Bölüm 6 Pirometazomatik EVRE MADEN YATAKLARI
Kökenleri ne olursa olsun, sıcaklıkları 50 C ile 400 C arasında olan sıcak sulu çözeltiler hidrotermal çözeltiler olarak, sıcaklıkları 400 C ile 500 C arasında değişen (bazı kaynaklarda, 400-600 C veya 350-800 C aralığı) doğal, sıcak buharlı ve sulu çözeltiler ise pnömatolitik çözeltiler olarak tanımlanmaktadır. Bu çözeltilerin oluşturduğu maden yatakları ise genel anlamda hidrotermal yataklar ve pnömatolitik yataklar olarak tanımlanmaktadırlar. Ancak, son zamanlarda sıcak çözeltilerle ilişkili olarak oluşmuş tüm maden yataklarının hidrotermal yataklar kapsamında incelendiği de görülmektedir.
PNÖMATOLİTİK ÇÖZELTİLER İç basınçları yüksek ve ph' ları asitik, sıcak buharlı çözeltiler olarak kabul edilmektedirler. Kolay uçucuların oluşturduğu iç basınç pnömatolitik evrede en üst düzeyde olup, bunun dış basıncı aşması halinde yan kayaçların patlaması ve değişik boyutlarda kırık ve çatlakların oluşması söz konusudur.
Pegmatitik evrede a2 ile a3 arasinda dusuk egimle seyreden kristalizasyon egrisi bu noktadan sonra yeniden yukselir.a3 ile a4 arasinda hizlica bir sicaklik dususu ve kismen dusuk duzeyde kristalizasyon izlenir. Baska deyisle bu evrede ilimli bir madde ayrilisi ve sicaklik degisimi izlenir. Bu evrede basic en ust duzeyde olup, magma aktivitesini gaz fazi belirler.bu evreye Pnomatolitik Evre denir.kasiterit, selit, wolframit kuvars ve benzeri mineraller karakteristik olarak gorulur.demir mineralizasyonlarinin onemli bir bolumu be evrede gelisir.sicaklik genellikle 400 600 dereceler civarindadir.
Granitik bir mağmanın oluşması Mağmanın yükselimi Ani soğuma ve kristallenme Geçirimsiz kabuk oluşumu İç kesimde porfirik kristallenme ve uyumsuz elementlerin sıvı fazda yoğunlaşması Uçucuların sistem içinde devinimi ve plütonik kayacı metazomatizmaya uğratması; feldpatların bozunması; yeni minerallerin oluşması
Pnömatolitlerin mineralizasyonları reaksiyona uygun kayaçların kontaklarında ve yan kayaç içersinde bir boşluk yaratarak geniş rezervli, lensler, kümeler halinde oluşmaları durumunda Pnömatojen Kontakt Yatakları (Pirometazomatik Yataklar ) adını almaktadır. Buişlevlerin aşamalarında yan kayaçlardan element değişimi, göçü de gerçekleşirse o taktirde Pnömatojen Getirimler ortaya çıkmaktadır. Butüryatakların mineralizasyonların dayan kayaçların bileşimi önem kazanmakta ve özellikle karbonatlı kayaçların daha ziyade katyonları cevherleşmeler arasında ikincil oluşumlara ve ayrışma olaylarına neden olmaktadır. Bu tür yataklarda Skarn ve Taktit adını alan özel mineral birlikleri meydana gelmektedir. O nedenle bu aşamada oluşan yataklara Skarn Tip meydana gelmektedir Bu yataklara ülkemizden ve dünyadan çeşitli örnekler vermek mümkündür. Dünyadan en önemlileri, Erzgebirge (Almanya)Sn yatakları,urallar manyetit yatakları ve Batı ABDCuyataklarıdır.
Yatakların Oluşum Yeri ve Yataklanma Şekli Plütonik Kütlelerle Çevre Kayaçların Dokunaklarında Oluşmuş Hidrotermal Yataklar Cevherli çözeltiler içindeki Si, Al, Fe, Mg gibi elementlerin karbonatlı yankayaçlarla reaksiyona girerek oluşturdukları kalksilikatik mineraller, skarn mineralleri olarak tanımlanmakta olup, bu mineralleri içeren dokunak yatakları ise skarn tipi yataklar olaraktanımlanmaktadır. Skarn tipi yataklar; plütonik kütle içinde gelişirlerse endoskarn, yan kayaç içinde gelişirlerse ekzoskarn, olarak tanımlanmaktadırlar.
Keban Pb Zn Cevherleşmesi ( Zisermann Prof.Dr.Altan GÜMÜŞ )
Ülkemizden Divriği demir yatakları; Elazığ Keban kurşun çinko yatakları ; Bursa Uludağ şelit yatakları, Ayazmant (Balıkesir)Fe yatakları; Kalkım (Çanakkale) Pb Zn yatakları; bu evrenin farklı aşamalarının başlıca örnekleridir. Bu tür yataklarda yüksek hareket yeteneği olan ergiyikler ile yan kayaçların reaksiyonu sonucunda oluşan silikat ağırlıklı faza taktit adı verilir. Skarn ise önceleri İsveç te demir cevheri anlamına kullanılagelen bir terimdir. Taktit önceleri karbonatlı olup, element değişimi sonucu silikatça zenginleşen bir kayaçtır. Skarn terimi ise değiş dokuş olayları varlığını gerektirmez. Değişim olayları sonucunda granatlar, piroksenler (volastonit, hedenverjit ), Amfiboller ( tremolit, Aktinolit), Feldspatlar ( albit, anortit), Mikalar dan oluşmuş olan bu silikat grubu cevher yatakları için ayırtman özelliğitaşır. Skarnlarınoluşumu üzerine çeşitli oluşum yaklaşımları vardır. Genel prensip element değişimine dayanmaktadır. Bu değişimlerin mağmattik sokulumların etkisiyle karbonatlı kayaçların reaksiyonları sonucu olarak oluşması ile zengin yataklar oluşabilmektedir.
Sözkonusudeğişim olaylarına farklı örnekler aşağıda verilmektedir. 2FeCl3 + 3H2O Fe2O3 + 6HCl 2FeCl3 + 3CaCO3 Fe2O3 +3CaF2 + 3CO2 CaCO3 + SiO2 CaSiO3 Pirometazomatik yataklarda zonlanma sık görülen bir olaydır. Cevher yapıcı metalleri taşıyan sokulum ile yan kayaç arasında kayaç özelliklerine bağlı olarak gelişir. Değişim zonu içersinde skarnlar ile birlikte cevherleşmenin ana kısmı yeralır. Zengin element zonlanmaları ve ceherleşmeler, parajenezler bu şekilde yayılım yaparak, komtakt pnömatolitik yatakların ana özelliklerinden birini oluşturmaktadır. Pnömatolitik yataklarda önemli olaylardan biri yaygın ayrışım olaylarıdır. Bunlardan en sık rastlanılanları greyzenleşme ve turmalinleşme ve kaolinleşmedir. Greyzenleşme sokulum kayacı içersindeki feldspatların bozuşması sonucu kuvars ve lityumlu mika ağırlıklı bir kayaca dönüşümdür.genellikle kasiterit açısından zengindir.
Skarnlar doku, mineraloji ve büyüklüklerine bağlı olarak (1) başlangıçtaki izokimyasal metamorfizma, (2) değişik metasomatizma evreleri ve (3) sıcaklığın düşmesiyle birlikte retrograd (gerileyen) alterasyon gibi üç ardışık sürecin sonunda oluşur. Tüm skarnlarda görülen ve aralarında belirgin bileşimsel farklılıklar bulunan granatlar, piroksenler ve amfiboller en önce oluşan metasomatik ürünleri temsil eder ve bu minerallerin bileşimleri ve diğer aksesuar mineral birliktelikleri skarnların metal içerikleriyle ilgili bazı ipuçları taşır.
Skarnlar metal bileşimlerine göre: Cu, Fe, Zn Pb, W ve Sn olmak üzere 5 ana gruba ayrılır ve bu grupların herbirinde farklı jeokimyasal özellikler gösteren piroksen ve granatlar bulunur. Granat ve piroksenlerin major element içerikleri veya element oranları, magmatik hidrotermal sistem evrimini ve mineral çözelti arasındaki kimyasal ilişkiyi açıklamaya yardımeder.
W, Fe, Zn, Pb, Mo, Ag, Bi, ve Sn metallerini içeren ve çok değişik jeolojik ortamlarda bulunan önemli bir metal yelpazesi skarn yatakları başlığı altında toplanmaktadır
Değişik karbonatlı kayaçlar arasında gelişen skarn türleri (Meinert, 1992 değiştirilerek)
Skarnlar ornattıkları kayaca göre sınıflandırılmakta, ekzoskarn (exoskarn) ve endoskarn terimleri sırasıyla karbonatlı ve plütonik kayaçların kendi içlerindeki orijinal ornatmaları için kullanılmaktadır (Einaudi ve Burt, 1982). Bununla birlikte, Einaudi ve diğerleri (1981), endoskarnların oluşumunun sadece plütonik kayaçlardaki ornatmalarla sınırlanamayacağını, alüminyumca zengin şeyl, gnays ve felsik volkanik kayaçlarda da endoskarnların oluştuğunu vurgulamaktadır. Örneğin Meksika daki bazı demir yatakları volkaniklerle plütonik kayaç dokanakları boyunca gelişmiştir
Ekzoskarnlar içerdikleri baskın minerale göre eğer forsterit, olivin, serpantin, ve diyopsit gibi Mg silikatların büyük bir bölümünü içeriyorlarsa magnezyumlu (magnesian) ekzoskarn; eğer andradit, diyopsit ve hedenberjit gibi Fe Casilikatların çoğunluğunu bünyelerinde barındırıyorlarsa kalsiyumlu (calcic, kalsik) ekzoskarn gibi alt sınıflara ayrılmaktadır. Dolayısıyla, magnezyumlu skarnlar dolomitik karbonatlardaki ornatmalar için kullanılırken, kalsik skarnlar ise kireçtaşlarındaki ornatmalar için kullanılmaktadır.
Güncel sınıflamalar ise skarnları içerdikleri baskın metale göre ele almakta ve skarnlar W, Fe Cu, Zn Pb, Mo ve Sn skarnları gibi alt sınıflara ayrılmaktadır. Bu metaller her skarn türünde görülmesine rağmen, magnezyumlu skarnlarda W, Cu ve Zn Pb türünde cevherleşmeler çok nadir olarak bulunmakta ve Einaudi ve diğerleri (1981) e göre, dünyadaki ekonomik skarn yatakları kalsik ekzoskarnlarda gözlenmektedir.
Plüton-ilişkili skarnların evrim aşamaları, (a) intrüzyon ve yan kayaçların metamorfizması, (b) izokimyasal metamorfizma ve yan kayaçlarda faz değişimleri, (c) magmatik sıvının serbest kalması ve metasomatizma (skarn), (d) plütonun soğumasıyla birlikte oksijence zengin daha soğuk çözeltilerin skarnlari retrograd olarak etkilemesi
Şekil 4. Skarn zonlanmasının plütona göre geometrisi
Tablo 1. Belli başlı skarn mineralleri Grup Uç Bileşenler Kıs. Bileşim Seriler Granat grossularit Gr Ca3Al2(SiO4)3 grandit andradit Ad Ca3Fe2(SiO4)3 spesartin Sp Mn3Al2(SiO4)3 almandin Al Fe3Al2(SiO4)3 pirop Py Mg3Al2(SiO4)3 Piroksen diyopsid Di CaMgSi2O6 salit hedenbergit Hd CaFeSi2O6 johansenit Jo CaMnSi2O6 fassait Fas Ca(Mg,Fe,Al)(Si,Al)2O6 Olivin larnit Ln Ca2SiO4 monticellite forsterit Fo Mg2SiO4 fayalit Fa Fe2SiO4 knebelite tephroit Tp Mn2SiO4 Piroksenoid ferrosilit Fs FeSiO3 pyroxmangite rodonit Rd MnSiO3 wolastonit Wo CaSiO3 bustamite Amfibol tremolit Tr Ca2Mg5Si8 O22(OH)2 aktinolit ferroaktinolit Ft Ca2Fe5Si8 O22(OH)2 manganez aktinolit Ma Ca2Mn5Si8 O22(OH)2 hornblend Hb Ca2(Mg,Fe)4Al2Si7 O22(OH)2 pargasit Pg NaCa2(Mg,Fe)4Al3Si6 O22(OH)2 Kümmingtonit Cm Mg2(Mg,Fe)5Si8 O22(OH)2 dannemorit Dm Mn2(Fe,Mg)5Si8 O22(OH)2 sub kalsik amfibol grunerit Gru Fe2(Fe,Mg)5Si8 O22(OH)2 Epidot piemontit Pm Ca2(Mn,Fe,Al)3(SiO4)3 (OH) allanit All (Ca,REE)2(Fe,Al)3(SiO4)3 (OH) epidot Ep Ca2(Fe,Al)3(SiO4)3 (OH) klinozoisit Cz Ca2Al3(SiO4)3 (OH) Plajioklaz anorthite An CaAl2Si2O8 albite Ab NaAlSi3O8 Skapolit Marialit Ml Na4Al3Si9O24 (Cl,CO3,OH,SO4) Meionit Me Ca4Al3Si6O24 (CO3,Cl,OH,SO4) Diğer Aksinit Ax (Ca,Mn,Fe, Mg)3Al2BSi4O15 (OH) vezüvianit (idokraz) Vs Ca10(Mg,Fe,Mn)2Al4Si9O34 (OH, Cl, F)4 prehnit Pr Ca2Al2Si3O10 (OH)2
Epidote-calcite-magnetite pod Quartz-calcite vein Red garnet
Fig. 10 a lot of veins whichcut prograde skarn. The sample taken from Samli iron skarn deposit. Fig.16 magnetite vein cuts prograde garnet skarn in meta-basic rocks, Samli iron skarn deposit. It is indicated that magnetite mineralization is continued in the retrograde stage of skarnization
Fig.20 satellite image of Zn-Pb skarn deposit in Peru, south America. Note extensive iron-oxide alteration around skarn deposits can be distinguished from other geology.
Fluid overpressure that develops in the lateral calcic or magnesian layers, or at the top of the intrusion, forces mineralizing fluids through the overlying rocks causing extensive brecciation (breakage) of the rocks and forms breccia pipes. Where the breccia pipe intersects one of the lateral layers, high-grade low-tonnage copper deposits form. These deposits occur in a doughnut-shaped form around a barren calcite core and can be as small as 100 x 250 meters in size, but still exceedingly profitable. Dia Bras is exploring for a Cananea-type breccia deposit where the Increible breccia pipe intersects the South Bolivar skarn. The two deposits listed occur at the Cananea mine, Sonora, Mexico. At least one other area at Bolivar has been identified as a breccia pipe but is unexplored at this time.
Türkiye'nin en büyük demir yataklarından biridir. Yörede Üst Kretase yaşlı serpantinleşmiş ultrabazik kayaçlar ile dolomitik kireçtaşları ve kireç taşları bulunur. Eosen yaşlı siyenit ve monzonitler bu kayaçlar arasına sokulum yapmıştır. Sokuluma bağlı olarak skarn zonları meydana gelmiş ve demir cevherleşmeleri olmuştur. Pirometasomatik demir cevherleşmeleri A ve B kafaları diye adlandırılan başlıca iki yerde bulunmaktadır. C kafası diye adlandırılan üçüncü bir demir cevherleşmesi kırıntı yatağı tipindedir. A kafası siyenit ile mermerleşmiş kireçtaşları arasındadır. Yaklaşık 800 m uzunluğunda, 80 m genişliğinde ve 200 m kalınlığındadır. Başlıca cevher minerali manyetit'dir. özellikle skarn zonlarında diopsit, skapolit, aktinot, tremolit, andradit, vollastonit, hedenberjit, epidot ve flogopit görülür. B kafası serpantin ile mermerleşmiş kireçtaşları arasında yer alır. Yaklaşık 200 m çapındadır. Başlıca cevher minerali spekülarittir.(hematit). Bu kafa civarında skarn gelişmemiştir. Ancak turmaline bol rastlanır. Divriği yataklarında manyetit ve hematit dışında pirit, pirotin, kalkopirit ve daha birçok çeşit minerale rastlanır. Böylece cevherleşmenin kısmen hidrotermal kökenli olduğu anlaşılmaktadır. Yataklarda ayrıca oksidasyon ve sementasyon zonları da gelişmiştir.
3. Uludağ (Bursa): Türkiye'nin en önemli volfram yatağıdır. Hersinyen yaşlı bir granodiyorit stoğu Palezoik yaşlı metamorfik kayaçlar içine sokulum yapmıştır. Metamorfik kayaçlar fillad, mikaşist, gnays, amfibolit ve mermerlerden ibarettir. Senklinal biçimindeki bir mermer kütlesi granodiyoritle beraber bulunur. Mermer kütlesi içinde üç ayrı seviye halinde bulunan skarnlar da az miktarda cevher içerir. skarn cevheri adı verilen bu kesimlerde kuvars, diopsit, hedenberjit, grönalar, aktinot, tremolit, epidot, serisit, klorit gibi silikatlar ile şeelit, manyetit, spekülarit, pirit, pirotin, kalkopirit, kübanit, molibdenit, bursait ) gibi cevher mineralleri bulunur. Uludağ şeelit yatağında WO3 tenoru % 0,6-0,8 civarındadır. WO3 olarak görünür rezerv 75 000 tondur.