II ) MAĞMATİK-HİDROTERMAL MADEN YATAKLARI A) Porfiri Yataklar 1) Porfiri Cu 2) Porfiri Mo 3) Porfiri Sn B) Skarn Yatakları C) Volkanojenik Masif Sülfit Yatakları D) Kordilleran Damar Tip Yataklar
SKARN: Kelime olarak var olan bir ilksel kayacın sonradan metazomatik olarak değiştirilmesi ile oluşan yeni bir kayaç veya mineral grubudur. Bilimsel olarak : Mağmatik kayaçların (kireçtaşı veya dolo taşı gibi) karbonatlı kayaçlar içine sokulum yapması sonucunda, mağmatik kaynaktan karbonatlı birime başta Si, daha az oranda da Al, Fe ve Mg ilave edilmesiyle, karbonatlı minerallerin başlıca Ca silikatlı ve Mg silikatlı minerallere dönüşmesi ile oluşan kayaçlardır. Yani, SKARN = KALK-SİLİKATLI GANG Eğer karbonatlı kayaç saf kireçtaşı veya dolo taşı değilse, oluşan kayaç skarn değil kalk-silkatlı hornfels (boynuz taşı) olarak adlandırılır.
Bulunuş: Granitik kayaçlar ile karbonatlı birimlerin dokanak zonlarında görülürler. Granitik kayaçların genellikle karbonatlı birimler içine sokulum yapması sonucunda, gerek yükselen sıcaklık ve basınç nedeniyle ve gerekse granit ile karbonatlı birim arasında gelişen kimyasal değişim nedeniyle, granitkarbonatlı kayaç dokanağında meydana gelen Ca-Mg-Fesilikatlar bakımından aşırı zenginleşmiş kayaçlardır. Bu şekilde gelişen maden yataklarına da skarn tip yataklar denir. Saf kireçtaþý ve Kireçtaşı dolomit Mermer Ekzoskarn Egzoskarn Endoskarn Endoskarn (Diyopsit-garnet- hedenberjit) (Biyotit- klorit- anhidrit- K-Feldispat) Diyopsit-garnet-hedenberjit Biy.-klr-anh-k-feld
SKARN YATAKLAR = Pirometamorfik yataklar = Pirometazomatik yataklar T ve P etkisiyle granit-kçt dokanağındaki metamorfizma ile kalksilikatların oluşumu T ve P etkisiyle granit-kçt dokanağındaki kimyasal değişim yoluyla kalksilikatların gelişimi SKARN YATAKLAR Granitik Kayaç Skarn yatakların çoğu oldukça asidik kalk-alkali kayaçlara bağlıdır. Granodiyorit, kuvarslı diyorit, monzonit ve kuvarslı monzonit gibi. Normal granitler ve siyenitler ikinci derecede rol oynarlar.
Oluşum yerine göre ÇEŞİTLERİ a) Endoskarn: Sokulum kayacının içinde gelişen skarnlar b) Ekzoskarn : Sokulum kayacının sokulum yaptığı dış kesimlerdeki kayaçlar içinde gelişen skarnlar. Ekzoskarn (Diyopsit-garnet- Hedenberjit) G r a n i t S a f k i r e ç t a ş ı v e d o l o m i t M e r m e r Endoskarn (Biyotit-klorit- Anhidrit-K-feldspat) Her iki tip skarn da cevherleşme içerebilir. Fakat her iki skarn türünün gelişmiş olduğu oluşuklarda eğer ekzoskarn karbonatlı birimlerin yerini alarak gelişmişse, cevherin çoğu veya tamamı bu zonda yer alabilir. Ekzoskarnlarda, cevher mineralleri granit-skarn kontağından ziyade skarnkarbonatlı kayaç kontağına yakın kesimlerde bulunur.
Mineralojik Bileşimine göre ÇEŞİTLERİ a) Kalsiyumlu Skarn: Mağmatik sokulum kaynaklı çözeltilerin kireçtaşlarını ornatmasıyla oluşmuşlardır. Karakteristik mineralleri garnet (andradit, grosüler), piroksenler (diyopsit, hedenberjit), epidot, vezüvyanit ve vollastonittir. b) Mg lu skarnlar: Dolo taşı veya dolomitik kireçtaşlarının ornatılmasıyla oluşmuşlardır. Karakteristik mineralleri diyopsit, forsterit, spinel, flogopit, serpantin ve dolomittir. c) Silikatlı Skarn: Granit, siyenit, kumtaşı, kil taşı, volkanik tüf gibi alümino silikatlı kayaçların ornatımıyla oluşmuşlardır. Skapolit en karakteristik mineraldir.
Mineral Birlikteliği ve Sırası: Silikatlar Oksitler Sülfürler Garnet Grosülar Ca 3 Al 2 (SiO 4 ) 3 Hematit Fe 2 O 3 Pirit FeS 2 Andradit Ca 3 Fe 2 (SiO 4 ) 3 Manyetit Fe 3 O 4 Pirotin Fe 1-x S Vollastonit Ca(SiO 3 ) Spekülarit Fe 2 O 3 Kalkopirit CuFeS 2 Piroksen Diyopsit Ca(Mg,Fe)(Si 2 O 6 ) Volframit (Ca,Mn)WO 3 Kübanit CuFe 2 S 3 Hedenberjit Ca(Fe,Mg)(Si 2 O 6 ) Şeelit Ca(WO 3 ) Bornit Cu 5 FeS 4 Amfibol Tremolit Ca 2 Mg 5 Si 8 O 22 (OH) 2 Kasiterit SnO 2 Molibdenit MoS Aktinolit Ca 2 (Mg,Fe) 5 Si 8 O 22 (OH) 2 Bizmutinit BiS Epidot Ca 2 (Al,Fe) 5 (SiO 4 ) 3 (OH) Galen PbS Vezüvyanit Ca(Mg,Fe,Mn)Al silikat Sfalerit ZnS Turmalin, Biyotit Altın Au Kuvars, Florit, Talk
Mineral Birlikteliği ve Sırası Önce silikatlar, sonra oksitler ve daha sonra da sülfürlü mineraller. Silikatlar da kendi aralarında bir zonlanma gösterirler. Bu, kalsiyumun yerini önce Mg, daha sonra da demirin almasıyla gelişir. Böylece sırasıyla kalsit- vollastonit- diyopsithedenberjit- andradit gelişir. Mineral Zonlanması Kassiterit - Şeelit Sülfürlü damarlar Metamorfizma Manyetit Skarn MgO<%3 Kal +Kuv +- Diy +-Trem+-Talk Voll, Voll+Kuv Diyopsit + Andradit + Kuvars Biyotit +- K-feldspat Kireçtaşı Kristalleşmiş Kçt Mermer Kil - sülfür fazı Akt + Kal + Kuv + Sid MgO~%10-20 Porfiritik monzonit
Skarn Yatakların Genel Özellikleri, Bulunuşu, Alterasyonu 350-800 o C lik sıcaklıklarda, 1 km den bir kaç km ye varan derinliklerde gelişirler. Kıta kenarlarında orojenez öncesi ve sonrasında ve orojenezle eş yaşlı olarak, ayrıca ada yaylarında ve riftleşmiş kıta kenarlarında gelişebilirler.
Skarn Yatakların Genel Özellikleri, Bulunuşu, Alterasyonu Cevher ve gang mineralleri iri kristalli bir yapı gösterir
Skarn Yatakların Genel Özellikleri, Bulunuşu, Alterasyonu Tabakalı kireçtaşlarının metazomatizması nedeniyle bantlı bir yapı
Skarn Yatakların Genel Özellikleri, Bulunuşu, Alterasyonu Çoğunlukla katmansı, düzensiz cep, yığın ve stoklar halindedirler.
Skarn Yatakların Genel Özellikleri, Bulunuşu, Alterasyonu Çoğunlukla katmansı, düzensiz cep, yığın ve stoklar halindedirler.
Skarn Yatakların Genel Özellikleri, Bulunuşu, Alterasyonu A A Porfiri yataklarla yakın bir ilişki gösterebilirler ve bunların dış kesimlerinde oluşabilirler. Bu tür yataklarda en son gelişen cevherleşme skarn içinde damar veya stokvork şekilde olabilir. 700 m 600 m 500 m 400 m? 3 0 0 m? G M S 2 4 G M S 2 8 4 % G M S 1 7? G M S 26 C u A u ( p p m ) ( 4 ) F a u l t D e b r i s P o s t - o r e p o r p h y r y R e p l a c e m e n t f r o n t s ( 1 ) S y n - o r e p o r p h y r y ( 2 ) S y n - o r e p o r p h y r y ( 3 ) P r e - o r e q u a r t z p o r p h y r y L i m e s t o n e A n d e s i t e
Skarn Yatakların Genel Özellikleri, Bulunuşu, Alterasyonu Egemen mineralojik bileşime göre intrüziv kütledeki alterasyon türü değişebilir. Sn yataklarında, greyzenleşme; Baz metal sülfür yataklarında, K-silikat alterasyonu, serizitik alterasyon (iyi gelişmiş bir endoskarn); Mo yataklarında, kuvars damarcıkları ve K-silikat alterasyonu; mağnezyen Fe yataklarında, propilitik alterasyon yoğun, endoskarn çok az; kalsik Fe yataklarında, Na-silikatlar (killer) çok, endoskarn yoğun.
SKARN YATAKLARININ OLUŞUMU Skarn yataklarının oluşumu genellikle 3 aşamada gerçekleşir 1. Aşama: Mağmatik kütlenin sokulumu ve kontak metamorfizma 2. Aşama: Metazomatik işlemler ve skarn zonunun gelişimi 3. Aşama : Gerileyen Alterasyon Evresi
1. Aşama: Mağmatik kütlenin sokulumu ve kontak metamorfizma Yüksek porozite oluşumuna yol açar ve cevher minerali oluşturmaz. Bu ilk aşama sonucunda, kontak metamorfizma ile yan kayaçlar çok daha kırılgan hale dönüşür. Böylece sonraki aşamalara hazırlık olur. Metamorfizma Öncesi Kumtaşı Şeyl Kireçtaşı Şeyl Metamorfizma Sonrası Kuvarsit Hornfels Reaksiyon zonu Mermer Hornfels Kiltaşı Kireçtaşı Ca'lu şeyl Kalkerli Şeyl Kalk-silikatlı Mermer Granitoid Bazalt Siltli Kireçtaşı Metabazalt Vollastonitli Mermer Silisli kireçtaşı Metamorfizma sınırı Kalksilikat mermer
2. Aşama: Metazomatik işlemler ve skarn zonunun gelişimi: a) Reaksiyon skarnı: Orta-yüksek metamorfizma dereceli ortamlarda, kireçtaşı ile şeyl veya çört ardışımlı birimlerde oluşur. Kullanılan bütün bileşenler yan kayaç kaynaklıdır. Her hangi bir cevher zenginleşmesi olmaz. b) Metazomatik skarn: Mağmatik hidrotermal çözeltinin karbonatlı birimler içine infiltrasyonu (girişimi) ile gelişir. Cevher oluşumuna yol açar. Kumtaşı Şeyl Kireçtaşı Mermer Kumtaşı Kireçtaşı Kireçtaşı Şeyl Ca lu Şeyl Skarn Hornfels Kalk-silikatlı Ca'lu şeyl hornfels Ca'lu hornfels Reaksiyon skarnı Siltli Silisli kireçtaşı Granitoid Vollastonitli Granitoid Mermer Kireçtaşı Şeyl Ca lu Şeyl Siltli kçt Cevher Sığ skarn Derin skarn Derin skarn
Mağmatik kütlenin sokulumuna bağlı olarak çevre kayaçlar yeniden kristlalleşir ve metamorfize olurlar. Karbonatlı kayaçların bulunduğu ortamlarda skarn zonları oluşurken, karbonatlı olmayan birimlerin bulunduğu ortamlarda ise boynuz taşları oluşur. Bu zonlar, Si, Fe, Al, ve Mg ilavesi ile kalk-silikatlı minerallerce zenginleşirler. Yani garnet, piroksen, epidot gibi mineraller bakımından zenginleşirler. Skarn oluşumunda rol oynayan elementler, ardalanmalı karbonatlı ve karbonatlı olmayan birimlerin birbirleriyle reaksiyonu sonucunda bir birimden diğerine geçer ve reaksiyon skarnı oluşur (örneğin kireçtaşı veya mermerden boynuz taşına Ca geçerken, boynuztaşından mermere doğru K, Si, Na, Fe, Mg, Al geçişi yani bir metazamatizma olur). Bu kalk-silikatlı minerallerin oluşumu esnasında büyük bir hacim artışı olur. Örnek olarak, eğer 1 cm 3 kalsit içerisindeki bütün CaO andradite dönüşünce hacim 1,4 cm 3 e çıkar. Yani %40 oranında bir hacim artışı olur. Bu artış sonunda yeni kırıklar, faylar, veya boşluklu zonlar oluşur. 3CaCO 3 +Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 +SiO 2(sç) Ca 3 Al 2 Si 3 O 12 + 3 CO 2 + 2H 2 O Kaolen Grosülar 3CaCO 3 +Fe 2 O 3 + 3 SiO 2(sç) Ca 3 Fe 2 Si 3 O 12 + 3 CO 2 Andradit CaCO 3 +SiO 2(sç) CaSiO 3 + CO 2 Vollastonit [(Ca,Mg)(CO 3 )] 2 + 2 SiO 2(sç) (Ca,Mg)Si 2 O 6 + 2 CO 2 Dolomit Diyopsit Yaklaşık % 40 hacim artışı MgCO 3 +SiO 2(sç) MgSiO 3 + CO 2 Manyezit Bronzit Mağmatik kütleden kaynaklanan mağmatik hidrotermal çözeltiler, taşıdıkları elementleri bu boşluklu zonlarda yeni silikatlar, oksitler ve sülfürler halinde çökeltirler.
3. Aşama: Gerileyen Alterasyon Evresi Mağmatik kütlenin (yani granitik mağmanın) kristallenmesi tamamlanmış veya tamamlanmak üzeredir. Özellikle sığ ortamlarda gelişir ve yüzeysel kökenli çözeltilerin çevrimi ve sisteme girişi ile ortaya çıkar. Daha önceki iki evrede gelişen minerallerin tekrar bozuşmasına ve yeni minerallerin oluşmasına yol açar. Yan kayaca uçucular ilave edilirken Ca çözülür; böylece yeni sulu silikatlar oluşur. Gerileyen alterasyon ile: a) Ca ca zengin silikatlar Ca ca fakir silikatlar tarafından ornatılır, b) Fe-oksit ve sülfürler oluşur, c) Karbonatlar ve albitik plajiyoklaslar oluşur.
3. Aşama: Gerileyen Alterasyon Evresi Kumtaşı Kireçtaşı Kumtaşı Su Cevher Su Cevher Kireçtaşı Kireçtaşı Şeyl Ca lu Şeyl Vollast. mermer Derin skarn Sığ skarn Derin skarn Vollast. mermer Şeyl Ca lu Şeyl Sığ skarn Vollast. mermer Vollast. mermer Derin skarn Derin skarn
Bu kalk-silikatlı minerallerin oluşumu esnasında büyük bir hacim artışı olur. Örnek olarak, eğer 1 cm 3 kalsit içerisindeki bütün CaO andradite dönüşünce hacim 1,4 cm 3 e çıkar. Yani %40 oranında bir hacim artışı olur. Bu artış sonunda yeni kırıklar, faylar, veya boşluklu zonlar oluşur. 3CaCO 3 +Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 +SiO 2(sç) Ca 3 Al 2 Si 3 O 12 + 3 CO 2 + 2H 2 O Kaolen Grosülar 3CaCO 3 +Fe 2 O 3 + 3 SiO 2(sç) Ca 3 Fe 2 Si 3 O 12 + 3 CO 2 Andradit CaCO 3 +SiO 2(sç) CaSiO 3 + CO 2 Vollastonit [(Ca,Mg)(CO 3 )] 2 + 2 SiO 2(sç) (Ca,Mg)Si 2 O 6 + 2 CO 2 Dolomit Diyopsit Yaklaşık % 40 hacim artışı MgCO 3 +SiO 2(sç) MgSiO 3 + CO 2 Manyezit Bronzit Mağmatik kütleden kaynaklanan mağmatik hidrotermal çözeltiler, taşıdıkları elementleri bu boşluklu zonlarda yeni silikatlar, oksitler ve sülfürler halinde çökeltirler. Meteorik çözeltilerin etkin olmaya başlamasıyla, önceki safhalarda oluşmuş olan mineraller üzerinde su ve uçucular bakımından zengin (amfibol, epidot, turmalin gibi) yeni silikatlar ve bazen de sülfürler oluşur.
Tortular 1) Uludağ Şeelit Yatağı Gnays-amfibolit Granit Yarı mermer Mikaşistfillat Gnays Mermer GB 250 m KD Skarn Tortular Amfibolit Gnays Wolfram cevheri (% 0.8 WO 3 ) şeelit, volframit Granodiyorit
2) Divriği Fe yatağı GB KD B Kafası Serpantin A Kafası Fe cevheri (manyetit) Kireçtaşı Skarn Granitoid
3) Özdil (Yomra, Trabzon)
SKARN YATAKLAR: KONU TEKRARI SORULARI Skarn nedir? Skarn tür yatak nedir? Skarn tür yataklar hangi ortamlarda oluşur? Hornfels nedir? Skarn tür yatakların oluşumuna yol açan asıl olay nedir? Ekzoskarn nedir bileşiminde ne vardır? Endoskarn nedir bileşiminde ne vardır? Pirometamorfizma ile pirometazomatizma terimlerini karşılaştırınız. Skarn yatakları için en karakteristik oksitli mineraller nelerdir? Skarn yatakları için en karakteristik sülfürlü mineraller nelerdir? Skarn yatakları için en karakteristik silikatlı mineraller nelerdir? Reaksiyon skarnı nedir? Skarn tür yataklarda cevher yapısı nedir? Skarn tür yataklarda cevherin şekli nasıldır? Skarn oluşumu kaç aşamada olur? Birinci aşamada gelişen olaylar nelerdir ve bunlar skarn gelişimine nasıl etki yaparlar? İkinci aşamada hangi olaylar olur ve bunların skarn zonlarına etkisi nedir? Üçüncü aşamada ne tür bir olay gerçekleşir? Maden yatakları açısından, skarn oluşum aşamalarından hangisi daha önemlidir ve neden? Skarn tür yataklarda etkili olan elementlerin kaynağı nedir? Yüzeysel çözeltiler skarn oluşumunun hangi döneminde etkilidir ve bunların skarn tür yataklara ne tür etkileri olur? Bir skarn tür yatakta gang ve cevher minerallerinin oluşum sırası nedir? Bir skarn tür yatağın gelişiminde mağmatik kütleden itibaren hiç değişime uğramamış yan kayaca doğru gidildiğinde sırasıyla hangi zonlar ve mineraller gözlenir?