Sayfa No İçindekiler Dizini... i Şekiller Dizini... iii Çizelgeler Dizini... vi I.Özet... 1 Abstract... 2 II. Amaç ve Kapsam... 3 III.Materyal ve Meto

Transkript

1 T.C. ANKARA ÜNİVERSİTESİ BİLİMSEL ARAŞTIRMA PROJESİ KESİN RAPORU Proje Başlığı BABADAT-MÜLK YÖRESİ (ESKİŞEHİR-SİVRİHİSAR) CİVARI NEOJEN BİRİMLERİNDEKİ KİL MİNERALLEŞMESİ VE BUNLARIN MİNERALOJİK VE JEOKİMYASAL İNCELENMESİ Yard.Doç.Dr. Zehra KARAKAŞ Prof.Dr. Baki VAROL Proje Numarası: Başlama Tarihi: Bitiş Tarihi: Rapor Tarihi : Ankara Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Ankara i

2 Sayfa No İçindekiler Dizini... i Şekiller Dizini... iii Çizelgeler Dizini... vi I.Özet... 1 Abstract... 2 II. Amaç ve Kapsam... 3 III.Materyal ve Metod... 3 Önceki Çalışmalar... 5 Arazi Çalışmalar... 6 Laboratuvar çalışmaları... 7 Büro Çalışmaları... 9 IV. Analiz ve Bulgular IV.1. Stratigrafi Neojen Öncesi Birimler (Temel Kayalar Neojen Birimleri Sakarya formasyonu I.Depolanma Paketi Volkaniklastik arakatkılı kiltaşı fasiyesi Volkanit fasiyesi Karbonat - kiltaşı fasiyesi Evaporit fasiyesi Porsuk formasyonu II.Depolanma paketi Kırıntılı-evaporitik kiltaşı fasiyesi Kuvaterner IV.2. Mineralojik ve Petrografik İncelemeler Mikroskobik İncelemeler Volkaniklastik kayaçlar Volkanik kayaçlar Sedimanter kayaçlar ii

3 IV. 3. X-Işınları Difraksiyonu (XRD) İncelemeleri IV. 4. Diferansiyel Termal Analiz (DTA) İncelemeleri IV.5. Kimyasal Analiz IV.6. Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) İncelemeleri IV.7.Kil Mineralleri ve Eski İklim IV.8. Kil Minerallerinin Oluşumu ve Kökenleri V. Sonuç ve öneriler VI.Kaynaklar VII.Ekler...67 iii

4 Sayfa No Şekiller Dizini Şekil 1. İnceleme Alanının Yer Bulduru Haritası...4 Şekil 2. İnceleme Alanının Genelleştirilmiş stratigrafik dikme kesit...11 Şekil 3. İnceleme alanını temsil eden Sakarya formasyonu fasiyes haritası Şekil 4. Karabayırlar Tepe de volkaniklastik-arakatkılı kiltaşı fasiyesinin (vkf) üzerinde sert çıkıntı halinde yer alan koyu yeşilsiyah renkli volkanit fasiyesinin (vf) uzaktan görünümü Şekil 5. Karabayırlar Tepe I no lu ölçülü stratigrafi kesit (ÖSK I) Şekil 6. Karabayırlar Tepe II no lu ölçülü stratigrafi kesit (ÖSK II) Şekil 7. Karabayırlar Tepe de kırmızı, kırmızımsı bordo ve kahverenkli tüf seviyelerinin ardalanımlı diziliminin yakından arazi görünümü Şekil 8. Volkaniklastik-arakatkılı kiltaşı fasiyesinde izlenen alterasyonlardan killeşme (kl), limonitleşme (lm) ve demiroksitleşmelerin (d) yakından görünümleri Şekil 9. Karabayırlar Tepe de kil mineralleşmesinin (simektit) (Sm) yoğun olarak izlendiği altere tüf düzeylerinin yakından saha görünümü Şekil 10. Karabayırlar Tepe III no lu ölçülü stratigrafi kesit (ÖSK III) Şekil 11. Karabayırlar Tepe de volkaniklastik-arakatkılı kiltaşı fasiyesindeki mercek şeklinde gelişmiş aglomeratik seviye (a) ve bunun üzerine gelen sarı renkli kumtaşı, çamurtaşı ve jipsli dolomit (b) seviyelerinin uzaktan görünümü Şekil 12. Hamdere Sırtı nda yüzeylenen dolomit fasiyesinin uzaktan görünümü Şekil 13. Sakarya formasyonu evaporit fasiyesi içerisinde yer alan diskoidal jipslerin arazideki görünümü Şekil 14. Porsuk formasyonu kırıntılı-evaporitik kiltaşı fasiyesinin Gençali Köyünden panoramik genel görünümü Şekil 15. Durmuşağılı Sırtı ölçülü stratigrafi kesit (ÖSK V) Şekil 16. Gençali Köyü ölçülü stratigrafi kesit (ÖSK IV) Şekil 17. Demirci Köyü ölçülü stratigrafi kesit (ÖSK VI) iv

5 Şekil 18. Vitrik tüflerde volkan camında oluşan killeşme (kl), karbonatlaşma (k) ile opak (o) minerallerin tek nikol (a) ve çift nikol (b) görünümü Şekil 19. Litik tüflerdeki andezit kayaç parçasının tek nikol (a) ve çift nikol (b) görünümü Şekil 20. Kristal tüflerde volkan camı içerisindeki plajıyoklaz mineralinin (p) oluşturduğu akma dokusunun tek nikol (a) ve çift nikol (b) görünümü Şekil 21. Bazaltlarda kenar ve kırıkları boyunca iddingsitleşme gösteren piroksen fenokristalleri ile plajıyoklaz mikrolitlerinin tek nikol (a) ve çift nikol (b) görünümü Şekil 22. Andezitlerde yarı özşekilli plajıyoklaz (p) fenokristallerinde kenarlardan başlayan alterasyon izlerinin çift nikol görünümü Şekil 23. Mikritik kireçtaşında izlenen pellet yapılarının tek nikol (a) ve çift nikol (b) görünümü Şekil 24. B3A no lu örneğin normal (N), etilen glikollü (EG) ve fırınlanarak (F) yapılan XRD kil fraksiyonu analizi...37 Şekil 25. B1K no lu altere tüf örneğinin XRD tüm kayaç difraktogramı Şekil 26. A9 no lu altere tüf örneğinin XRD tüm kayaç difraktogramı Şekil 27. Maden 4 no lu tüf örneğin XRD tüm kayaç difraktogramı Şekil 28. Maden 5 no lu tüf örneğin XRD tüm kayaç difraktogramı Şekil 29. GA5A no lu jipsli çamurtaşı örneğinin XRD tüm kayaç difraktogramı Şekil 30. B3A no lu safa yakın simektit örneğinin DTA ve TG Termogramları Şekil 31. Levhamsı yapılı ve peteksi dokulu simektit mineralinin SEM Fotoğrafı Şekil 32. Kırıklı levha şekilli volkan camlarının (V) kenar ve yüzeylerinde gelişen simektit mineralinin (S) SEM fotoğrafı Şekil 33. Yarı küresel şekilli volkan camları üzerinde izlenen simektit mineralinin SEM fotoğrafı Şekil 34. Feldispat mineralinin (F) çevresinde ve üzerinde gelişen simektitin (S) SEM fotoğrafı v

6 Şekil 35. Volkan camının Enerji Dispersiv Spektrometresi (EDS) Şekil 36. Peteksi dokulu simektit mineralinin Enerji Dispersiv Spektrometresi (EDS) Şekil 37. Ayrışma zonlarında hidrolitik şartlar altında kaynak kaya üzerinde gelişen kil minerallerinin alttan üste doğru dizilimi Şekil 38. Karabayırlar Tepe I no lu ÖSK da dönemsellik gösteren sıcak-kurak iklimde gelişen kil minerali (simektit) ile kil dışı mineralin bolluklarının gösterimi Şekil 49. Karabayırlar Tepe II no lu ÖSK da dönemsellik gösteren sıcak-kurak iklimde gelişen kil minerali (simektit) ile kil dışı mineralin bolluklarının gösterimi vi

7 Çizelgeler Dizini Sayfa No Çizelge 1. İnceleme alanından derlenen örneklerin litolojilerine göre yapılan analiz metodları ve sayısı Çizelge 2. İnceleme alanındaki farklı litolojilere ait tüm kayaç mineralojisi analiz sonuçları Çizelge 3. B3A no lu safa yakın simektit ile bu örneğe benzeyen diğer simektitlerin kimyasal analiz sonuçları Çizelge 4. Safa yakın simektit örneklerinin yapısal formülleri vii

8 BABADAT-MÜLK YÖRESİ (ESKİŞEHİR-SİVRİHİSAR) CİVARI NEOJEN BİRİMLERİNDEKİ KİL MİNERALLEŞMESİ VE BUNLARIN MİNERALOJİK VE JEOKİMYASAL İNCELENMESİ I. Özet: Sivrihisar baseni Orta Anadolu da Neojen yaşlı gölsel serilerin oldukça yaygın olarak izlendiği alanlardan birisini oluşturmaktadır. Bu çalışma ile Babadat-Mülk yöresindeki (Eskişehir-Sivrihisar) Neojen (Miyosen-Pliyosen) yaşlı birimlerin kil mineralleşmesi ile bunların mineralojik ve jeokimyasal özellikleri incelenmiştir. Neojen yaşlı gölsel birimler Miyosen yaşlı Sakarya ve Pliyosen yaşlı Porsuk formasyonu olarak incelenmiştir. Sakarya ve Porsuk formasyonlarını karakterize eden 2 farklı çökel sisteminin (I. ve II. depolanma paketleri) 5 adet fasiyes topluluğu ile temsil edildiği belirlenmiştir. Bunlar volkaniklastik-arakatkılı kiltaşı fasiyesi, volkanit fasiyesi, karbonatkiltaşı fasiyesi, evaporit fasiyesi ve kırıntılı evaporitik kiltaşı fasiyesi şeklindedir. İnceleme alanındaki kil mineral oluşumunun volkaniklastik ve volkanik kayaçların alterasyon zonlarında yoğunlaştığı belirlenmiştir. Alterasyon zonlarında belirlenen kil mineralleşmesi simektittir. Simektit minerali safa yakın olabildiği gibi, bazı örneklerde feldispat, dolomit, kalsit, opal-ct, kuvars ve yer yer de analsim ve jips mineralleri ile birlikte bulunmaktadır. Simektitlerin (001) bazal mesafeleri A o A o, (060) ve (330) daki yansıma değerleri ise 1.49 A o A o arasında değişmektedir. Bu değerlere göre simektitin dioktahedral yapıda ve Ca-simektit olduğu belirlenmiştir. İncelenen simektit mineralinin yapısal formülü (Si 3.47 Al 0.53 ) (Al 1.11 Fe 0.34 Mg 0.43 Ti 0.03 ) O 10 (OH) 2 (Ca 0.26 K 0.09 Na ) olarak hesaplanmıştır. Simektit minerali levhamsı yapraklardan oluşan petek dokusu şeklinde bir morfolojiye sahiptir. Saha ve laboratuvar verilerine göre simektit mineralinin oluşumu, tüflü birimlerin ana bileşenini teşkil eden volkan camları ile feldispat mineralinin varlığı ile kontrol edilmiştir. Sıcak ve kurak bir iklim koşullarında göl suyu içerisindeki volkanik malzemenin alterasyonu simektit oluşumunda önemli rol oynamıştır. Simektit oluşumu volkan camlarının hidrolizi ve feldispat mineralinin alterasyonu şeklinde gelişmiştir. Ayrıca, volkanikleri kesen çatlak sistemleri etrafında belirginleşen ve zenginleşen simektit oluşumlarında, bu kırıklardan boşalan Al ve Si ce zengin hidrotermal eriyiklerin yer yer etkili olabileceği de düşünülmektedir. 1

9 CLAY MINERALIZATION OF THE NEOGENE UNITS AROUND BABADAT-MÜLK AREA (ESKİŞEHİR-SİVRİHİSAR) AND ITS MINERALOGICAL AND GEOCHEMICAL INVESTIGATION I. Abstract: Sivrihisar basin is one of the basins in Central Anatolia where lacustrine series, Neogene in age, are commonly exposed. In this study, the clay mineralogy of the Neogene (Miocene- Pliocene) aged units at Babadat-Mülk area (Eskişehir-Sivrihisar) was investigated. The Neogene units collectively studied as Miocene Sakarya and Pliocene Porsuk formations. Sakarya and Porsuk formations are devided into 5 facies groups which are characterized by 2 different sedimentation system (I. and II. depositional packet). These are claystone facies intercalated with volcaniclastics, volcanic facies, carbonate-claystone facies, evaporite and detrital evaporitic claystone facies. This study showed that the formation of clay minerals is confined to alteration zone of volcaniclastic and volcanic rocks. The clay minerals defined within the alteration zones are smectite. Although the smectite occurs almost as pure smectite, it is also associated with feldspar, dolomite, calcite, opaline-ct, quartz and occasionally analcime and gypsum. Basal spacing (001) and the reflections (060) with (330) of the smectites vary between A o A o, 1.49 A o A o, respectively. These show that smectite has a dioctahedral form and Ca-smectite in composition. The structural formula of the smectite studied in this work was calculated as (Si 3.47 Al 0.53 ) (Al 1.11 Fe 0.34 Mg 0.43 Ti 0.03 ) O 10 (OH) 2 (Ca 0.26 K 0.09 Na ). It has a morphology of honeycomb formed by flaky layers. All data obtained from these field and laboratory studies support that a relationship existed between alteration of feldspar and volcanic glasses and smectite formation in the tuff layers. The volcanic alteration leading to smectite formation took place in the lake environment under arid or semi-arid climatic conditions, which evolved as hydration of volcanic glasses or alteration of feldspars. The occurrence of smectite have been developed by hydration of volcanic glasses and alteration of feldspar. On the other hand, some smectite formations around fractures, which cut the volcanics, would be resulted from alteration of hydrothermal solutions with being rich in Al and Si. 2

10 II. Amaç ve Kapsam: Sivrihisar ın kuzey ve kuzeydoğusunda bulunan Babadat ve Mülk civarında geniş bir alanda yayılım gösteren (Şekil 1), Neojen (Miyosen-Pliyosen) yaşlı evaporasyona ve volkanizmaya bağlı olarak oluşan farklı tip kil mineralleri ile ana kaya arasındaki ilişkilerin araştırılması bu proje çalışmasının amacını oluşturmaktadır. Ayrıca, belirlenen kil minerallerinin dikey ve yanal yöndeki dağılımları, birbirleri ile olan ilişkileri belirlenerek, mineral parajenezlerinin ortaya çıkartılmasıdır. Bununla birlikte, belirlenen mineral parajenezleri ve dokusal özellikleri dikkate alınarak göl suyundaki kimyasal değişim ve ortamdaki iklim koşullarındaki değişimin incelenmesidir. Diğer yandan bu alanda izlenen kil minerallerinin sedimantolojik ve jeokimyasal incelemeleri yapılarak killerin kökeni ve oluşum koşullarının açıklığa kavuşturulması da bu çalışmanın diğer bir hedefidir. Saha ve mineralojik veriler ile gölsel seri içerisinde kil mineralleri ile bunlara eşlik eden diğer litoloji gruplarının çökelim şartlarını yansıtan model oluşturularak, bu modelle fasiyes gelişimleri ile gölün paleocoğrafyası ve ortamın paleoklimasının ortaya konulmasıdır. Yurdumuzdaki genç gölsel birimler üzerine yapılmış çalışma sayısı kısıtlıdır. Sivrihisar bölgesindeki Neojen yaşlı göl serileri bu konu için ilginç bir alandır. Bu bölgede kil mineralojisi ve ekonomik jeolojisi üzerine ayrıntılı bir çalışmanın yapılması bu projenin kapsamını oluşturmaktadır. Bu şekilde projede amaçlanan kil minerallerinin çökelim ortamlarının bulunması, havza genelinde yayılımları ve bunların eski klima ile birlikte diyajenetik oluşumlarının açıklığa çıkartılması mümkün olacaktır. İnceleme alanı, Ankara-Eskişehir karayolu üzerinde Polatlı nın 35 km batısında, Sivrihisar ın 25 km doğusunda ve Ankara dan yaklaşık 110 km uzaklıkta olup, Ankara İ27 c4, d3 paftaları içerisinde yer almaktadır (Şekil 1). İnceleme alanındaki başlıca yerleşim merkezleri Babadat, Mülk, Oğlakçı, Demirci, Nasrettin Hoca köyleridir. İnceleme alanında Sakarya Nehri ve Porsuk Çayı bu bölgeden geçmektedir. III. Materyal ve Metod: Bu proje çalışması önceki çalışmaların derlenmesi, arazi, laboratuvar ve büro çalışmaları olmak üzere 4 aşamada yürütülmüştür. 3

11 Şekil 1. İnceleme alanının yer bulduru haritası 4

12 Önceki Çalışmalar Bugüne kadar inceleme bölgesi ve yakın çevresinde daha çok bölgenin jeolojik ve tektonik evrimine dayalı araştırmalar yapılmıştır. Konumuza göre yakın olanlar aşağıda belirtilmiştir. Weingart (1954) Sivrihisar civarındaki Paleozoyik yaşlı formasyonları ayırtlamış ve bölgenin stratigrafisini ortaya koymuştur. Çalışma, 4 adet 1 / ölçekli paftayı kapsamaktadır. Erol (1955) Weingart tarafından yapılan çalışmanın revizyonu niteliğindeki çalışmasında, özellikle Neojen formasyonlarının sınırlarında düzeltmeler yapmıştır. Brelie (1956) Tersiyer birimlerinin karasal, gölsel birimlerden oluştuğunu ve eski formasyonlar üzerinde uyumsuz olarak bulunduğunu belirtmiş, Neojen oluşumlarını çakıl, kum-kil, jips arakatkılı kalker-marn ve volkanik fasiyes olmak üzere dört fasiyes altında toplamıştır. Bilgin (1972) Eskişehir ve Sivrihisar civarında genel kil prospeksiyonu yapmış ve özellikle tuğla kiremit hammaddesi niteliğindeki kil oluşumlarını incelemiştir. Erdinç (1978) de yaptığı çalışmasında Sivrihisar kristalin masifinin jeolojisi ve petrolojisini incelemiştir. Kulaksız (1981) deki çalışmasında Sivrihisar ın KB nın jeolojisini detaylı olarak incelemiş ve bölgedeki temel metamorfik karmaşığını ortaya koymuştur. Umut vd. (1991) bölgedeki Neojen stratigrafisine yönelik ilk çalışmayı yapmış, Neojen yaş aralığında çökelmiş birimlerin ortamsal yorumlarına değinmişlerdir. Ece ve Çoban (1990) Eskişehir yöresindeki sepiyolit yataklarının jeolojisi ve oluşumlarını incelemişlerdir. Karakaş (1992) çalışmasında Ballıhisar-İlyaspaşa (Sivrihisar) yöresinin jeolojik, petrografik ve mineralojik incelemesini yapmıştır. 5

13 Gençoğlu ve İrkeç (1994) çalışma alanının GD da yer alan Polatlı-Türktaciri bölgesindeki Neojen yaşlı sepiyolitlerin oluşum koşullarını ve mineral birlikteliklerini sekanslara ayırarak incelemiştir. Gençoğlu (1996) çalışma alanının K-KB da bulunan Sivrihisar-Oğlakçı köyü Asarkale civarında yer alan sepiyolit sahasında detaylı incelemelerde bulunmuştur. Bu çalışmada sepiyolit ve buna eşlik eden mineral parajenezlerini çeşitli metodlarla inceleyerek, bu yatağın ekonomik potansiyelini ortaya çıkarmıştır. Gözler vd. (1996) inceleme alanınında içinde yer aldığı Eskişehir in doğusundan Polatlı ya kadar olan alanın detaylı jeolojisini çalışmışlar ve bu kesimin 1/ ile 1/ ölçekli jeolojik haritalarını hazırlamışlardır. Özbaş (2001) çalışmasında Mülk-Oğlakçı Bölgesi ndeki zeolit mineralleşmesi ve bununla ilişkili minerallerin mineralojik ve jeokimyasal özelliklerini incelemiştir. Temel (2001) de Oğlakçı Bölgesi ndeki Miyosen yaşlı alkali volkanizmanın jeokimyası ve petrolojisini incelemiştir. Arazi çalışmaları Arazi çalışmaları 2003 ve 2004 yıllarının Temmuz ve Ağustos ayı içerisinde toplam 40 günde tamamlanmıştır. Bu zaman içerisinde bölgedeki litoloji birimleri tanımlanarak, jeolojik ve yapısal unsurlar ortaya çıkartılmıştır. Ayrıca, inceleme alanının 1/ ölçekli temel jeoloji haritaları MTA Genel Müdürlüğü nden temin edilerek, bunlar çalışmanın amacına uygun olacak şekilde revizyona tabii tutulmuştur. İnceleme alanındaki kil mineral fasiyeslerinin ve farklı fasiyes gelişimlerinin dikey ve yanal yöndeki ilişkilerini açıklayıcı ölçülü stratigrafik kesitler (ÖSK) çelikmetre kullanılarak alınmıştır. Bu kesitler Gençali, Demirci, Karabayırlar Tepe I, II, III, Durmuşağılı Sırtı olarak isimlendirilmiş olup, bunlardan toplam 90 adet örnek alınmıştır. Bununla birlikte, Çakmak Tepe, Çakmakçıkan Tepe, Karabayırlar Tepe, Hamdere Sırtı ile Hamam Sırtı, Asarkale, Nasrettin Hoca ve Mülk köyleri civarından ise toplam 45 adet noktasal örnekleme yapılmıştır. Örnekler sahadan yaklaşık 1 kg ağırlığında alınmış olup, bir miktarı analizde kullanılmış, geri kalan miktarı ise şahit örnek olarak bırakılmıştır. 6

14 Laboratuvar çalışmaları Laboratuvar çalışmaları, sahadan alınan kayaç örneklerinin mineralojik ve petrografik tayinleri ile başlatılmıştır. Bu kayaç örneklerinden sert ve masif örneklerde standart teknikler kullanılarak ince kesit yapılmıştır. Daha yumuşak ve kolayca dağılabilen örnekler ise araldit kullanılarak sertleştirildikten sonra ince kesit yapımı gerçekleştirilmiştir. İnce kesitler Ankara Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Jeoloji Mühendisliği bölümü ince kesit laboratuvarı ile MTA Maden Analizleri ve Teknoloji (MAT) Dairesi Laboratuvarında hazırlanmıştır.yapılan ince kesitler Leitz marka polarizan mikroskopta incelenmişlerdir. Bu incelemeler sonucunda farklı fasiyeslerde gelişen örneklerin mineralojik, petrografik ve dokusal özellikleri belirlenerek kayaç adlamaları yapılmıştır. Mikroskobik incelemelerde tanımlamaları yapılamayan örnekler ile kil ağırlıklı örneklerin mineralojik bileşimleri X-Işınları Difraktometresi (XRD) kullanılarak belirlenmiştir. Tüm kayaç X-Işınları Difraktogramlarının çekimi Ankara Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Araştırma ve Uygulama Merkezinde (BİTAUM) bulunan Rigaku-Geigerflex marka X- Işınları Difraktometresi ile yapılmıştır. XRD çekimleri, oda sıcaklığında kurutulan ve agat havanda ince pudra haline getirilen örnekler üzerinde gerçekleştirilmiştir. Tüm kayaç toz difraksiyon çekimleri sırasında incelemenin amacına uygun olacak şekilde ile lik açı aralıkları kullanılmıştır. Çekim sırasındaki aletsel koşullar aşağıda özetlenmiştir: Anot: Cu (CuK α = A o ), Filtre: Ni, Gerilim: 35 kv, Akım: 15 ma, Ganyonometre hızı: 2 o /dk., Kağıt Hızı 2 cm /dk., Duyarlılık: , Zaman Sabiti:1 sn, Yarıklar 1 o -0,1-1 o, Ölçüm Aralığı 2θ= / Kil minerallerince zengin örneklerdeki kil mineral tiplerini belirlemek amacıyla normal (N), etilen glikollü (EG) ve fırınlamış (F) olmak üzere kil fraksiyonu çekimi gerçekleştirilmiştir. Bu çekimler ise MTA Genel Müdürlüğü, Maden Analizleri ve Teknoloji (MAT) Dairesi Laboratuvarındaki Rigaku-Geigerflex marka XRD cihazında gerçekleştirilmiştir. Difraktogramların değerlendirilmesinde American Standart for Testing Material (ASTM 1972) kartoteksi esas alınmıştır. Tüm kayaç bileşenlerinin mineralojik olarak yarı nicel yüzdeleri Brindley (1980), Gündoğdu (1982), Gündoğdu ve Yılmaz a (1984) göre hesaplanmıştır. 7

15 X-Işını kil fraksiyonu analizi sonucunda simektit minerali olarak tanımlanan kiltaşı örneklerinin termal özelliklerini belirlemek amacıyla bu örnekler Diferansiyel Termal Analiz (DTA) ve Termogravimetri (TG) metodu ile incelenmişlerdir. Bu amaçla diferansiyel termal analiz ve termogravimetri çekimleri 10 0 C/dakika hızında ve C de kurutulmuş 20 mg toz örnek üzerinde platin kruze kullanılarak gerçekleştirilmiştir. DTA incelemesinde kullanılan referans maddesi olarak saf alumina kullanılmıştır.analizler Rigaku Thermal Analyzer TAS 100, Ver 2.22 E cihazı ile MTA Genel Müdürlüğü, Maden Analizleri ve Teknoloji (MAT) Dairesi Laboratuvarında yapılmıştır. Kil minerallerinin kristal şekli, boyutu ile bu minerallerin bulunduğu diğer minerallerle olan ilişkileri Taramalı Elektron Mikroskobunda (SEM) incelenmiştir.. SEM de incelenecek örnekler 1-1,5 cm 3 lük parçalar halinde alınmış ve doğal rölyefleri Au ile kaplanarak analize tabii tutulmuşlardır. Ayrıca, bu sisteme bağlı enerji yayılımlı X-Işınları analizi (EDS) ile bu örneklerin kimyasal bileşimleri yarı kantitatif olarak belirlenmiştir. SEM incelemeleri Türkiye Petrolleri Anonim Ortaklığı (TPAO) ve Kırıkkale Üniversitesi Fizik Bölümündeki JEOL 840 A model cihazında yapılmıştır. EDS ise Tracor X-Işınları markalı cihazlardan alınmıştır. X-Işını kil fraksiyonu analizi ile simektit minerali olarak tanımlanan kiltaşı örneği Perkin Elmer ve LECO CS-300 cihazında yaş metot yöntemiyle kimyasal analize tabi tutulmuş ve yarı kantitatif olarak ölçülen majör oksit değerlerine göre strüktürel formülü hesaplanmıştır. İnceleme alanında makroskobik olarak izlenen fosillerin tanımlamaları ve yaşlandırmaların amacıyla çamurtaşı, marn gibi kolay dağılabilen örneklerde yıkama yapılmıştır. Yaklaşık gr örnek 1 litrelik cam kaplara konulmuş ve ayrışmanın çabuk olması için önce sıcak su ilave edilerek karıştırılmıştır. Bu şekilde örnek bir süre bekletilmiş, karbonat ve kilin miktarına göre üzerine cc lik hidrojen peroksit (H 2 O 2 ) eklenerek köpürme tamamlanıncaya kadar beklenmiştir. Daha sonra 35, 60 ve 120 mesh lik elekler kullanılarak örnekler saf su ile yıkanmış ve bu işlem sonucunda her bir elekteki örnek cam petrilere alınıp kuruması için etüve yerleştirilmiştir. Etüvde kuruyan örnekler son olarak biyojen mikroskopta incelenmiş ve fosillerin ayıklama işleminden sonra tanımı ve yaş tayini yapılmıştır [ Tayinler: Güler Taner (Gastropodea) ve Zühtü Batı (Polen analizi)]. 8

16 Büro çalışmaları Büro çalışmaları esnasında arazi, laboratuvar çalışmaları sonucunda elde edilen bilgiler değerlendirilmiş ve yorumlanmıştır. Macromedia FreeHand 10.0 çizim programı kullanılarak harita ve ölçülü stratigrafik kesitler (ÖSK) ile XRD difraktogramları bilgisayar ortamında çizilmiştir. Bu proje kapsamında; arazi ve laboratuvar çalışmalarıyla elde edilen veriler ve varılan sonuçların tümü birleştirilerek ortaya konulmuştur. 9

17 IV. Analiz ve Bulgular IV.1. Stratigrafi Çalışma alanı Orta Anadolu Neojen Baseni nin Yukarı Sakarya kesimi olarak adlandırılan Neojen yaşlı istiflerden oluşmaktadır. Bölgede yapılan önceki çalışmalar, saha gözlemleri ve fosil içerikleri göz önüne alınarak çalışma alanındaki Neojen yaşlı gölsel birimler içerisindeki çeşitli kayaç toplulukları Sakarya ve Porsuk formasyonları adı altında iki farklı gölsel depolanma paketinde; litoloji, renk, fosil içeriği yanal ve düşey devamlılıklarına göre 5 ayrı fasiyese ayrılarak incelenmiştir (Şekil 2, 3). Sakarya formasyonunu oluşturan fasiyesler volkaniklastik-arakatkılı kiltaşı, volkanit fasiyesi, karbonat-kiltaşı fasiyesi ve evaporit fasiyesi olarak ayırtlanmıştır. Bu formasyon üzerine düşük açılı uyumsuz olarak 2.ci depolanma paketini oluşturan Pliyosen yaşlı Porsuk formasyonu yer alır. Porsuk formasyonuna ait fasiyesler ise kırıntılı- evaporitik kiltaşı fasiyesi olarak ayırtlanmıştır (Şekil 2, 3). İnceleme alanında tanımlanan Neojen yaşlı litostratigrafik birimlerin tabanında yer alan magmatik ve metamorfik kökenli temel kayaları oluşturan birimler ayırtlanmadan, Neojen öncesi temel birimler şeklinde verilmiştir. Neojen Öncesi Birimler (Temel Kayalar) Neojen yaşlı birimlerin tabanını Paleozoik ve Mesozoik yaşlı temel kayaçlar oluşturmaktadır. Temel kayaçlar gri, mavi ve yeşil renkli şist, gnays, kuvarsit, kristalize kireçtaşı ve mermerler ile temsil edilen metamorfik kayaçlar ile Mesozoik (Kretase) yaşlı ofiyolitik kompleks ve granitoyidlerden oluşmaktadır (Gözler vd., 1996). Bu birimin mostraları çalışma alanında görülmeyip, yakın çevresi Sivrihisar ın kuzeyinde bulunan Sazak, Baharözü ve Gençali köyleri civarında tipik mostralarında rastlanılmaktadır. Neojen Birimleri Sakarya Formasyonu İnceleme alanının güneyinde yer alan Sakarya Nehri nin iki yakasında geniş bir alanı kaplayan formasyon, ismini bu nehirden almıştır. Sakarya formasyonu inceleme alanının yakın çevresinde ilk kez Karakaş (1992), Gençoğlu ve İrkeç (1994) ile Gençoğlu (1996) tarafından Geç Miyosen-Pliyosen yaşlı Sakarya formasyonu olarak ayırtlanmıştır. 10

18 Şekil 2. İnceleme alanının genelleştirilmiş stratigrafik dikme kesiti (ölçeksiz) (Gözler vd., 1996 ve Boyraz, 2004 den değiştirilerek alınmıştır.) 11

19 Şekil 3. İnceleme alanını temsil eden Sakarya formasyonu fasiyes haritası (Gözler vd., 1996 dan değiştirilerek alınmıştır.) 12

20 İnceleme alanında temel kayalar üzerine uyumsuz olarak gelen Neojen birimleri sahada belirlenen jeolojik ve yapısal konumlarına göre alttan üste doğru Miyosen yaşlı Sakarya ve Piyosen yaşlı Porsuk formasyonu adı altında iki farklı gölsel depolanma paketine ayrılarak incelenmiştir. Birinci depolanma paketini oluşturan Sakarya formasyonuna ait fasiyesler; volkaniklastik-arakatkılı kiltaşı, volkanit, karbonat-kiltaşı ve evaporit fasiyesi olarak ayırtlanmıştır. İkinci depolanma paketini oluşturan Pliyosen yaşlı Porsuk formasyonu, birinci paketi düşük açılı uyumsuzlukla örter ve kırıntılı-evaporitik kiltaşı fasiyesinden oluşmaktadır. Sakarya formasyonu (Miyosen) ve Porsuk formasyonunu (Pliyosen) karakterize eden iki farklı çökel sistemini (I. ve II.depolanma paketleri) oluşturan fasiyeslerin birbirleri ile olan ilişkileri Şekil 2 de verilmiştir. Bu iki depolanma paketi içerisinde killi, marnlı ve organik maddece zengin olan birimlerde belirlenen gastropod ve polen ağırlıklı paleontolojik yaşlandırmalara göre, 1.ci paketin yaşı Miyosen, 2.ci paketin yaşı ise Pliyosen dir. I. Depolanma Paketi I. depolanma paketi volkanoklastik kiltaşı, volkanit, karbonat ve evaporit fasiyeslerinden oluşmaktadır. Bu fasiyesler aşağıda tek tek ele alınıp açıklanmıştır. Volkaniklastik-arakatkılı kiltaşı fasiyesi Volkaniklastik arakatkılı kiltaşı fasiyesi; inceleme alanının orta ve güney kesimlerinde Tuzlağı Tepe, Karabayırlar Tepe ve Bövelek Sırtında ve Çakmakçıkan Tepe de yer yer volkanikler arasında mostra verir (Şekil 3). Bu fasiyes 1.ci depolanma paketinin taban seviyesinde yer almakta olup, sahada sarımsı yeşil, kırmızı, kırmızımsı bordo ve kahverenkleri ile belirgin olan birim aglomera, tüfler (tüf, altere tüf), tüfitik kumtaşı ve kiltaşı ile temsil edilir (Şekil 4). 13

21 Şekil 4. Karabayırlar Tepe de volkaniklastik-arakatkılı kiltaşı fasiyesinin (vkf) üzerinde sert çıkıntı halinde yer alan koyu yeşil-siyah renkli volkanit fasiyesinin (vf) uzaktan görünümü İnceleme alanındaki tüfler Karabayırlar Tepe I ve II no lu ÖSK larda egemen litolojiyi oluşturmakta olup, Sakarya formasyonunun taban seviyelerinde yer almaktadır. (Şekil 5.-6). Karabayırlar Tepe de alacalı renklerde izlenen tüflerin (tüf ve altere tüf) kalınlıkları cm. arasında değişmekte olup, bu seviyeler birbirleriyle birkaç kez ardalanmalı olarak bulunurlar (Şekil 7). Şekil 7. Karabayırlar Tepe de kırmızı, kırmızımsı bordo ve kahverenkli tüf seviyelerinin ardalanımlı diziliminin yakından arazi görünümü Tüf ve altere tüf düzeylerinde sarı, kırmızı renkli demiroksitleşme, limonitleşme ve killeşme sahada yaygın olarak izlenir (Şekil 8). Bununla birlikte tüflerde alterasyonla oluşmuş kırmızı renkli kiltaşı ve çatlaklarda kalsit dolguları da tipiktir. 14

22 Şekil 5. Karabayırlar Tepe I no lu ölçülü stratigrafi kesiti (ÖSK I) (Koordinatları: D; K) 15

23 Şekil 6. Karabayırlar Tepe II no lu ölçülü stratigrafi kesit (ÖSK II) (Koordinatları: D; K) 16

24 Şekil 8. Volkaniklastik-arakatkılı kiltaşı fasiyesinde izlenen alterasyonlardan killeşme (kl), limonitleşme (lm) ve demiroksitleşmelerin (d) yakından görünümleri Ayrıca Çakmakçıkan Tepe de yer yer bazaltlar arasında da bulunmaktadır. Birim sahada kızıl kahve, koyu kırmızı, bordo, pembe, sarımsı kırmızı ve sarımsı yeşil renkleriyle tipiktir. Altere tüf düzeylerinde yoğun olarak gelişen killeşmelerin X-Işınları analizine göre genellikle simektit mineralleşmesi olduğu belirlenmiştir. Simektit mineralleşmesinin yoğun olarak izlendiği altere tüf düzeyleri genellikle bordo renkli olup kalınlıkları cm arasında değişmektedir (Şekil 9). Şekil 9. Karabayırlar Tepe de kil mineralleşmesinin (simektit) (Sm) yoğun olarak izlendiği altere tüf düzeylerinin yakından saha görünümü İnceleme alanında Karabayırlar Tepe de III no lu ÖSK alanında yeşil renkli kiltaşları üzerinde mercek şeklinde kütle akmalarını temsil eden aglomera düzeyleri yer alır (Şekil 10). 17

25 Şekil 10. Karabayırlar Tepe III no lu ölçülü stratigrafik kesit (ÖSK III) (Koordinatları: D; K) 18

26 Aglomeratik seviye yanal yönde incelenerek merceksi bir görünüm sunmaktadır (Şekil 11). Bu görünüm aglomeraların kütle akmaları sonucunda oluştuğunu işaret etmektedir. Aglomeratik seviyenin üst kısmında yer yer kalın laminalı, karbonatlı kil katmanları, jipsli dolomit ve sarı renkli kumtaşı düzeyleri bulunur. Aglomeratik seviye, boyutları mm. arasında değişen koyu gri, yeşilimsi gri renklerde volkanik kayaç parçalarından oluşmuştur. Volkaniklastik-arakatkılı kiltaşı fasiyesinin ortalama kalınlığı yaklaşık 40 m. olarak ölçülmüştür. Şekil 11. Karabayırlar Tepe de volkaniklastik-arakatkılı kiltaşı fasiyesindeki mercek şeklinde gelişmiş aglomeratik seviye (a) ve bunun üzerine gelen sarı renkli kumtaşı, çamurtaşı ve jipsli dolomit (b) seviyelerinin uzaktan görünümü Volkanit fasiyesi İnceleme alanının kuzeyinde Asarkale Tepe de, daha güneyde Çakmak Tepe, Çakmakçıkan Tepe ile Karabayırlar Tepe de volkanit fasiyesinin mostralarını görmek mümkündür (Şekil 3). Volkanit fasiyesi; bazalt ve andezit karakterli lav akmaları şeklindedir. I. depolanma paketinin taban seviyesinde yer alan bu fasiyes, volkaniklastik-arakatkılı kiltaşı fasiyesi üzerinde bulunur. Karabayırlar Tepe de istifin tavan seviyesinde yer alan bazaltlar, koyu yeşil-siyah renklidirler (Şekil 4, 10). Sahada dik çıkıntılar halinde izlenen bazaltlar, yer yer tüfler arasında bantlar ve çoğunlukla da tüflerin üzerlerini kaplayan lav akıntıları şeklinde bulunurlar. İstifteki kalınlıkları 1-10 m. arasında değişen bazaltlar, porfiro-afanitik dokulu ve yer yer gaz boşluklu olarak gözlenmişlerdir. Bununla birlikte bazaltlarda soğuma eklem yapıları ve boşluklu tekstürler oldukça belirgindir. Bazı seviyelerde mevcut gaz boşluklarının ikincil minerallerle dolmasıyla oluşturdukları amigdaloidal doku makroskobik olarak izlenebilmektedir. 19

27 İnceleme alanında Çakmakçıkan ve Çakmak Tepe bölgesinde yer alan bazaltlar ise kırmızımsı kahverenkli ve afanitik dokuya sahip oldukları görülür. Asarkale bölgesindeki volkanit fasiyesi, açık pembe, bej renkli, oldukça sert yapılı ve andezitik karakterlidir. Sahada kısmen veya tamamen alterasyona uğrayan bazalt ve andezitler sarı, kırmızı, kızılkahverenkli bir görünüm sunmaları ile tipiktirler. Karbonat-kiltaşı fasiyesi İnceleme alanındaki karbonat fasiyesi dolomit ve kireçtaşı özelliğinde olması nedeniyle kendi içerisinde 2 alt fasiyes ile temsil edilir. Dolomit fasiyesi; inceleme alanının batısında oldukça geniş bir alanda yayılım gösterir. Asarkale Tepe nin güneyinde Hamam Sırtı, Hamdere Sırtı ile Mülk Köyü civarı, birimin en iyi yüzlek verdiği alanlardır (Şekil 3, 12). Dolomit fasiyesi, genel olarak krem bej renkli dolomit-dolomitik kireçtaşları, kovucu-itici karakterli diskoidal jips kristalleri içeren krem renkli killi kireçtaşı ve bej renkli dolomit arabantları ile birlikte jips güllerinin doldurduğu çatlaklar ile kesilen kiltaşlarından ibarettir. Dolomit fasiyesi içerisinde jipslerin varlığı ise evaporit fasiyesine ait kayaç parçalarının bu fasiyese gelmiş olduğunu göstermektedir. Dolomit fasiyesinin kalınlığı yaklaşık 100 m. olarak ölçülmüştür. Stratigrafik olarak volkanit fasiyesi üzerinde bulunan dolomit fasiyesi, masif, yatay tabakalı olarak izlenmiştir. Bu fasiyes içerisinde Asarkale Tepe nin güneyinde içerisinde sepiyolit merceklerinin yaygın ve ekonomik boyutlar sunabilen örnekleri yer almaktadır. Asarkale Tepe de kahverenkli sepiyolit, beyaz bej renkli dolomit ve sepiyolitli dolomit oluşumları ile tipiktir. Bu dolomitler, Hamam Sırtı ve Hamdere Sırtında olduğu gibi yer yer silisleşmiş olup, jips gülü kristallerini de görmek mümkündür. 20

28 Şekil 12. Hamdere Sırtı nda yüzeylenen dolomit fasiyesinin uzaktan görünümü İnceleme alanındaki istiflerin taban, orta ve üst seviyelerinde yer alan kireçtaşı birimi, killi kireçtaşı, jipsli kireçtaşı, dolomitik kireçtaşı ile yer yer silisifiye olmuş kireçtaşı ve plaket kireçtaşı olarak bulunmaktadır. Karabayırlar Tepe III no lu kesitin üst düzeylerinde yer alan kireçtaşı seviyesi volkanik kayaçlar ile çamurtaşı ve kumtaşı birimlerinin üzerinde yer alır (Şekil 10). Bu kesit alanında 1 m olarak ölçülen kireçtaşı seviyesi beyaz, bej renkli olup, killi kireçtaşı olarak adlandırılmıştır. İnceleme alanındaki Hamam Sırtı ve Hamdere Sırtı nda yer alan dolomitik kireçtaşları, yine krem, bej renkli olup dolomitlerle beraber bulunurlar. Krem, bej, beyaz renkli killi kireçtaşı düzeylerinde Üst Miyoseni işaretleyen Planorbarius sp., Lymnaea sp., Helix mrazeci Sévastos, Abida sp, Mostus sp. türler tayin edilmiştir (Tayinler: G.Taner). Bu fosil içeriği yalnız dolomit fasiyesi için değil tüm formasyon için veri sayılmıştır. Evaporit fasiyesi İnceleme alanında jips fasiyesinin en iyi gözlendiği yerler Karabayırlar Tepe nin doğusu ile Arkaç Tepe civarıdır (Şekil 3). Bu alanlarda evaporit fasiyesine ait mostralar, dolomitler ve jipsli dolomitlerle ardalanmalı masif, laminalı anhidrit, yumrulu-breşik ve jips arenitler şeklinde izlenirler. Masif jipsler beyaz renkli ince-orta kristalli jipslerden oluşmuş olup, inceleme alanında tabakalanma göstermezler. Laminalı anhidritler, jips üyesinin temelini oluşturan masif jipslerin üst seviyelerinde yer yer ince ara bantlar şeklinde gelişmiştir. 21

29 Yumrulu breşik yapılı jipsler, yumrular tarzında aşırı deformasyona uğramış ve anhidrite dönüşmüş olarak izlenirler. Jips arenit ise, okside olmuş zonlarda jips kumu içeriğinin artması ile meydana gelmiştir. Jips fasiyesi; sahada beyaz, gri kahverenkli ve bazı yerlerde de kırıntılı yapıda görülmekte olup, ortalama 80 m. kalınlığa sahiptir. Evaporit çökeliminin gerçekleştiği göl kıyısı fasiyeslerinde tabuler, diskoidal ve kırlangıç kuyruğu ikizli değişik morfolojilerde jips kristallerinin gelişimi izlenir (Şekil 13). Şekil 13. Sakarya formasyonu evaporit fasiyesi içerisinde yer alan diskoidal jipslerin arazideki görünümü Jips kristalleri genelde turuncu, kahverenkli, bej renkli iri jips kristalleri halindedir. Ayrıca kil ve karbonat matriksli ara bantlar jips tabakalarının arasında yer almaktadır. Porsuk Formasyonu İnceleme alanında bulunan Pliyosen yaşlı birimler Porsuk formasyonu adı altında incelenmiştir. Bu tanım ilk kez Gözler vd. (1996) tarafından yapılmış olup, Miyosen yaşlı birimler için kullanılmıştır. Çalışma alanında geniş bir yayılım gösteren Porsuk formasyonu, adını yaklaşık doğu-batı doğrultusunda akan ve Sakarya Nehrinin bir kolu olan Porsuk Çayından almıştır. Porsuk formasyonunu; 2.ci depolanma paketi içerisinde depolanan kırmızı ve gri renkli konglomera-kumtaşı, kırmızı renkli çamurtaşı, yeşil renkli kiltaşı ve marn ile jips, jipsli kumtaşı, jipsli kiltaşı-jipsli çamurtaşı, diskoidal-kırlangıç kuyruğu ikizli jipsler, marn, dolomit, dolomitik kiltaşı, kiltaşı ve plaket kireçtaşı birimleri oluşturmaktadır. 22

30 Bu birimler birkaç kez tekrarlanan sekanslar şeklinde bir dizilim sunarak, inceleme alanında geniş bir alanda yüzeylenirler. II. Depolanma Paketi İnceleme alanında II. Depolanma paketini temsil eden Porsuk formasyonu kırıntılı- evaporitik kiltaşı fasiyesinden oluşur. Bu fasiyesi oluşturan yeşil renkli çamurtaşı ve marn birimlerinde Gastrapod türlerinden Valvata crusitensis (Fontannés) 1886, Gyraulus (G.) ignoratus Schickum-Puissegur 1977, Emmericia rumana Tournouér 1880 tayin edilmiş olup, II. paketin yaşı Geç Pliyosen (Romaniyen) olarak yorumlanmıştır (Prof. Dr. G.Taner, Ankara Üniversitesi, 2004). Ayrıca, bu birimlerde ostracoda fosillerinden Pliyosen-Erken Pleyistosen yaşını veren Ilyocypris sp, Potamocypris similis, -Pseudocandona cf. Comperessa, - Virgatocypris virgata, Hemicyprideis dacica grefoffi, Cyprideis cf. Torosa, Condona neglecta Candona sp, Pseudocandona cf. Comperessa tayin edilmiştir. Bununla birlikte, kahverenkli killi, marnlı ve organik maddece zengin olan birimlerde marn ve kiltaşlarında yapılan spor/polen yaş tayini çalışmalarında Geç Pliyosen yaşını veren spor ve polen biyozon toplulukları saptanmıştır. Bunlar Tubuliflorae ve Liguliflorae tipleridir (Dr.Zühtü Batı, TPAO, 2004). Bu paleontolojik yaşlandırma çalışmaları sonucunda elde edilen verilere göre II. Depolanma paketini oluşturan Porsuk formasyonun yaşı tarafımızdan Pliyosen olarak yorumlanmıştır. II. Paket üzerine Kuvaterner çökelleri uyumsuz olarak gelmektedir. Kırıntılı-evaporitik kiltaşı fasiyesi Porsuk formasyonunu oluşturan kırıntılı-evaporitik kiltaşı fasiyesinin en iyi gözlendiği mostra alanları Demirci Köyü, Gençali Köyü civarı, Durmuşağılı Sırtı ve Mülk Köyü civarıdır (Şekil 3). Bu fasiyesin genel litoloji topluluğu kırmızı ve gri renkli konglomera-kumtaşı, gri ve yeşil renkli kiltaşı, marn ve fosilli kireçtaşı, jips-jipsli kumtaşı birimleridir (Şekil 14). 23

31 Şekil 14. Porsuk formasyonu kırıntılı-evaporitik kiltaşı fasiyesinin Gençali Köyünden panoramik genel görünümü Kumtaşları konglomeralar arasında ara bandlar halinde düşey veya yanal yönde geçişler şeklinde görülmektedirler. Bazı alanlardaki kumtaşları çamurtaşı ve kiltaşları ile geçişli olarak izlenirler. Çamurtaşları genelde yeşil renkte, aralarına kısmen ince bandlar şekinde kireçtaşı ve dolomitik kireçtaşları girmiş vaziyette havzanın derin kısımlarında bulunmaktadırlar. İnceleme alanında Durmuşağılı Sırtında istifin hemen hemen her seviyelerinde bulunan çamurtaşı birimi yeşil renkte olup, kalınlık 1.5 m-40 m arasında değişmektedir (Şekil 15). Taban seviyelerindeki kiltaşı birimi ise sarımsı kahverenkli ve sarımsı yeşil renkte olup, 1.5 m kalınlığa sahiptir. Bu kesit alanında stratigrafik olarak istifin orta seviyelerinde yeşil renkli kiltaşı birimi serbest büyümeli jips kristalleri içerir. Gençali ve Demirci köyü civarında belirlenen serbest büyümeli jipsli çamurtaşı birimi istifin taban düzeylerinde yer alır (Şekil 16, 17). Serbest büyümeli jips kristalleri kristal şekillerine göre; diskoidal, jips gülü şeklinde olup, açık-koyu kahverengi ve bal renkleriyle karakteristiktirler. Serbest jips kristalleri, dolomit birimleri üzerinde tabaka yüzeylerine dağılmış vaziyette ve bazen de çatlak dolgusu şeklinde gelişmiştir. İnceleme alanında jips içeren çamurtaşı birimi, jipsli birimler ile yatay ve düşey geçişli olarak görülürler. Jipsler; masiv jips, tabakalı jips, yumrulu breşik yapılı jips, jips arenit ve serbest büyümeli jipsler şeklinde bulunurlar. Masiv jipsler beyaz renkli, inceorta kristalli jipslerden meydana gelmiş olup, tabakalanma izlenmemiştir. Bunlar arazide 50 cm. den 1 m. ye kadar varan kalınlıklarda gözlenmektedirler. 24

32 Şekil 15. Durmuşağılı Sırtı ölçülü stratigrafi kesit (ÖSK V) (Koordinatları: D; K) 25

33 Şekil 16. Gençali Köyü ölçülü stratigrafi kesit (ÖSK VI) (Koordinatları: D; K) 26

34 Şekil 17. Demirci Köyü ölçülü stratigrafi kesit (ÖSK VI) (Koordinatları: D; K) 27

35 Bu birimler üzerinde beyaz, gri renklerde görülen kireçtaşları kısmen silisifiye olmuş yer yer de silis arabantlı olup, bazı alanlarda gözenekli ve killi-tüflü kireçtaşları şeklinde görülür. Ayrıca, çamurtaşları arasında yer yer çok ince bantlar halinde kısmen dolomitik plaket kireçtaşlarını görmek mümkündür. Durmuşağılı Sırtı nda istifin alt seviyelerini oluşturan krem-bej renkli ve silisifiye olmuş kireçtaşı birimi ise, 10 m lik bir kalınlığa sahiptir (Şekil 15). İstifin üst seviyelerinde ince levhalar halinde olan plaket kireçtaşı ise, grimsi-beyaz renkte izlenir. İnceleme alanının K de Gençali Köyü civarında istifin taban düzeylerinde bej renkli jipsli kireçtaşı seviyesi yer alır. Bej renkli jipsli kireçtaşı biriminin bu kesit alanındaki toplam kalınlığı 35 m. dir. İstifin orta seviyelerinde beyaz renkli jips düzeyleri izlenmiştir (Şekil 16). Kuvaterner Neojen yaşlı gölsel birimler üzerinde uyumsuz olarak bulunan Kuvaterner yaşlı birimler kırmızı-kahverenkli çakıltaşı, çamurtaşı, kumtaşı ve alüvyon ile temsil edilir. Alüvyon çökelleri, genelde pekişmemiş veya çok az pekişmiş kum, kil ve çakıltaşından oluşmuştur. 28

36 IV. 2. Mineralojik ve Petrografik İncelemeler Mikroskobik İncelemeler İnceleme alanında yüzeylenen volkaniklastik kiltaşı, volkanik ve sedimanter birimlerin ayrıntılı mineralojik ve petrografik özelliklerini belirlemek amacıyla sahadan derlenen altere olmamış ve sert dokulu olan tüf, andezit, bazalt, kireçtaşı ve dolomit örneklerinin ince kesitleri hazırlanmıştır. Hazırlanan bu ince kesit örnekleri petrografik mikroskopta incelenerek, mineralojik bileşimleri, dokusal özellikleri ve kayaç adlamaları yapılmıştır. Volkaniklastik kayaçlar İnceleme alanındaki volkaniklastik kayaçların egemen litoloji topluluğunu tüfler oluşturmaktadır. Tüfler, dokusal olarak içerdikleri kayaç parçası, volkan camı ve kristal miktarına göre Schimid (1981) e sınıflandırılmışlardır. Buna göre tüfler vitrik, litik ve kristal tüf olarak üçe ayrılarak incelenmiştir. a.vitrik tüfler: Tane boyu çok ince olup, tümüyle volkan camından oluşmuştur. Volkan camı tek nikolde kirli beyaz, sarımsı ve kahverenkli olup, çift nikolde izotrop olmaları ile kolaylıkla tanınabilmektedirler. Genellikle parçalanmış ve kısmen yuvarlaklaşmış taneler şeklinde izlenen volkan camlarında yer yer killeşme ve karbonatlaşma gibi bozunma ürünleri belirlenmiştir (Şekil 18). Bununla birlikte volkan camında demir minerali ile demir boyamaları da belirgin şekilde izlenmektedir. Volkan camı içerisinde çok az miktarda kuvars, biyotit, hornblend ve opak minerallerini de görmek mümkündür. Vitrik tüf inceleme alanında Karabayırlar Tepe de (ÖSK I ve II) oldukça yoğun olarak gözlenmektedir (Şekil 5, 6). b. Litik tüfler: Bu tüflerin tane boyu orta ve iri olup, yaklaşık %30-60 oranında volkan camı içerisinde kuvars, plajıyoklaz, biyotit fenokristalleri ile andezit kayaç parçalarından oluşmaktadır (Şekil 19). Litik tüflerde izlenen bu kayaç parçası tek nikolde renksiz veya sarımsı renkte olup, ayrıca killeşme, demiroksitleşme ve karbonatlaşmalar yaygın olarak izlenmektedir. Plajıyoklaz ile az sayıda varlığı belirlenen biyotit ve hornblend minerallerinin opaklaştığı, plajıyoklazların killeşerek izotroplaştığı belirlenmiştir. Volkan camı vitrik tüflerdeki gibi genellikle kirli beyaz ve sarımsı kahverenkli olarak görülmüştür. 29

37 Şekil 18. Vitrik tüflerde volkan camında oluşan killeşme (kl), karbonatlaşma (k) ile opak (o) minerallerin tek nikol (a) ve çift nikol (b) görünümü. Şekil 19. Litik tüflerdeki andezit kayaç parçasının tek nikol (a) ve çift nikol (b) görünümü. Şekil 20. Kristal tüflerde volkan camı içerisindeki plajıyoklaz mineralinin (p) oluşturduğu akma dokusunun tek nikol (a) ve çift nikol (b) görünümü. 30

38 Killeşme, demiroksitleşme ve karbonatlaşma şeklinde gelişen alterasyon volkan camında da belirgin şekilde izlenmektedir. Bazı seviyelerde kayaçta mevcut boşlukların ikincil minerallerle dolmasıyla oluşan amigdaloidal doku da tipik olarak izlenmiştir. Litik tüf, Karabayırlar Tepe (ÖSK I ve II) bölgesinde gözlenmişti (Şekil 5, 6). c. Kristal tüfler: Tane boyu orta-iri olup, plajıyoklaz, biyotit, hornblend ve kuvars ile yaklaşık %25-45 oranında değişen volkan camından oluşmaktadır. Bu mineraller kirli beyaz, kahverenkli olup volkan camı içerisinde yer almışlardır. Biyotit ve hornblend mineralleri bol olup opazitleşmişlerdir. Plajıyoklazlarda belirgin akma dokusu izlenmektedir (Şekil 20). Tüflerin hamurunu oluşturan volkan camı beyaz, kirli beyaz sarımsı kızılkahverenkli olup, bol kırıklı ve çatlaklıdır. Bu kırık çatlaklar boyunca demir boyamaları ve hamur içerisinde kırmızımsı siyah renkli opak demir minerallerinin varlığı da belirlenmiştir. Kristal tüfler, vitrik ve litik tüfler gibi Karabayırlar Tepe de (ÖSK I ve II) izlenmektedir (Şekil 5, 6). Volkanik kayaçlar İnceleme alanında volkanit fasiyesinde yer alan volkanik kayaçlar Streckeisen (1979) sınıflaması temel alındığında mineralojik ve dokusal özelliklerine göre bazalt ve andezit olarak adlandırılmışlardır. Bazalt: İnceleme alanında bulunan volkanik kayaçlardan bazalt birimi, hipokristalin porfirik bir dokuya sahiptir. Kayaç başlıca labrador türü plajıyoklaz ve piroksen fenokristalleri ile mikrolit, kristalit ve bunların içerisinde yer aldığı volkan camından oluşmuştur (Şekil 21). Örneklerin büyük bir bölümündeki plajiyoklazlar killeşme, karbonatlaşma ve demiroksitleşme şeklinde alterasyona uğramışlardır. I. dizinin gri-beyaz girişim renkleri ve polisentetik ikizlenmeleri ile kolaylıkla tanınabilen plajiyoklaz mineralleri, sönme açılarına göre labrador türü plajiyoklaz olarak belirlenmişlerdir. Çoğu kez bol kırık ve çatlaklı olarak gözlenen piroksen fenokristallerinin kenar zonlarından itibaren demir içeriğinin artması ile belirgin olarak kahverengimsi bir renkte iddingsitleştikleri belirlenmiştir (Şekil 21). Bazaltların hamuru volkan camı, mikrolit ve kristalitlerden oluşmuştur. Kayacın bazı seviyelerinde vesiküler boşlukların ikincil kuvars minerali ile dolmasıyla oluşan amigdaloidal doku da izlenmektedir. 31

39 Şekil 21. Bazaltlarda kenar ve kırıkları boyunca iddingsitleşme gösteren piroksen fenokristalleri ile plajıyoklaz mikrolitlerinin tek nikol (a) ve çift nikol (b) görünümü. Şekil 22. Andezitlerde yarı özşekilli plajıyoklaz (p) fenokristallerinde kenarlardan başlayan alterasyon izlerinin çift nikol görünümü. Şekil 23. Mikritik kireçtaşında izlenen pellet yapılarının tek nikol (a) ve çift nikol (b) Görünümü. 32

40 Andezit: Andezitler plajıyoklaz, hornblend ve biyotit mineral bileşimine sahip olup, trakitik bir doku sunarlar. Bu mineraller hem fenokristal hem de mikrolit ve kristalit olarak volkan camı içerisinde bulunmaktadır. Plajıyoklaz minerali sönme açısına göre andezin bileşiminde ve yarı özşekilli zonlu bir yapı sunmaktadır. Bazı plajıyoklazlarda bazaltlarda olduğu gibi kenarlardan başlayarak killeşme şeklinde alterasyon izleri belirlenmiştir (Şekil 22). Hornblend ve biyotit minerallerinin kenarlarında opazitleşmeler izlenmiştir. Bazı kesitlerde bu minerallerin tamamen opaklaşarak mafik mineral haline dönüştüğü gözlenmiştir. Sedimanter kayaçlar İnceleme alanındaki sedimanter kayaçlardan kireçtaşı ve dolomitlere ait örneklerin ince kesitleri yapılarak petrografik incelemesi ortaya konmuştur. Kireçtaşları ve Dolomitler İnceleme alanındaki kireçtaşları Karabayırlar Tepe (ÖSK III), Demirci Köyü ve Durmuşağılı Sırtı nda belirlenmiştir (Şekil 10, 14, 17). Neojen istifini oluşturan bu karbonatlı birimler genellikle Folk (1959) ve Dunham (1962) sınıflamasına göre mikritik ve sparitik bir özellik sunarlar. Bunların büyük bir kısmının dolomit ve kalsit olduğu XRD incelemeleri sonucu belirlenmiştir. Mikritik kireçtaşı ince taneli hamurdan oluşup, tane bileşeni olarak yalnızca pellet bulunmaktadır (Şekil 23). Pelletler yaklaşık olarak aynı boyutta izlenmektedirler. Sparitik kireçtaşı ise orta-iri taneli kristallerden ibaret olup, herhangi bir kavkı veya fosile rastlanmamıştır. Dolomit örneği ise çok ince taneli dolomikrit hamurundan oluşmuştur. 33

41 IV. 3. X-Işınları Difraksiyonu (XRD) İncelemeleri Projenin amacı doğrultusunda sahadan derlenen farklı litolojiye sahip kayaç örneklerinin mineralojik bileşimleri ile kil minerallerinin inceleme alanındaki dağılımlarının ortaya konulabilmesi amacıyla bu örnekler X-Işını difraksiyonu (XRD) analiz yöntemi ile incelenmişlerdir. Özellikle volkanik, volkaniklastik ve sedimanter birimlerdeki kil oluşumları ayrı ayrı ele alınarak incelenmiş, bu amaçla 52 adet örnek XRD çekimine tabii tutulmuştur. Kil mineral türlerinin tüm kaya toz difraksiyon metodu ile belirlenmesi güç olduğundan kil boyu fraksiyonları hazırlanmış ve daha sonra normal (N), fırınlanarak (F), etilen glikol (EG) ile muamele edilerek çekimleri gerçekleştirilmiştir. Örneklerdeki kil mineralleşmelerinin tipi ve mineral birliktelikleri belirlenerek, minerallerin göreceli bollukları Brindley (1980), Gündoğdu (1982) ve Gündoğdu ve Yılmaz a (1984) göre hesaplanmıştır (Çizelge 1 ve Çizelge 2). Elde edilen bu veriler ışığında; volkanik, volkaniklastik ve sedimanter birimlerdeki farklı renk ve litolojideki kiltaşı oluşumlarının mineralojik bileşimleri, bu birimlerdeki egemen kil mineralleri ile bu minerallere eşlik eden diğer kil ve kil dışı mineraller aşağıda ayrı ayrı açıklanmıştır. a.volkanik ve volkaniklastik birimlerdeki kil mineralleşmesi: Bu birimlerdeki kil mineralleşmesi Karabayırlar, Çakmak ve Çakmakçıkan tepede özellikle volkaniklastik- arakatkılı kiltaşı biriminin altere tüf düzeylerinde yoğunlaşmıştır. Altere tüf düzeylerinden alınan örneklerin tüm kaya analizlerinde kil mineralinin yanı sıra dolomit, kalsit, feldispat, kuvars ve analsim mineral birlikteliği belirlenmiştir (Çizelge 1, 2). Alterasyonun yoğun olarak izlendiği bu örneklerdeki kil minerali simektit olup, normal çekimlerde A A 0 daki pikleri ile tanımlanmıştır (Şekil 24). Bununla birlikte daha yüksek 2θ değerleri yönünde 5.06 A o, 4.49 A o, 2.56A o daki piklerde simektit mineralinin tanınmasına yardımcı olmuştur. Simektit minerali, etilen glikol ile muamele edilince şişme özelliğinden dolayı A o a doğru bir kayma göstermiş (Şekil 24), aynı örnek 350 o C ve 550 o C kadar kadar ısıtıldığında ise tabakalar arası suyun kaybolmasından dolayı 9.66 A o ile 9.76 A o da pik verdikleri belirlenmiştir. Simektitin (060) ve (330) yansıma yüzeylerine ait pik değeri 1.48 A o 1.50 A o arasında olup, bu değere göre simektit minerali dioktahedral karakterinde olduğu belirlenmiştir (Moore ve Reynolds, 1989). 34

42 TÜM KAYA KİL FRAKSİYONU Kil Feldispat Dolomit Kalsit Opal- Kuvars Analsim Jips Simektit Sepiyolit Klorit İllit Örnek No Mineral CT A A A A A A-6a A B-1A B-1K B B-3A B-3B B B B Ç Ç Ç Ç-5A Ç-5B KV KV KV HD HD HD HDS DT DT DE Çizelge 1. İnceleme alanındaki farklı birimlere ait tüm kayaç mineralojisi analiz sonuçları. A,B,KV : Karabayırlar Tepe ; Ç: Çakmaktepe ; HD,HDS: Hamamdere sırtı; DT: Durmuşağılı sırtı, DE: Demirci. Kil mineralleri: Simektit, sepiyolit, klorit, illit. 35

43 TÜM KAYA KİL FRAKSİYONU Örnek No Kil Mineral Feldispat Dolomit Kalsit Opal- CT Kuvars Analsim Jips Amfibol Simektit Sepiyolit Klorit İllit Md Md Md Md Ga Ga Ga Ga Ga Ga Ga Ga Ga Ga Ga M M Oğ Oğ Oğ Çizelge 2. İnceleme alanındaki farklı birimlere ait tüm kayaç mineralojisi analiz sonuçları. Maden: Asarkale sırtı; Ga: Gençali; Oğ: Oğlakçı; M: Mülk; Kil mineralleri: Simektit, sepiyolit, klorit, illit. 36

44 Şekil 24. B3A no lu örneğin normal (N), etilen glikollü (EG) ve fırınlanarak yapılan XRD kil fraksiyonu analizi İnceleme alanındaki kayaç örneklerinde simektitin bulunma oranı alterasyonun şiddetine bağlı olarak değişmektedir. Az altere tüf örneklerinde %20 oranında bulunan simektit mineralinin altere tüf örneklerinde %90 oranında bulunduğu yapılan hesaplama sonucunda belirlenmiştir (Çizelge 1, 2). Alterasyonun yoğun olarak izlendiği örneklerde saf veya safa yakın oranlarda bulunmaktadır. Ayrıca, ilk bazal refleksiyon olan (001) pikinin şiddetli, dar ve simetrik oluşundan bu mineralin iyi kristalize olduğu anlaşılmaktadır. Simektit minerali (montmorillonit) normal XRD çekimlerindeki A o A o (001) olan yansıma değerlerine göre Ca tipi simektit (montmorillonit) olup, (060) ve (330) yansıma değerlerine ait pik değerine (1.48 A o A o ) göre dioktahedral karakterinde olduğu belirlenmiştir (Moore vereynods 1989). Simektit mineraline genellikle plajiyoklaz türü feldispat minerali başta olmak üzere dolomit, kalsit, analsim ve kuvars mineralleri ile bazı seviyelerde jips minerali de eşlik etmektedir ( Şekil 25, Çizelge 1 ve Çizelge 2). 37

45 F 3,22 A O F : Feldspat Sm: Simektit D : Dolomit A : Analsim K : Kalsit Q : Kuvars O : Opal-CT Sm 15,93 A O A 5,60 A O Sm 5,06 A O Sm O 4,48 A O 4,04 A O 3,78 A O F A Q 3,43 A O 3,34 A O 3,04 A O 2,96 A O 2,89A O K F D F 2,52 A O 2,14 A O 2,17 A O 1,74 A O 1,79 A O 2Ө ( ) Şekil 25. B1K no lu altere tüf örneğinin XRD tüm kayaç difraktogramı Çizelge 1 ve Çizelge 2 de de görüldüğü üzere simektit minerali ile feldispat minerali arasında oransal ters bir ilişki mevcut olup, alterasyonun yoğun olduğu ve simektit mineralince zengin örneklerde feldspat mineralinin miktarında bir azalma gözlenmiştir. Buna karşın, alterasyonun ve simektit mineralinin miktarının azaldığı örneklerde ise feldspat mineralinin miktarındaki artış dikkat çekmektedir. Bu da simektit minerali ile feldispat minerali arasında kökensel bir ilişkinin var olabileceğini düşündürmektedir. Simektit mineraline belli oranlarda eşlik eden diğer bir mineral topluluğu ise dolomit ve kalsit gibi karbonat mineralleridir (Çizelge 1, 2). Özellikle altere tüf ve bazalt kayaçlarının kırık ve çatlaklarında bazı seviyelerde tek başlarına, bazı seviyelerde ise beraber bulundukları izlenmiştir (Şekil 26). Bununla birlikte, kireçtaşı ve dolomitten oluşan örneklerin de saf kalsit veya dolomit minerali ile temsil edildikleri Çizelge 1 ve Çizelge 2 de görülmektedir. Dolomit 2,88 A o, kalsit 3.02 A o luk (001) yansıma yüzeyine ait pikleriyle karakteristiktir (Şekil 26). 38

46 Sm 15,17 A O Sm 4,47 A O F 3,77 A O 3,21 A O 3,02 A O F K D D 2,88 A O 2,69 A O D 2,51 A O K 2,28 A O K 1,90 A O K : Kalsit Sm : Simektit F : Feldspat D : Dolomit Sm F 1,69 A O 1,59 A O 1,49 A O Şekil 26. A9 no lu altere tüf örneğinin XRD tüm kayaç difraktogramı Tüm kayaç örneklerinin X-Ray difraktogramlarında backround un 2θ = 15 A o dan itibaren yükselmesi de amorf karakterli volkan camının varlığını belirtmektedir (Jones ve Segnit, 1971). b. Sedimanter birimlerdeki kil mineralleri: İnceleme alanında Neojen yaşlı gölsel sedimanların saha gözlemlerine göre kahverenkli, bej-krem, beyaz ve yeşil renklerde izlenen kiltaşı ve çamurtaşı birimleri üzerinde yapılan XRD incelemeleri sonucunda, bir bölümü saf, dolomitli ve jipsli kiltaşları olarak tanımlanmıştır. 39

47 Kahverenkli, bej-krem, beyaz renkli kiltaşları: Asarkale tepede koyu kahverenkli ve bej-krem renkli kiltaşı ve killi kireçtaşı örneklerinde 12,26 A 0 daki piki ile sepiyolit minerali tanımlanmış olup, bu örneklerde yaklaşık olarak saf veya safa yakın oranlarda bulunur (Şekil 27, Çizelge 2). Kahverenkli saf sepiyolitler, tüm kayaç analizlerinde (110) yansıma yüzeyine ait, kristalinitezi çok yüksek olan 12,26 12,33 A 0 daki en şiddetli piki ile tayin edilmiştir. (Brindley, 1959). Bununla birlikte daha yüksek 2θ değerleri yönünde 7.55 A 0, 6.71 A 0, 5.06 A 0 ile 4.53 A 0 daki pikleri de sepiyolit mineralinin tanınmasına yardımcı olmuştur (Şekil27). Şekil 27. Maden 4 no lu kahverenkli kiltaşı örneğinin XRD tüm kayaç difraktogramı. Kiltaşı birimlerinde renk açılıp krem, bej ve beyaz renkli seviyelere geçildiğinde sepiyolit mineralinin miktarında bir azalmanın varlığı izlenir. Krem bej renkli kiltaşlarında sepiyolit %50-60 iken, beyaz renkli kiltaşı seviyelerinde sepiyolit %10-20 civarında bulunmaktadır (Şekil 28). 40

48 Şekil 28. Maden 5 no lu krem renkli kiltaşı örneğinin XRD tüm kayaç difraktogramı. Sepiyolit mineralinin azaldığı örneklerde sepiyolit mineraline; dolomit, kuvars ve feldispat mineralleri ile bazı örneklerde kalsit minerali eşlik etmektedir. Sepiyolit minerallerinin azalma miktarına bağlı olarak yukarıda belirtilen mineral birlikteliğinden dolomit mineralinin miktarında belirgin bir artışın olduğu yapılan XRD çözümlemeleri sonucu gözlemlenmiştir. Sepiyolit minerali ile bu minerale eşlik eden dolomit mineralinin oranına göre kahverenkli kiltaşlarının saf sepiyolitten oluşmalarına karşın krem ve bej renkli kiltaşlarının dolomitli sepiyolit ile beyaz renkli kiltaşlarının ise sepiyolitli dolomit ve dolomitli birimlerinden oluştuğu belirlenmiştir. Beyaz renkli kiltaşı seviyelerinden alınan örneklerde bej renkli kiltaşlarında olduğu gibi yine sepiyolit ile dolomit, kalsit, kuvars ve feldspat minerallerine ait piklerin varlığı belirlenmiştir.yalnız sepiyolit mineraline ait piklerin şiddetinde bir azalma gözlenirken, (104) yansıma yüzeyine ait 2.50 A 0 daki dolomit mineralinin pik şiddetinde bir artış gözlenmektedir. Bu da hem dolomit mineralinin kristalinitezinin hem de kayaç içerisindeki miktarının artışını gösterir. 41

49 c. Yeşil renkli kiltaşları ve çamurtaşları: Bu birimler litolojileri dikkate alındığında karbonatlı ve jipsli kiltaşı ve marn olarak ayrırtlanmışlardır. Gençali civarındaki yeşil renkli kiltaşı, jipsli kiltaşı ve çamurtaşı örneklerinde simektit, klorit, illit tipi kil mineralleri ile kuvars, dolomit, feldspat minerallerinden oluştuğu belirlenmiştir (Çizelge 1 ve Çizelge 2). Buna karşın, yeşil renkli kiltaşı birimlerinde sepiyolit mineralin varlığı belirlenmemiştir. Bazı örneklerde kil minerallerine kalsit, jips ile çok az örnekte amfibol ve analsim mineralleri eşlik etmektedir. Yeşil renkli jipsli kiltaşı biriminin XRD analizlerine göre yukarıda belirtilen mineral topluluğuna ilaveten jips mineralinin eşlik ettiği belirlenmiştir (Şekil 29). Şekil 29. GA5A no lu jpsli çamurtaşı örneğinin XRD tüm kayaç difraktogramı. 42

50 IV. 4. Diferansiyel Termal Analiz (DTA) İncelemeleri X-ışınları difraktometresi ve kil fraksiyonu analizi sonucunda safa yakın simektit olarak tanımlanan örneklerin, termal özelliklerini belirlemek amacıyla Diferansiyel Termal Analiz (DTA) ve Termogravimetri (TG) metodu kullanılmıştır (Şekil 30). DTA eğrisinde gözlenen ilk endotermik reaksiyon piki, şiddetli bir pik halinde 148 o C dolayında yer almaktadır. Bu pik 75.9 o C o C arasında en geniş sıcaklık değerleri ile, şekil ve büyüklüğe sahiptir. bu pikin yüksek sıcaklık yönünde 220 o C dolayında gösterdiği omuz, simektit mineralinin tabaka arasına divalent hidrate katyon içermesinden kaynaklanır (Mackenzie 1954; Greene-Kelly, 1957; Smykatz-Kloss 1974). Bu küçük endotermik pik özellikle Ca-montmorillonit için tipik bir özellik olarak verilmektedir (Özkan ve Erkalfa, 1977). İkinci endotermik pik, o C de daha yayvan ve daha az şiddetli olarak izlenmektedir. Bu pik, o C o C arasında sıcaklık değerlerine sahip olup, mineralin bileşimindeki Fe içeriğine bağlı olarak bu pik 400 o C-700 o C aralığının değişik yerlerinde bulunabilmektedir (Grim ve Kulbicki, 1961; Özkan ve Erkalfa, 1977). DTA eğrisinde o C dolayında görülen pik, simektit mineralinin dışındaki safsızlıklar ile ilgilidir. Üçüncü endotermik pik ise, o C deki piki ile belirgin olup, 830 o C o C de daha dar bir sıcaklık aralığında dağılım göstermektedir. 873 o C den sonra gelişen ve o C de izlenen pik ise simektit mineralinin tüm yapı suyunu kaybettiğini ve bundan sonra susuz (anhidrit) yapıya dönüştüğünü göstermektedir.bütün bu elde edilen endotermik pik sıcaklıkları dioktahedrik simektitlere uygundur (Paterson ve Swaffield 1987). TG kaydında düşük sıcaklıkta izlenen uzun yamaç, mineralin gözenek ve adsorbe suyunu kaybetmesi, 694 o C ve 837 o C dolayında izlenen ikinci ve daha yayvan olan yamaç ise dehidroksilasyon ile ilgilidir. 43

51 Şekil 30. B3A no lu safa yakın simektit örneğinin DTA ve TG termogramı IV. 5. Kimyasal Analiz Simektit minerali için en yaygın şekilde kabul edilmiş olan strüktür, bu mineralin merkezinde bir oktahedral tabaka ve iki silika tetrahedral tabakadan oluştuğu şeklindedir (Grim ve Güven 1978). Mineralin teorik formülü ve tabaka arası malzeme olmadan teorik kompozisyonu sırasıyla şöyledir: (OH) 4 Si 8 Al 4 O 20 nh 2 O ve SiO 2 % 66.7, Al 2 O 3 % 28.3 ve H 2 O %5 oranındadır. Bununla birlikte simektit mevcut silikon iyonlarının tetrahedral koordinasyonda ve alüminyum iyonlarınında oktahedral tabakada bulunması nedeniyle yukarıda verilen teorik formül ve kompozisyondan farklılıklar gösterir. Mineralojik bakımdan simektit minerali şu sınıflara ayrılır: Dioktaedrik mineraller 1. Montmorillonit Al 2 Si 4 O 10 (OH) 2 2. Baydellit Mg 2 Al 10 Si 24 O 60 (OH) 12 (Na, Ca) 3. Nontronit Fe +3 Si 22 Al 2 O 60 (OH) 12 (Na, Ca) Trioktaedrik mineraller 4. Hektorit Li 2 Mg 16 Si 24 O 60 (OH) 12 (Na 2 ) 5. Saponit Mg 18 Si 22 Al 2 O 60 (OH) 12 (Na 2 ) 44

52 İnceleme alanında alterasyon zonundan alınan ve kil fraksiyonu analizi sonucunda simektit minerali olarak tanımlanan örneğin kimyasal analiz sonucu Çizelge 3. de verilmiştir. Kimyasal analiz sonucuna göre simektitin yapısal formülü 11 oksijen atomu baz alınarak hesaplanmıştır (Weaver ve Pollard 1973) (Çizelge 4). Örnek Petrografik % % % % % % % % % % % % No Tip SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO K 2 O Na 2 O TiO 2 C S A.Z Toplam B3A Altere Tüf Çizelge 3. B3A no lu kiltaşı örneğinin kimyasal analiz sonucu Tetrahedra Oktahedra Tabaka arası Örnek No Si Al IV Al IV Fe Mg Ti Na K Ca B3A Çizelge 4. B3A no lu simektit örneğinin yapısal formülü Kimyasal analiz sonucunda hesaplanan simektitin yapısal formülü aşağıda verilmiştir. (Si 3.47 Al 0.53 ) (Al 1.11 Fe 0.34 Mg 0.43 Ti 0.03 ) O 10 (OH) 2 (Ca 0.26 K 0.09 Na ) IV. 6. SEM İncelemeleri Saha gözlemleri, mikroskobik incelemeler ve XRD analizleriyle değişik şiddette alterasyona uğradıkları belirlenen ve killeşmenin egemen olduğu örnekler Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile incelenmiştir. Bu çalışmalar sonucunda kil mineralleri ile diğer eşlikçi minerallerin morfolojik ve dokusal özelliklerini yansıtan görüntüler yorumlanmıştır. İnceleme alanındaki başlıca kil mineralinin X-Işınları analizinde belirlendiği gibi SEM incelemelerinde de simektit minerali olduğu belirlenmiştir. Alterasyon zonlarında en tipik kil minerali olarak belirlenen simektitin çok iyi gelişmiş levhamsı yapılı ve peteksi dokulu bir morfolojiye sahip olduğu belirlenmiştir (Şekil 31). 45

53 Şekil 31. Levhamsı yapılı ve peteksi dokulu simektit mineralinin SEM fotoğrafı Örnek No: B1 Birçok çalışmada simektit mineralinin karakteristik olarak mısır gevreği (cornflakes), meşe yaprağı, hücresel ve bal peteği (honeycomb) dokusundaki morfolojilerde izlendiği gösterilmiştir (Henning ve Störr 1986, Keller 1978; Türkmenoğlu ve Aker 1990, Çoban 1994, Fuente vd 2000). SEM analizleri sonucunda, alterasyonun şiddetindeki artma veya azalmaya bağlı olarak, volkanik kayaçlarda gelişen simektit mineralinin morfolojisinde bir değişim gözlenmemiştir. Genellikle simektit mineralinin volkan camlarının kırık, çatlak ve erime boşlukları ile yüzeylerinde geliştikleri gözlenmiştir (Şekil 32). Şekil 32. Kırıklı levha şekilli volkan camlarının (V) kenar ve yüzeylerinde gelişen simektit mineralinin (S) SEM fotoğrafı Örnek No: KV8 46

54 Volkan camları bol kırıklı çatlaklı, levhamsı şekillerde izlenmiştir. Benzer şekilde bol kırıklı levhamsı şekilli volkan camlarının varlığı ve bunların üzerinde kil minerallerinin oluşumu Karakaş ve Kadir (2000) in yaptığı çalışmada da gösterilmiştir. Bununla birlikte, peteksi dokulu levhalardan oluşan simektitin, küresel ve yarı küresel şekilli taneler üzerinde de gelişimleri izlenmiştir (Şekil 33). Bu küresel ve yarı küresel şekilli yapıların volkan camının bozuşmasının bir sonucu olarak geliştiği Fuente vd (2000) tarafından belirtilmiştir. Eggleton ve Keller (1982) de bu yapıların volkan camının hidrolizi sonucu oluşan ürünler olduğunu ve bunların volkan camının ilk altere fazını oluşturduğunu ifade etmişlerdir. İncelenen örneklerde küresel ve yarı küresel yapıların tamamen simektit mineralinden oluşması, volkan camının tümüyle tüketildiğini ve alterasyonun tamamlandığını göstermektedir (Şekil 33). Şekil 33. Yarı küresel şekilli volkan camları üzerinde izlenen simektit mineralinin SEM fotoğrafı Örnek No: KV8 Alterasyonun gelişiminin daha az etkili olduğu örneklerde simektit mineralinin volkan camı yanında feldispatların üzerlerinde ve kenarlarında geliştiği gözlenmiştir (Şekil 34). Bu durum, XRD de de düşünüldüğü gibi simektitlerin oluşumundada feldispatların etkili olduğunu göstermektedir. Christidis vd (1995), Kadir ve Karakaş (2000, 2002), Besbelli ve Varol (2002) de yapmış oldukları çalışmalarda da simektit oluşumunun volkan camının yanı sıra feldispatlardan itibaren geliştiğini belirtmişlerdir. 47

55 Şekil 34. Feldispat mineralinin (F) çevresinde ve üzerinde gelişen simektitin (S) SEM fotoğrafı Örnek No: B5 Enerji Dispersiv Spektrometre ile kimyasal kompozisyonu belirlenen volkan camlarının Si, Al, Mg ve Fe elementlerinden oluştuğu belirlenmiştir (Şekil 35.). Şekil 35. Volkan camının Enerji Dispersiv Spektrometresi (EDS) Simektitin EDS spektrumunda Al ve Si nin yanında Ca, Mg, Fe ve Ti nin varlığı tespit edilmiştir (Şekil 36). 48

56 Şekil 36. Peteksi dokulu simektit mineralinin Enerji Dispersiv Spektrometresi (EDS) IV. 7. Kil Mineralleri ve Eski İklim İnceleme alanı Orta Anadolu Neojen baseninin Orta Sakarya Bölümü nde Sivrihisar- Polatlı arasında yer alır. Bölge, Neojen de tektonik kontrollü, birbirlerinden eşiklerle ayrılmış, dağarası küçük gölsel basenler şeklinde bulunmaktadır (Karakaş 1992, Gençoğlu ve İrkeç 1994). İnceleme konumuzu oluşturan Neojen istifi de, bu zaman sürecinde Orta Anadolu da geniş alanlar kaplayan gölsel basenlerin bir bölümünü karakterize etmektedir. İnceleme alanında lav akıntıları şeklinde bulunan volkanik ve volkaniklastik birimler ile gölsel çökeller geniş bir alanda mostra verirler. Bölgede Neojen istifini oluşturan bu birimlerin genel karakterlerini belirleyen unsurları; tektonizma, volkanizma ile bunların yanında etkili olan iklimsel koşullar olarak sıralamak mümkündür. Jeolojik geçmişteki iklim değişiklikleri Paleoklimatoloji nin inceleme konusunu oluşturmaktadır. Kil mineralleri eski kayaçlardan erozyonla doğrudan çökel havzalarına aktarılabildikleri gibi, volkanik malzemenin karasal ortamda alterasyonu, havza kenarlarındaki toprak profillerinde degradasyonla oluşarak taşınmaları veya doğrudan havzadan çökelme sonrasında diyajenez süresince oluşumları mümkündür. Singer (1980, 1984) de yaptığı çalışmalarda paleoiklim araştırmalarında kil minerallerinin oluşumunun iklimsel parametrelere bağlı olduğunu ve aşınma süreçleri boyunca stabil olduğunu 49

57 göstermiştir. Kil mineralleri mevsimsel yağış oranı, sıcaklık, drenaj koşulları ile çökelme miktarını belirten verileri gösterirler. Bunlar, sedimanter havzalara bitişik karasal alanlarda özellikle hidroliz ve ayrışmanın yoğunluğunu ifade ederler. İklimsel değişimlerdeki açıklamalar çoğunlukla kil minerallerinin tipi, bolluğu ve yayılımına dayandırılarak yapılır ve farklı iklim koşullarına göre değişik oluşum şekilleri sunmaktadırlar. Sıcak ve humid iklimlerde hidroliz ve iyon yıkanmasının aktif olması nedeniyle kaolinit minerali oluşur. Yağış miktarı çok ise kaynak kayaçtan serbest kalan Mg +2 ortamdan kolayca uzaklaşır ve alterasyon sonucu kaolinit meydana gelir. Düşük yağış şartlarında sıcak ve kurak-yarı kurak iklimde bazik mağmatik kayacın Mg mu ortamdan uzaklaşmayarak simektit tipi mineraller oluşur (Chamley 1989). Bu tür kil oluşumlarında kimyasal ayrışma en önemli mekanizmadır. Buna karşılık, illit ve klorit mineralinin, kurak iklim veya soğuk iklimle ilişkili olan bölgelerde yoğun fiziksel ayrışma sonucu oluştuğu belirlenmiştir (Chamley 1989). Ayrışma zonlarında ve topraklarda bulunan kil minerallerinin bileşimi de benzer şekilde çoğunlukla jeoloji tarihinde kara üzerinde varolan iklimsel koşullara bağlıdır. Thiry vd (1977) tarafından yapılan çalışmada kaynak kayada (kalker) Erken Eosen de hidrolitik şartlar altında temelden üste doğru; illit, simektit, simektit-kaolinit karışık tabakaları ve kaolinitin ardarda oluşumu görülmektedir (Şekil 37). Bu oluşum Eosenin başlangıcında soğuk olan iklimin ilerleyen dönemlerde daha sıcak olduğunu da göstermektedir. Genel itibariyle Senozoik döneminde dünyanın soğuması Geç Paleojen, Neojen ve Kuvaterner boyunca adım adım gelişmiştir. En önemli soğuma evreleri Orta-Geç Oligosen, Orta-Geç Miyosen ve Orta-Geç Pliyosen boyunca gerçekleşmiştir (Chamley 1989). 50

58 Şekil 37. Ayrışma zonlarında hidrolitik şartlar altında kaynak kaya üzerinde gelişen kil minerallerinin alttan üste doğru dizilimi (Thiry vd 1977). Simektit mineralinin oluşumu Karabayırlar Tepe ve çevresinde yer alan tüf ve bazaltların alterasyon zonlarında yoğunlaştığı belirlenmiştir. Karabayırlar Tepe de alterasyon zonlarındaki simektit mineralinin oluşumu, ortamda sıcak ve kurak bir iklimin hüküm sürdüğünü göstermektedir (Şekil 38, 39). Karabayırlar Tepe I ve II nolu ÖSK larda monomineral olarak bulunan simektit mineraline kil dışı mineral olarak feldispat, dolomit, kalsit, analsim, opal-ct, kuvars ve jips minerali eşlik etmektedir (Şekil 38, 39). İnceleme alanında, Neojen istifinde ortamda sıcak ve kurak bir iklimi yansıtan dolomit biriminin volkaniklastik ve volkanik birimler üzerinde yer alması da bu görüşü desteklemektedir. Bölgede kurak iklim şartları sürekliliğini korurken, inceleme alanı ve çevresinde dolomit ve evaporit birimleri çökelmiştir. Ayrıca bu karbonat birimleri (dolomit) içerisinde yer yer sepiyolit oluşumlarının varlığı Karakaş (1992), Gençoğlu ve İrkeç (1994) tarafından belirtilmiştir. İnceleme alanının güneyinde ve kuzeyinde yer alan bu sepiyolit oluşumları 51