URANYUM) YATAKLARININ STRATİGRAFİSİ, SEDİMANTOLOJİK ÖZELLİKLERİ VE OLUŞUMU

MTA Dergisi 110, 55-76, 1990 ORTA ANADOLU'DA DELİCE-YERKÖY ARASINDA YER ALAN SEDİMANTER BAKIR (GÜMÜŞ- URANYUM) YATAKLARININ STRATİGRAFİSİ, SEDİMANTOLOJİK ÖZELLİKLERİ VE OLUŞUMU Halil ARAL* ÖZ. Delice çayının kuzey tarafında Delice ile Yerköy arasındaki alanda bulunan Oligosen (Miyosen?) yaşlı bakır yataklarının stratigrafik konumu, sedimantolojik özellikleri ve oluşumu incelenmiştir. Bölgede bakır cevherleşmesi üç farklı stratigrafik seviyede görülür. Birinci tip, denizel fosilli (Orta Eosen) kireçtaşlarının üstüne gelen kırmızı ve gri renkli karasal kumtaşları ve çakıltaşları içinde bulunan nabit bakır cevheridir. İkinci tip, kırmızı kumtaşları, çakıltaşları ve çamurtaşlarından meydana gelen Topraklık tepe formasyonunun Oligosen (Miyosen?) birimleri içinde bulunan malakit cevheridir. Bu cevher, ince taneli, gri renkli kumtaşları içinde yoğunlaşmıştır ve kömürleşmiş bitki artıkları içerir. Üçüncü tip, Topraklık tepe formasyonunun üst kısımlarında bulunan birincil nabit bakır ve malakit cevheridir. Nabit bakır cevherleri üzeri çizikli (slickensided) fay zonları ile sıkı sıkıya ilişkili iken, malakit cevherleri detritik volkanik malzemeyi bağlayan bir çimento biçimindedir. Malakit tipi cevherleşme nokta bar ve taşkın ovası çökelme koşullarını temsil etmektedir. Malakit cevherinin "red-bed" serilerinin gri renkli kumtaşları içinde ve bitki artıkları ile yerel olarak bulunması, bu tip cevherin, primer olarak (muhtemelen sülfürlü mineral veya nabit bakır veya malakit biçiminde), indirgeyici kimyasal şartlar altında sedimanter kayaçların çökelmesi sırasında meydana geldiğini gösterir. Diğer taraftan, nabit bakır cevheri, muhtemelen epijenetik bir oluşumdur ve gerilme-sıkışma kuvvetleri ile ilişkilidir. Nabit bakır ile birlikte bulunan küprit ve malakit yüzeysel şartlar altında ikincil olarak meydana gelmiştir. GİRİŞ Oligo-Miyosen genel yaşı verilen tortul seriler îç Anadolu Bölgesi'nde geniş alanlar kaplar. Bu tortul kayaçlar içinde dağınık bir vaziyette bilinen birçok bakır oluşuğu mevcuttur (Şek.l). Bu oluşuklar genellikle Çankırı-

56 Halil ARAL Çorum havzasında ve Sivas civarında yer alır. Kırmızı renkli akarsu çökelleri içinde bulundukları için red-bed tipi bakır yataklan diye bilinen bu yataklar litolojik, sedimantolojik ve bazı stratigrafik yönleri ile dünyanın başka yerlerinde görülen red-bed tipi yataklara (örneğin, Michigan'da White Pine (Hamilton, 1967), Yeni Meksika'da Nacimiento (Woodward, 1974), Bolivya'da Corocoro (Ljungren ve Meyer, 1964) ve Şili'de San Bartolo (Flint, 1986 ))büyük benzerlik gösterirler. Burada Delice-Yerköy arasında görülen bakır oluşuklarının (Şek.l, no.l) stratigrafik konumları, sedimantolojik özellikleri ve oluşum mekanizmaları ele alınmıştır. Bu çalışmada 1:25000 ölçekli iki pafta jeoloji haritası yapılmış ancak cevherin geniş alanlara dağılmış olması nedeni ile bu bilgiler 1:100 000 lik Kırşehir 1-32 paftası üzerine toplanmış ve jeolojik haritalama alanı batıda Delice, güneydoğuda Yerköy,güneyde Delice ırmağı ve ku- 2 zeyde Salmanlı köyünü kapsayacak biçimde toplam 350 km lik bir alana genişletilmiştir (Şek.2). Ayrıca çok sayıda petrografik, jeokimyasal ve paleontolojik amaçla örnekler alınıp incelenmiştir.

ORTA ANADOLU'DA SEDİMANTER BAKIR YATAKLARI 57 RED-BED TİPİ BAKIR YATAKLARI Red-bed (kırmızı seri) tipi bakır yataklan, kalın,kırmızı, morumsu kahverenkli kumtaşları, silttaşları, çamurtaşları ve bazen de dolomitik kayaçlar içinde, genellikle evaporitlere yakın yerlerde bulunan, istifle genelde kabaca uyumlu, kalınlıkları birkaç mm ilâ birkaç metre arasında değişen, yanal uzantıları kilometrelerce olabilen, mercekler ve tabakalar halinde bulunan yataklardır. Cevherin içinde bulunduğu zonların rengi çoğu zaman taban ve tavandaki kırmızı renkli sedimanlardan farklı ve genellikle gri ve yeşilimsi gridir. Bu zonların tamamı olmasa bile, büyük çoğunluğu karbonlaşmış bitki kalıntıları içerir. Karbonlaşmış malzeme içermeyen cevherli gri kumtaşları ise genellikle organik malzemece zengin şeyl seviyelerine yakın bir konumdadır. ı Kırmızı renkli arenitik, arkozik malzeme ve şeyl aşınma yoluyla çevreden temin edilmiştir. Malzemenin kırmızı rengi iki değerli demirin üç değerli demire yükseltgenmesi (oksitlenmesi) ve bu yolla meydana gelen hematitin tanelerin etrafını sıvaması, çimento ve matriks halinde taneler arasına bolca girmesinden ileri gelir. Red-bed tipi yatakların en önemli birincil mineralleri bakır sülfür ve bakır-demir sülfür mineralleridir. Başlıca birincil mineraller kalkozin ve pirittir. Bu yataklar değişen miktarlarda kalkopirit, bornit, nabit bakır, kovellin, dijenit, nabit gümüş ve uraninit içerirler. Gang mineralleri ise yantaştan gelen kuvars, feldispar, klorit, illit, barit, jips, anhidrit ve dolomittir. Bu tip yataklara örnek olarak Bastin (1933) Oklahoma'daki Creta ve Magnum, Yeni Meksika'daki Nacimiento yataklarını göstermiştir. Daha sonra yapılan çalışmalar (Rose, 19/6; Gustafson ve VVİlliams, 1981;Haynes, 1986 a) aralarında Almanya ve Polonya'daki Kupferschiefer, Zambia ve Zaire'deki Roan, Rusya'daki Dzhezkazgan, Michigan'daki White Pine gibi pek çok meşhur yatağın stratiform, red-bed tipi bakır yatağı olduğunu ortaya koymuştur. Haynes (1986 b), bu tip yatakların içinde bulunduğu kayaçlann çeşitli özelliklerini bir tablo halinde (Haynes, 1986 b,table 1) toplamış ve çökelme ortamının (Şek.3) sığ gölsel ve sabkha ortamları arasında yer aldığını savunmuştur. Flint (1986), çökelme ortamının sadece düşük enerjili ortamlar olmadığını geç orojenik molas basenlerinde de yer alan bazı yüksek tenörlü ancak küçük boyutlarda kırmızı seri bakır yataklarının bulunduğunu göstermiştir. Bu tip yataklara ömek olarak Bolivya'daki meşhur Corocoro, Kuzey Şili'de konglomeralar içinde bulunan Coloso ve yine Şili'deki San Bartolo yataklarını vermiştir. Örneğin San Bartolo yatağı, alüvyal yelpaze, playa, gölsel fasiyesleri ve kapalı bir havzaya kurak bir iklimde çökelmeyi temsil eden Orta Tersiyer yaşh karasal çökeller içerisindedir. Nabit bakır, küprit ve atakamit minerallerinden oluşan cevherleşme, kumtaşı kütleleri içinde ince seviyeler biçimindedir ve yüksek-enerji-playa kenar kum düzlüğü (high- energy playa marginal sandflat) ortamında çökel-

58 Halil ARAL miştir (Flint, 1986). Cevher mineralleri litik arkozun matriksi biçimindedir ve kayacın karbonat/sülfat çimentosunu ornatmaktadır. Nabit bakır, Corocoro'da da olduğu gibi tektonik kırıkları dolduran levhalar (sheets) halindedir (Flint, 1986). Red-bed tipi bakır yataklarının oluşumu hakkında fandı görüşler bulunmaktadır. Bu görüşler epijenetik ve sinjenetik olmak üzere iki ana başlık altında toplanabilir. Epijenetik görüş, cevherleşmenin, çökelme işleminin tamamlanmasından sonra diyajeneze bağlı olarak meydana geldiğini savunur. Epijenetik görüşe inananların bir kısmı bakır yataklarının bakteriyel sülfat indirgenmesi sırasında meydana geldiğini (Haynes, 1986 a), diğer bir kısmı rolltipi uranyum yataklarına benzer bir biçimde oluştuğunu (Shockey ve diğerleri, 1974) diğer bir kısmı ise daha önce meydana gelmiş biyojenik pirit ve anhidritin bakırca zengin sularca ornatılması sonucunda (Haynes, 1986 a) meydana geldiğini savunmaktadır. Rose'a (1976) göre, diyajenez sırasında sedimanlardan önemli miktarda tuzlu ve klorca zengin fosil su remobilize olmuş ve bunlar kırmızı serilerdeki bakın çözerek indirgen zonlarda depolamıştır. Haynes'in (1986 a) yaptığı araştırmalar kalkosinin bakteriyel sülfat indirgenmesine bağlı olarak sediman yüzeylerinin en üst kısımlarında (en fazla 50 cm lik zon) çökeldiğini göstermiştir. Şeyl ve kumtaşlarının sıkıştırılmasına ait porozite ve geçirgenlik bilgileri bakır taşıyan suların, tabakaların enine doğru değil tabakaların boyunca yanal bir biçimde hareket ettiğini ortaya koymuştur. Sinjenetik görüş, cevherin stratiform doğası, taban/tavan kayaçları ile uyumlu konumu ile destek görür. Literatürde, sinjenetik cevherin oluşumu genel hatları ile tuzlu bir göle ve lagüner bir ortama metal içeren taze suların girmesi ve böyle bir indirgen ortamla karşılaşınca metallerin çökelmesi biçiminde açıklanır. (Dunham, 1964; Haranczyl, 1970; Garlick, 1974). ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Çalışma alanında yer alan bakır oluşuklarının jeolojisi ve oluşumu hakkında herhangi bir yayın mevcut değildir. Bu zuhurlardan bazıları ilk defa 1975 yılında Türkiye Demir Çelik işletmeleri Genel Müdürlüğünden Güner Aytuğ tarafından yazara yerinde gösterilmiş ve birlikte bir gün süreli bir arazi çalışması yapılmıştır. Yayınlanmayan bu çalışma dışında bakır oluşukları ile ilgili eldeki tek bilgi Teşrekli ve Pehlivanoğlu'nun (1982), bölgesel jeoloji hakkındaki tek bilgi de Ketin'in (1954) raporlarıdır. 1970 li yıllarda çalışma alanının batısındaki zuhurların bir firma (adı olasılıkla İZBAK Madencilik ve İzabecilik Anonim Şirketi) tarafından kuyu ve dezandreler açılarak işletildiğini ve üretilen karbonatlı cevherin havuzlarda liç ve çökeltme yöntemiyle kazanıldığını gösteren, şimdi harabe halinde kalıntısı bulunan bir de tesis mevcuttur. JEOLOJİ -STRATİGRAFİ Jeolojisi çalışılan alanda görülen istifin (Şek.4) tabanında Orta Eosen yaşlı Sekili-Göçerli grubu bulunur. Belkavak ve Karacaahmetli formasyonlarından meydana gelen bu grup, çalışma alanının kuzeyinde ve doğusunda mostra verir. Delice-Salmanlı-Sedir arasında kabaca D-B eksen istikametli bir senklinalin kuzey kanadını temsil eden bu grup güneye doğru kırmızı renkli Topraklık tepe formasyonunun altına doğru dalar. Belkavak formasyonu volkanik lav (esas olarak andezit, daha az miktarda bazalt ve riyolit), volkanik çakıllı konglomera ve kumtaşlarından oluşur. Bu seriler, Yerköy-Yozgat arasında aglomera, breş ve tüf seviyeleri ile arakatkılıdır. Belkavak formasyonu üzerine kısmen diskordan bir biçimde bol fosilli denizel Karacaahmetli formasyonunun çeşitli kumtaşları ve kireçtaşı gelir. Karacaahmetli formasyonunun en üst kesimleri, yüzeyleri iz fosil oygulu plaj kumları, bol fosilli sığ deniz kireçtaşları ile karakterize olur ve düşük açılı (15 derece) bir diskordansla Topraklık tepe formasyonuna geçer. Orta Eosen sonunda çalışma alanının denizel özelliği tamamen kaybolmuş ve üst Oligosen (veya Miyosen) sonuna kadar geçen süre içinde yalnızca Topraklık tepe formasyonunu temsil eden akarsu çökelleri ile Küçükbey

ORTA ANADOLU'DA SEDİMANTER BAKIR YATAKLARI 59

60 Halil ARAL tepe formasyonunu meydana getiren gölsel evaporit, kireçtaşı ve kırıntılı serileri birikmiştir. Tüm bu birimler daha sonra kıvrılmış, kıvrılırken bazı yerlerde dikleşmiş (Şek.5), çalışılan alanın doğusunda GD kanadı üzerinde ters dönmüş (Şek.2) ve kırılmıştır. Bu çalışmaya konu olan bakır yataklarının tamamı Topraklık tepe formasyonu içinde yer alır.

ORTA ANADOLU'DA SEDİMANTER BAKIR YATAKLARI 61 CEVHER TİPLERİ Stratigrafik konumlan itibariyle üç farklı cevher tipinin varlığı saptanmıştır: 1- Topraklık tepe formasyonunun tabanında yer alan kırmızı ve gri renkli kumtaşları ve çakıltaşları içindeki fay zonlarında bulunan epijenetik nabit bakır cevheri (Şek.6); 2- Topraklık tepe formasyonunun orta kesimlerinde birkaç ayrı tabaka halinde görülen katmancıl (stratabound) tip bakır karbonat (malakit) cevheri (Şek.7); 3- Topraklık tepe formasyonunun üst seviyelerinde, Küçükbey tepe formasyonuna ait evaporitlere yakın bir yerde teşekkül eden epijenetik nabit bakır ve kumtaşı ve konglomera tanelerinin arasını dolduran malakit cevheri (Şek.8). Birinci tip cevher, Göçerli köyünün 2 km kuzeybatısında 120x100 m 2 lik bir alanda ve 10 metrelik bir kot farkında yüzeyler. Cevher kalınlıkları birkaç mm den 30 mm ye kadar değişen kayma yüzeyleriyle (Şek.9) belirgin fay zonlarında yer alır. Ortalama K50 D istikametli ve GD ya 35-90 derece eğimli bu faylar, birbirlerine kaba-

62 Halil ARAL

ORTA ANADOLU'DA SEDİMANTER BAKIR YATAKLARI 63 ca paralel, kısmen de kırık ve çatlaklarla düzensiz bir biçimde bağlıdırlar. Fay zonlarında cevher incelip kalınlaşabilmekte, kaybolup yerini tamamen fay kiline bırakabilmektedir. Cevherin içinde bulunduğu kumtaşı ve çakıltaşı dereceli tabakalanma gösterir (Şek. 10). Ters dönmüş ve dike yakın konumludurlar (Şek.5). Taban kesimlerinde yer alan kumtaşlarında büyüklükleri 2x5 cm ye varan jips kırıntılarına rastlanır.

64 Halil ARAL Tektonik kontrollü bu cevherleşme tipinde nabit bakır (Şek. 11) en önemli birincil mineraldir. Mikroskop çalışması nabit bakır içinde kapanımlar halinde çok az miktarda kalkozin bulunduğunu göstermiştir. Nabit bakırla birlikte bol miktarda bulunan küprit ve malakit nabit bakırın yüzeysel bozuşması sonucunda ikincil olarak meydana gelmişlerdir. Kumtaşları içinde yer yer öbekler ve konkresyonlar halinde bulunan malakitler muhtemelen birincil oluşumlardır. Gri renkli kumtaşları içinde kama ve mercekler biçiminde konglomera seviyelerinin bulunması, kaba taneli kısımların devirli ve dereceli bir biçimde ince taneli tabakalara geçişi, kumtaşlarında koyu renkli ağır mineral çizgiselliklerinin bulunuşu, yer yer çapraz tabakalanmalara rastlanması, fosil görülmemesi ve gri renkli seviyelerle arakatkılı olarak ince taneli kırmızı seviyelerin görülmesi, çökelme ortamının bir akarsu ortamı olduğunu göstermektedir. İkinci tip cevherleşme Topraklık tepe formasyonunda çeşitli seviyeler halinde, bitki kalıntılarınca zengin ince taneli gri renkli kumtaşı seviyeleri içinde bulunur. Tamamı malakit ve önemsiz miktarda azuritten meydana gelen cevher ya volkanik kayaç bileşen oranının arttığı ince/orta taneli kumtaşlarında tanelerin arasını dolduran bir çimento, ya da kömürleşmiş bitki artıklarını kenardan içe doğru ornatır bir biçimdedir (Şek.12). Bu tip cevher çalışma alanının batısında, kabaca D-B istikametli senklinalin kanatlarında üç ayrı seviye halinde yer alır (Şek.4). Kalınlıkları 10 cm ilâ 200 cm arasında değişen, yer yer toprağımsı (earthy) malakit içeren bu gri renkli kumtaşı seviyeleri doğrultu boyunca kilometrelerce uzanım gösterir. Cevherin içinde bulunduğu kayaçlarda devirli serilerin, dereceli tabakaların, çapraz düzlemsel (bazan teknemsi) tabakaların (Şek.13), çamur topacıklarının (Şek.14), ince paralel laminaların (Şek.14,15), kömürleşmiş

ORTA ANADOLU'DA SEDİMANTER BAKIR YATAKLARI 65

66 Halil ARAL

ORTA ANADOLU'DA SEDİMANTER BAKIR YATAKLARI 67 bitki kalıntılarının bulunuşu, denizel fosillerin olmayışı gibi veriler cevherleşmenin akarsu çökelleri ile ilişkili olduğunu, cevherli seviyelerin dirsek barları ve taşkın ovası sedimantasyon ortamında çökeldiğini göstermektedir. Cevherli kumtaşlarının kırmızı renkli seriler içinde yer alan gri renkli seviyelerde bulunuşu ve organik bakiyelerin sadece gri seviyelerde görülmesi karasal yükseltgen ortam içinde zaman zaman indirgeyici koşullanıl oluştuğunu, cevherin de böyle bir ortamda çökeldiğini göstermektedir. Şu ana kadar elde edilen veriler malakitin birincil olduğunu destekler mahiyettedir. Ancak malakitin başka bir bakır mineralinin (sülfit, oksit, nabit bakır) yüzeysel şartlar altında bozunması sonucunda meydana gelip gelmediği hâlâ araştırılmaktadır. üçüncü tip cevher Cenik deresinin Çakırhacılı yolunu kestiği noktada yüzeyleyen kabaca D-B istikametli, 70 derece güneye eğimli, doğuya doğru 10-15 m takip edilebilen, yaklaşık 6 m kalınlığında kumtaşları-çakıltaşlan içerisindedir (Şek.8). Cevher, 75 cm kalınlığında, kırmızı renkli kaba kumtaşı tanelerinin arasını dolduran malakit ve bu birimin tabanında yer alan kalınlığı belirsiz, ince taneli laminalı ve kırmızı renkli kumtaşlarını tabaka düzlemleri istikametinde kesen fay yüzeylerinde nabit bakır levhaları halindedir (Şek.16). Nabit bakırlı zonun daha önce işletildiğini gösteren dolmuş kuyu ve çevreye dağılmış paşalar mevcuttur. Cevherli seviyelerin üzerine onbir metre güneyde Küçükbey tepe formasyonunun jips-anhidritli seviyeleri gelmektedir. Yakındaki çeşme ve kuyuların suları içilemeyecek kadar acı ve tuzludur. Bu formasyon içinde, daha güneyde (Sekili'nin 2.5 km güneyinde), şu anda Tekel İdaresince işletilen bir kaya tuzu yatağı bulunmaktadır. KiMYASAL ANALiZLER ön bilgi edinmek amacıyla çeşitli kayaç ve dere sedimanı örnekleri alınmış, bunlann büyük çoğunluğu Cu, Ag, Au, Zn, Co, Ni ve Mo için,dört tanesi ise uranyum için analiz edilmiştir. Bunlardan sadece Cu, Ag ve U 3 O 8 değerleri alındıkları ortamlar jeolojik ve stratigrafik sütun kesitler üzerinde (Şek. 17,18,19) gösterilmiştir. Eldeki kimyasal veriler bakırın, gümüş ve uranyumla pozitif bir korelasyon içinde bulunduğunu göstermektedir. Hacı Verim yatağından gelen derelerden alınan sediman örnekleri ve bunlara ait analiz sonuçları ise Şekil 20 de gösterilmiştir. Uranyum dışında tüm analizler Hacettepe üniversitesi Jeoloji Mühendisliği Bölümü Kayaç

68 Halil ARAL

ORTA ANADOLU'DA SEDİMANTER BAKIR YATAKLARI 69 Kimyası Laboratuvarında Perkin-Elmer marka atomik absorpsiyon spektrofotometresinde yapılmıştır. Bakır ve gümüşün en düşük okunabilirlik sının sırasıyla 5 ve l ppm dir. Gümüş ve altın analizlerinin bazıları, uranyum analizlerinin tamamı MTA Genel Müdürlüğü laboratuvarlarında yapılmıştır.

70 Halil ARAL Hacettepe Üniversitesi Kayaç Kimyası Laboratuvarında M.l.B.K yöntemi ile yapılan altın analizlerinden elde edilen değerler MTA Genel Müdürlüğü laboratuvarlarında küpülasyon yöntemi ile teyit edilememiştir. Bunun nedeni küpülasyon yönteminin dedeksiyon limitinin 0.5 gr/ton gibi yüksek bir değer olmasına bağlanabilir. İkinci tip cevhere ait üç örnekten ortalama tonda 22 gr U 3 O 8, üçüncü tip cevhere ait örnekten tonda 13 gr U 3 O 8 bulunmuştur. Cevherli zonlardan ve yantaştan alınan örnekler üzerinde yapılan Co, Au, Mo, Ni ve Zn ölçümleri göze çarpıcı bir anomali vermemiştir. Bunun nedeni muhtemelen bu elementlerin çözünürlük taşınma ve çökelme parametrelerinin bakır, gümüş ve uranyumunkinden farklı olmasıdır. CEVHERİN OLUŞUMU Bakır, şimdi çalışma alanının kuzey ve doğusunu kaplayan Orta Eosen yaşlı volkaniklerden yıkanma (liç) yoluyla alınmıştır. Böyle bir yıkanma ve depolanma işlemi için yeterli bakır (ve gümüş,uranyum) volkanik kayaçlarda mevcuttur. Örneğin kaba bir hesapla boyuttan 2.500x20m,kalınlığı 10 cm olan, %1 Cu ve 25 ppm Ag içe- 9 ren bir yatağın oluşabilmesi için boyutları 2.500x100 m, kalınlığı 10 m olan bir kaynak kayacının olması ve bu kaynakta alınabilir 20 ppm Cu ve 0.05 ppm Ag bulunması gerekir. Çalışma alanında kaynak kayacı olabilecek

ORTA ANADOLU'DA SEDİMANTER BAKIR YATAKLARI 71 volkaniklerde bunu fazlasıyla temin edebilecek miktarda bakır ve gümüş (örneğin, andezitlerde ortalama 125 ppm Cu ve 0.12 ppm Ag) mevcuttur. Aynca, petrografik ve sedimantolojik veriler de metallerin kaynağının volkanikler olduğunu desteklemektedir. Cevhere yataklık eden kumtaşı ve konglomeralar içinde volkanik kayaç parça oranının %80-85 e varması volkanik bir kaynağın varlığını vurgulamaktadır. Diç işlemi volkanizmanın son evrelerinde meydana gelen hidrotermal faaliyetlerle kolaylaşmış, yüzey sulan ile yıkanan metallerce zengin ayrışmış malzeme dere yataklarına akmıştır. Volkanik kayaç parçalarında yer alan feldispatların kuvvetle killeşmiş olması böyle bir hidrotermal sürecin gerçekleştiğini desteklemektedir. Yerköy- Yozgat arasında hidrotermal faaliyeti belirleyen arjilleşmeler (Şek.21), Belkavak köyü civarında volkanikleri düzensiz bir biçimde tarayan kristal kuvars, ametist ve opal damarları gözlenmiştir. Jeokimyasal açıdan bakırın normal yüzey sulan ile önemli ölçüde taşınması mümkün değildir (Rose, 1976). Ancak orta oksidasyon koşullarında tuz (Cl) içeren suların hidrotermal bozunma ve oksidasyon sonucunda açığa çıkan bakır ve gümüşle birleşerek kolayca taşınabilen klorlu metal kompleksleri meydana getirdiği bilinmektedir (Rose, 1976). Red-bed tipi bakır yataklarında gümüş yaygın olarak görülen bir yan metaldir. Örneğin, Creta (Oklahoma) cevheri %2 Cu, 30 gr/ton Ag; White Pine (Michigan) cevheri %1 Cu, 30 gr/ton Ag; yüksek tenörlü Corocoro (Bolivya) cevheri 40 gr/ton Ag; Nacimiento (Yeni Meksika) cevheri 175-250 gr/ton Ag içerir (Rose, 1976). Bakırın yanında yüksek miktarda Ag bulunmasının nedeni gümüşün de Cu + gibi Cl - iyonuyla kolayca kompleks teşkil edebilmesidir. Nabit gümüş Ag O-H sisteminde hafif indirgeyici (+0.5 v) şartlar altında hemen çökerken, 0.5 m NaCl içeren çözelti içindeki çözünürlüğü süratle artmakta ve gümüşün bu sistemdeki çözünürlüğünü gösteren alan- - Cu-O-H sistemindeki CuCl 2 + CuCl 3 = nin alanı ile yakın benzerlik göstermektedir (Şek.22).Cl konsantrasyonuna bağlı olarak bakır komplekslerinin meydana gelişi ve bakırın çözünürlüğündeki artış Ph = 7 için Cu-O- H-C1 sisteminde (Şek.23) gösterilmiştir. Rose'a (1976) göre, içinde 350 ppm Cl bulunan sular 25 C da ve orta oksidasyon potansiyelinde (Eh) bakın kolayca çözerek taşıyabilmektedir. Genellikle normal koşullarda 350 ppm Cl içeren yerüstü ve yeraltı

72 Halil ARAL suyu bulmak güçtür. Bu kadar yüksek Cl" konsantrasyonuna ancak karasal veya denizel kökenli tuz düzlüklerini mevsimsel olarak yıkayan yağmur ve yeraltı sularında erişilebilecektir. Yüzeysel koşullarda (25 C) tek değerli bakır CPile birleşerek :

ORTA ANADOLU'DA SEDİMANTER BAKIR YATAKLARI 73 gibi kompleksler meydana getirir (Rose, 1976). İki değerli bakırın da Cl" ile kompleks oluşturduğu (CuCl +, K=10 + 2.8) bilinmektedir ancak, bu kompleks dayanıksızdır ve çabuk parçalanır (Rose, 1976). Aynca, l atm basınç; 25 C sıcaklık ve P CO2 > 10-3.5 -- koşullarında Cu(C0 3 ) 2 gibi, daha düşük < 10 PCO2-5, ve yüksek ph = >10 koşullarında bakır CuCO 3 (OH) 2 gibi (Şek.24) kolayca taşınabilir bakır karbonat iyonları meydana getirmektedir (Garrels ve Christ, 1965). ikinci tip katmancıl malakit yatakların, epijenetik bir oluşum mu, yoksa çökelme ile eşzamanlı sinjenetik bir oluşum mu olduğu henüz kesin belirlenememiştir. Cevherin kumtaşları ve konglomeralar içinde çimento halinde, aynca bu malzeme içinde öbekler ve konkresyonlar biçiminde bulunması sinjenetik bir oluşumu desteklerken, cevherin kömürleşmiş bitki kalıntılarını dıştan içe doğru ornatır bir biçimde ve fay zonlarında bulunması epijenetik bir oluşumu desteklemektedir. Şu andaki verilere göre çalışma alanında zaman zaman kurak mevsimlerin egemen olduğu ve bu sırada tuz düzlüklerinin (sabhka ortamlarının) geliştiği ve ortamda Cl - SO 4-- ve karbonat gibi iyonların miktarının arttığı görülmektedir. Kurak mevsim sonlarında yağan yağmurlar su tablasının yükselmesine bakır ve gümüşün klor ve sülfat iyonlarıyla birleşip kompleks metal iyonları oluşturmasını sağlamıştır. Bu işlemin birkaç mevsim tekrarlanması veya yağmur sularının evaporitlerce zengin yeraltı seviyelerini yıkaması çözeltilerin tuzluluğunu ve metal komplekslerinin konsantrasyonunu arttırmıştır. Diğer olası oluşum mekanizmaları ise şunlardır: a- Tuzlu ve metalce zengin sular kapalı havzalarda toplanarak ve buharlaşarak sinjenetik yataklan meydana getirmiştir; b- Bu sular yeraltı suyu biçiminde taşınmış ve uygun ortamlarda (örneğin, çürüyen bitki artıklarının bulunduğu yerler gibi) epijenetik yatakları meydana getirmiştir; c- Kuraklığın azaldığı mevsimlerde yağan yağmurların getirdiği oksijeni bol suların metal iyonlarınca zengin kapalı havzaları doldurması bakır ve fakırla birlikte bulunan diğer metallerin çökelmesine neden olmuştur; d- Evaporit kaynak alanlarından geçerek tuzlanan bakırca ve diğer metallerce zengin sular, dirsek barları, taşkın ovası gibi düşük enerjili ortamlara gelip, buralarda çürüyen ve ayrışan organik made delerle karşılaşınca da bakır çökmüştür. Delice-Yerköy alanında muhtemelen bu mekanizmalardan bir veya birkaçı etkin olmuştur. Bakır kompleksleri P CO2 ve f H2 S seviyelerindeki artışa bağlı olarak alkali ortamda (ph >7) çökelir. Haynes ve Bloom'un (1987 a,b) yaptığı teorik modelleme çalışmalarına göre,h 2 S fugasitesinin artmasına bağlı olarak sırasıyla nabit gümüş, nabit bakır ve kalkozin, bornit, kovellin gibi bakır sülfür mineralleri çökelmektedir. Kalsit, ku-

74 Halil ARAL vars, jips ve hematite doymuş 3 molal Cl, 0.11 molal HCO 3, 800 ppm Cu ve l ppm Ag içeren, ph ı 7.6 olan çözeltiden fh 2S = 10-52 barda nabit gümüş doygunluğa ermeye başlar ve çökelmesi nabit bakır doygunluğa ermeye başlayana (f H2 s = 10-28 ) kadar sürer. H 2 S fugasitesi 10-20 ban geçmediği müddetçe yatak sadece nabit bakır ve nabit gümüş içerir ve çözeltideki bakırın %96 sı, gümüşün tamamı çökelir. Çözeltide Pb, Zn, Co, Fe iyonları varsa ve fh 2 S 10-12 bar seviyesine yükselirse, taşıma koşullarına göre değişik miktarlarda Zn, Co, Pb, Fe ve Cu sülfür mineralleri çökelir. İnceleme alanında nabit bakır içerisinde sadece tali miktarda kalkozin görülmesi fh 2 S nin, ender olarak 10-18 bara yükseldiğini göstermektedir. Bakırın bazı bileşiklerinin değişen Eh - ph koşullarındaki duraylılığı Garrels ve Christ'in (1965) Cu-O 2 -S-C0 2 sisteminde (sıcaklık 25 C, l atm toplam basınç, P CO2 = 10-3.5 ve toplam çözünmüş kükürt = 0.1) gösterilmiştir (Şek.25). Buna göre yüzeysel şartlarda, ph = 7-12 arasında yaygın bir biçimde malakit çökelmesi olmaktadır. Garrels ve Christ'e göre, daha yüksek P CO2 ortamında malakitin duraylılık alanı küprit alanı içine doğru genişlemektedir. Kurak iklim koşullarında malakit azuritten daha duraylıdır. Bunun nedeni azuritin duraylılık kazanması için gerekli nemin kurak iklimden dolayı havada bulunmayışıdır. Bu şekilde nabit bakırın atmosferik ve daha yüksek kısmi C0 2 basıncında da yerini koruduğu görülmektedir. Verilen koşullar altında sülfürlü minerallerin çökelmesi için indirgeyici bir ortamın mevcudiyeti gerekmektedir. Çalışılan alanda şimdi önemli ölçüde sülfürlü

ORTA ANADOLU'DA SEDİMANTER BAKIR YATAKLARI 75 mineral görülmemesi ya bunlann oluşması için gerekli jeokimyasal ortamın hiç sağlanamadığını ya da meydana gelen sülfürlü minerallerin daha sonra bikarbonat iyonlarınca zengin kuvvetli bir yüzeysel bozunma ortamında malakite dönüştüğünü göstermektedir. Bu konuyu aydınlatmak amacıyla yapılan mikroskop çalışmaları halen sürdürülmektedir. Fay zonlarında görülen nabit bakır büyük bir olasılıkla bir remobilizasyon ürünüdür. Buna göre daha önce çökelmiş bakırlı seviyelerden liç yoluyla yıkanan bakır, genleşme tektoniği sırasında açılan çatlaklara dolmuştur. Cevherli zonların evaporit seviyelerine yakın olması, bakırın bu kırıklara klorlu kompleksler biçiminde taşınabilmesini kolaylaştırmıştır. Kumtaşlarının geçirgenliğinin fazla oluşu bakterilerle sülfatın sülfıte indirgenmesini önlemiş (Haynes ve Blomm, 1987 b) böylece nabit bakırın çökelmesi için gereken düşük H 2 S fugasitesi koşulu gerçekleşebilmiştir. Gevşeme safhasını takip eden sıkışma fazı sırasında gelişen kayma hareketleri nabit bakırın fay zonlarında levhalar halinde sıkışıp kalmasını sağlamıştır. Bu durum parlatılmış nabit bakır kesitleri üzerinde yapılan incelemelerde görülen basınç ikizlerinin varlığından anlaşılmaktadır. SONUÇ Sonuç olarak, kalın red-bed tipi sedimanların (Topraklık tepe formasyonunun) çökeldiği havza yüksek eğimli yamaçlardan az eğimli ovaya açılan bir akarsu sistemidir. Bu ovayı birkaç menderesli akarsu kesmektedir. Akarsu kenarlarının arası ve alçak düzlükler taşkın sularının getirdiği ince ve kaba taneli malzeme ile dolmuştur. Dirsek barları ve taşkın ovalarının bazı yerlerinde akarsu rejimindeki düşüşe bağlı olarak bitki, ağaç, dal gibi malzeme birikmiş, bunların çürümesi veya kömürleşmesi bakırın (gümüş ve uranyum) çökelmesi için uygun ortamı oluşturmuştur. Akarsu sedimanlarmın büyük oranının (% 80-85 e kadar) volkanik kökenli kayaç parçalarından meydana gelmesi havzanın volkanik dağlardan beslendiğini göstermektedir. Volkanikler yeterli miktarda bakır,gümüş ve uranyumu sağlamıştır. Kuraklaşan (mevsimsel) iklim koşullarına bağlı olarak havzanın tuzluluğu artmış ve metaller Cl ", karbonat ve sülfat anyonlarıyla kompleksler teşkil etmiştir. Bu çözeltilerin metalleri ya çürüyen organik maddelerin olduğu yerlerde ayrı tabakalar ya da kumtaşları ve konglomera tanelerinin arasını dolduran bir çimento halinde çökelmiştir. Bu tip stratiform (katmancıl) malakit cevherleri Topraklık tepe formasyonunun orta kısımlarında yer alır. Evaporit kaynak alanlarından geçip gelen yeraltı sulan katmancıl tip cevherleri bazı yerlerde remobilize etmiş ve çözünen bakır fay zonlarında nabit bakır olarak çökelmiştir. Nabit bakır, Topraklık tepe formasyonunun alt ve üst kesimlerinde evaporitlerin yakınında kayma yüzeyleriyle belirgin lokal fay zonlarında oluşmuştur. Fayların (dolayısıyla nabit bakır cevherinin) yaşı kesin olarak bilinmemektedir. Cevherin sülfürlü mineraller değil de nabit bakır olarak çökelmesi için gereken düşük fh 2 S kumtaşlarının yüksek permeabilitisinden yüksek acl şarti ise çevredeki evaporitlerden sağlanmıştır. Çalışılan alanın muhtemel toplam saf bakır rezervi kabaca 2500 ton, saf gümüş rezervi 3.5 tondur. Bu yeraltı servetinin ülkemiz millî gelirine katkısı 1989 fıyatlarıyla yaklaşak 11-12 milyar liradır. Mümkün jeolojik potansiyel bunun on mislidir. KATKI BELİRTME Bu çalışma Hacettepe üniversitesi Araştırma Fonundan ahnan 88-01-010-01 no.lı proje çerçevesinde sağlanan maddî destekle gerçekleşmiştir.

76 Halil ARAL Gerek arazide gerek laboratuvar çalışmaları sırasında stratigrafik ve sedimantolojik konularda görüşlerinden yararlandığım Sn.Doç.Dr. Baki Varol'a, altın,gümüş ve uranyum analizlerinin bir kısmını MTA Genel Müdürlüğü laboratuvarlarında yapılmasını sağlayan Sn.Dr. Sönmez Sayılı'ya, Hacettepe Üniversitesinde gerçekleştirilen kimya- I sal analizleri yapan Sn. Kimya Mühendisi Alaattin Erkal ve Sn. Gönül Karayiğit'e teşekkür ederim. a verildiği tarih, 15 Aralık 1988 DEĞİNİLEN BELGELER Bastin, E.S., 1933, The chalcocite and native copper types ofore deposits: Econ.Geol., 28, 407-446. Dunham, K.C., 1964, Neptunist concepts in ore genesis: Econ.Geol., 59, 1-21. Flint, S., 1986, Sedimentary and diagenetic controls on red-bed ore genesis: Econ.Geol., 81, 761-778. Garlick, W.G., 1974, Depositional and diagenetic environments related to sulfide mineralization. Mufulira, Zambia- a discussion: Econ.Geol., 69, 1344-1351. Garrels, R.M. ve Christ, C.L., 1965, Solutions, minerals and equilibria: Nevv York, Harper and Row, 450 s. Gustafson, L.B. ve Wİlliams, N., 1981, Sediment-hosted stratiform deposits of copper, lead and zinc: Econ.Geol., 75th Anniv., vol., 139-178. Hamilton, S.K., 1967, Copper mineralization in the upper part of the Copper Harbor Conglomerate at VVhite Pine, Michigan : Econ.Geol., 62,885-904. Haranczyk, C., 1970, Zechstein lead-bearing shales in the Fore-Sudetian monocline in Poland: Econ.Geol., 65, 481-495. Haynes, D.W., 1986 a, Stratiform copper deposits hosted by low-energy sediments. I. Timing of sulfide precipitation - An hypothesis: Econ.Geol., 81, 250-265., 1986 b, Stratiform copper deposits hosted by low-energy sediments. II. Nature of source rocks and Composition of metal transporting water: Econ.Geol., 81, 266-280. ve Bloom, M.S., 1987 a, Econ.Geol., 82, 635-648. Stratiform copper deposits hosted by lovv-energy sediments: III. Aspects of metal transport. ve Bloom, M.S., 1987 b, Stratiform copper deposits hosted by low-energy sediments: IV. Aspects of sulfide precipitation. Econ.Geol., 82,875-893. Ketin, İ., 1954, Yozgat bölgesinin jeolojik lövesi hakkında memuar: MTA Rap., 2144, 50 s., Ankara. Ljunggren, D.A. ve Meyer, H.C., 1964, The copper mineralization in the Corocoro Basin: Ecol.Geol., 59, 110-125. Rose, A.W., 1976, The effect of cuprous chloride complexes in the origin of red-bed copper and related deposits: Econ. Geol., 71, 1036-1048. Shockey, P.N.; Renfro, A.R. ve Peterson, R.J., 1974, Copper-sulfide solution fronts at Paoli, Oklahoma: Econ.Geol., 69, 266-268. Teşrekli, M. ve Pehlivanoğlu, H., 1982, Yozgat ili Sekili köyü civarı bakır zuhurları incelemesi hakkında rapor: MTA, Maden Etüt Arşiv no.me-1812, 6 s., Ankara. Woonvard, L.A.; Kaufman, W.H.; Schumacher, O-L. ve Talbott, L.W., 1974, Strata-bound copper deposits in Triassic sandstones of Sierra Nacimiento, Nevv Mexico: Econ.Geol., 69, 108-120.