Yahyalı-zamantı ırmağı (Kayseri) bölgesinde bulunan kurşun-çinko yataklarının jeolojik, mineralojik ve jeokimyasal özellikleri
Geological, mineralogical and geochemical characteristics of the lead-zinc deposits located in the yahyali-zamanti river (Kayseri) region
- Tez No: 953781
- Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA GÜRHAN YALÇIN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Jeoloji Mühendisliği, Geological Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Akdeniz Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 250
Özet
Periyodik tablonun, 4. periyodunun 12. grubunda bulunan Zn ile 6. periyodunun 14. grubunda bulunan Pb, metal grubu elementlerdir. Metal grubunun ortak özelliği ısıyı ve elektriği iyi iletmeleri ve kolay şekil alabilmeleridir. Bu özellikleri sayesinde Pb ve Zn, son yıllarda kurşun-asit piller, galvanizasyon, radyoaktif kalkanlama, alaşım, vb. sektörlerde yaygın olarak tercih edilen demir dışı metallerdir. Düşük derecelerde kaynama ve şekil alabilme özelliklerine karşın Pb-Zn cevherleri, oldukça karmaşık bir cevher mineralojisine sahiptir. İç Anadolu bölgesinin güneydoğusunda yer alan Yahyalı-Zamantı (Kayseri) kuşağında madencilik faaliyetleri çok eski tarihlere kadar uzanmaktadır. Ancak bölgedeki cevher yataklarının oluşumu ve kökeni, jeoloji ve metalojeni alanlarında yapılan kapsamlı bir araştırma eksikliği nedeniyle hala tartışmalı olmaya devam etmektedir. Yahyalı-Zamantı kuşağı çoğunlukla bölgesel kıvrımlanma ve itmelere maruz kalan birçok karbonat barındıran Pb-Zn yatağına ev sahipliği yapmaktadır. Ancak bölgede yapılan çalışmalarda cevher yataklarının içerisinde bulunduğu alanın yapısal kontrolleri yeterince anlaşılmamıştır. Bu çalışmada Yahyalı-Zamantı bölgesinde bulunan üç Pb-Zn yatağı (Zengan, Erva ve Almila maden ocakları) jeolojik, metalojenik ve jeokimyasal olarak detaylı incelenmiştir. Saha araştırmaları, jeolojik haritalandırmalar, cevher geometrisi ve ayrıntılı jeokimyasal metotlarla cevher jenezine yönelik çıkarımlarda bulunulmuştur. Yataklardaki cevher metallerinin ana kaynağı hakkında daha iyi yorumlamalar yapılabilmesi, cevher oluşturan sıvıların kökeni ve cevher oluşumunu ortaya çıkarmak amacıyla ocakların farklı seviyelerinden/kotlarından derlenen numuneler üzerinde çeşitli jeokimyasal (XRF, ICP-MS, cevher mikroskopisi, XRD, sıvı kapanım, δO, δC, δS, duraylı ve Pb radyojenik izotopları ve EPMA) analizler yapılmıştır. Üç yatak için de Pb-Zn mineralizasyonu çoğunlukla yoğun masif, stoklu, tabakalı ve yayılmış formlarda, Aladağ Birliğinin KB eğilimli faylarında tortul kayaçlar içerisinde meydana gelmektedir. Tabakalı damarlı/merceksi cevher gövdeleri, Orta Devoniyen yaşlı Aladağ Birliği'nin karbonatlı ve kalkerli örtü kayaçlarında bulunmaktadır. Zengan Pb-Zn yatağının birincil cevherli mineralleri pirit, sfalerit, galen, serüzit; ikincil cevherli mineralleri smitzonit, götit, hemimorfit, hematit ve gang mineraller ise kalsit, kuvars, kaolinit, muskovit, barit, montmorillonit'tir. Erva Pb-Zn yatağının birincil cevherli mineralleri sfalerit, galen, serüzit; ikincil cevherli mineralleri smitzonit, götit, hemimorfit, hematit, anglezit ve gang mineralleri ise kalsit, kuvars, montmorillonit, dolomit, muskovit, halloysit, kaolinit'tir. Almila Pb-Zn yatağının birincil cevherli mineralleri pirit, sfalerit, galen, serüzit; ikincil cevherli mineralleri smitzonit, götit, hemimorfit, hematit, anglezit ve gang mineralleri ise kuvars, kalsit, montmorillonit, dolomit, muskovit, halloysit, kaolinit'tir. δO, δC, δS ve Pb izotopik bileşimlerinden elde edilen sonuçlar, bu yataklar için cevher oluşturan sıvıların çok kaynaklı olduğunu ve çeşitli cevher oluşturan sıvıların karışması sonucunda oluştuğunu göstermektedir. Kararlı İzotop Sonuçları: Zengan, Erva ve Almila madenleri için δ13CV−PDB ve δ18OV−SMOW kararlı izotop sonuçları sırasıyla şu şekildedir: Zengan: δ13CV−PDB: ‰-3.44 – +1.13, δ18OV−SMOW: ‰+18.04 – +26.16; Erva: δ13CV−PDB: ‰+1.47 – +2.19, δ18OV−SMOW: ‰+24.55 – +25.04; Almila: δ13CV−PDB: ‰-5.07 – -3.76, δ18OV−SMOW: ‰+27.04 – +29.05. Bu δ13CV−PDB ve δ18OV−SMOW değerleri, cevher oluşturan sıvılardaki karbonun esas olarak Aladağ Birliği'nin denizel karbonatlarının çözünmesinden ve manto kökenli karbonla karışmasından kaynaklandığını düşündürmektedir. Pb İzotop Sonuçları: Metalojenik aşamada, sülfür minerallerinin 206Pb/204Pb, 207Pb/204Pb ve 208Pb/204Pb izotopik bileşimleri şu aralıklarda değişmektedir: 18.6 – 18.7; 15.7 – 15.8; 38.8 – 39.1. Pb izotopik bileşimleri, üst kıtasal kabuk ve orojenik kuşakta nispeten yoğunlaşmıştır. Kükürt İzotop Sonuçları: Zengan, Erva ve Almila madenlerinden toplanan galen örneklerinin δ34SV−CDT değerleri sırasıyla şu şekildedir: Zengan: ‰6.06 – 6.45; Erva: ‰9.50 – 9.66; Almila: ‰10.58 – 11.30. Her üç ocakta de magmatik-evaporit aralığına düşen kükürt değerleri göstermektedir. Ayrıca, δ34SV−CDT değerleri, kükürdün termokimyasal sülfat indirgenmesi (TSR) yoluyla yerel karbonat-evaporit dizilerinden gelen hidrotermal sıvıların karışımından türetilmiş olabileceğini göstermektedir. Bu durum, cevher oluşturan metallerin muhtemelen kabuk ve orojenezden karışık bir kaynağa sahip olduğunu düşündürmektedir. Buradan cevher oluşturan metallerin kabuk ve orojenezin karışık bir kaynağı olma olasılığını göstermektedir. Yatakların, dünya çapındaki diğer CRD bölgelerine benzer şekilde olduğu görülmektedir. ICP-MS analizinin sonuçları, NTE deseninin genel olarak sağa eğik olduğunu göstermektedir. Nadir toprak elementlerinin toplam miktarı nispeten düşüktür. Zengan, Erva ve Almila sahalarının ∑NTE, ∑HNTE, ∑ANTE, ∑HNTE/ANTE değerleri sırasıyla şu aralıkta bulunmuştur: Zengan: ∑NTE: 10.50 – 45.80, ∑HNTE: 6.80 – 30.20, ∑ANTE: 3.70 – 17.20, ∑HNTE/ANTE: 0.64 – 2.06; Erva: ∑NTE: 10.8 – 18.80, ∑HNTE: 8.20 – 14.6, ∑ANTE: 2.60 – 4.20, ∑HNTE/ANTE: 3.15 – 3.47; Almila: ∑NTE: 4.60 – 9.90, ∑HNTE: 3.10 – 6.80, ∑ANTE: 1.50 – 3.10, ∑HNTE/ANTE: 2.06 – 2.20. Üç saha için de ∑HNTE nispeten zenginleşmiş ve ∑ANTE için ise tükenmiştir. Cevher Yatağı Oluşumu Hakkında Sonuç: Jeokimyasal sonuçlar bir bütün olarak ele alındığında, Zengan, Erva ve Almila (Kayseri) Pb-Zn yataklarının Karbonat Ornatımlı (CRD) tip Pb-Zn yatakları olduğu sonucuna varılmıştır. Bu yatakların kökeni, karbonatlı kayaçlar içerisindeki bölgesel tektonizma tarafından kontrol edilen intrüzyonla ilişkili kurşun-çinko yataklarıyla bağlantılıdır. Cevher oluşumları, Aladağ Birliği içerisinde stratigrafik olarak ve KB eğilimli normal fay sistemi boyunca yapısal olarak kontrol edilmektedir. Üç yatağın da oluşumunda derin kökenli hidrotermal akışkanlar aktif rol oynamıştır. Cevher oluşum süreçlerinde gerilimsel (ekstansyonel) tektonik ortam baskın olmuştur.
Özet (Çeviri)
Zinc (Zn), found in Group 12, Period 4 of the periodic table, and Lead (Pb), found in Group 14, Period 6, are both a metal group elements. Common characteristics of metals include their excellent conductivity of heat and electricity and their malleability. Thanks to these properties, Pb and Zn have become widely preferred non-ferrous metals in recent years across sectors such as lead-acid batteries, galvanization, radioactive shielding, and alloys. Despite their low boiling points and good malleability, Pb-Zn ores possess a highly complex ore mineralogy. Mining activities in the Yahyalı-Zamantı (Kayseri) belt, located in the southeast of the Central Anatolia region, date back to ancient times. However, the formation and origin of the ore deposits in the region remain a subject of debate due to a lack of comprehensive research in the fields of geology and metallogeny. The Yahyalı-Zamantı belt hosts numerous carbonate-hosted Pb-Zn deposits that have been subjected primarily to regional folding and thrusting. Despite this, the structural controls governing the location of these ore deposits in the area have not been sufficiently understood in previous studies. In this study, three Pb-Zn deposits (the Zengan, Erva, and Almila mines) in the Yahyalı-Zamantı region were examined in detail from a geological, metallogenic, and geochemical perspective. Inferences regarding ore genesis were made through field investigations, geological mapping, analysis of ore geometry, and detailed geochemical methodologies. To better interpret the main source of the ore metals in the deposits, the origin of the ore-forming fluids, and the mechanism of ore formation, various geochemical analyses were conducted on samples collected from different levels/elevations of the mines. These analyses included: XRF, ICP-MS, ore microscopy, XRD, fluid inclusion, δO, δC, δS, stable and Pb radiogenic isotopes, and EPMA. For all three deposits, Pb-Zn mineralization primarily occurs within sedimentary rocks along the NW-trending faults of the Aladağ Unity, presenting as dense massive, stockwork, stratiform, and disseminated forms. The stratiform vein/lenticular ore bodies are found in the carbonate and calcareous cover rocks of the Middle Devonian-aged Aladağ Unity. The primary ore minerals of the Zengan Pb-Zn deposit are pyrite, sphalerite, galena, and cerussite. The secondary ore minerals include smithsonite, goethite, hemimorphite, and hematite, while the gangue minerals are calcite, quartz, kaolinite, muscovite, barite, and montmorillonite. For the Erva Pb-Zn deposit, the primary ore minerals are sphalerite, galena, and cerussite. The secondary ore minerals are smithsonite, goethite, hemimorphite, hematite, and anglesite, with gangue minerals consisting of calcite, quartz, montmorillonite, dolomite, muscovite, halloysite, and kaolinite. Finally, the Almila Pb-Zn deposit's primary ore minerals are pyrite, sphalerite, galena, and cerussite. Its secondary ore minerals include smithsonite, goethite, hemimorphite, hematite, and anglesite, and the gangue minerals found are quartz, calcite, montmorillonite, dolomite, muscovite, halloysite, and kaolinite. The results from the δO, δC, δS, and Pb isotopic compositions indicate that the ore-forming fluids for these deposits are multi-sourced and formed as a result of the mixing of various ore-forming fluids. Stable isotope results: The δ13CV−PDB and δ18OV−SMOW stable isotope results for the Zengan, Erva, and Almila mines are as follows: Zengan: δ13CV−PDB: ‰-3.44 – +1.13, δ18OV−SMOW: ‰+18.04 – +26.16; Erva: δ13CV−PDB: ‰+1.47 – +2.19, δ18OV−SMOW: ‰+24.55 – +25.04; Almila: δ13CV−PDB: ‰-5.07 – -3.76, δ18OV−SMOW: ‰+27.04 – +29.05. These δ13CV−PDB and δ18OV−SMOW values suggest that the carbon in the ore-forming fluids primarily originates from the dissolution of marine carbonates of the Aladağ Unity, mixed with mantle-derived carbon. Pb isotope results: During the metallogenic stage, the 206Pb/204Pb, 207Pb/204Pb, and 208Pb/204Pb isotopic compositions of the sulfide minerals vary within the following ranges: 18.6 – 18.7; 15.7 – 15.8; 38.8 – 39.1. The Pb isotopic compositions are relatively concentrated in the upper continental crust and orogenic belt. Sulfur isotope results: The δ34SV−CDT values of galena samples collected from the Zengan, Erva, and Almila mines are: Zengan: ‰6.06 – 6.45; Erva: ‰9.50 – 9.66; Almila: ‰10.58 – 11.30. All three mines show sulfur values falling within the magmatic-evaporite range. Furthermore, the δ34SV−CDT values indicate that the sulfur may have been derived from a mixture of hydrothermal fluids from local carbonate-evaporite sequences through thermochemical sulfate reduction (TSR). This suggests the ore-forming metals likely have a mixed source from the crust and orogenesis. The total amount of Rare Earth Elements (REE) is relatively low. The ∑REE, ∑HREE (Heavy Rare Earth Elements), ∑LREE (Light Rare Earth Elements), and ∑HREE/LREE values for the Zengan, Erva, and Almila areas were found within the following ranges, respectively: Zengan: ∑REE: 10.50 – 45.80, ∑HREE: 6.80 – 30.20, ∑LREE: 3.70 – 17.20, ∑HREE/LREE: 0.64 – 2.06; Erva: ∑REE: 10.8 – 18.80, ∑HREE: 8.20 – 14.6, ∑LREE: 2.60 – 4.20, ∑HREE/LREE: 3.15 – 3.47; Almila: ∑REE: 4.60 – 9.90, ∑HREE: 3.10 – 6.80, ∑LREE: 1.50 – 3.10, ∑HREE/LREE: 2.06 – 2.20. For all three areas, ∑HREE is relatively enriched, while ∑LREE is depleted. Conclusion on Deposit Genesis: When considered as a whole, the geochemical results lead to the conclusion that the Zengan, Erva, and Almila (Kayseri) Pb-Zn deposits are Carbonate Replacement Deposit (CRD) type Pb-Zn deposits. Their origin is linked to intrusion-related lead-zinc deposits controlled by regional tectonism within carbonate rocks. Ore formations are stratigraphically controlled within the Aladağ Unit and structurally controlled along the NW-trending normal fault system. Deep-seated hydrothermal fluids played an active role in the formation of all three deposits. An extensional tectonic environment was dominant during the ore formation processes.
Benzer Tezler
- Aşağı Zamantı havzası (Aladağlar) karst hidrojeolojisi incelemesi
Başlık çevirisi yok
CELAL SERDAR BAYARI
- Develi ve yöresinin folklor, halk edebiyatı ve etnografyası
The Folklore, folk literature and athnography of Develi and its evironment
KADİR ÖZDAMARLAR
- Bolkardağ-Aladağlar Pb-Zn cevherleşmelerinin kurşun izotop nitelikleri
Lead isotope characteristics of Pb-Zn mineralizations occurring in the Bolkardağ-Aladağlar ore district
SELİM SERDAR DEMİRÖREN
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Jeoloji MühendisliğiNiğde ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM ÇOPUROĞLU