry of Şebinkarahisar (Giresun, NE Turkey), volcanic field, Mineralogic Magazine, 62A, 290-291.

9. Çelik, M. and Karakaya, N., 1999, Major- and trace element mobility in Hydrothermal altered of the Şaplıca, Şebinkarahisar (Giresun, Turkey), European Journal of Mineralogy, 11, 48 p.
10. Çelik, M., Karakaya, N. and Temel, A., 1999, Clay minerals in hydrothermally altered volcanic rocks, eastern Pontides, Turkey, Clays and Clay Minerals, 47/6, 708-718.
11. Ercan, T. ve Gedik, A., 1983, Pontidlerdeki volkanizma: Jeoloji Mühendisliği, 18, 3- 22.
12. Gedikoğlu, A., Pelin, S., Özsayar, T., 1979. The main lines of geotectonic development in the East Pontids in the Mesozoic areas: Geochome-I, 555-580.
13. Gündoğdu, M.N., 1982, Neojen yaşlı Bigadiç sedimanter baseninin jeolojik, mineralojik ve jeokimyasal incelemesi: Doktora tezi, H.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, 386 s. (yayınlanmamış)
14. Inoue, A., 1995, Formation of clay minerals in hydrothermal environments. In: Origin and Mineralogy of Clays. B. Velde, ed., Springer, Berlin, 268-330.
15. Inoue, A., Kohyama, N., Kitagawa, R. and Watanabe, T., 1987, Chemical and morphological evidence fort he conversion of smectite to illite. Clays and Clay Minerals, 35, 111-120.
16. Inoue, A., Utada, M. and Wakita, K., 1992, Smectite-to-illite conversion of smectite to illite. Applied Clay Science 7, 131-145.
17. JICA, 1998, Report on the mineral exploration in the Espiye area, the Republic of Turkey, Phase II, III., Japon Int. Coop. Agency Metal Mining Agency of Japon, MTA Report, 10066-10067, 118,119 p.
18. Karakaya, N. ve Karakaya, M.Ç., 2001, Hydrothermal Alteration of The Şaplıca Volcanic Rocks, Şebinkarahisar, Turkey. International Geology Review, 43/9, 953-962.
19. Karakaya, N. ve Karakaya, M.Ç., 2001, Şaplıca (Şebinkarahisar,Giresun) Volkanitlerinin Hidrotermal Alterasyon Türlerinin Mineralojik ve Jeokimyasal Özellikleri: Türkiye Jeoloji Bülteni, 44/2, 75-90.
20. Karakaya, M.Ç., Karakaya, N. ve Ekmekçi, M., 2005, Doğu Karadeniz Bölgesindeki Bazı Maden Yatakları ile Yüzey ve Yeraltısuyu Kimyası Arasındaki İlişkinin Araştırılması TÜBİTAK YDABÇAG-103Y016, 159 s.
21. Ketin, İ., 1966, Anadolu’nun tektonik birlikleri: MTA Bülteni, 66, 20-34.
22. Köprübaşı, N., 1993, Tirebolu-Harşit (Giresun) arası Jura-Kretase yaşlı magmatik kayaçların petrolojisi ve jeokimyası. Türkiye Jeoloji Bült., 36, 139-150.
23. Novoviç, T., 1979, Contribution to the knowledge of main types of mineralizations in copper, zinc and lead deposits in Black Sea region, Turkey. Geocome-I, 16-29s.
24. Özsayar, T., Gedikoğlu, İ. ve Pelin, S., 1981, Artvin yöresi yastık lavlarının yaşına ilişkin paleontolojik veriler. K.T.Ü. Yerbilimleri Derg., 2/1-2, 2-37.
25. Şengör, A.M.C., 1980, Türkiye Neotektoniğinin esasları: Türkiye Jeoloji Kur. Yerbilimleri Özel Dizisi, Ankara, 40s.
26. Şengör, A.M.C., 1982, Kimmerid Orojenik sisteminin evrimi: Orta Mesozoyikʹde Paleo Tetisʹin kapanması olayı ve ürünleri. TJK Kurultayı: 45-46.
27. Terzioğlu, M.N., 1985, Reşadiye (Tokat) kuzeyindeki Eosen yaşlı Hasanşeyh plato bazaltlarının mineralojik, petrografik ve jeokimyasal incelenmesi. C.Ü. Müh. Fak. Dergisi, 2/1: 106-133.
28. Tokel, S., 1972, Stratigraphical and volcanic history of Gümüşhane region, NE Turkey: Ph. D. Thesis, Colage Univ., London.
29. Tokel, S., 1973, Doğu Pontidlerin Mesozoyik ve Tersiyerʹdeki gelişmesi ve bu gelişmenin Kuzey Anadolu Zonu ile muhtemel ilişkileri: Cumhuriyetin 50. Yılı Yer Bilimleri Kongresi, Tebligler, 1-5.
30. Tokel, S., 1977, Doğu Karadeniz Bölgesinde Eosen yaşlı kalkalkalin andezitler ve jeotektonizma. TJK Bült., 20: 49-54.
31. Utada, M., 1980, Hydrothermal alteration alteration related to igneous activity in Cretaceous and Neogen Formations of Japan. Mining Geology Japanese Special Issue, 5, 507-522.