Dicle BAL AKKOCA, Leyla KALENDER ve Ahmet SAĞIROĞLU Fırat Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, Jeoloji Mühendisliği Bölümü, Elazığ

Transkript

1 Fırat Üniv. Fen ve Müh. Bil. Dergisi Science and Eng. J of Fırat Univ. 19 (3), , (3), , 2007 Elazığ Yakın Güneyinde Neojen Yaşlı Gölsel Sedimanların Mineralojisi Dicle BAL AKKOCA, Leyla KALENDER ve Ahmet SAĞIROĞLU Fırat Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, Jeoloji Mühendisliği Bölümü, Elazığ dbal@firat.edu.tr (Geliş/Received: ; Kabul/Accept: ) Özet: İnceleme alanı Elazığ İli nin yakın güneyinde düşük enerjili ramp tipi göl ortamında çökelmiş olan Neojen yaşlı tortulları kapsamaktadır. Bordo yeşil rekli karbonatlı-kumlu kiltaşı, beyazımsı bej renkli killi kireçtaşı ve kireçtaşları ve yer yer bunlarla ardalanmalı paleosol seviyelerinden oluşan gölsel istifte iki farklı lokasyonda ölçülü kesitlerden alınan örneklerde optik mikroskopi, X-ışınları difraksiyonu (tüm kayaç ve kil fraksiyonu), taramalı elektron mikroskopi (SEM) ile ph ölçümleri yapılmış, böylece göl basenindeki kayaçların mineraloji ve petrografisi ortaya çıkarılmıştır. Mineralojinin yanal ve düşey yöndeki değişimleri tespit edilmiş ve minerallerin oluşumlarına yönelik yorumlar yapılmıştır. Killi-karbonatlı kayaçlardaki genel doku mikritik olup yer yer bireşleşme ve erime boşluklarına rastlanılmıştır. Göl basenin en yaygın mineral parajenezini kil+kalsit oluşturmakta ve bu birlikteliğe sırasıyla dolomit, kuvars, feldispat ve opal mineralleri eşlik etmektedir. Kil minerallerini ise çokluk sırasına göre smektit, paligorskit, klorit, illit, S-I, S-C, sepiyolit ve halloysit mineralleri oluşturmaktadır. Göl baseninin kenar kesimlerinde kalsit, kuvars, feldispat minerallerine daha yüksek oranda rastlanılmasına karşın, basenin merkezine doğru kuvars ve feldispat azalıp, dolomit ve sepiyolit minerali ortaya çıkmaktadır. Bu mineralojik değişimin nedeni baseninin kenar kesimlerinde detritik kuvars ve feldispatın da yüksek oranda olması, ve ortamın Mg/Ca oranının düşük olmasından dolayı buradaki jeokimyanın dolomit ve sepiyolit oluşumuna elverişli olmamasıdır. Basenin kenar kesimlerinde paligorskit+ kalsit oluşmuş, merkeze doğru ph, tuzluluk ve alkalinitenin artışı ile paligorskit +dolomit+ sepiyolit oluşumu gerçekleşmiştir. Paligorskitin, basenin kenar kesimlerindeki örneklerde dolomit yerine kalsitle beraber bulunması ve paligorskit+dolomit parajenezine sadece merkezi kesimlerde rastlanılması ortamdaki Mg un dolomitten önce paligorskit tarafından yapıya alındığını göstermektedir. Mineralojik parajenezler ve SEM çalışmaları esas alındığında kalsit ve dolomit kimyasal çökelimle oluşmuş, volkan camından dönüşüm ile smektit, paligoskit ve sepiyolit gibi neoforme kil mineralleri meydana gelmiştir. Az oranda bulunan diğer kil mineralleri illit, klorit, S-I, S-C ve halloysit ise çevre kayaçlardan göl ortamına kırıntılılar olarak taşındığı geçerli görülmektedir. Anahtar Kelimeler: Neojen Göl, Mineraloji, Paligorskit, Sepiyolit, Alkalinite Mineralogy of Neogene Lacustrine Sedıments in the Southern Vicinity of Elazığ Abstract: Investigation area cover Neogene sediments which precipitated in conditions of the low energy and shallow ramp type lake in the southern vicinity of Elazığ. The impricate of lake basin consist of red and green carbonatedsandy claystones, and white-beige clayey-sandy limystones, limestones, and paleosol intercalations. The lateral and vertical mineralogical differences of the basin were investigated using methods such as optical microscopy, SEM, X- ray diffractometry (whole rock and clay fractions) and ph measurements on the samples taken from two type sections in basin. The texture of the clayey carbonated rocks have a fine-grained micritic texture. The common whole minerals of basin are clay+calcite, the other minerals are in decreasing order; dolomite, quartz, feldspars and opal. The clay minerals are in decreasing order; smektite, paligorskite, klorite, illite, S-I, sepiyolite, S-C kaolinite. The margins of the basin are rich in calsite, detritic quartz and feldspar. Quartz - felspar decrise, and dolomite - sepiolite emergence toward central of basin. because of geochemical variations. Paligorskite+calcite formated at the edge of the basin, Alkalinity, ph and Mg/Ca increase caused for formation of paligorskite +dolomite+ sepiyolite paragenesis towards central parts of basin. The togetherness of paligoskite + calcite at the edge, and presence of paligoskite+dolomite in only centre of the basin show that paligorskite used Mg ions earlier than dolomite. The mineralogical paragenesis and SEM abservations show that calcite, dolomite were probably formed as chemically precipitation, smectite, paligorskite and sepiolite are due to origins of the transformations of volcanic glass alcaline conditions and other clay minerals, illite, chlorite, S-I, S- C and halloysite transported as detritic minerals. Key Words: Neojene Lake, Mineralogy, Paligorskite, Sepiyolite,Alkalinity.

2 D. Bal Akkoca, L. Kalender ve A. Sağıroğlu 1.Giriş Çalışma alanı 1/ ölçekli Elazığ K42- d3 paftasında Aksaray Mahallesi nin (Elazığ) güneyinde yer almaktadır (Şekil 1). Doğu Anadolu Bölgesi nde Neotektonik dönem süresince kıvrımlar, bindirmeler, doğrultu atımlı faylara bağlı olarak D-B doğrultulu dağ arası havzalar ve K-G doğrultulu açılma çatlaklarıyla ilişkili olarak volkanizma meydana gelmiştir. Bu havzaların dolgularını volkanizmayla iç içe gelişmiş olan Neojen yaşlı karasal fasiyesler oluşturmaktadır [1,2,3,4]. Bölgede geniş yüzeylemeler sunan bu Neojen birimlerin stratigrafik özellikleri ile neotektonizmaya bağlı olarak gelişen morfolojik, yapısal ve volkanik olaylar, bir çok çalışmanın konusunu oluşturmuştur. Neotektonik dönemde Doğu Anadolu da izlenen bu yoğun sıkışma tektoniği, Elazığ Havzası nda da etkili olmuş ve söz konusu olan volkanizma ve bununla yanal düşey yönde geçişli durumdaki tektonik kontrollü sığ ve çalkantılı göllerde oluşmuş olan ince ve kaba kırıntılılar, kireçtaşı, tüfit ve yer yer turbalardan oluşan, akarsu çökellerinin de eşlik ettiği gölsel çökeller meydana gelmiştir [5]. Çalışma konusu olan sedimanlar, bu gölsel çökellerden biri olup, inceleme alanı ve çevresinde bu güne kadar farklı amaçlarla çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Aksoy [6] çalışma alanı ve yakın çevresinin jeolojisini çalışmış, sahadaki göl çökelleri, volkanit ve volkanoklastitleri Karabakır Formasyonu adı altında incelemiştir. Üstündağ [7] bu gölsel oluşukların sedimentolojisini çalışmış ve burada düşük enerjili ramp tipi sığ göl ortamı şartlarının hüküm sürdüğünü belirtmiştir. Daha önceki çalışmalarımızda, Çaybağı Beldesi civarında, inceleme konusu olan çökellere benzer özellikte ve aynı volkanitlerden malzeme almış olan göl-nehir çökellerinde sırasıyla kalsit, smektit, klorit, S-C, illit, dolomit, feldispat, aragonit, kuvars, opal-ct, oluşumlarına yönelik yorumlar yapılmaya çalışılmıştır. A, kristobalit, jips ve anhidrit mineralleri saptanmıştır [8]. Bu çalışmada Elazığ ın yakın güneyinde Neojen yaşlı gölsel çökellerin mineralojisi incelenmiş, göl baseninin faklı kesimlerindeki mineralojik değişimler belirlenmiş, mineralojik parajenezden yararlanarak minerallerin 2. Jeolojik Konum İnceleme alanında Keban Metamor-fitleri, Kırkgeçit Formasyonu ve Elazığ Magmatitleri Neojen yaşlı gölsel basenin temelini oluşturmaktadır. Bazaltik lav ve piroklastitler bu göl çökelleri ile yanal ve düşey yönde geçişlidir (Şekil 1a). Palu Formasyonu ve alüvyonlar sahanın Neojen sonrası birimlerini oluşturur.tüm bu birimlerin genel jeolojik özelliklerini Aksoy [6] çalışmış olup, bu çalışmada araştırmacı tarafından birimler için önerilen yaş aralıkları esas alınmıştır. Harita alanının batısında yüzeyleyen Keban Metamorfitleri inceleme alanının en yaşlı birimi olup, beyaz renkli, oldukça fazla kırık ve çatlaklı mermerlerle karakterize edilir. Aksoy [6] bölgenin jeotektonik evrimiyle uyumluluğunu düşünerek metamorfitlerin metamorfizma yaşını Geç Kretase olarak benimsemiş, birimin yaşını Permiyen-Alt Triyas olarak belirtmiştir. İnceleme alanında geniş yayılıma sahip olan ve çoğunlukla bazalt, andezit, piroklastitler ve bunları kesen değişik kalınlıktaki dasitlerden oluşan Elazığ Magmatitleri Bingöl ün [9] volkanik birimine karşılık gelmektedir. Araştırmacı, bu volkanik kayaçların düşük dereceli bölgesel metamorfizmaya uğrayarak klorit epidot gibi ikincil mineral toplulukları içerdiğini belirtmiştir. Yazgan [10,11] K/Ar yöntemiyle birimin volkanik kayaçlarının Kampaniyen-Santoniyen yaşında olduğunu saptamıştır. Aksoy [6] ise stratigrafik ilişkiyi 364

3 Elazığ Yakın Güneyinde Neojen Yaşlı Gölsel Sedimanların Mineralojisi Şekil 1. Çalışma alanının a. Jeolojik haritası b. Yer bulduru haritası (Aksoy [6] dan sadeleştirilerek). 365

4 D. Bal Akkoca, L. Kalender ve A. Sağıroğlu dikkate alarak magmatitlere Koniasiyen- Meastrihtiyen yaşını vermiştir. İnceleme alanının güney kesimlerinde yer alan Kırkgeçit Formasyonu nun egemen litolojisini kumtaşı, çamurtaşı ve konglomera merceklerinden oluşan filiş fasiyesi oluşturur. Birimdeki konglomera merceklerinin bileşenlerini Keban Metamorfitleri, Elazığ Magmatitleri ve harita alanının dışında kalan ve kumlu kireçtaşı ve kireçtaşlarından oluşan Harami Formasyonu ndan türeyen kayaç parçaları oluşturmaktadır. Aksoy [6], Özkul ve Üşenmez [12] İçerdiği fosil topluluğuna göre Elazığ çevresindeki formasyon için Orta Eosen- Üst Oligosen yaşını önermişlerdir. Çalışma konusu olan gölsel birim kiltaşı, killi kireçtaşı ve kireçtaşlarından meydana gelmektedir.yer yer bunlarla ardalanmalı olan paleosol seviyeleri de mevcut olup bunlar bataklık sığ su çökelleri (palustrin) olarak yorumlanabilir [13,14]. İncelemelerimize göre genellikle mikritik karakter sunan kireçtaşları gastropod kavkı parçaları, bitki kökleri ve mangan dentritleri içeren beyaz, bej, pembemsi renkli killi, dolomitli ve saf kireçtaşlarından meydana gelmektedirler. Bunlar sert, çatlaklı ve yer yer erime boşluklarına sahip olup, Boz Tepe de daha kalın seviyeler halindedir. Bu kireçtaşı ve killi kireçtaşı seviyeleri ile ardalanmalı olan bordo ve yeşil renkli kil oranı çok yüksek gevşek dokulu kiltaşı seviyeleri ise Rızvan Tepe kesitinde daha kalın seviyeler halinde gözlenmişlerdir. Boz Tepe nin güneydoğusunda gölsel birim ile girift durumda olan bazaltik lav seviyeleri, Elazığ Magmatitleri nin üzerine uyumsuz olarak yer almakta, yer yer zayıf çimentolanmış veya hiç tutturulmamış çakıl, kum ve kil depolanmasından oluşan Pliyo-Kuvaterner yaşlı çökeller tarafından uyumsuz olarak örtülmektedir (Şekil 1a). Bingöl [9] lavlarda yaptığı mikroskobik gözlemlerde bunların çoğunlukla olivinli bazaltlar olduğunu ortaya koymuştur. Ayrıca sınırlı da olsa Tadım Manastırı ve Altınçevre Köyleri nin kuzeyindeki yüzeylemelerde kırmızımsı-kahverenkli tüf seviyeleri birimin taban seviyelerini oluşturur. Bu tüf seviyesinde boyutları 5-50 cm arasında değişen bazaltik lav parçaları da bulunur. Bir karasal ortam ürünü olan birim için Hempton ve Savcı, Sirel ve diğ. [15,16] Üst Miyosen yaşını önermiş, Sungurlu ve diğ. [17] aynı yaş önerisini benimsemişlerdir. Türkmen [18] ve Aksoy [6] ise yaş belirleyecek kesin veriler olmamakla birlikte, stratigrafik konumuma göre Üst Miyosen-Pliyosen yaş aralığının birim için daha uygun yaş olacağını belirtmişlerdir. İlk kez Çetindağ [19] tarafından tanımlanan harita alanının güneydoğusunda Altınçevre nin batısında yüzeyleyen Palu Formasyonu, inceleme alanında konglomeralardan oluşmaktadır. Çoğunlukla matriks destekli olan konglomeraların çakıllarının hemen tamamı Kırkgeçit formasyonundan türemiştir. Aksoy [6] stratigrafik konumunu esas alarak birimin yaşını Pliyosen olarak belirtmiştir. Tüm bu birimleri yer yer uyumsuz olarak örten yaklaşık 5 ile 15 m kalınlık sunan gevşek, tutturulmamış olan Holosen yaşlı alüvyonlar inceleme alanının en genç çökellerini oluşturmaktadır. 3. Materyal ve Metod Litolojik özellikleri yukarıda kısaca verilen gölsel çökellerden Rızvan Tepe ve Boz Tepe den alınan ölçülü kesitlerden örnekler üzerinde optik mikroskop, X-Işınları Difraktometri (tüm kayaç- TK ve kil fraksiyonu- KF), Taramalı elektron mikroskopi (SEM), ve ph ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Optik mikroskop incelemelerinde 25 adet killi ve saf kireçtaşı örnekleri James Swift marka polarizan mikroskopta incelenerek bunların tane bileşenleri ve çimentosu belirlenmiş ve Folk [20] sınıflaması esas alınarak petrografik tanımlamaları yapılmıştır Kayaçların mineralojik bileşimleri ve kil boyu bileşenlerinin belirlenmesi amacıyla 24 adet örnekte X- Işınları Difraksiyonu tüm kayaç ve 18 örnekte kil analizleri yapılmıştır. Bunun için ince öğütülmüş örneklerin difraktogramları Maden Analizleri ve Teknoloji Dairesi nde (MTA) Rigaku D-MAXIII model X-Işınları difraktometresinde (Cu Kα, Ni filtre, 30 ma akım şiddeti, 40 kv gerilim) çekilmiştir. J.C.P.D.S kartoteksleri dikkate alınarak değerlendirilen minerallerin piklerinin yükseklikleri mm cinsinden ölçülerek bunların yarı-nicel yüzdeleri hesaplanmıştır. Kil boyu mineralojik bileşimin belirlenmesinde, kimyasal 366

5 Elazığ Yakın Güneyinde Neojen Yaşlı Gölsel Sedimanların Mineralojisi çözme (karbonat, sülfat, organik madde ve sülfürlerin uzaklaştırılması), yıkama (kararlı süspansiyon elde edilmesi) ve sifonlama (kil fraksiyonunun kazanılması) işlemlerinin uygulanmasından sonra sedimantasyon yolu ile ayrılan 2 µm nin altındaki kil fraksiyonlarının sağlıklı bir şekilde tanımlanılabilmesi için tüm killi örneklerin üç ayrı difraksiyon kaydı (normal, etilen glikollü ve fırınlı) alınmıştır. Kil boyu minerallerin yarı nicel yüzdeleri glikollü çekimlerden [21] tarafından hesaplanan mineral intensite faktörü katsayıları esas alınarak hesaplanmıştır. Minerallerin morfolojik ve dokusal özelliklerinin belirlenilebilmesi için 3 adet örnekte taramalı elektron mikroskop incelemeleri (SEM) gerçekleştirilmiştir. Türkiye Çimento Müstahsilleri Birliği nde (TÇMB) yaklaşık 0.5 cm 3 lük örneğin doğal yüzeyi altınla kaplanmış ve bunlar LO-435VP marka X büyütmeli taramalı elektron mikroskopta incelenilmiştir. 40 örnekde PH ölçümleri Fırat Üniversitesi laboratuvarında Thermo-Orion marka ph metre ile Keller ve Matlack [22] yönteminden yararlanılarak yapılmıştır. Bunun için 10 gr örnek üzerine 50 ml de iyonize su ilave edilmiş, daha sonra sırasıyla 2, 4, 24, 48 saat sonrasında ölçümler yapılmış ve bunların ortalamaları alınmıştır. 4. Mineralojik Bulgular 4.1. Optik mikroskop incelemeleri Gölsel istifi oluşturan killi karbonat kayaçların genel dokusu mikritiktir. XRD incelemeleri sonucu bunların bileşimlerinin Rızvan Tepe kesitinde RZ15 örneğinde çok düşük orandaki dolomit bileşiminin dışında tümüyle kalsitten oluştuğu, Boz Tepe kesitinde ise buna büyük oranda dolomitin de eşlik ettiği belirlenmiştir. Yer yer orta ve iri taneli kalsit ve dolomit kristallerinden oluşan ve taneler arasında boşluk dolgusu olarak meydana gelmiş olan sparitlere de rastlanılmıştır. Mikritik malzemede yüzer konumda olan ostrakod kavkıları ve bitki fosilleri gibi biyoklastik bileşenler allokemleri oluşturmaktadır (Şekil 2). Çok iyi korunmuş olan kavkı parçaları olmasına rağmen bunlar bazı yerlerde kısmen parçalanmış durumda görülebilmektedir. Bu kavkıların boşlukları kuvars, mikrit, sparit, iri kalsit ve dolomit kristallerinden oluşan dolgular içermektedir. İncelenen örneklerin çoğunda kuruma çatlakları ve kuruma bireşlerine de rastlanılmıştır Taramalı elektron mikroskop incelemeleri RZ15, BZ17 kumlu kiltaşı ve BZ11 killi kireçtaşı örneklerinde gerçekleştirilen SEM çalışmalarında X-Işınları Difraktometri ile belirlenen sub-mikroskobik minerallerin şekil, biçim ve boyut gibi morfolojik özellikleri, olasıl mineral değişimleri ve diğer bileşenlerle olan dokusal ilişkiler belirlenmiştir. Karbonat minerallerinden dolomit, RZ15 ve BZ11 örneklerinde bağlayıcı malzeme içinde kümeler halinde veya tek olarak özşekilli rombohedral sferülitler şeklinde gözlenmektedir (Şekil 3). Bu sferülitlerin oldukça düzgün yüzeylere sahip olduğu, büyüklüklerinin 3-6 µm arasında değiştiği ve gözeneklerde büyüyenlerin daha iri kristaller oluşturdukları gözlenmiştir. Özşekilli dolomitin yanısıra aynı örneğin bazı kesimlerinde gül biçimli olarak gelişmiş dolomitlere de rastlanılmıştır (Şekil 3). Folk ve Land [23] ve Tucker [24], bu tür morfolojik ve dokusal karakteristik sunan dolomitlerin sulu çözeltilerden itibaren birincil olarak doğrudan çökelimle oluştuğunu belirtmişlerdir. Kayaçların boşluklarında ve/veya bağlayıcı malzemedeki 1-3 µm arasında tipik trigonal simetriyle kolayca tanınabilen genellikle bitişik yada ayrı bulunan özşekilli kalsit kristallerine rastlanılmıştır (Şekil 4). Strong ve diğ. [24] özşekilli olan bu kalsit kristallerinin vadoz ortamında gelişen menisküs çimentoya işaret ettiği belirtmişledir. 367

6 D. Bal Akkoca, L. Kalender ve A. Sağıroğlu Şekil 2. Miktritik malzeme içerisinde ostrakod kavkı parçaları İncelenen tüm örneklerde smektitlerin volkanik cam üzerinde süngersi cornfleks doku gösteren kabarık levhalar halinde geliştiği gözlenmiştir. Camsı tüflerde küresel bozunmalar ve volkanik cam kıymıkları oluşmuş olup (Şekil 3-4) bunlar volkanik camın alkali şartlarda çözünmesi ile smektit oluşumu esnasında meydana gelen volkanik cam boşluklarıdır. Sepiyolit ve paligorskitten oluşan BZ17 örneğinde paligorskitler lifsi, düzgün kenarlı, yer yer düzensiz görünümlü, 2-4 mikron arasında değişen lif demetleri halinde gözlenmektedir. Sepiyolitler ise yelpaze biçimli (fan-like) 5. Mineraloji 5.1. X Işınları incelemeleri (X- ray difraksiyon İncelemeleri) Ölçülü kesitlerden alınan 24 adet örnek üzerinde XRD-TK ve bunlarn 18 sinde XRD- KF çözümlemelerine göre kalsit, dolomit, kuvars, feldispat opal ve kil minerallerinden smektit, paligorskit, klorit, illit, smektit/illit, smektit/klorit, sepiyolit ve halloysit minerallerine rastlanılmıştır. demetler halinde, bükülmüş, ipliksi morfolojiye sahip, 2-8 mikron boyutunda, kalınlıkları 1 mikrondan küçük olan lifler halinde olup (Şekil 5) her iki mineral de volkanik cam üzerinde gelişmiş otijenik olarak meydana gelen bir morfolojiye sahiplerdir. Kaolinit mineraline sadece RZ15 ve RZ16 örneğinde düşük oranda rastlanılmıştır. XRD ve SEM incelemelerinde bu kaolenler halloysittir. RZ15 örneğinde borumsu görünümlü halloysit minerallerine de rastlanılmıştır (Şekil 6). Tüm kayaç bileşenlerinden dolomitin kristallik derecesi için XRD profillerinde (104) yansımaları ölçülmüş ve bunların arasında olduğu ve bileşimlerinin ideal dolomite uygun [26] olduğu görülmüştür. Kalsitin (104) yansıma değerleri ise düşük Mg kalsitten kalsite değişen 3.00 A o ve 3.03 A o arasında değişim gösteren değerler sunmaktadır. Ayrıca sekiz örnekte birkaç pikin birleşmesiyle yansıma değerleri A o arasında değişim gösteren Mg kalsit mineraline ait piklere de rastlanılmıştır. 368

7 Elazığ Yakın Güneyinde Neojen Yaşlı Gölsel Sedimanların Mineralojisi Şekil 3. Özşekilli ve gül şekilli dolomit mineralleri (Do), smektit oluşumu esnasında volkanik cam üzerinde gelişen volkanik cam kıymıkları VC), ve Smektit (Sm) mineralleri Şekil 4. Öz şekilli kalsit (Ca ) ve dolomit (Do) mineralleri, smektit oluşumu esnasında volkanik cam üzerinde gelişen volkanik cam kıymıkları (VC), Smektit (Sm) mineralleri. 369

8 D. Bal Akkoca, L. Kalender ve A. Sağıroğlu Şekil 5. Volkanik cam üzerinde gelişmiş yelpaze biçimli ve ipliksi sepiyolit- paligorskit lif demetleri Şekil 6. Borumsu görünümlü halloysit minerali (Ha), Smektit (Sm) mineralleri 370

9 Elazığ Yakın Güneyinde Neojen Yaşlı Gölsel Sedimanların Mineralojisi XRD profillerinde smektitlerin (001) pik şiddetleri genellikle düşük, pik genişlikleri fazladır olup kötü kristalinite göstermektedir. Kristalinitelerin kötü olması otijenik simektit oluşumuna işaret etmektedir [27,28]. RZ1 örneği dışında (001) pik normal çekimde ve glikollü çekimde ise arasında değişim göstermektedir ki bu değerler de smektitlerin Ca montmorillonit olduğunu göstermektedir [29]. Sadece RZ1 örneğinde smektitin (001) piki normal çekimdeki 12.6A o yansıması, glikollü çekimde 18 A o a yıkılmış olup bunun da Na montmorillonit olduğu tespit edilmiştir. Klorit mineralleri (001) reflek-siyonları 14,2 A o ve (002) refleksiyonlarının 7.10 A o dan büyük olması, (002) piklerinin yayvan pikler vermesi, bu minerallerin Fe ce zengin klorit olduğunu göstermektedir [30]. Paligorskit 10.4, 6.4, 4.2, sepiyolit 12.8, 7.6 ve 4.6 karakteristik pikleri ile tanımlanmış olup yönlü plaketlerden elde edilen difraktogramlarda bu minerallerin ısıl işlemli çekimlerinde piklerin şiddetlerinin azaldığı görülmüştür [31]. Paligorskit minerallerinin hangi kristal sistemine sahip oldukları araştırılmıştır. Bunun için ortorombik ve monoklinik form için Chisholm [32,33] tarafından önerilen pikler incelenmiş ve paligorskitlerin ortorombik forma ait piklerinin ağırlıkta olduğu tespit edilmiştir. BZ17 örneğinde monoklinik forma da rastlanılmıştır. Normal ve glikollü çekimlerde RZ15 ve RZ16 örneklerinde görülen 7.35, 4,44, 3,58 A o değerlerine sahip olan piklerde ısıl çekimlerde yıkılma görülmüş olup bunların halloysit oldukları tespit edilmiştir [34] Minerallerin dağılımı Kayaçların klastik ve kimyasal bileşenlerine göre sınıflamasında Futchbauer [34] sınıflaması esas alınmıştır. Buna göre karbonatlı kiltaşı, karbonatlı kumlu kiltaşı, kumlu kiltaşı, killi kireçtaşı, kireçtaşlarından oluşan Rızvan Tepe kesiti ve Boz Tepe kesitleri örneklerinde yapılan XRD TK ve XRD-KF incelemeleri tablo 1-2 de görülmektedir. İnceleme alanının batısında Rızvan Tepe kesitinden alınan örneklerde sırasıyla kil, kalsit, kuvars, feldispat, Opal ve çok düşük miktarda dolomit mineralleri saptanmıştır. Kuvars ve feldispat minerallerinin bulunuş frekansları ve genel ortalamaları bu kesitte daha yüksek çıkmıştır (Tablo 1, Şekil 7). Kesitin kil fraksiyonunda sırasıyla smektit, paligorskit, klorit, illit, S-C, kaolinit ve S-I saptanmıştır. Smektit hakim olan kil mineralidir ve bolluğu %24-82 arasında değişmektedir. Diğer minerallerin bulunuş frekansı daha düşük olup paligorskit %16-46, klorit %15-29, illit %11 - %19, halloysit %8-%10; S-I %6-18 ve S-C %13-15 arasındadır. İnceleme alanının daha doğusunda yer alan Boz Tepe kesitinden alınan örneklerde sırasıyla kalsit, kil, dolomit, feldispat, kuvars mineralleri saptanmıştır (Tablo 2, Şekil 8). Rızvan Tepe de çok düşük miktarda rastlanan dolomit minerali bu kesitte yüksek orandadır. Kuvars ve feldispat mineralinin hem bulunuş frekansı hem de genel ortalama miktarı Rızvan Tepe kesitine göre düşüktür. Kesitin kil fraksiyonunda sırasıyla smektit, paligorskit, klorit, S-I, illit, sepiyolit, S- C mineralleri saptanmıştır. Bu kesitte de hakim olan kil minerali smektittir. Smektit, % ; paligorskit %17-53, klorit %15-29, S-I %13-26 arasında değişmektedir. Diğer minerallerin bulunuş frekansı daha düşük olup; illit %10-25, sepiyolit %14-60; ve S-C % arasında değişmektedir (Tablo 2). 371

10 D. Bal Akkoca, L. Kalender ve A. Sağıroğlu Tablo 1. Rızvan Tepe örneklerinin tüm kayaç ve kil mineralleri dağılımları S-C: Smektit/Klorit, S-I: Smektit/İllit TÜM KAYAÇ MİNERALLERİ KİL MİNERALLERİ Kalsit Kuv. Felds. Dolo. Opal Kil Smek. Pali. Klorit S-C S-I İllit Halloy. RZ RZ RZ RZ RZ RZ RZ RZ RZ RZ RZ RZ B.Frekansı Gen.Ort Tablo 2. Boz Tepe örneklerinin tüm kayaç ve kil mineralleri dağılımları S-C: Smektit/Klorit, S-I: Smektit/İllit TÜM KAYAÇ MİNERALLERİ KİL MİNERALLERİ Kalsit Kuv. Felds. Dolo. Opal Kil Smek. Pali. Klorit S-C S-I İllit Sep. BZ BZ BZ BZ BZ BZ BZ BZ BZ BZ BZ BZ B.Frekansı Gen.Ort

11 Elazığ Yakın Güneyinde Neojen Yaşlı Gölsel Sedimanların Mineralojisi Şekil 7. Rızvan Tepe kesitinin tüm kayaç ve kil minerallerinin dağılımı 373

12 D. Bal Akkoca, L. Kalender ve A. Sağıroğlu Şekil 8. Boz Tepe kesitinin tüm kayaç ve kil minerallerinin dağılımı 374

13 Elazığ Yakın Güneyinde Neojen Yaşlı Gölsel Sedimanların Mineralojisi 6.Tartışma ve Sonuçlar Saha ve laboratuvar incelemelerinden elde edilen veriler, mineralojik çeşitlilik ve parajenezler inceleme konusu olan göl çökellerinin volkanizma etkisinde, alkalin bir ortamda oluşmuş minerallerden meydana geldiğini göstermiştir. Gölsel istifi oluşturan killi-karbonatlı kayaçların genel dokusu mikritiktir. XRD incelemeleri sonucu bunların bileşimlerinin Rızvan Tepe kesitinde kalsitten oluştuğu, Boz Tepe kesitinde ise buna büyük oranda dolomitin de eşlik ettiği belirlenmiştir. Yer yer orta ve iri taneli kalsit ve dolomit kristallerinden oluşan ve taneler arasında boşluk dolgusu olarak meydana gelmiş olan sparitlere de yer yer rastlanılmıştır. Mikritik malzemede yüzer konumda olan ostrakod kavkıları ve bitki fosilleri gibi biyoklastik bileşenler allokemleri oluşturmaktadır. Yağışlı mevsimlerde çökelen kireçtaşlarında değişen iklimsel ve mevsimsel koşullara bağlı olarak kuruma çatlakları oluşmuştur. Oldukça yaygın olarak izlenen bu kuruma çatlakları, bitki kök izleri de zaman zaman ortamda kurak iklim koşullarının egemen olduğunu göstermektedir [35-36]. Kireçtaşı, killi kireçtaşı, kiltaşı seviyelerinden oluşan göl çökellerinde en yaygın mineral parajenezini kil+kalsit oluşturmakta, bu birlikteliğe sırasıyla dolomit, kuvars, feldispat ve opal mineralleri eşlik etmektedir. Kil mineralleri çokluk sırasına göre smektit, paligorskit, klorit, illit, I-S, sepiyolit, S-C ve halloysit mineralleridir. Kuvars ve feldispat mineralleri gölün baseninin kenar kesimlerinden alınan Rızvan Tepe kesitindeki örneklerde, basenin merkezi kesimleri olan Boz Tepe kesiti örneklerine göre yüksek oranda çıkmış olup bunların büyük bölümü çevredeki filiş karakterli kumlu, killi, karbonatlı birim, Elazığ Magmatitleri nden düşük enerjili akarsu ve rüzgar yardımıyla detritik olarak taşınmışlardır. Örneklerde az miktarda rastlanan opal minerali (ort %1.12) göl çökellerinde mevcut volkanik materyalin göstergesi olup [37], bu malzemenin alkali şartlarda smektit mineraline dönüşmesi sonucu açığa çıkmıştır.. Göl baseninin ana kil minerali olan smektitin az da olsa çevre kayaçlardan gelmiş olması doğal bir mekanizmadır. Göl alanına yakın olan Eosen yaşlı filiş niteliğindeki Kırkgeçit Formasyonu İsrail de Neotetis in güneydoğusunda Senoniyen ve Eosen de oluşmuş olan denizel filiş niteliğindeki sedimanların devamı niteliğinde olup [38], bu sedimanlarda simektit baskın mineraldir. Bentor [39] Senoniyen sonrası Tetis Okyanusu nda oluşan denizel killeri incelemiş ve bunlarda smektititin en önemli kil minerali olduğunu belirtmiştir. Detritik smektitin bir kısmının Elazığ Magmatitlerinden de taşınması olasıdır. Bununla birlikte göl baseni detritik getirimin az olduğu düşük enerjili ramp tipi göl ortamını belirleyen özellikler sunmaktadır [6], ki bu da minerallerin oluşumunda neoformasyonun da önemli bir mekanizma olduğunu göstermektedir. Piroklastiklerin egemen olduğu göl ortamında bunların hızlı bir şekilde hidroliziyle açığa çıkan katyonlardan itibaren smektitlerin oluşması bilinen bir mekanizmadır [40,41]. SEM incelemelerinde smektitlerin çoğunluğunun volkan camından dönüşüm ile kuş tüyü şeklinde süngersi doku gösterdiği, otijenik smektit oluşumuna bağlı olarak volkanik cam kıymıkları ve boşluklarının geliştiği tespit edilmiştir. XRD incelemelerine göre kloritler Fe ce zengin olup bunlar çevre kayaçlardan metamorfitlerdeki illit ve kloritce zengin killi seviyelerden, Eosen yaşlı filişlerinden ve Elazığ Magmatitleri nin volkanit ve piroklastitlerinin alterasyonuyla oluşarak detritik olarak gelmiş olmalıdır. Singer ve Stoffers çok tuzlu göl suyunda K/Na oranının yüksek olması ile smektitten illite dönüşüm olabileceğini ve bu dönüşüm sırasında analsim oluşumunun da [42] gerçekleştiğini belirtmiştir. Örneklerde hiç analsime rastlanılmamış olup göl suyu kimyasının neoformasyon illit oluşumuna müsait olmaması bu mineralin mevcut göl ortamında otijenik olarak oluşumuna ters düşmektedir. S-C karmaşık tabakalı smektit-klorit interstratifıyesi (Korenzit), Kırkgeçit Formasyonu flişleri, Elazığ Magmatitleri ve Neojen yaşlı bazaltların bozunması ile çevre kayaçlardan detritik olarak gelmesi olasıdır. 375

14 D. Bal Akkoca, L. Kalender ve A. Sağıroğlu Bununla birlikte simektitin ortamdaki Mg'ca zengin çözeltilerle agradasyonu sonucunda oluşabilmektedir. Bu, Dunoyer de Segonzac [43] ve Desprairies [44] tarafından korenzit oluşumunun olası mekanizmalarından biri olarak önerilmiştir. Ancak mineralin bulunuş frekaslarının illit, S-I gibi detritik minerallerle yaklaşık oranda olmalarından dolayı bunların da büyük bölümünü detritik olarak yorumlanmışlardır. Paligorskitler değişik jeolojik ortamlarda detritik, diyajenetik, neoformasyon minerali olarak bulunabilmekte, smektit veya volkan camından dönüşebilmektedir [45]. SEM çalışmalarında paligoskitlerin volkan camından dönüşüm ile oluştukları görülmüştür. Bu durumda volkanik camın Al, Fe ve silisik asit bileşenleri ve göl suyundaki Ca paligorskiti oluşturmuştur. Örneklerin çoğunluğunda görülen paligorskitin, bir çok örnekte dolomit yerine kalsitle beraber bulunması, ortamdaki Mg un dolomitten önce paligorskit tarafından kullanıldığını göstermektedir. Rızvan Tepe civarı göl baseninin kenar kesimleri olup, burada ortamın Mg/Ca oranının düşük olması Mg + kalsit oluşumuna neden olmuş, burada dolomitin oluşumuna yetecek kadar Mg bulunmamıştır. Basenin merkezi kesimlerinde Boz Tepe kesitine doğru alkalinite, ph ve tuzluluk artışına bağlı olarak artan Mg miktarı ile paligorskit+dolomit oluşumu gerçekleşmiştir. SEM çalışmanda volkan camında dönüşümle oluşmuş olan sepiyolit liflerine rastlanılmıştır. Smektit ve volkan camının birlikteliği ve alkali ortam sepiyolit oluşumu için önemli olan unsurlardır [45]. Paligorskit ve smektit mineralleriyle rastlanan sepiyolit ile ilgili çalışmalar, bu minerallerin oluşumu için ph değerinin 8-8,5 olması, yeteri miktarda Mg olması gerekliliğini ortatya koymuştur [46]. Ölçülen ph değerleri bu değerlere uymakta olup (8,26-8,40) sepiyolitin otijenik olarak meydana gelmesi için gerekli olan tüm şartlar göl baseninde mevcuttur. Ayrıca bu minerale sadece ph ve alkalinitenin daha yüksek olduğu Boz Tepe kesitinde rastlanılmış olması da bunların otijenik olarak meydana geldiğini göstermektedir. Eğer mineral çevre kayaçlardan taşınmış olsaydı, basenin kenarında da görülmesi gerekirdi. Mineralin oluşumu için gerekli olan Mg, göle volkanizma sırasında düşen 376 piroklastitlerde mevcut olup, detritik olarak basene bölgedeki bazik kayaçlardan, dolomitik kireçtaşlarından ve karbonatlı killi çevre kayaçlardan sağlanması da doğaldır. RZ15-16 örneklerinde az miktarda rastlanan kaolinit minerali halloysit bileşiminde olup, Chamley [47] mineralin alterasyon zonlarında koyu renkli mineraller yada feldispatlardan türeyen simektitlerin transformasyonu sonucu oluşabildiği gibi trakitlerin alterasyonu ile de oluştuğunu, Oliveira ve diğ. [48] alterasyon zonlarında ortamdaki gözenek suyunun azlığı durumunda feldspatlardan dönüşümü ile kaolinitlerin borumsu görünümlü halloysit minerallerine dönüştüklerini belirtmişlerdir. İnceleme sonuçlarına göre göl ortamının kimyasal şartları neoformasyon ile halloysit oluşumuna müsait olmayıp çok az oranda bulunan bu mineral de çevre kayaçlardan detritik olarak geldiği şeklinde değerlendirilmiştir. Teşekkür Yazarlar çalışmanın çeşitli aşamalarındaki katkılarından dolayı Yrd. Doç. Dr. Türker YAKUPOĞLU (Yüzüncü Yıl Üniversitesi, VAN), Ali SAYIN (MTA, ANKARA) ve Türkiye Çimento Müstahsilleri Birliği (TÇMB, ANKARA) yetkililerine teşekkür ederler. Bu çalışma, Fırat Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi (FÜBAP-671) nolu araştırma projesi tarafından desteklenmiştir. Kaynaklar 1.Yılmaz, Y., Şaroğlu, F. (1987). Initation of the neomagmatism in East Anatolia. Tectonophsics, 134, Şaroğlu F, Yılmaz, Y. (1984). Doğu Anadolu nun neotektoniği ve ilgili magmatizması. Türkiye Jeoloji Kurumu Ketin Sempozyumu Bildiriler Kitabı, Turan, M., Aksoy E., Bingöl A.F. (1995). Bingöl Doğu Torosların jeodinamik evriminin Elazığ civarındaki özellikleri, F.Ü.Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 7 (2), Innocenti, F., Mazzuoli, R., Pasguare, G., Radicati, F., Villari, L. (1975). Neogene and Quaternary volcanism along the Taurus belt, Inferences for a geodinamic model. Repp.Comm.Int.mer.Medit., 23, Aksoy, E., Turan, M., Türkmen, İ., Özkul, M. (1996). Elazığ Havzası nıntersiyer deki evrimi. KTÜ. Mühendislik Fakültesi, Jeoloji Mühendisliği

15 Elazığ Yakın Güneyinde Neojen Yaşlı Gölsel Sedimanların Mineralojisi Bölümü, 30. Yıl Sempozyumu Bildiriler Kitabı, Aksoy, E. (1993). Elazığ batı ve güneyinin genel jeolojik özellikleri. Tr. J. of Eart Sciences, TÜBİTAK, Üstündağ, Ş. (1996). Elazığ yöresindeki Karabakır Formasyonu kireçtaşlarının petrografik özellikleri. F.Ü. Fen Bil. Enst. Yüksek Lisans Tezi, Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 39s. 8.Akkoca D.B., Sağıroğlu. A. (2005). The authigenic dolomite and smectite formations in the Neogene lacustrine-fluvial Çaybağı Basin (Elazığ, Eastern Turkey), Geologica Carpathica, 56, 6, Bingöl, A.F. (1984). Geology of Elazığ area in the Eastern Taurus Region. In: Tekeli, O. ve Göncüoğlu, M.C. (Editörler), Geology of Taurus Belt. Ankara, Yazgan, E. (1981). Doğu Toroslar da etkin bir paleokıta kenarı etüdü (Ü. Kretase-O Eosen). H.Ü. Yerbilimleri. Derg., 7, Yazgan, E. (1984). Geodynamic evolution of the E. Taurus Region. In: O. Telceli ve M.C. Güncüoğlu, (Editörler), Geology of the Taurus Belt, Ankara, Özkul M., Üşenmez, Ş. (1986). Elazığ kuzeydoğusunda Eosen derin deniz konglomeralarının sedimantolojik incelenmesi, Ç.Ü. Müh. Mim. Fak. Derg., 1(2), Platt N.M., Wright, V.P. (1991). Lacustrine carbonates, facies models, facies distributions and hidrocarbon aspects. In: Anados, P; Cabrera LI. And Kelts, K., (Eds). Lacustrine Facies Analysis Spec Publ. Int. Ass. Sediment., 13, Strong, G.E, Giles, J.R.A., Wright, V.P. A.. (1992). Holocene calcrete from North Yorshire, England: calcretes. Sedimentology, 39, Hempton, R.M., Savcı, G. (1982). Elazığ volkanik karmaşığının petrolojik ve yapısal özellikleri. Türkiye Jeoloji Kurultayı Bülteni, 25,2, Sirel, E., Metin S., Sözer, B. (1975). Palu (KD Elazığ) denizel Oligosen in stratgrafisi ve mikropaleontolojisi, T.J.K. Bülteni, 18, 2, Sungurlu, O., Perinçek, D., Kurt, Ç., Tunç, E., Dülfer, S., Çelikdemir E., Naz, H. (1985). Elazığ- Hazar- Palu alanının jeolojisi. Petrol İşleri Gen. Müd. Derg., 29, Türkmen, İ. (1991) Elazığ Doğusu nda Çaybağı Formasyonunun stratgrafisi ve sedimantolojisi. T.J.K. Bülteni, 34, Çetindağ, B. (1985). Elazığ Palu-Kovancılar dolayının hidrojeoloji incelenmesi, Yülksek Lisans Tezi. F.Ü. Fen Bilimleri Enst., 117s. 20.Folk, R.L. (1959). Practical petrographic classification of limestone. Am.Assoc.Petroleum Geologists, Bull., 43, Gündoğdu, M.N. (1982). Neojen yaşlı Bigadiç sedimanter baseninin jeolojik, mineralojik ve 377 jeokimyasal incelenmesi. Doktora Tezi, H. Ü. Fen Bil. Enst., Beytepe, Ankara, 386s. 22.Keller, W. D., Matlack, K. (1990). The ph of clay suspensions in the field and laboratory and methods of measurment of their ph. Applied Clay Science, 5, Folk, R.L., Land S. (1975). Mg/Ca ratio and salinity, two controls over crystallization of dolomite. Am. Assoc. Petroleum Geologists 59, Tucker, M.E. (2001). Sedimentary Petrology: An Introduction to the origin of sedimentary rocks. Blackwell scientific Publications, Oxford, 260 p. 25.Strong, G.E, Giles J.R.A. (1992). Wright, Holocene calcrete from North Yorshire, England. Calcretes, sedimentology, 39, Brian, J., Luth, W., Mac Neil, A. J. (2001). Powder X-Ray Diffraction analysis of homogeneous and heterogeneous sedimentary dolostones. Journal of Sedimentary Research, 71 (5), Hem, J., Lind, C. (1974). Kaolinite synthesis at 25 o C. Science, Jones, F. (1983). Clay minerals of lake Albert, an alkaline, saline lake. Clays and Clay minerals, 31, M.J. Wilson, X-ray powder diffraction methods, in M.J Wilson,. (ed.) A handbook of determinative methods in clay mineralogy, Chapman and Hall, New York, Brindley, G. W. (1980). Quantitive X-ray mineral analysis of clays. In: Crystal structures of clay minerals and their X-ray identification, G.W. Brindley & G. Brown (ed), London, Mineralogical Society, Moore, D.M. Reynolds, R.C. (1989). X-ray Diffraction and the identification and analysis of clay minerals.oxford University Press, 332 s. 32.Chisholm, J. E. (1990). An X-ray powder-diffraction study of palygorskite. Can. Min. 28, Chisholm, J.E. (1992). Powder-diffraction patterns and structural models for palygorskite. Can. Min. 30, Moore, D. M., Reynolds, R. C. (1989). X-Ray Diffraction, the identification and analysis of clay minerals, Oxford University Press, 331 p. 35.Fühchtcbauer, H Sediments and Sedimentary Rocks, E. Schweizerbart sche Verlagsbuchhandlung, Stuttgart, 464 p. 36.Siesser, W.G. (1973). Diagenetically formed ooids and intraclasts in South African calcretes: Sedimentology, 20, Steinberg, M. (1981). Biosiliceous sedimentation, radiolarite periods and silica budget fluctuation Oceanol. Acta, 4, Shoval, S. (2004). Deposition of volcanogenic smectite along the southeastern Neo-Tethys margin during the oceanic convergene stage. Applied Clay Science, 24,

16 D. Bal Akkoca, L. Kalender ve A. Sağıroğlu 39.Bentor, Y.K. (1966). The clays of Israel: guicklebook to the excursion. Int. Clay Conf. Jerusalen, Israel, Isr. Progr. For Sci. Translation, Jerusalem, 121s. 40.Tardy, Y., Paquet, H., Millot, C. (1970). Trois modes de genese des montmorillonites dandles alterations et les sols. Bulletin Groupe Français Argiles, 22, Jones, B.F. Weir, A.H. (1983). Clay minerals of lake Albert, an alkaline, saline lake. Clays and clay minerals, 31, Singer, A., Stoffers, P. (1980). Clay mineral diagenesis in two East African lake sediments. Clay mineralogy, 15, Dunoyer de Segonzac, G. (1970). The transformation of clay minerals during diagenesis and low grade metamorphism:a review. Sedimentology, 15, Desprairies, A. (1977). Etude sedimentologique de formation â charactere flysch et molasse (Macadonie et Epire-Grece).Ph. D. Thesis, Orsay, 295 s. 45.Sınger A., Galan E. (1984). Paligorskite-sepiolite. - Developments in Sedimentology, Elsevier, 37, Amsterdam, 473 s. 46.Galan E., Castillo A. (1984). Sepiolitepaligorskite in Spanish Tertiary Basins: Genetical patterns in continental environments. In: A. Singer and E. Galan (ed ), Palygorskite, sepiolite, occurences, genesis and uses, developments in sedimentology, Chamley, H. (1989). Clay Sedimentology, Springer-Verlag, Berlin, 623 s. 48.Oliveira, M.T.G, Formoso, M.L.L., Trescaces J.J. (1998). Menuer, clay mineral facies and lateritization in basalts of the Southeastern Parana Basin, Brazil. Journal of South American Earth Sciences, 11, (4),