REZİSTİVİTE / IP TOMOGRAFİ GÖRÜNTÜLEME TEKNİĞİ İLE PORFİRİ BAKIR-ALTIN-MOLİBDEN YATAĞI CEVHER TESPİTİ

Transkript

1 REZİSTİVİTE / IP TOMOGRAFİ GÖRÜNTÜLEME TEKNİĞİ İLE PORFİRİ BAKIR-ALTIN-MOLİBDEN YATAĞI CEVHER TESPİTİ Proje Sorumlusu İhsanullah YILDIZ Jeofizik Mühendisi 2014

2 ÖZET Porfiri bakır yatakları düşük tenörlü, yüksek rezervli dissemine ve stokvörk tipi yataklardır. Tali (az miktarda) molibden ve altın içerirler. Açık işletme veya yer altı blok madenciliği yöntemleri ile işletilirler. Porfiri Cu yatağı teriminin ekonomik ve jeolojik olmak üzere iki anlamı vardır. Ekonomik açıdan porfiri yatak şu şekilde tanımlanmıştır: Önemli oranda Cu ve değişik oranlarda Au ve Ag içeren, rezervi büyük, açık ve yeraltı işletme yöntemleri ile (blok göçertme) işletilebilen yatağa porfiri yatak denir. Jeolojik açıdan ise: Asit ve ortaç bileşimli porfiri kayaçlar içerisinde dissemine olmuş, çoğunlukla alterasyona uğramış, oval veya dairesel biçimli yapılar sunan ve breş bacaları ile kesilmiş yataklara pofriri Cu yatağı denir. Porfiri tip yataklar, yaygın olarak okyanus plakası ve aktif kıta kenarı çarpışma ortamlarındaki dalma-batma olaylarıyla alakalı kalk-alkali magmatizma ve volkano-plütonik yaylarla ilişkilidir. Porfiri bakır yataklarını oluşturan hidrotermal çözeltiler, kuvars diyorit porfir, tonalit porfir, kuvars monzonit porfir, monzonit porfir veya siyenit porfirlere tarafından taşınır. Taşıyıcı intrüzyonların yerleşme mekanizmaları, zorlayıcı olmaktan çok pasif yerleşim gösterdikleri belirlenmiş olup, kümelenme ve asimilasyon başlıca mekanizmalardır. İntrüzyonlar bir sil veya bir seri dayk olabileceği gibi, hem ada yayı hem de kıtasal ortamlara yerleşmiş boyutsal olarak batolite yakın bir sokulumda olabilir. 1. PORFİRİ CU YATAKLARINDA GÖRÜLEN ALTERASYON ÇEŞİTLERİ 1970 yılında Lowell ve Guilbert, Arizona'daki San Manuel Kalamazoo cevher kütlesini detaylı olarak incelemişler ve elde ettikleri bulguları diğer pek çok porfiri bakır yatağıyla da karşılaştırarak, söz konusu yataklarda görülen ve kendi adlarıyla anılan hidrotermal alterasyon kuşaklarının temel özelliklerini ortaya koymuşlardır. Araştırmacılar aşağıdaki şekilde de gösterilen dört alterasyon zonunun, genellikle porfiri bakır yataklarında oluştuğunu ortaya koymuşlardır (Şekli 9.1). 1-Potasik Kuşak(pottsssic zone): Alterasyona maruz kalmış dissemine cevher damarının en iç kesimidir. Yüksek sıcaklık altında, yoğun hidrotermal sıvıların etkisinde cevher damarı ayrışmaya maruz kalır. Bu aynı zamanda magmatik koşullarında son safhasıdır. Hidrotermal ayrışım sonucu bu kuşakta meydana gelen başlıca mineraller: -Kenarları aşınmış kuvars -K-feldispat -Biyotit -Oligoklas -Andezin Bu kuşakta çok az miktarda ve düzensiz dağılım gösteren

3 anhidrit+karbonat, apatit, rutil, ve volframite de rastlanır. Bu kuşaktaki biyotitler üstünde yapılan isotopik çalışmalarda (D/H ve O18 ), cevherleşmelerin magmatik kökenli çözeltilerle oluştuğu ve oC lik bir ısı aralığının söz konusu olduğu ortaya konmuştur. 2-Fillik Kuşak (phyllic zone): Esas olarak potasik kuşağı çevreleyen ve kuvars, serisit ve piritten oluşan zona fillik kuşak adı verilir. Kuşak, intrüzyon ile yan kayaçlar arasındaki kontakta gelişmiştir. Bu kuşakta çok az oranda klorit, illit ve rutil minerallerine de rastlanır. Bu kuşağın en önemli özelliği kuvars dışındaki bütün silikatların hemen hemen tümüyle serisite dönüşmesidir. Bu kuşakta yer alan serisit ve illit mineralleri üzerinde yapılan izotop çalışmalarında (D/H ve O18) cevherleşme olayında magmatik çözeltilerin dışında, meteorik suların varlığını da ortaya koymuştur ve oc lik bir oluşun ısısı aralığı vermiştir. Bütün bu verilerin ışığı altında bu kuşağın oluşumu için şöyle bir görüş ileri sürülmüştür: Potasik kuşağı oluşturan magmatik hidrotermal çözeltiler, kristalleşme olayının son evrelerine yaklaştıkça, porfiri sokulumun üst kısımlarına ulaşmışlardır. Bu aşamada kuşağın dışında, yüzeyden gelen meteorik kökenli akışkanlar ile hidrotermal kökenli akışkanların karşılaşıp karışmasıyla oluşan hibrid çözeltiler, fillik ve propillitik alterasyon halesinin oluşmasına neden olmuşlardır. 3-Arjilik Kuşak: Bu kuşağa killeşme zonu da denilir. Kuşak, cevherli kayacın, yüksek sıcaklıkta şiddetli hidrolize (suya alma) olması sonucu ileri derecede ayrışarak killeşmesiyle oluşur. Çok şiddetli hidrolizleşme sonucu, ilksel kayaçtan geriye, gözenekli bir kuvars kütlesi kalır.arjilik kuşağın en önemli alterasyon mineralleri kuvars, kaolenit, montmorilyonit ve klorittir. Plajiyoklazların cevherli zonun merkezine gidildikçe kaolinleşmesi, uzaklaştıkça da montmorilyonitleşmesi ile arjilik kuşak belirginleşir. Bu kuşakta pirit fillik kuşağa göre daha azdır. 4-Propilitik kuşak (propylitic zone): Daha düşük sıcaklık aralığında ( oc) gelişen ve geniş alanlar kaplayanbu kuşak yan kayaçlar içinde gelişir. Bu kuşakta görülen en önemli alterasyon mineralleri epidot, kalsit ve klorittir. Özellikle klorit ve epidottan dolayı kuşağın rengi yeşildir; fillik kuşağa gidildikce renk griye değişir. Bir dizi karmaşık cevherleşme işlemleri sonucu oluşan porfiri Cu yataklarında, yukarıda kısaca tanıtılan alterasyon kuşakları ile beraber, cevherleşmede de zonlaşmalar görülmektedir. Bu zonlar aşağıdaki şekilde verilmiştir (Şekil 9.2). Bunlar: 1-Tamamen taşıyıçı stok içinde 2-kısmen stok içinde, kısmen de çevre kayaçlar içinde 3-Sadece çevre kayaçlar içinde

4 Araştırmacılar tarafından sunulan örneklerdeki cevher kütlesine en uygun şekil, yukarda verilen şekle benzer, bu da, dik duvarlı, eğik silindirikten, yatay koniğe değişen bir silindirdir. Cevher kütleleri genellikle piritçe zengin bir kabuk ile kuşatılmıştır. Porfiri Cu yataklarında görülen en önemli cevher mineralleri şunlardır: pirit, kalkopirit, molibdenit ve altın. Bu cevherleşmelere daha az oranda eşlik eden minerallerin önemlileri bornit (Cu5FeS4) ve enarjittir (Cu3AsS4). Bu tür yataklarda görülen cevherleşmeleri içten dışa doğru 4 zon içerisinde göstermek mümkündür. Bunlar: 1-Merkezi zon: En içteki potasik kuşakta gelişir. Esas cevher taşıyıcı zondur, genişliği değişiktir. Sülfit içeriği nispeten düşüktür, pirit oranı %10 dur. Pirit/ Kalkopirit oranı 3/1 dir. Bazı yataklarda tenörü düşüktür. Cevherleşme damarcıktan çok dissemine tiptedir. Başlıca sülfit cevher mineralleri: kalkopirit, pirit ve molibdenittir. 2-Cevher zonu : Potasik veya fillik zonların sınırlarında gelişir. Bu zonda kalkopiritin miktarı piritten fazladır. 3-İç alterasyon zonu : Fillik zonda gelişir ve esas cevher kabuğunu oluşturur. Pirit %10-15 'e çıkabilir. Bakır esas olarak damarcıklar şeklinde bulunur ve işletilebilir orana çıkabilir. Cevher mineralleri: pirit, kalkopirit, molibdenit, bornit, kalkozin, sfalerit, manyetit, enarjit bulunur. 4-Orta alterasyon zonu: Bu zon yaklaşık olarak arjilik zona karşılık gelir, her yatakta arjilik zon olmadığı için bulunmaya bilir. İçerdiği cevher işletilebilme sınırlarının altındadır. Sülfitin büyük kısmı damarcıklar şeklindedir. Cevher mineralleri: pirit- kalkopirit-bornit olup, eser miktarda kalkozin, galen, enarjit sfalerit, molibdenit, tenardit ve volframit bulunabilir. 5-Diş alterasyon zonu: Bu genellikle piropilitik alterasyon zonuna karşılık gelir ve sülfit cevherleşmesi esas olarak piritten oluşur. Seyrek olarak kalkopirit ile değişen miktarlarda bornit, molibdenit, manyetit, spekülarit, rodokrozit (MnCO3), sfalerit, galen ve rodonit (Mn,Fe,Ca)SiO3). 2. GENEL JEOLOJİ Yatağın yer aldığı Siirt yöresinde birimler yaşlıdan gence doğru şöyledir: Paleozoik yaşlı Bitlis Metamorfitleri, Eosen yaşlı Sason Filişi, Eosen yaşlı Toptepe Konglomeraları ve Eosen yaşlı Madenköy Spilitleri. Spilitik-porfiri spilitik lav akıntıları Volkanik elemanlı çakıltaşı

5 Rekristalize kireçtaşı elemanlı çakıltaşı Orta Eosen Çamurtaşı Spilitik-porfiri spilit (yastık lavlı) Porfiri spilitik ve spilitik yastık lavlar arasında tedrici geçişler görülür ve porfiri spilitler arasında diyabazik dayk sokulumları izlenir. Rekrizistalize kireçtaşı elemanlı çakıltaşları ile çamurtaşları düşey ve yatay yönlerde devamlı geçiş gösterirler. Volkanik elemanlı çakıltaşları rekzistalize kireçtaşı elemanlı çakıltaşlarının üzerine gelir. Spilitler yeşilimsi-siyahımsı renkte, porfiri spilitler ise lekeli görünümlü olup feldspat fenokristal agregatlarını içerirler. Spilit ve porfiri spilitler kırmızımsı renkli jasplı seviyeler ve ince taneli yeşilimsi tüf seviyelerini içerirler. Bu kayaçlar genelde sahanın merkezinde yayılmış olup çok yoğun alterasyon gösterirler. 3. CEVHERLEŞME Cevherleşme tamamen yastık lavlar içerisinde gelişmiştir. Cevherleşmeye ilişkin olarak kloritleşme görülürse cevherleşme kloritleşmeden uzak görünmektedir. Masif cevher üstünde kloritleşme ve killeşme, masif cevherle birlikte serisitleşme ve ayrıca silisleşme, masif cevherin altında kloritleşme biçiminde az çok düzenli kuşakların geliştiğini belirtir. Ayrıca cevherleşmeyi oluşturan hidrotermal çökeltilerin spilitlere önemli miktarlarda silisyum, magnezyum ve demir eklediğini de söylemektedir. 4. JEOFİZİK ÇALIŞMALAR Yeraltı yapılarının derinlik ve kalınlıkları ile konumlarını belirlemek amacı ile yapılan jeofizik etüt yöntemlerinden en yaygın olarak kullanılan Düşey Elektrik Sondaj (DES) yöntemidir. Bu yöntemde yeraltındaki tabakaların derinlikleri özdirenç farklılıklarından faydalanılarak belirlenmeye çalışılır. Elektriği iyi ileten ortamların özdirenç değeri düşük, elektriği iletmeyen ortamların özdirenç değeri yüksek olacaktır. Bu prensipten hareketle içinde su barındıran formasyonların iletkenlikleri yüksek, dolayısı ile özdirençleri düşük olacaktır. Son yıllarda, elektronik ve bilgisayar bileşenlerinin evrimi, bir doğrultu boyunca sondaj-profil ölçüsü almamızı sağlayacak otomatik olarak değiştirilebilen çokelektrotlu özdirenç ölçü sisteminin geliştirilmesine olanak sağlamıştır. Bu şekilde ölçülen görünür özdirenç yapma-kesit verileri, bir ters çözüm algoritması ile yorumlanarak profil boyunca olası belirti yerlerini gösteren özdirenç-derinlik kesitleri elde edilir.

6 Çok-elektrotlu özdirenç sistemi; birçok tel içeren kablo (24, 48, 72, 96,...) eşit aralıklı (örneğin 10 m) olarak çakılmış elektrotların ile bunların bağlantısını sağlayan birçoklu kablodan oluşur. Özdirenç ölçü aleti içinde, bu elektrotların önceden tanımlanan ölçü alım sıralamasına göre (akım ve gerilim elektrotlarının belirlenen bir sistemde numaralandırıldığı bir dosya) değiştiren ve saklayan bir hafızası vardır. Akım (A,B) ve gerilim (M,N) elektrotlarının çeşitli kombinasyonları ile karmaşık bir sondaj-profil kesiti, kablonun toplam boyuna bağlı olan en büyük araştırma derinliği ile elde edilir. Çok kanallı, taşınabilir olan bu rezistivite cihazı, hafızasındakileri depolar ve ölçüleri dönüştürerek tanımlayabilir. Yüksek oranda doğruluk verir. Bu alette 8 kanal aynı anda ölçü alır. Bu ölçüyü alırken sahada yüksek vericiler yardımıyla rezistivitede devrim yaratan ölçüleri kaydedebilir. Yüksek güç ve iyi vericiler yardımıyla çok zor konumlardaki önceden yığılmış, verileri kaydeder. Bu cihaz çok kanallı, atik moddaki otomatik kablolar yardımıyla çok başarılı bir tasarım sergiler. İyi çalışan bu kablolar ile 3 boyutlu veride alınabilir. Tek bir elektrot bile limitsiz veri toplayabilir. Bu kabloların kontrolü tamamen cihaz tarafından arazide taşımaya gerek kalmadan yapılmaktadır. Bu cihaz ile jeofizik yöntemlerden IP, Schlumberger, Wenner, Dipole-Dipole, Pole-Dipole, Pole-Pole veya hepsi bir arada yapılabilir. Bu tip özdirenç görüntüleme tekniğinde, ölçülen büyüklük sayısı yüzlerce olabilmektedir. Aletin çıkış gücü ve çıkış voltajı ölçü değerinin kalitesini belirleyecek olan (bu standart sapma ile gösterilebilir) katlama sayısının belirlenmesinde ve dolayısı ile ölçü zamanını azaltılmasında önemli bir etken olabilir. Yeni geliştirilen çok-elektrotlu cihaz, yeraltısuyu etütlerinde 2B ve 3B çalışmaların etkisini artırmaktadır. Veri toplamadaki otomatik veri işlem ve verinin ters çözümü, mühendislerin işini kolaylaştırmaktadır. Şekil 4. Jeofizik ölçümlerde kullanılan rezistivite cihazı

7 Etüt alanının yeraltısuyu olanaklarını araştırmak için çok-elektrotlu (8 kanallı) SUPERSTRING R8/IP aletiyle 820 m uzunlukta 7 hat boyunca REZİSTİVİTE / IP TOMOGRAFİ ölçümleri alınmıştır. Tomografi hatları cevheri yayılımının tespiti amaçlı KB / GD doğrultulu; birbirlerine paralel olacak şekilde uygulanmıştır. Görüntüleme ortalama 200 metre derinlik aydınlatılacak şekilde yapılmıştır. Ek-2 de bakır maden sahasında uygulanan jeofizik etüt çalışma sonucu bulunmaktadır. Haritada kırmızı renkli alanlar yüksek özdirençli özelliğindeki zonları temsil etmektedir. Koyu mavi renkli bölge düşük özdürenç değerleri ile karakterize olup cevherli bölge olarak yorumlanmaktadır. Yapılan değerlendirmeler sonucu cevher KD / GB doğrultulu olup eğimi ortalama 40/45 0 KB yönlüdür. Tespit edilen cevherli zon yaklaşık olarak 25 metre derinlikten başlamaktadır. Cevherli zonun ortalama kalınlığı metre olarak başlamakta ve derinliğe doğru azda olsa kalınlaşarak devam etmektedir. Saygılarımla; İhsanullah YILDIZ Jeofizik Mühendisi

8 Ek-1 ÇALIŞMA PLANI UYDU GÖRÜNTÜSÜ PORFİRİ BAKIR SAHASI REZİSTİVİTE/IP TOMOGRAFİ ÇALIŞMASI

9

10 Ek-2 TOMOGRAFİ HAT-1 REZİSTİVİTE YAPI KESİT PORFİRİ BAKIR SAHASI REZİSTİVİTE/IP TOMOGRAFİ ÇALIŞMASI

11 Ek-3 ÇALIŞMADAN GÖRÜNTÜLER PORFİRİ BAKIR SAHASI REZİSTİVİTE/IP TOMOGRAFİ ÇALIŞMASI