KIRINTI TORTULLARDAKİ YATAKLAR

KIRINTI TORTULLARDAKİ YATAKLAR Kırmızı rengin oluşuklarda olağan olması nedeni ile bu cevherleşmelere kırmızı yataklar adı verilir. Kırmızı oluşuklar dünyanın çeşitli yerlerinde değişik yaşta bulunurlar. Özellikle Avrupa da Permiyen ve Triyas ta görülür. Çoğunluğu kumtaşlarından ibarettir. Bu kumtaşları aynı şekilde kırmızı olan arjilit arakatkıları içerirler. Çakıltaşı, jips, barit ve karbonatlı arakatkılar da vardır. Kumtaşlarının kuvars taneleri mat yüzlere sahiptir. Hematit ve götitten oluşan ince bir demir oksit ile örtülüdür. Kırmızı renk bu oluşuklarda birincildir, yani çökelme ile yaşıttır. Demir oksit kırmızı kalıntı halindeki topraktan ileri gelmiştir. Bunlar ancak yağışlı ve sıcak bir iklimde oluşabilirler. Çöl iklimine işaret etmezler.

Kırmızı kumtaşlarının su içinde çökeldikleri kesindir. Kalibraj ve katmanlardaki düzensizlikler denizelden çok akarsu çökelmesi ile açıklanabilmektedir. Bazı hallerde akarsu kanallarına rastlanmaktadır. Anhidrit ve dolomit suların yersel olarak çok tuzlu olduğunu, çölü zorunlu kılmayan sıcak ve kuru bir iklimde kuvvetli bir buharlaşmayı gösterirler. Bunlar iç göllerin yada denizden az çok ayrılmış bulunan lagünlerin sularıdır. Kırıntılı oluşuklarda Fe ve Mn yatakları dışında U, V, Pb ve nadiren de Ag cevherleşmelerine rastlanır. Bunlar arasında en önemlisi Kolorado platosunun Uranyum (V, U-Ra) yataklarıdır. Bunlar Permiyen den Eosen e kadar cevherlidir. Avrupa da daha çok Permo-Triyas çökelleri içindeki Uranyum yatakları önemlidir.

URANYUM YATAKLARI Dünya daki Uranyum yatakları büyük çapta tortul kayaçlara bağlı olarak oluşmuştur. Uranyum cevherleşmesi içinde yerleştikleri tortullarla aynı yaşta, yani eşoluşumlu olarak yada yine tortullar içinde fakat içinde bulunduğu kayaçlardan sonra, yani ardoluşumlu olarak yerleşmişlerdir. Uranyum içinde yerleştiği kayaçlara göre sınıflamalara ayrılırlar: - Kumtaşlarına bağlı U yatakları - Çakıltaşlarına bağlı U yatakları - Fosfatlara bağlı U yatakları - Kömürlere bağlı U yatakları - Karstik karbonatlarda U yatakları - Hidrokarbürlerdeki U yatakları - Plaserlerdeki U yatakları

Bu tortullar arasında en fazla gelişmiş yataklar kumtaşları içindedir. Genelde karasal kumtaşları söz konusu ise de duraylı zonlardaki çökelme havzalarında yer alır. Çökelme havzalarının yakınında kristalin masifler yada magmatik oluşuklar bulunmaktadır. Kumtaşları karasal olarak delta, akarsu yada göllerde oluşmuştur. Nadir olarak denizel fasiyesteki kayaçlarda da U oluşumları görülmektedir. Kumtaşı tipi yataklarda Uranyum özellikleri: - Uranyum mineralleri 6 değerlidir. - Uranyum mineralleri sülfatlı, karbonatlı, fosfatlı, arsenatlı, demir oksitli ve silikatlıdır. - Uraninit ve peşblend minerallerine nadir rastlanır, topraksı ve küçük tanecikler halindedir. - Pirit ve markazit bol olmasa da mevcuttur. - V lu yataklarda U karnotit ve tyuyamunit halindedir. - U parçalanma ürünleri radyoaktif denge halinde değildir. - Bir yatak içinde U minerallerinin salt yaşı birbirinden farklıdır.

YATAK TİPLERİ 1. Akarsu kumtaşları içindeki yataklar. Bu tip yataklar ekonomik açıdan en önemlisidir. 2. Delta ve deniz kıyısı kökenli kumtaşları içindeki yataklar. 3. Gölsel kumtaşları içindeki yataklar. Bu yatakların bir kısmı limnik içerikli olduğunda yataklar eş oluşumludur. Ayrıca Uranyum sedimantolojik, stratigrafik ve tektonik faktörlerin kontrolünde yeniden hareketlenmiştir. Doğrudan göl fasiyesinde ise U ard oluşumludur. 4. Rüzgar etkili kumtaşlarındaki yataklar. Bu yataklarda U la birlikte V mevcuttur. 5. Özellikle Permiyen kumtaşları içindeki yataklar. Bu tip yatakta daha alttaki gri içerikli kumtaşlarındaki organik madde U derişmesinde önemli bir rol oynamıştır. Yerleşimin gri seviyelerle kırmızı seviyeler sınırında yer almıştır.

Kumtaşlarında U yataklanmaları morfolojik olarak 2 biçimde ortaya çıkmaktadır. 1. Roll tipi (ayça, ay çöreği) yataklanma 2. Penekonkordan (katmansı, merceksi) yataklanma 1. Ay çöreği tipi U yerleşmeleri, geçirgen olmayan iki killi düzey arasındaki kumtaşı içindedir. Cevher kumtaşının katman düzlemlerine ve hemen hemen paraleldir. Enine kesitlerde C yada S harfini hatırlatır şekildedir. Tipik ay çörekleri kenarlara doğru incelerek yok olurlar. Roll (ay çöreği) iç kısmında altere kumtaşı, kumtaşının üstünde ve altında geçirgen olmayan (killi) kayaçlar vardır. Kumtaşı roll (ay çöreği) yapının çekirdek zonunu oluşturur. Altere kumtaşları ile altere olmamış roll (ay çöreği) yapısının dış bükey kısımdaki kumtaşları arasındaki sınıra redoks arayüzü adı verilir. Bir sınırın altere olmamış kayaca doğru dil biçimindeki kısım roll cephesidir. Bu cephenin redoks arayüzüne doğru olan kısmına limb adı verilir. Bu U un zenginleştiği zondur. Cephenin diğer kısmında ise U fakirleşmiştir.

Ay Çöreği Tipi (Roll Tipi) Yatakların Mineralojik Ve Kimyasal Özellikleri Zonlar Özellikler Alterasyon Zonu Cevher Zonu İndirgenme Zonu Eh + - - Renk Yeşilimsi sarı, yıkanmış Koyu gri Açık gri kahverengi Pirit Yok veya dağınık, aşınmış, parlaklığını kaybetmiş. Bol, subhedral agregatlar veya Yerel olarak var. Euhedral Dağınık olduğunda euhedral euhedral U Yok veya çok az Cevherleşme Yok düzeyinde yığışımlar Karbon Topraksı, ayrışmış veya yok Bol, camsı parlaklıkta Bol, taneler, birbirine yapışmış parçacıklar veya dağınık halde Se 10-60 ppm 2-1200 ppm < 0.5 ppm Fe +2 / Fe +3 ~1 >2 ~2 Ağır mineraller Yok Az veya çok Var Kalsit Yok veya az Bol Yok veya ender Kil Yüksek oranda demir içeren montmorillonit Düşük oranda demir içeren montmorillonit Düşük oranda demir içeren montmorillonit

2. Penekonkordan tipi cevherleşmeler yan kayacın katmansı yapısına az çok paralel şekilde yerleşmiştir. Bu durumda yataklanma şekilleri katmansı, merceksi yada levhamsı olmaktadır. Nadiren yan kayacın katmanlarını kestiği de görülmektedir. Genelde geçirgen olmayan kayaçlarla sınırlanan kumtaşı merceklerinin alt kesiminde yer alırlar. Roll tipine göre penekonkordan yataklanmalar yatay doğrultuda süreklidirler. Buna karşın tenörler roll tipine göre çok düşüktür. Paleo kanal biçimli yataklanmalar bir anlamda penekonkordan yatak olarak kabul edilebilir. Eski akarsuyun kazdığı kanalın düzensiz olan şekline uyarak kesikli yerleşmeler mevcuttur. Eski akarsuyun menderesleri ve keskin dirsekleri U açısından daha zengin noktalardır. Yerleşimlerde bitki artıkları ve çok ince saçılmış pirit varlığı rol oynamaktadır.

TÜRKİYE DE SEDİMANTER URANYUM YATAKLARI Manisa nın Gördes ilçesinin Köprübaşı bölgesi bu yataklar bakımından önemlidir. Altta Menderes masifinin gnaysları görülür. Gnayslar üst seviyelerde kuvarsitlere ve silisleşmiş breşlere geçerler. Bunların üzerine belirgin bir diskordans ile kristalli kireçtaşları gelir. Kristalli masif üzerine çakıltaşı, çakıl, kum ve siltten oluşan, çimentolanması gevşek, ayrık taneli, kırıntılı hemen hemen yatay oluşuklar gelir. Bu oluşuklar Neojen yaşındadırlar. Bu tür oluşukların mevsimlere bağlı olarak akarsularla taşınıp çöktürülmüş karasal tortullar olduğu kabul edilmektedir. Bu kırıntılı seviyenin üzerine kil, marn, tüf ve aglomeradan oluşan bir seri gelir ve silisleşmiş kireçtaşları ile son bulur. Yörede plütonik faaliyete rastlanmamıştır.

Cevherleşme: Gnayslara bağlı ilk ve derin kökenli cevherleşme bir yana bırakılırsa esas yataklanmalar kristalli masif üzerindeki karasal çökeller içindedir. * Çakıltaşı, çakıl, kum, silt serisi içindeki cevherleşmeler. Bu cevherleşmeler bir araştırıcı tarafından ard oluşumlu olarak kabul edilir. * Daha üstte, göl kireçtaşları içinde fosfat yumrularına yada killi ve tüflü seviyelere bağlı cevherleşmeler. Bunlar aynı araştırıcı tarafından eş oluşumlu olarak kabul edilir. U temeldeki gnayslar tarafından kimyasal yolla taşınmıştır. Çakıltaşlarının çimentolarında U miktarlarına oldukça düzenli dağılmış biçimde rastlanır. U 3 O 8 tenörü ortalama %0.02-%0.04 kadardır.

Göl kireçtaşları içindeki cevherleşme, çakıltaşları içindeki cevherleşmeden türemiştir. Bu nedenle her iki yataklanma da içinde bulunduğu kayacın çökelmesi ile yaşıttır. Katmanlanma belirsizdir. Çok sık yanal geçişmeler görülmektedir. Merceksi oluşumlar yaygındır. Kalınlıkları 10-200 m arasındadır. Köprübaşı bölgesi U cevherleşmeleri genel olarak serilerin gevşek kumtaşları içinde yerleşmiştir. Yörede araları birkaç km olan 10 kadar yataklanma mevcuttur. U cevher örnekleri daha çok ikincil oksidasyon minerallerinden meta-otünit ve torbernittir.

TÜRKİYE DE TORYUM Toryum aramaya yönelik ilk çalışma ve havadan proseksiyon 1959 yılında MTA tarafından başladı. Bu çalışma sonucunda Eskişehirili Sivrihisar ilçesinin kuzey batısında Kızılcaören köyü yöresinde Toryum bulundu. 1970 li yıllar-da toryum amaçlı, 1981-84 yılları arasında ise toryuma ilaveten florit (CaF2), barit (BaSO4) ve nadir toprak elementlerine (Ce02, La2O3, Nd2O3) yönelik etütler tamamlanmıştır. 2840 sayılı devletçe işletilecek madenler yasasına göre bu yatakların (radyoaktif minerallerin) işletim hakkı, bulma hakkı saklı kalmak kaydıyla Eti Holdinge devredilmiştir. Sivrihisar daki nadir toprak elementleri ve toryum kompleks cevher yatağında yaklaşık 380 bin ton görünür ThO2 rezervi saptanmıştır. Söz konusu yatağın Yaylabaşı ve Kocayayla sektörlerinde yeterli sayıda sondaj yapılmamıştır. Diğer taraftan, Malatya-Hekimhan-Kuluncak ta da toryum bulunduğu tahmin edilmektedir. Bütün bu çalışmalar tamamlandığında Türkiye nin toplam toryum rezervinin iki katına çıkma ihtimali bulunmaktadır.

SİVRİHİSAR TORYUM CEVHERİ Sivrihisar yatağı çok çeşitli minerallerden oluştuğu için kompleks cevher olarak adlandırılmaktadır. Bu yatakta florit, barit ve bastnazit amaçlı çalışmalar 0-50 metre derinlikte yürütülmüş, toryum amaçlı çalışmalar ise 400 metre derinliğe kadar ulaşmıştır. Bu çalışmalar sonucu bulunan yaklaşık 380 bin ton toryumun ortalama tenörünün %0.21 olduğu saptanmıştır Bu yataklardaki toryum tenörü seçme numunelerde %3 e kadar çıkabilmektedir. Tenörün dağılımı homojen olmadığından tüm sahayı kapsayacak bir harita çıkarılamamış, hesaplamalarda her bir damardan alınan örneklerin kimyasal analiz sonuçlarının geometrik ortalaması alınmıştır. Sivrihisar cevher kompleksi içinde diğer minerallerin dağılımı ise florit %37,44, barit %31,04 ve bastnazit %3,14 şeklinde gerçekleşmiştir.

Eskişehir-Sivrihisar Toryum Rezervleri* (T) ThO 2 Rezervi Ortalama Tenör (%) Küçük Höyüklü Sektörü 97.560 0,196 Koca Devebağırtan 286.424 0,217 Sektörü Toplam 383.984 0,212 Kaynak: MTA, ETİ HOLDİNG, TAEK *Tahmin

TORYUM ZENGİNLEŞTİRME ÇALIŞMALARI Cevherin zenginleştirilmesiyle ilgili teknolojik sorunlar henüz tam olarak çözülmüş değildir. MTA, Türkiye Atom Enerjisi Kurumu (TAEK) ve Eti Holding tarafından yapılan teknolojik deneyler, yatağın doğrudan toryum olarak değerlendirilmesini başaramamıştır. Bu çalışmalarda kompleks cevhere klasik yöntemler uygulandığında toryumun belli bir fraksiyonda toplanamayacağı görülmüştür. Sadece toryum elde etmeye yönelik cevher çözündürme işlemi uygulandığında ise yüksek verimli toryum elde edilebilmesine rağmen işletme maliyetinin yüksek olduğu sonucuna görülmüştür. Saha, nadir toprak elementleri, barit ve florit içerdiğinden, yatağın kompleks cevher olarak değerlendirilmesine ve toryumun yan ürün olarak kazanılmasına yönelik ciddi/kapsamlı çalışmaların Üniversitelerin katkılarıyla desteklenmesi zorunludur. TAEK, DPT ye Türkiye nin toryum rezervlerinin kesin olarak tespit edilmesi ve kullanım imkanlarının araştırılması için bir Toryum Projesi sunmuştur. Projede toryum rezervleri TAEK ve MTA tarafından yerden ve havadan araştırılacak ve daha önce yarım kalmış çalışmalar tamamlanacaktır.

DÜNYA TORYUM ÜRETİMİ Toryumun enerji dışı kullanım alanlarının sınırlı olması üretiminin cazibesini azaltmaktadır. Enerji alanındaki araştırmalar ve yeni küçük taşınabilir toryumlu reaktörlerin gündeme gelmesi ve nükleer silahlardan/bombadan kaçış, Hindistan ve Norveç gibi toryum zengini ülkelerin toryumu alternatif nükleer yakıt olarak görmeleri sonucunda toryum üretimin yakın gelecekte büyük artışlar kaydedeceği de bir gerçektir. Mevcut kayıtlara göre dünya toryum üretiminin büyük çoğunluğunu Hindistan gerçekleştirmektedir.

SİVRİHİSAR TORYUM CEVHERİ Sivrihisar yatağı çok çeşitli minerallerden oluştuğu için kompleks cevher olarak adlandırılmaktadır. Bu yatakta florit, barit ve bastnazit amaçlı çalışmalar 0-50 metre derinlikte yürütülmüş, toryum amaçlı çalışmalar ise 400 metre derinliğe kadar ulaşmıştır. Bu çalışmalar sonucu bulunan yaklaşık 380 bin ton toryumun ortalama tenörünün %0.21 olduğu saptanmıştır Bu yataklardaki toryum tenörü seçme numunelerde %3 e kadar çıkabilmektedir. Tenörün dağılımı homojen olmadığından tüm sahayı kapsayacak bir harita çıkarılamamış, hesaplamalarda her bir damardan alınan örneklerin kimyasal analiz sonuçlarının geometrik ortalaması alınmıştır. Sivrihisar cevher kompleksi içinde diğer minerallerin dağılımı ise florit %37,44, barit %31,04 ve bastnazit %3,14 şeklinde gerçekleşmiştir.

Eskişehir-Sivrihisar Toryum Rezervleri* (T) ThO 2 Rezervi Ortalama Tenör (%) Küçük Höyüklü Sektörü 97.560 0,196 Koca Devebağırtan 286.424 0,217 Sektörü Toplam 383.984 0,212 Kaynak: MTA, ETİ HOLDİNG, TAEK *Tahmin

TORYUM ZENGİNLEŞTİRME ÇALIŞMALARI Cevherin zenginleştirilmesiyle ilgili teknolojik sorunlar henüz tam olarak çözülmüş değildir. MTA, Türkiye Atom Enerjisi Kurumu (TAEK) ve Eti Holding tarafından yapılan teknolojik deneyler, yatağın doğrudan toryum olarak değerlendirilmesini başaramamıştır. Bu çalışmalarda kompleks cevhere klasik yöntemler uygulandığında toryumun belli bir fraksiyonda toplanamayacağı görülmüştür. Sadece toryum elde etmeye yönelik cevher çözündürme işlemi uygulandığında ise yüksek verimli toryum elde edilebilmesine rağmen işletme maliyetinin yüksek olduğu sonucuna görülmüştür. Saha, nadir toprak elementleri, barit ve florit içerdiğinden, yatağın kompleks cevher olarak değerlendirilmesine ve toryumun yan ürün olarak kazanılmasına yönelik ciddi/kapsamlı çalışmaların Üniversitelerin katkılarıyla desteklenmesi zorunludur. TAEK, DPT ye Türkiye nin toryum rezervlerinin kesin olarak tespit edilmesi ve kullanım imkanlarının araştırılması için bir Toryum Projesi sunmuştur. Projede toryum rezervleri TAEK ve MTA tarafından yerden ve havadan araştırılacak ve daha önce yarım kalmış çalışmalar tamamlanacaktır.

DÜNYA TORYUM ÜRETİMİ Toryumun enerji dışı kullanım alanlarının sınırlı olması üretiminin cazibesini azaltmaktadır. Enerji alanındaki araştırmalar ve yeni küçük taşınabilir toryumlu reaktörlerin gündeme gelmesi ve nükleer silahlardan/bombadan kaçış, Hindistan ve Norveç gibi toryum zengini ülkelerin toryumu alternatif nükleer yakıt olarak görmeleri sonucunda toryum üretimin yakın gelecekte büyük artışlar kaydedeceği de bir gerçektir. Mevcut kayıtlara göre dünya toryum üretiminin büyük çoğunluğunu Hindistan gerçekleştirmektedir.