KİMYASAL VE BİYOKİMYASAL TORTUL DEMİR VE MANGANEZ YATAKLARI

Transkript

1 KİMYASAL VE BİYOKİMYASAL TORTUL DEMİR VE MANGANEZ YATAKLARI Yer kabuğunda Mn nin klarkı %0.1, demirinki ise 50 defa daha fazladır. İki metal için de işletme tenörü %30 kabul edilirse yataklardaki konsantrasyon klarkları Mn için 300, Fe için 6 olacaktır. Yani demir 6 defa, manganez 300 defa derişecektir. Bu nedenle demir yatakları manganez yataklarına oranla çok daha fazladır. Manganez ve demir çoğu kez bir yatak içinde dahi ayrı seviye yada bir seviye içinde ayrılmalar göstermektedir. Bunun nedeni ph ve Eh ile açıklanır. Deniz sularında ve özellikle açık denizde manganeze oranla iki misli demir bulunmaktadır.

2 DEMİR YATAKLARI Kıyı platformlarında oolitik yapıda başlıca götit, şamozit, hematitten oluşma nadiren magnetit içerik yataklardır. Karasal ve yağışlı iklimlerde aynı olaylarla oluşmuş demir yatakları da bulunmaktadır. Büyük ekonomik yatakları oluşturacak eriyiklerin çoğu yüzeysel ayrışma sırasında açığa çıkar. Başlıca çözücüler karbonatlı sular, hümik asit, diğer organik asitler ve sülfat çözeltileridir. Karbonatlı sular en etkili çözücüdür. İki değerli demirin çözünmesi kolaydır. Üç değerli demir hemen hemen yüzey sularında çözünmez. Çözünebilmesi için iki değerli duruma geçmesi gerekir. Organik maddeler buna yardımcı olur, karbonatlı sularda çökeleceği ortama kadar taşınır. Bitkilerin bozuşmasından oluşan organik asitler etkili çözücülerdir. Taşınma sırasında demir üç değerli demir hidrosolu organik kolloidler tarafından tutunmuştur.

3 Taşınmada demirin azalma yada kaybolma nedenleri: a) Çözeltiler kireçtaşlarından geçiyorsa aralarındaki reaksiyonlar bir kısım demir karbonat ve demir oksitin çökelmesini sonuçlandırır. b) Çözeltiler buharlaşmanın etken olduğu kapalı bir havzaya erişirlerse. c) Organik maddelerle temasa geçtiklerinde. d) Çözeltilerdeki karbondioksitin azalması ile. Bu engellerden kurtulan çözeltiler denizin az derin, düşük eğimli, oldukça aşınmış sahil kesimlerinde çökelirler. Bu çökelmede etken olaylar: a) Karbondioksitin kaybolması b) Oksidasyon ve hidroliz olayları c) Bakteri etkisi d) Kavkıların ornatımı e) Deniz dibi kolloidal silis ve kili ile reaksiyonlar. Bunun sonucunda denizden potasyum alarak glokonit veya şamozit oluşumunu sağlar.

4 I- DENİZEL DEMİR YATAKLARI Denizel demir yatakları arasında iki tip ayırt edilmektedir: 1. Oolitik Yataklar 2. Jaspilit ve Demirli Kuvarsitler 1. OOLİTİK YATAKLAR Genellikle Paleozoyik ve Mesozoyik yaştadırlar. Hiçbir metamorfizma izine sahip değillerdir. Kıyı fasiyesleri ile ilişkileri sıkıdır. Hematitli minetler: Clinton tipi. Mineralleri oksit ve hematittir. Paleozoyik yaştadırlar. Oolitik yataklar Limonitli minetler: Lorraine tipi. Esas mineral götittir. Mesozoyik ve daha genç yaştadırlar. Paleozoyik yataklarda hematitin, genç yataklarda ise hidroksitlerin üstünlüğü evrimin yaşın bir fonksiyonu olarak geliştiğini göstermektedir. Oolitik yataklar genellikle hemen hemen bütün dünyayı ilgilendiren bir yayılma gösterirler. Ve büyük transgresyonlara eşlik ederler.

5 a) Hematitli Minetler Kambriyen ile Devoniyen hatta Permiyen devrine kadar bulunurlar. Ordovisiyen : Yeni Dünya, Normandiya ve Britanya, Sardunya ve Portekiz de Gotlandiyen : Apalaşlardaki Clinton yatakları Alt Devoniyen : Güney Cezayir deki Gara Cebile yatakları Orta Devoniyen : Çamdağ (Kocaeli) ve Kürei Hadid (Araç) yataklarımız Üst Devoniyen : Silifke belirtileri Permo-karbonifer : Sürgü (Adıyaman) yatağı (az çok metamorfik) Üst Permiyen : Silifke belirtileri

6 b) Limonitli Minetler Orta Lias da eyaletinde : İngiltere de Yorkshire Clevaland yatağı Üst Lias da : Lorrainne yatakları Bajosiyen : Batı ve Orta Avrupa demirli oolitleri Kalloviyen ve Alt Oksfordiyen yatakları : Paris havzası doğusu Alt Kretase Örendüzü : Kuzeybatı Almanya ve (Toroslar) yatakları Üst Kretase yatakları : Ukrayna ve Assuan (Mısır) Eosen Ank. : Ain Baboucha (Cezayir) Cebel (Tunus) yatakları Pliyosen : Kerç (Ukrayna) yatağı

7 Oolitik Yataklara Örnek Tip: Lorraine nin Oolitik Demir Yatakları Lorraine havzasının rezervi milyarlarca ton demir metalidir. Bu rezerv denizel demir yatakları için çok büyük bir rakam değildir. İşletme tenörü %20-30 Fe dir. Stratigrafik ve paleocoğrafik etütlerden elde edilen sonuçlara göre: 1. Cevherleşmenin en çoğu havzanın senklinal kesimleri ile çakışmaktadır. 2. Verilerin çoğu hareketli bir ortamın varlığını ortaya koyar: Bir kısım seviyelerdeki çapraz katmanlanma, çökelmesinden hemen sonraki cevherin römaniye olmuş hali, kırılmış, çatlamış oolitler, ripl marklar, yuvarlaklaşmış organik kırıntılar. Minet tenörü %28-41 ve en çok %50 Fe olan bir demir mineralidir. Organik artıkların ve kırıntı malzemenin, oolitlerin bir çimento ile toplanmasıdır. Cevher esas oksitlerden, karbonatlardan ve silikatlardan oluşur.

8 Lorraine bölgesindeki incelemeler sonucu yukardan aşağıya doğru 6 seviye ayırt edilmiştir: Kırmızı seviye : Oolitler, demir hidroksit; çimento, az silikatlı kireçtaşı. Sarı seviye : Oolitler arasındaki boşluklarda kalsit egemen, fakat silikat ve siderit artmaktadır. Gri seviye : Demirli silikat ve siderit hakimdir. Kahverengi seviye : Silikatlı ve sideritlidir. Oolitler hidroksitçe zengin, çimento kalsitlidir. Siyah seviye : Çimentoda kalsit azalır, silikat ve siderit artar. Yeşil seviye :Bileşimi değişmez. Oolitler ve gang lifidir. Kalsit istisna olarak bulunur, pirit ve markasit olağandır. Oolitlerin şekilleri çok bozulmuştur.

9 Özetle 6 seviye üç kuşak olarak toplanabilir: * Demir hidroksit ve kalsitçe zengin üst kuşak * Silikat ve sideritçe zengin alt kuşak * Kalsit, siderit, hidroksit ve silikatlı karmaşık orta kuşak Tamamen mikroskopik incelemelere dayanan köken hakkındaki kuramlar: a) Epijenetik kuram b) Doğrudan çökelme kuramı

10 2. JASPİLİTLER ve DEMİRLİ KUVARSİTLER (BİF) Kuzey Amerika da Taktonit, Güney Amerika da İtabrit denilen bu yataklara, BİF, yani Bantlı Demir Formasyonu biçiminde genel bir ad verilmiştir. Antekambriyen yaştadırlar. Az çok başkalaşım geçirmişlerdir. Çok ince dokulu yeniden kristalleşmiş bol kuvars içerirler. Köken bakımından silisin denizaltı volkanizmasına bağlı olarak bulunduğu düşünülmektedir. Bu yataklar demir tenörünün zenginleştiği kesimler için ekonomik bir anlam taşır. Bu zenginleşme: a) Silisin hematit tarafından ornatılmasını sağlayan başkalaşım olayının etkisi ile, b) Hidrotermal dolaşım ile, c) Silisin uzaklaşmasını sağlayan yüzeysel ayrışma ile, gerçekleşmiştir.

11 Brezilya nın itabritleri yani hematitli kuvarsitleri %25-45 Fe içermelerine karşılık, zenginleşme ile Fe %66 yı geçer. Kuvarsitli demir yataklarına genellikle kıtaların Antekambriyen kalkanlarında rastlanır. Dünyanın büyük rezervlerine sahiptirler. Özellikle Amerika daki Lac Superieur yataklarına Taktonit adı verilir. Taktonitlerde %33 Fe, %63 Fe e derişmiştir.

12 II- KARASAL VE YAĞIŞLI İKLİMDE DEMİR YATAKLARI Denizel yataklara oranla karasal demir yataklarının ekonomik değerleri yoktur. Turbiyelerde yakın geçmişteki buzul alanlarının bataklık yada göllerinde Bataklık Denizi denilen demir yatakları oluşmaktadır. Turbaka zengin bu kesimlerde hümik asitçe zengin sular aşağıdaki demirli mineralleri özellikle biyotitleri etkiyerek ornatırlar ve demir çözelti haline geçer. Doygun yer altı suları bir gölün kıyısal, oksijenle doygun suları ile temas edince demiri önce hidrojel şeklinde çöktürür, sonra yumrular haline gelir. Bu oluşum için en az 1-3 m derinlik gereklidir. Bu yataklara buzul sonrası bölgelerde, Kanada ve İskandinav ülkelerinde rastlanır. Bazıları işletmeye elverişlidir. Demire eşlik eden manganez yataklarına (Bataklık Manganezi) da rastlanır. Göl demir yatakları da bilinmektedir. Fransa da Paris havzasının doğusunda ve Atiken havzasının kuzeydoğusunda Neokomiyen ve Oligosen devirlerine ait yumru, tane ve pizolitik demir yatakları vardır.

13 Türkiye de Epikontinantal ve Karasal Demir Yatakları Türkiye de gerçek anlamda tortul demir yatakları Devoniyen ve Alt Kretase devirlerinde oluşmuştur. Üst Kretase nin alüminyumlu demir yatakları da (Payas) bu şekilde gelişmiştir. Adapazarı nın kuzeyinde Karasu yakınlarında Çamdağ demir yatakları Devoniyen, güneyde Anamur yakınında Örendüzü ndeki yataklar Alt Kretase, Sultan dağlarındaki Şarkı Karaağaç Jaspilitleri Paleozoyik yaşındadırlar. Türkiye de Eymir (Balıkesir) Çarmık (Balıkesir) ve Kuşçayırı gibi Biga yarımadasındaki Tersiyer andezit ve dasitleri üzerindeki birer göl çukurunda toplanmış olan yataklar eski bir lateritik kabuğun aşınması ve taşınması sonunda kimyasal ve biokimyasal olarak oluşmuşlardır.

14 Cevher fiziksel niteliğine göre: 1. Sert cevher, 2. Yumuşak cevher, olarak ayrılabilir. 1. Sert Cevher: 1.A. Sert karbonatlı cevher: Orta Devoniyen in ilk cevherli seviyesidir m kalınlıktadır. Dolomitli kireçtaşları ile ardışıklı bulunur. İki cevherleşme ayırt edilmiştir: a. Ankerit ve kalsit çimentosu içinde cevherleşmiş fosil kırıntılarından oluşan cevher, esas karbonatlı cevherdir. %18 Fe, %4 SiO 2, %36 CaO içeriktir. b. Oolitleri hematit, götit ve çimentosu siderit, ankerit ve akalsit olan karbonatlı cevher. %24 Fe, %9 SiO 2, %16 CaO içeriktir.

15 1.B. Sert silisli cevher: Karbonatlı seviyenin üzerinde kalınlığı en fazla 4.5 m olabilen oolitlerden ve pizolitlerden oluşan genellikle hematit, götit ve şamozit bileşimindeki cevherdir. Oolitlerin merkezinde kuvars ve kalsit, limonit, şamozit saptanmıştır. Silis ve karbonattan oluşan çimentoda götit parçacıkları ayırt edilmiştir. %33.5 Fe, %28-31 SiO 2 içeriktir. 2. Yumuşak cevher: Karbonatlı, silisli cevherin yüzey ve yüzeye yakın kesimlerde ayrışması, karbonat ve silisten arınmış olmasıyla oluşmuştur. Karbonatların eriyip gitmesiyle gözeneklilik kazanmıştır. Demirce daha zengindir. Limonit, az da olsa götitten oluşmuştur.

16 Çamdağ Demir Yatakları Adapazarı nın 20 km kadar kuzey-kuzeydoğusunda ve Ferizli arasındaki bölgedir. Türkiye nin en büyük tortul yataklarından biridir. Yaşlıdan gence doğru ayırt edilen oluşuklar: * Avluboğazı veya Alabalık Dere Oluşuğu * Hemşin veya Yayla Dere Oluşuğu * Dikdere veya Kalabalık Dere Oluşuğu * Köybaşı veya Acıelma Dere Oluşuğu * Paralı Oluşuğu * Darıçayırı Oluşuğu * Yuvalı Dere Oluşuğu

17 MANGANEZ YATAKLARI Ekonomik anlamda genellikle tortul kökenlidir.

18

19 Dünyanın en önemli yatakları Rusya da Tchiatura ve Nikopol da bulunur. Fas ta İmini ve Bou-Afra, Türkiye de Çatalca ve İsrail de Timna yatakları da vardır. Ayrıca Brezilya da Urucum, Fransa da Mouthoumet, Fas ta Aoufour, Mısır da Abu Zamina, İngiltere de Galler bölgesinde bu tip manganez yatakları bilinmektedir. Tip: Tchiatura Denizel Manganez Yatağı Temel granit, riyolit tüf ve volkanik breşten oluşur. Üzerine bir çakıltaşı ile başlayan Üst Kretase transgresif kireçtaşları gelir. Üzerine yine transgresif tabanında cevher bulunan Oligosen kumlu killi ve balık dişli oluşuklar gelmektedir. Miyosen kum kil ve kireçtaşlı olup transgresiftir. Bölge epikontinantal niteliktedir. Zengin cevher oolitik yapılıdır. Son kısımlarında oolitler yoktur. Pirolüzit, psilomelan ve magnetitten oluşan bu oolitler bir kuvars tanesi yada bir fosil kırıntısı etrafında sarılmışlardır. Gang mineralleri kırıntı kuvars, feldispat, opal, barit, glokoni, odun parçaları ve balık kemikleridir.

20 Trakya Manganez Yatakları Bu yataklar Çatalca dan itibaren kuzeybatı doğrultusunda Kırklareli ne doğru görülmektedir. En önemlileri Çatalca, eski adı Istranca olan Binkılıç ve Çakıllı yataklarıdır. Türkiye nin en büyük ve ekonomik tortul tipteki manganez yatakları bu bölgede bulunur. Genel olarak altta Istranca kristalli masifinin gnays, kuvarsit ve mikaşistleri bulunur, üzerine Tersiyer çökelleri gelir. Manganez cevherleşmesi Oligosen yaşlı oluşuk içindedir. Cevher psilomelan, pirolüzit, manganit, kriptomelan, wad, rodokrozit, kalsit, feldispat, kuvars, kil mineralleri, limonit, götit ve organik maddelerden oluşur. Kolloform yapıdaki cevherin katmanlarının yatay yada yataya yakın eğimli oluşu ve yan kayaca göre siyah görünmesi ile arazide kolaylıkla izlenmesini sağlamaktadır.

21 Cevher birikimi Alt Oligosen başlangıcında Ergene denizinin karaya yakın bir bölümünde gerçekleşmiştir. Manganezin oluşumu ve yerleşimi ile ilgili kimyasal olaylar üç evrede gerçekleşmiştir: I. Evrede olası bir lagün koşullarında ve oksidan ortamda karbonatlı kayaçların çökelimi gerçekleşmiştir. II. Evrede Anoksidan koşullarda sudaki Fe ve Mn in derişmesi derine doğru yayılması ve karbonatik kayaçlarda tepkimeye girmesiyle Fe ve Mn çökelmeye başlamıştır. Yukarıdan aşağıya doğru rodokrozit, götit ve marganitin çökelmesi. III. Evrede (diyajenetik evre) düşük dereceli cevherin süperjen oksidasyona uğraması ile + 2 ve + 3 değerli Mn mineralleri + 4 değerlikli pirolüzit ve psilomelana dönüşmektedir. Manganezin kaynağının alttaki masif olduğu kabul edilmektedir. Kristalli seri içinde Mn silikatlar görülmüştür. Gnaysların su yüzüne çıkıp yüzeysel ayrışması, yine gnayslar içinde manganezli zenginleşmelere sebep olmuştur. Sıcak bir iklimi izleyen yağışlı ortam gnayslardan aldığı Mn in sınırlı ve sığ bir denizel ortamda hızla gelişmiş transgresif ve regresif olaylarla çökelmesini sağlamıştır.