Kuzeybatı Trakya'da (Lalapaşa-Pınarhisar) İslambeyli formasyonu'nun ve bentonit oluşumlarının jeolojisi, mineralojisi, jeokimyası ve teknolojik özellikleri
The geology, mineralogy, geochemistry and technological properties of İslambeyli formation and bentonite occurences in Northwest Thrace basin (Lalapaşa-Pınarhisar)
- Tez No: 517158
- Danışmanlar: PROF. DR. RECEP FAHRİ ESENLİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Jeoloji Mühendisliği, Geological Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 422
Özet
ÖZET Kuzey Trakya'da, Trakya Tersiyer Havzası'nın en alt çökelleri olan İslambeyli Formasyonu ve içerisindeki bentonit oluşumları bu tez çalışmasının ana konusunu oluşturur. Formasyonun jeolojisi, alt-üst ilişkileri, genel mineralojisi-petrografisi, jeokimyası ve özellikle kil mineralojisi açıklanmaya çalışılmıştır. Tez çalışması kapsamında İslambeyli Formasyonu'nun yayılım gösterdiği iki alan seçilmiştir: 1) Edirne-Lalapaşa Alanı ve 2) Kırklareli-Pınarhisar Alanı. İslambeyli Formasyonu Edirne-Lalapaşa Alanı'nda volkanik-piroklastik katkı içerirken Kırklareli-Pınarhisar Alanı'nda içermez. Çalışma alanlarında Eosen-İslambeyli Formasyonu Paleozoik-Istranca Masifi üzerine uyumsuz olarak gelmekte ve dereceli-uyumlu olarak Kırklareli Kireçtaşı'na (Üst Eosen) geçmektedir. Kırklareli Kireçtaşı üzerine uyumsuzlukla Oligosen-Pınarhisar ve Süloğlu (Kırklareli-Pınarhisar Alanı'nda bulunmaz) Formasyonları, bunlar üzerine uyumsuzlukla Pliyosen-Trakya Formasyonu ve güncel çökeller gelmektedir. Çalışma alanları genelinde Istranca Masifi'nin kayaç türleri başlıca gnays ve metagranit, nadiren şistler, amfibolit ve serpantinittir. Masifin kayaç gruplarındaki genel mineral birliği ise“kuvars, K-feldspat (ortoklaz, mikroklin), plajiyoklaz (albit-oligoklaz), muskovit, serisit, biyotit, klorit, amfibol, gröna, epidot, piroksen, serpantin mineralleri, profillit, sfen, apatit, opak mineraller”şeklindedir. İslambeyli Formasyonu, masife ait çeşitli boyutlarda elemanları büyük ölçüde içerir ve resifal özellikteki Kırklareli Kireçtaşı'na yaklaşan üst seviyelerinde ise karbonatça zenginleşir. Böylece formasyon altta iri taneli, genelde tabakalanma göstermeyen, yüksek enerjili ortam ve yığışım çökeli karakterinde, orta-üst seviyelerde ise ince taneli, genelde tabakalı, düşük enerjili ortam çökeli karakterindedir. Formasyonun genel litolojisi kumtaşı, killi-karbonatlı kumtaşı, kumlu kiltaşı, kiltaşı, killi-kumlu kireçtaşı, kireçtaşı şeklindedir ve klastik seviyeleri jeokimyasal olarak da başlıca kuvarsça zengin sedimanter kayaç niteliğindedir. Edirne-Lalapaşa Alanı'ndaki piroklastik katkı ise genelde klastikler içerisinde çimento durumunda, bazı seviyelerde de dasit-riyodasit karakterde tüf-tüfit özelliğindedir. Bu piroklastikler Trakya Tersiyer Havzası'nın kuzeyindeki ilk volkanik ürünlerdir. İslambeyli Formasyonu'nun kalınlığı Edirne-Lalapaşa Alanı için en fazla 70 m ve Kırklareli-Pınarhisar Alanı için ise en fazla 90 m olarak belirlenmiştir. Istranca Masifi'nin feldspat ve mika oranları İslambeyli Formasyonu'nun klastik seviyelerinde % 50'den fazla oranda azalmıştır. Özellikle birincil feldspatlar büyük ölçüde kil minerallerine dönüşmüştür. Edirne-Lalapaşa Alanı'nda, formasyon içerisindeki volkanik malzeme de hemen tümüyle kil minerallerine dönüşmüştür. Bu nedenle, Edirne-Lalapaşa Alanı'nda toplam kil mineral içeriği Kırklareli-Pınarhisar Alanı'ndakinden belirgin olarak yüksektir. Edirne-Lalapaşa Alanı'nda İslambeyli Formasyonu'nun ortalama smektit içeriği % 50'den fazla iken Kırklareli-Pınarhisar Alanı'nda % 50'den düşüktür. Her iki alanda da smektit ana kil mineralidir ve illit, kaolinit ve klorit düşük veya eser oranlardadır. Formasyonun genel mineral birliğinde kil minerallerinin yanısıra kuvars, feldspat (K-feldspat ve plajioklaz), mika (muskovit ve biotit), kalsit, zeolit (holandit-klinoptilolit) ve jips mineralleri bulunur. Çalışma alanlarının hem kendi içerisindeki hem de karşılıklı değerlendirmesinden, İslambeyli Formasyonu'ndaki litoloji, mineral türleri ve oranları açısından dikey ve de yanal değişkenlik bulunduğu anlaşılmıştır. Kil mineral tür ve oranları değişkendir, karbonat bileşen genelde üst seviyelere doğru fazlalaşır, zeolit ve jips formasyonun orta-üst seviyelerindedir ve jips sadece Kırklareli-Pınarhisar Alanı'ndadır. İslambeyli Formasyonu'nun petrografik-mineralojik olarak gözlemlenen alterasyonu kimyasal açıdan da kendini gösterir. Çalışma alanları genelinde; Istranca Masifi'nin kimyasal alterasyon indeksi (CIA): 55 ve plajioklaz alterasyon indeksi (PIA): 58 iken İslambeyli Formasyonu'nu için CIA: 69 ve PIA: 75'dir. Bu alterasyon dereceleri Edirne-Lalapaşa Alanı'nda Kırklareli-Pınarhisar Alanı'na göre daha yüksektir. Bu sonuç büyük ölçüde Edirne-Lalapaşa Alanı'ndaki piroklastik katkının yüksek alterasyonun da toplam alterasyona eklenmesinden dolayıdır. İz elementler açısından formasyonun Edirne-Lalapaşa Alanı örneklerinde üst kıtasal kabuğa (UCC) göre Ba, K, Sr, P ve Ti'ca fakirleşme, Th, La, Ce, Nd, Hf, Sm ve Tb'ca zenginleşme vardır. Kırklareli-Pınarhisar Alanı örneklerinde ise Cs, Rb, K, Nb, Ta, Hf, Zr ve Tm' ca fakirleşme belirgindir. Nadir toprak element (REE) kondrite göre ise her iki çalışma alanı örneklerinde de hafif nadir toprak elementlerin (LREE) daha zenginleştiği, ağır nadir toprak elementlerin (HREE) kondrit değerine yakın olduğu görülmüştür. İki çalışma alanında da İslambeyli Formasyonu'nun alttan üst seviyelerine doğru SiO2, Al2O3, K2O ve Fe2O3+TiO2 azalmakta, MgO, CaO ve Zr ve de ΣREE artmaktadır. Edirne-Lalapaşa Alanı'nda, smektit içeriği de yükselmiş olan volkanik katkılı orta-üst parçada ise Ba, Sr, Rb, Sc, Hf, Nb, Ta, Zr, Y, Mo, Pb, Cu ve ΣREE, Th/U ve HREE/MREE+LREE oranları ve Ce/Ce* artmış, Co, Rb, Sr ve Eu/Eu* azalmıştır. Formasyon genelinde negatif Eu anomalisi bulunur. Istranca Masifi (Paleozoik) ve İslambeyli Formasyonu (Eosen) örnekleri, tektonik ortam olarak başlıca aktif kıtasal kenar ve kısmen olgunlaşmış yay ortamlarını işaret etmiştir. İslambeyli Formasyonu'nun smektitleri bal peteği, mısır gevreği, sünger ve gül buketi benzeri görünümlü, ortalama [(Si7.80 Al0.20) (Al2.75 Fe0.42 Mg0.93) (Ca0.38 K0.08 Na0.04)] yapısal formülüne sahip montmorillonitik dioktahedral Ca-smektit olarak belirlenmişlerdir. Düşük tetrahedral, yüksek oktahedral yüklüdürler. Volkanik cam-smektit dönüşümlerinde katmanlı bal peteği genel yapısı ve mısır gevreği görünümlü smektit oluşumlar yaygındır, feldspat-smektit dönüşümlerinde ise bunların yanısıra sünger ve gül buketi yapıları gözlenmiştir. Ayrıca, klastik seviyelerindeki smektitler piroklastik seviyelerindeki smektitlere göre daha düşük oktahedral Al, Mg ve daha yüksek Fe içerir. İslambeyli Formasyonu'ndaki smektit oluşumunun 1) doğrudan çökelme (feldspat, mika ve hatta kuvars mineral taneleri ve fosil taneleri üzerinde ve de boşluk ve fissürler içerisinde) ve 2) çözünme-çökelme+psödomorfik dönüşümler (volkanik camdan, feldspatlardan ve ayrıca mikalardan dönüşümler) şekillerinde olduğu sonucuna varılmıştır. Edirne-Lalapaşa Alanı'nda smektit dışı kil mineralleri ve karışık katman fazlar ihmal edilebilir oranlardadır. Kırklareli-Pınarhisar Alanı'nda ise illit ve klorit varlığı göreceli artmıştır. İslambeyli Formasyonu'nun üst seviyelerine doğru alkalin şartların ve pH'ın tekrarlanmalı olarak yükseldiği anlaşılmakta olup, bu üst seviyelerde düşük oranda da olsa zeolit ortaya çıkmıştır. İslambeyli Formasyonu'nun yine üst seviyelerinde ortaya çıkan düşük orandaki jips oluşumu da iklimsel ve dolaşım sıvılarındaki değişimlerin sonucu olmalıdır. İslambeyli Formasyonu üzerine dereceli geçişle geldiği düşünülen Kırklareli Kireçtaşı genelde fosilli, mikritik-sparitik, kısmen rekristalize geçişli kireçtaşıdır. Alt seviyelerinde kuvars, feldspat ve mika katkılıdır. Oligosen-Pınarhisar Formasyonu ise genelde Istranca Masifi'ne ve Kırklareli Kireçtaşı'na ait elemanlar içerir ve kiltaşı, kumtaşı, karbonatlı kumtaşı, kumlu-killi kireçtaşı litolojileri ile Edirne-Lalapaşa Alanı'nda, ayrıca ve özellikle Taşlısekban çevresinde piroklastikleri de içerir. Oligosen örnekleri genelinde alterasyon indeksleri; CIA: 72 ve PIA: 77 olup, Istranca Masifi'ne göre ve İslambeyli Formasyonu'na göre daha yüksek alterasyon işaret etmiştir. Oligosen'e ait smektitler Eosen-İslambeyli Formasyonu smektitlerine benzer morfolojik özelliklerde ve montmorillonitik dioktahedral Ca-smektitlerdir. Kimyasal açıdan ise İslambeyli Formasyonu smektitlerine göre daha düşük tetrahedral ve oktahedral Al'lu, daha düşük Fe'li ve daha yüksek Mg'ludurlar. Edirne-Lalapaşa Alanı'nda İslambeyli ve Pınarhisar Formasyonları'nın bentonit seviyelerinden seçilen yüksek smektitli on temsili örnek üzerinde teknolojik parametreler ortaya konmuştur. Örneklerde tanelerin % 90'ı 35-194 µm boyut aralığındadır. pH değerleri 7.51-8.54 arasında değişmektedir ve hem İslambeyli Formasyonu'nun kendi içinde, formasyonun üst seviyelerine doğru hem de Oligosen örneklerinde yükselmektedir. Bentonit örneklerinin şişme indeksi değerleri 2-7 ml/2gr arasındadır ve smektit içeriklerine bağlı olarak yükselir. Bağıl süzüntü hacimleri 118-352 ml arasındadır ve en yüksek değer Sinanköy çevresi örneklerinde bulunmuştur. Plastik viskozite 0.5-2.5 cp, görünür viskozite 1.25-3 cp ve akma noktası değeri 0-2.5 cp aralıklarındadır. Örnekler genelinde viskozite değerleri ile smektit oranları arasında bir ilişki görülmemiştir. Katyon değişim kapasitesi (KDK) değerleri 0.190-0.761 meq/gr aralığındadır ve smektit içerikleriyle doğru orantılı bir artıştadır. Üretim yapılan üç bentonit seviyesinin örneklerindeki KDK değerleri, bentonitlerde amaçlanan alt sınır değerin belirgin üzerindedir. Örneklerin su emme ile yağ emme kapasiteleri sırasıyla; % 123-204, 0.37-0.67 ml/gr ve çökelti miktarları % 10-20 aralığındadır. Bentonit örneklerinin zeta potansiyeli -9.5 ile -17.4 mV arasındadır. Ca-bentonitlerde zeta potansiyelinin, bentonitin smektitlerindeki tabaka yüklerinden ziyade oktahedral alanlarındaki katyonlarla ilişkili olduğu sonucuna varılmıştır. Örneklerin zeta potansiyeli negatif değerleri smektitlerin oktahedral alanlarındaki Al+3 ile artan ve Mg+2 ile azalan bir ilişkide bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT Tertiary-Thrace basin is geographically taken parts in SE Bulgaria, NE Greece and NW Turkey and geologically surrounded by the Stradja Massif in the north (Bulgaria and Turkey), the Rhodope Massif in the west (Bulgaria and Greece) and the Menderes Massif in the south (Turkey). İslambeyli Formation; the first group of sediments at the bottom of the Tertiary succession of the Thrace Basin is exposed limitedly as a narrow belt in the border of Paleozoic-Stradja Massif and Tertiary Thrace Basin in the NW Thrace. The main aim of this PhD thesis study was to explain the clay mineralogy of the İslambeyli Formation and technological characteristics of the bentonite levels of the formation. Moreover, geology, general mineralogy-petrography, geochemistry of the İslambeyli Formation and also Stradja Massif and Oligocene formations were studied. In these concept, two study areas were selected: Edirne-Lalapaşa and Kırklareli-Pınarhisar. The study areas were geologically mapped as a scale of 1:25000. The samples were petrographically and mineralogically described by using binocular microscope and polarized-light microscope (Leica) and X-ray diffractometer (Bruker D8 Advance). Modal-mineralogical compositions were estimated on petrographic thin sections for the massif's samples and by XRD-reference intensity ratio method for the İslambeyli Formation's samples. Clay fractions (
Benzer Tezler
- Spektral vejetasyon indeksleri ile bitkilerin biyofiziksel özelliklerinin tespiti ve değerlendirilmesi
Determination and assessment of the plants' biophysical characteristics through spectral vegetation indices
SEZEL KARAYUSUFOĞLU UYSAL
Doktora
Türkçe
2021
Meteorolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMeteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEVENT ŞAYLAN
- Petrographic features and chemical analysis of tertiary Ceylan and Mezardere formation along Yenimuhacir measured stratigraphy section in southern thrace basin
Güney Trakya bölgesinde yenimuhcir ölçülü stratigrafi kesiti boyunca gözlenen Ceylan ve Mezardere kormasyonlarının petrografik özellikleri ve kimyasal analizleri
SERAP İÇÖZ
Yüksek Lisans
İngilizce
1997
Jeoloji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ASUMAN TÜRKMENOĞLU
- Azerbaycan'ın Kuzeybatı Bölgesi'nin (Şeki bölgesi) turizm arz olanakları ve yerel halkın turizme bakışı
Tourism supply opportunities of Azerbaijan's Northwest Region (Sheki region) and local people's perspective to tourism
ALASGAR MAMMADOV
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
TurizmTrakya ÜniversitesiTurizm ve Otelcilik İşletmeciliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜLSEL ÇİFTCİ
- Masallar adlı metin esasında Başkurt Türkçesinde fiil
Verb in Baskurt Turkish on the base of the text 'the stories?
MÜZEKKÂ BAYRAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
DilbilimTrakya ÜniversitesiTürk Dili ve Edebiyatı Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ÇAĞRI ÖZDARENDELİ