133

MTA Dergisi (2019) 159: 133-148

Maden Tetkik ve Arama Dergisi

http://dergi.mta.gov.tr

Türkiye’nin nadir yer element (NYE) kaynakları: Özelliklerine ve kökenlerine genel bir bakış

Rare earth element (REE) resources of Turkey: An overview of their characteristics and origin

Hüseyin ÖZTÜRKa*, Nurullah HANİLÇİb, Sinan ALTUNCUc ve Cem KASAPÇId

aİstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa, Jeoloji Mühendisliği Bölümü, Avcılar Kampüsü, Avcılar- İstanbul. orcid.org.0000-0001-7290-1279bİstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa, Jeoloji Mühendisliği Bölümü, Avcılar Kampüsü, Avcılar- İstanbul orcid.org/0000-0002-7720-1551 cNiğde Ömer Halisdemir Üniversitesi, Jeoloji Mühendisliği Bölümü, Niğde.orcid.org/ 0000-0002-0863-4169 dİstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa, Jeoloji Mühendisliği Bölümü, Avcılar Kampüsü, Avcılar- İstanbul. orcid.org/ 0000-0003-2763-5930

Araştırma Makalesi

Anahtar Kelimeler: Nadir yer element jeokimyası, Karbonatit, Şeyl, Boksit, Türkiye.

Geliş Tarihi: 26.02.2018Kabul Tarihi: 03.05.2018

ÖZTürkiye’nin nadir yer element (NYE) yatağı ve cevherleşmeleri, jeolojik ortamları ve kökenine göre dörte ayrılabilir. Birincisi, hafi f nadir yer elementlerince (HNYE) zengin, karbonatit-alkali magmatitlerle ilişkili yataklardır. En iyi bilinen örnekleri Kızılcaören (Eskişehir) ve Kuluncak (Malatya) yatakları olup sırasıyla %2.9 ve %0.7 TNYE tenörüne sahiptir ve La-Ce zenginleşmeleri tipiktir. Düşük TNYE tenörüne sahip Keban (%0.05) ve Divriği (% 0.13) cevherleşmeleri fl oritçe zengindir ve bu dört oluşumun da NYE desenleri, fl oritlerdeki sıvı kapanımların homojenleşme sıcaklığı ve tuzlulukları benzerdir. İkincisi Bolkardağı bölgesindeki Triyas şeylleri ve bunlardan oluşan boksitlerdir. Bunlarda Ağır Nadir Yer Element (ANYE) zenginleşmesi tipiktir, boksitler ve boksitlerin protoliti şeyllerin TNYE tenörü yaklaşık % 0.15’dir. Bunlar Çin’deki granitik kayaçların üzerinde gelişen killerle ilişkili “iyon adsorpsiyon tip” yataklara jeokimyasal açıdan benzerdir. Üçüncüsü, Çanaklı (Burdur) yatağı ile temsil edilen U, Th, ANYE ve manyetit, zirkon, rutil vb. ağır minerallerce zengin plaser tip yataktır ve ortalama %0.08 TNYE tenörüne sahiptir. Dördüncü NYE potansiyel kaynağı fosforitlerdir. Bu kayaçlar dünyanın büyük NYE kaynağını oluşturmakla birlikte, Türkiye’nin Kretase Mazıdağı fosfatları çok düşük (40 ppm) TNYE içermektedir ve açıkça ekonomik değildir. İyon adsorpsiyon tip yatakların aranması ve işletilmesi sürecinde halk sağlığı problemi yaşanmaması nedeniyle, Bolkardağı yöresindeki NYE’ce zengin boksitlerin rezerv miktarlarının araştırılması ve kazanım teknolojilerinin geliştirilmesi önemli görülmektedir.

* Başvurulacak yazar: Hüseyin ÖZTÜRK, ozturkh@istanbul.edu.tr

Atıf Bilgisi: Öztürk, H., Hanilçi, N., Altuncu, S., Kasapçı, C. 2019. Rare earth element (REE) resources of Turkey: An overview of their characteristics and origin. Bulletin of Mineral Research and Exploration, 159, 133-148.

http://dx.doi.org/10.19111/bulletinofmre.471205

MADEN TETK K VE ARAMA

D E R G S

Ç NDEK LER

Türkçe Bask 2019 159

Mut Havzas ’nda deniz düzeyi de i imlerinin sedimantasyon üzerindeki kontrolü: Geç Serravaliyen-Erken Tortoniyen kaz nma vadisi dolgusu................................................................ Ayhan ILGAR, Tolga ES RTGEN, Aynur HAKYEMEZ, Gönül CULHA, Serap DEM RKAYA ................................................................................................................................ ve Banu TÜRKMEN BOZKURT / Ara t rma Makalesi 1

18 Mart 1953 Yenice-Gönen depremi (Ms=7.2) nda Yenice-Gönen Fay ’n n aktif tektonik ve paleosismolojik özellikleri, KB Türkiye................ Ak n KÜRÇER, Selim ÖZALP, Ersin ÖZDEM R, Ça l UYGUN GÜLDO AN ve Tamer Y. DUMAN / Ara t rma Makalesi 29

Paleosismoloji Katalo u: 2012 y l öncesi Türkiye’deki aktif faylar üzerinde yap lm hendek çal malar............................................................................................................................... ule GÜRBO A ve Oktay GÖKÇE / Ele tirel Derleme 65

Alveolina (Glomalveolina) Hottinger, 1960 ve Alveolina (Alveolina) d’Orbigny, 1826 altcinslerinin (Foraminiferida) tan m , sistemati i ve revizyonu ................................................................................................................................................................ ükrü ACAR / Ara t rma Makalesi 91

Yarpuz-Kaypak (Amanoslar, Osmaniye) yöresindeki o yolitik kayaçlar n jeokimyas ve tektonik önemi............................................................................................. Tamer RIZAO LU, Utku BA CI ve Osman PARLAK / Ara t rma Makalesi 101

Karakchatau Da lar ’ndaki (Bat Özbekistan) alt n cevherle mesindeki farkl köken ve bile imli mineral parajenezlerindeki kuvars minerallerinin tipomor k özellikleri ................................................................................................. Svetlana KOLOSKOVA ve Jakhongir MOVLANOV / Ara t rma Makalesi 121

Türkiye’nin nadir yer element (NYE) kaynaklar : Özelliklerine ve kökenlerine genel bir bak........................................................Hüseyin ÖZTÜRK, Nurullah HAN LÇ , Sinan ALTUNCU ve Cem KASAPÇI / Ara t rma Makalesi 133

Güneydo u Anadolu havzas nda petrol ile iyot ili kisi............................................................................................................................................................Adil ÖZDEM R / Ara t rma Makalesi 149

Log-oran dönü ümlü verilerde çokde i kenli analiz ve madencilik bilimindeki önceli i: Por ri ve polimetalik damar tipi yatak örnekleri....................................................................................Farshad DARAB -GOLESTAN ve Ardeshir HEZARKHANI / Ara t rma Makalesi 189

Güneybat Nijerya Odo Oba’da çiftçilerin radyasyona maruz kalma risklerinin istatistiksel olarak de erlendirilmesi........................................Theophilus Aanuoluwa ADAGUNODO, Lukman Ayobami SUNMONU, Moruffdeen Adedapo ADABAN JA, .....................................................................Maxwell OMEJE, Oluwole Akinwumi ODETUNM B ve Victor IJEH / Ara t rma Makalesi 205

Laboratuvar çal malar sonuçlar ve benzetim (simülasyon) yöntemi kullan larak alt n cevheri ö ütme devreleri ile ilgili seçeneklerin de erlendirilmesi; örnek olay incelemesi: ran Gold Co....................Hojjat HOSSEINZADEH GHAREHGHESHLAGH, Ay e Tu ba CEBEC ve evket Levent ERGÜN / Ara t rma Makalesi 223

Kayan standart sapma (türevsiz) ve yatay gradyent (türevli) ltrelerinin etkileri hakk nda not...................................................................................................................................................................Ceyhan Ertan TOKER / K sa Not 239

Maden Tetkik ve Arama Dergisi Yay m Kurallar ......................................................................................................................................... 243

ISSN : 1304-334XE-ISSN : 2651-3048

Keywords: Rare earth element geochemistry, Carbonatite, Shale, Bauxide, Turkey

ABSTRACT

The Rare Earth Elements (REE) deposits and mineralization of Turkey can be divided into four types based on their geological setting and origin. First are deposits associated with carbonatite-alkaline magmatic rocks, rich in Light Rare Earth Elements (LREE). The best known examples are the Kızılcaören (Eskişehir) and Kuluncak (Malatya) deposits with TREE grades of 2.9% and 0.7% respectively, and typical enrichment of La-Ce. Lower grade REE mineralization at Keban (0.05% TREE) and Divriği (0.13% TREE) is associated with abundant fl uorite and all four occurrences show similar ranges for homogenization temperatures and salinities for fl uid inclusions in fl uorite and REE profi les. The second type are Triassic shales and the bauxites formed from them in the Bolkardağı region. Enrichment of Heavy REE (HREE) is typical and TREE grades are about 0.15% in bauxites and its protolith. These occurrences are geochemically similar to “ion adsorption type” deposits associated with lateritic clay on the weathered granitic rocks of China. Third is the placer type, represented by the Çanaklı (Burdur) deposit which is enriched in U, Th and HREE and heavy

MTA Dergisi (2019) 159: 133-148

134

1. Giriş

Nadir Yer Elementleri (NYE); 57 atom numaralı lantandan (La) başlayıp 71 atom numaralı lutesyuma (Lu) kadar lantanitler olarak bilinen 14 doğal ve bir yapay elementten ve bunlara benzer jeokimyasal özelliklerinden dolayı Y ve Sc’ı da dahil edildiğinde, toplam 17 elementten oluşur. İyon yükü genellikle +3 değerlikli olan bu NYE grubunda; La, Ce, Pr, Nd, Sm Hafi f Nadir Yer Elementleri (HNYE), Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y ise Ağır Nadir Yer Elementleri (ANYE) olarak adlandırlılır. NYE grubu kendine özgü jeokimyasal özelliği nedeniyle jeotektonik-

petrojenetik ortam analizi, fi zikokimyasal koşulların yorumlanması gibi pek çok jeolojik sorunun aydınlatılmasında yaygınca kullanılmaktadır. Ancak daha da önemlisi, elektronik ve savunma sanayinin en önemli metallerini oluşturması nedeniyle dünyada NYE madenciliğinin son elli yılda olağanüstü önem kazanmış olmasıdır.

Bazı hammaddeler tedarik riski ve ekonomideki önemine göre kritik hammaddeler olarak kabul edilir http://ec.europa.eu/growth/sectors/raw-materials/specifi c-interest/critical_en) ve NYE de bu kritik hammaddelerin en başında yer alır (Şekil 1). Dünya’da

minerals such as; magnetite, zircon and rutile and has an average grade of about 0.08% TREE. The fourth potential source of REE is phosphorites. These rocks host the world’s largest resources elsewhere, however the Cretaceous Mazidag deposits in Turkey are very low grade (40ppm TREE) and clearly uneconomic. Consideration of the environmental and health issues associated with exploitation and processing of REE has identifi ed the more favorable outcomes associated with exploitation of the ion adsorption type of deposits and justifi cation for further evaluation of the resources and processing technologies that would enable exploitation of REE-enriched bauxites in the Bolkardağı region.

Şekil 1- Tedarik riski ve ekonomik önem eşiğine göre 2017 yılı için AB komisyonu tarafından kritik olarak tanımlanmış hammaddelerin konumu (sağ üst bölgede kesikli çizgi içinde kalanlar, http://ec.europa.eu/growth/sectors/raw-materials/specifi c-interest/critical_en).

135

MTA Dergisi (2019) 159: 133-148

yılda üretilen toplam 140 bin ton civarındaki NYE’nin %85’i Çin tarafından gerçekleştirilmektedir. Çin, bu üretiminin % 65’ini karbonatitlerle ilişikli hidrotermal yatakların ana minerali olan bastnasitten, geri kalanını da yüzeysel oluşumlu killerden sağlamaktadır.

Dünya NYE üretiminde Çin’in açık ara lider olmasının nedeni sadece dünyadaki yatakların azlığı değil, aynı zamanda bu yataklarda Th ve U gibi radyoaktif elementlerin her zaman yüksek düzeyde bulunması ve bunun da üretimi sınırlamasıdır. U ve Th’ce zengin cevherlerin gerek üretim ve cevher zenginleştirme (metalurjik işlemler) sırasında, gerekse üretim sonrası atıkların oluşturduğu pasa yığınlarından çevreye yayılacak radyasyon, hem üretim esnasında çalışanlar için hem de üretim sonrası tüm çevre bileşenleri için ciddi bir tehdit oluşturmaktadır.

Dünyanın başlıca NYE kaynakları, (i) karbonatitler içindeki bastnasitler (REE, Ce(CO3) F) (örneğin Mt Pass Yatağı ABD; Hewett, 1954; Bayan Obo Yatağı Çin; Xu vd., 2012), (ii) okyanus kıyısı plaserlerinde yer alan monazitler (REEPO4) (Örneğin; Hindistan ve Avustralya kıyıları, Paleparthi vd., 2017), (iii) Ti, Zr, Sn yataklarının yan ürünü olan ksenotim (Y, REEPO4), (iv) denizel sedimenter fosfat yatakları (Emsbo vd., 2015), (v) boksitler (Deady vd., 2016b) ve (vi) derin tropik ayrışmaya uğramış granitler

üzerinde gelişen killere bağlı (iyon adsorpsiyon tipi) yataklardır (Voßenkaul vd., 2015).

Çin’de 1969’da Longnan yatağının keşfi nden sonra, Jiangxi bölgesinde 200’den fazla lateritik kil yatağından NYE üretim gerçekleştirilmiştir. Bu yataklar, NYE içeren minerallerin yüzeysel koşullarda ayrışma ve parçalanmanın/bozunmanın ileri derecede geliştiği yüksek yağış ve sıcaklığın hüküm sürdüğü tropik iklim kuşaklarında oluşmaktadır (Sanematsu ve Watanabe, 2016). Çin’de bu işletilmeyi takip eden süreçte Madagaskar ve Brezilya’da (Rocha vd., 2013) benzer yataklar keşfedilmiştir.

Yukarıda sayılan NYE kaynaklarından monazit ve ksenotim yatakları hariç diğer tipteki jeolojik ortamlar-oluşumlar Türkiye’de de bulunmaktadır (Şekil 2). Bu yatak ve oluşumların jeolojik konumu, mineralojisi, iz element ve NYE jeokimyası ile sıvı kapanım özellikleri bu makalede irdelenecektir.

2. Yöntem

Bu çalışmada, Türkiye’de farklı jeolojik ortamlara ait NYE potansiyeline sahip yatak veya cevherleşmelerden toplam 44 adet (Yatak ve cevherleşmelerin örnek sayıları çizelge 1 ve örnek lokasyonları çizelge 2’de görülmektedir)

Şekil 2- Türkiye’de NYE potansiyeline sahip yatak ve cevherleşmelerin jeolojik konumları.

MTA Dergisi (2019) 159: 133-148

136

cevher örneği alınmış ve bu örneklerin mineralojik, petrografi k, jeokimyasal (NYE, ana oksit ve iz element jeokimyası) ve sıvı kapanım özellikleri incelemiştir. Alakli magmatitler içerisindeki fl orit cevherleşmelerinde alınan örneklerden fl orit mineralleri ayırtlanarak analizler fl orit minerallerinden yapılmıştır. Karbonatitlerle ilişkili cevher örneklerinde ise bulk cevher örnekleri analiz edilmiştir. Boksit örnekleri ile boksitin kaynak kayacından alınan örnekler doğrudan öğütülerek analiz yapılmıştır. Jeokimyasal analizler Kanada’da ACME laboratuvarında, ana oksitler ve ateş kaybı ICP-AES, diğer elementler ICP-MS yöntemleriyle yapılmıştır. Kondridit normalizasyonunda Boynton

(1984) değerleri kullanılmıştır. Sıvı kapanım incelemeleri İstanbul Üniversitesi Jeoloji Mühendisliği Bölümü’nde bulunan Linkham THMG-600 cihazında gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada sıvı kapanım verileri özet olarak verilmiş, esas olarak NYE jeokimyasına ait sonuçlar tartışılmıştır. NYE’nin hidrotermal sistemlerde fl or kompleksleri şeklinde taşınması nedeniyle (Migdisov vd., 2009), Türkiye’nin bilinen tüm fl orit yataklarının NYE jeokimyası ve sıvı kapanım özellikleri incelenmiştir. Ancak bu makale kapsamında Türkiye’nin fl orit cevherleşmelerinden sadece NYE zenginleşmesi gösteren cevherleşmeler tanıtılmıştır.

Çizelge 1- Türkiye’nin NYE yatakları ile NYE potansiyeli olan kayaçların NYE+Y, Th, U içerikleri. Kızıldağ şeyl (boksitlerin protoliti) ve Kemikli Tepe verileri Hanilçi (2013)’den, kırmızı çamur verileri Deady vd. (2016b)’ den; Çanaklı plaser verisi Cox vd. (2013); Çin’ in iyon adsopsiyon kil yatağı verileri Voßenkaul vd. (2015)’den, Seydişehir fi llat verileri Karadağ vd. (2009)’dan alınmıştır Diğer veriler ise bu çalışmada üretilmiştir. v.y: verisi yok. Örnek lokasyonları için çizelge 2’ye bakınız).

NYEKaynağı

La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu ƩNYE Y U Th

Kızılcaören Karbonatit

(n=10)9380 15070 1234 3584 289 57 224 15 66 9,4 25 3,9 23 2,9 29982 331,7 123 1072

Kuluncak Karbonatit (n=6)

2919 3317,1 248,8 598,4 48,8 8,7 43,1 5,4 29 5,8 16 2,2 11 1 7254,7 214,6 14,4 297,5

Divriği Alkali Magmatit (n=6)

299,7 507,6 62,4 237,8 58,8 7,3 61,2 9,4 53 9,9 27 3,8 22 2,6 1362,9 698,5 116 2,8

Keban Alkali Magmatit

(n=10)219,2 247,2 19,3 42,4 3,5 0,8 3,2 0,4 2,2 0,4 1 0,1 0,8 0,1 540,5 13,2 46 8,8

Çanaklı (Plaser) 191 325 34 120 16 4,1 11.1 1,4 6,7 1,1 3,3 0,5 3,2 0,5 717,2 37 10,4 49

Kemiklitepe Boksit (n=2)

337,1 635,7 91,8 376,1 71,9 15 65,2 8 42 7,2 19 2,9 18 2,7 1693,1 126,2 15,6 47,7

Kızıldağ Şeyl (n=3)

398,9 467,7 96,5 361,1 65,8 13 58,7 8 39 6,7 16 2,3 14 2,1 1548,5 125,2 10,2 26,4

Mortaş Boksit (n=1)

39,5 191,6 10,5 38 8,6 1,8 7,8 1,5 11 2,1 6,9 1,1 8 1,2 329,2 49,7 6 47,8

Kırmızı çamur (Boksit atığı, Seydişehir)

356,2 728,5 102,7 346,7 67,9 14 8,2 52 43 8,2 22 3,3 22 3,3 1777,4 180,2 vy vy

Seydişehir (Fillat)

58,1 124,6 13,7 54 10,1 2,0 8,5 1,4 7,8 1,5 4,5 0,7 4,3 0,7 292,0 vy vy vy

Şarkikaraağaç Boksit (n=2)

44,6 110 13,6 63,4 16,3 5,5 14,5 2 10 2 4,9 0,8 4,4 0,6 293 42,4 1,3 4,5

Şarkikaraağaç (Boksit) kaynak kayası-Bazalt)

17,2 33,4 4,21 18,0 4,11 1,32 4,45 0,71 4,18 0,72 1,9 0,3 1,67 0,24 92,41 18,6 0,5 2,3

Mazıdağı Fosforit (n=4)

15,1 5 1,51 6,2 1,12 0,3 1,67 0,2 2,3 0,7 2,2 0,2 2 0,4 39 45,3 71,8 < 0,2

Ganzhou (Çin Kil Yatağı)

287 311 65 278 44 8 36 5 26 5 14 2 11 2 1094 157 vy vy

137

MTA Dergisi (2019) 159: 133-148

3. Karbonatit ve Alkali Magmatik Kayaçlarla İlişkili NYE Kaynakları

Bu türdeki NYE zenginleşmeleri önem sırasına göre karbonatitlerle ilişkili Kızılcaören (Eskişehir) ve

Kuluncak-Başören (Malatya) cevherleşmeleri ile alkali magmatitlerle ilişkili olan Keban ( Elazığ) ve Divriği (Sivas) cevherleşmeleridir. Bu cevherleşmelerin hepsi de fl oritlerle birliktelik gösterirler. Bunun nedeni fl orun NYE ile kompleks iyonlar oluşturarak

Çizelge 2- Türkiye’nin NYE yatak ve olası kaynaklarının ana oksit ve iz element içerikleri. Bayan Obo yatağına ait veriler Yang vd. (2003)’den alınmıştır. (Bayan Obo yatağı dışındaki tüm analizler bu çalışmaya aittir. n=analiz edilen örnek sayısı. KO: Kızılcaören yatağı; KUL: Kuluncak cevherleşmesi; DIV: Divriği cevherleşmesi, KB: Keban cevherleşmesi; KM: Kemikli tepe boksit yatağı, KD: Kızıldağ protoliti, MR: Mortaş boksit yatağı, SK: Şarkikaraağaç demirli boksit yatağı, MD: Mazıdağı fosforitleri).

Yataklar KO KUL DIV KB KM KD MR SK MD Bayan Obo

Pafta ve Koordinat

İ26c4Y: 60195X: 85070

K39a2Y: 83370X: 12620

J40a2Y: 31124X: 66040

K41a3Y: 96750X: 76300

N32c2Y: 88220X: 09990

N32c1Y: 13247X: 11735

N27b3Y: 01005X: 27500

M26b2Y: 65030X: 06563

N44b1Y: 15840X: 50023

Ana

Oks

itler

(%)

(n=10) (n=6) (n=6) (n=10) (n=2) (n=3) (n=1) (n=2) (n=4) Yang vd.,2003

SiO2 2,22 6,12 11,11 7,08 3,50 9,60 8,91 11,265 0,37 1,64

Al2O3 0,95 1,38 0,39 2,07 57,90 49,70 56,89 12,9 0,02 0,29

Fe2O3 4,23 1,65 16,16 2,58 22,90 26,50 17,31 55,735 0,07 11,78

MgO 0,15 0,27 0,05 1,52 0,10 0,40 0,15 0,97 0,18 9,23

CaO 37,63 56,97 45,23 53,18 0,10 0,10 0,13 0,305 55,72 23,92

Na2O 0,06 0,09 0,01 0,07 0,10 0,10 0,03 0,03 0,67 0,02

K2O 0,08 1,21 0,09 1,31 0,00 0,20 0,22 0,19 - 0,09

TiO2 0,05 0,33 0,01 0,06 2,90 2,60 2,52 0,53 - 0,30

MnO 0,44 0,17 0,07 0,15 0,10 0,10 - 12,485 - 1,58

P2O5 0,49 0,53 0,01 0,08 0,00 0,10 - 0,03 30,60 0,26

LOI 4,46 8,55 5,55 13,84 11,70 8,10 13,60 5,3 12,10

Toplam 50,76 77,27 78,68 81,94 99,40 97,60 99,76 99,74 99,71

İz E

lem

entle

r (p

pm)

Ba >50000,00 226,80 9,20 1505,90 24,00 55,00 36,00 313 103,50 1089,00

Rb 3,00 61,30 4,20 73,00 1,10 7,90 11,80 4,55 - 5,00

Sr 3290,00 1474,70 39,70 880,40 56,20 40,30 13,40 104,95 1424,35 1621,00

Th 1071,60 297,50 2,80 8,80 47,70 45,60 47,80 8,9 -

U 123,20 14,40 116,30 46,00 15,60 20,60 6,00 4,25 65,88

V 334,10 16,80 8,70 22,10 501,00 579,00 241,00 77 97,50 44,00

Zr 21,30 360,40 12,50 15,30 612,10 619,60 464,10 114,6 12,25 1,00

Y 331,70 214,60 698,50 13,20 191,50 87,40 49,70 30,2 41,95 132,00

Nb 56,00 312,90 21,30 7,90 71,00 74,60 43,20 10,35 0,10 340,00

Ga 3,30 11,10 2,90 4,60 71,10 61,80 50,90 28 -

Hf 0,60 2,80 0,60 0,50 16,90 17,50 13,60 3,05 0,10

Ta 0,96 2,66 0,76 0,18 5,00 5,00 3,50 0,75 -

Mo 56,00 3,80 11,90 1594,10 0,90 1,10 7,70 3,2 1,03

Cu 3,40 8,50 9160,50 291,80 13,10 18,20 3,30 35,25 27,05 13,00

Pb 520,00 457,50 177,70 6661,60 61,30 17,20 57,50 197,7 6,15

Zn 244,50 219,00 484,80 1832,90 97,00 50,30 7,00 328,5 509,00 81,00

Ni 21,10 108,00 385,30 177,20 83,90 73,60 66,20 78,85 12,38 5,00

MTA Dergisi (2019) 159: 133-148

138

taşınmasıdır (Migdisov vd., 2009). Türkiye’de yer alan alkali magmatitler-karbonatitlerle ilişkili bilinen en önemli NYE yatağı Kızılcaören (Eskişehir) yatağıdır (Kaplan, 1977a; Stumpel ve Kırıkoğlu, 1985; Nikiforov vd., 2014). Bu yatak aynı zamanda stratejik öneme sahip Th içermesi nedeniyle de yoğun ilgi konusu olmuştur. Kızılcaören dışında Başören köyü (Kuluncak-Malatya) civarındaki Kuluncak Florit-NYE cevherleşmesi de benzer bir ilgiyle MTA tarafından başta Th açısından incelenmiştir (Özgenç ve Kibici, 1994). Bunun dışında Divriği (Sivas) Cu-F cevherleşmesindeki araştırmalar da yine MTA tarafından uranyuma yönelik sürdürülmüş olup cevherleşmenin yüksek NYE içeriği ilk kez bu çalışmada sunulacaktır.

3.1. Kızılcaören NYE Yatağı

Kızılcaören yatağı Türkiye’nin en büyük NYE yatağı olması yanında ayrıca rezervi saptanmış en büyük F-Ba-Th oluşumudur. Yatak Permo-Triyas yaşlı çakıltaşı, kumtaşı ve şistler içinde hem yataya yakın bantlı cevher, hem de dike yakın damar tipi cevherlerden oluşur (Şekil 3). Yataya yakın bantlanma gösteren cevherleşmeler bantlı fl oritçe zengin cevher,

bantlı manganez oksitçe zengin cevher, bantlı baritçe zengin cevher ve bantlı silisli sıcak su çökelekleri şeklinde yersel farklılıklar gösterir. Bantlı cevherler iri taneli ancak yumuşak ve dağılgan bir özelliğe sahiptir. Dikine damarlarda ise bantlanma görülmez. Kısmen akma yapılarının görüldüğü bu cevher tipi bantlı cevhere göre daha sert yapılıdır ve daha küçük taneli minerallerden oluşur. Yatakta alkali metasomatizmayı gösteren K-feldispat ve alkali amfi bollerden oluşan fenit damarları yaygınca ancak küçük yüzlekler şeklinde görülmektedir. Yatak çevresinde yoğun bir alkali metasomatizma görülür ve cevher yer yer feldispatlı bantlarla ardalanma gösterir.

Fonolitler ve yatak içerisindeki alkali damar kayaçlarında yapılan radyometrik yaş incelemeleri cevherleşmenin Üst Oligosen (23 Ma, K/Ar) yaşlı olduğunu göstermektedir (Nikoforov vd., 2014).

Kızılcaören NYE yatağında MTA tarafından başlatılan sondajlı araştırma ile ortalama %0,212 ThO2 tenörlü 0.38 milyon ton cevher ve % 2,78 TNYE (Ce+ La+ Nd+Y) tenörlü 4,67 milyon ton cevher rezervi saptanmıştır (Kaplan 1977a, b). Yatakta 10 milyon ton düzeyinde fl orit ve barit potansiyelinden

Şekil 3- Karbonatitlerle ilişkili Kızılcaören NYE-F-Ba-Th yatağı ve karbonatite ve nefelin siyenitlerle ilişkili Kuluncak NYE içerikli fl orit cevherleşmesi ile alkali magmatitlerle ilişkili Keban ve Divriği F- NYE cevherleşmelerinin yan kayaç ilişkilerini gösterir kesitler (Ölçeksiz).

139

MTA Dergisi (2019) 159: 133-148

bahsedilmektedir (Kaplan 1997b). Ruhsat sahibi olan Eti Maden İşletmeleri Genel Müdürlüğü 2015-2017 yılları arasında sahada yeniden rezerv ve teknolojik çalışmalara yönelik detaylı bir çalışma gerçekleştirmiştir. Kızılcaören NYE yatağında ayrıca barit, fl orit ve Th kazanımına yönelik teknolojik çalışmalar da sürdürülmektedir.

Kızılcaören yatağının ana cevher minerali bastnasit oluşturmakta (Kaplan 1977a; Özgenç, 1993) ve tarafımızca yapılan mineralojik-petrografi k çalışmalarda cevher parajenezinde bastnasit ile birlikte fl orit, barit, pirit, Mn-karbonat mineralleri de bulunduğu tespit edilmiştir. Oksidasyon sonucunda Mn-karbonatların Mn-oksitlere, piritlerin ise hematit ve limonite dönüştüğü gözlenmiştir. Mikroprop verileri toryumun bastnasit minerali yapısına girdiğini göstermektedir (Nikoforov vd., 2014). NYE olarak La–Ce zenginleşmesi tipik olup kondrite normalize NYE deseninde Hafi f Nadir Yer Elementlerinden (HNYE) Ağır Nadir Yer Elementlerine (ANYE) doğru belirgin bir azalma görülmektedir (Şekil 4).

Sıvı kapanım incelemeleri yatakta pek çok cevherleşme fazının olduğunu göstermiştir. Örneğin, mor ve yeşil fl oritlerde hem iki fazlı hem de üç fazlı sıvı kapanımlar tespit edilmiş olup homojenleşme scaklıkları 150-394°C arasındadır. Tuzluluklar ise

iki fazlı kapanımlar için ortalama %11, üç fazlı kapanımlar için ise ortalama %32 NaCl eşdeğeridir (Altuncu, 2009). Sıvı kapanım özellikleri açısından Kızlcaören cevherleşmesi Kuluncak, Divriği ve Keban yataklarına benzemektedir.

Florit mineralleri sıvı kapanım ölçümleri sırasında genleşmekte ve bu da gerçek homojenleşme sıcaklığından daha yüksek homojenleşme değerlerinin ölçülmesine neden olmaktadır. Bu nedenle fl orit minerallerinden elde edilen homojenleşme sıcaklıklarının gerçeğinden yüksek olabileceği de göz önünde bulundurulmalıdır.

3.2. Kuluncak NYE’li Florit Cevherleşmesi

Kuluncak NYE içeren fl orit cevherleşmesi Malatya’nın Kuluncak ilçesinin Başören köyü yakınlarında bulunur. Cevherleşme Üst Kretase-Paleosen yaşlı (Leo vd., 1974) nefelinli siyenitlerle ofi yolitik melanj içindeki Kretase yaşlı kireçtaşı bloklarının kontaklarında, sınırlı bir alanda, yaklaşık 60 cm kalınlığında skarn tipte görülür. Mor fl oritler ana cevher minerali olup cevherleşmede yapılan kimyasal analizlerde NYE dışında diğer oluşumlara göre yüksek Nb ve Ta görülür. Florit cevherindeki TNYE değeri 7254.7 ppm’dir (Çizelge 1). Kondrite normalize desenlerde HNYE’ den ANYE’ye doğru tipik bir azalış

Şekil 4- Kızılcaören, Kuluncak, Keban ve Divriği NYE-F cevherleşmesinin kondrite normalize edilmiş NYE desenleri. Dört yatağın da kondrite normalize desenlerinde HNYE lerden ANYE ye doğru bir azalma açıkça görülmektedir.

MTA Dergisi (2019) 159: 133-148

140

gözlenmektedir. Bu yatakta Özgenç ve Kibici (1994) tarafından britolit minerali saptanmıştır. Kuluncak fl oritlerinin sıvı kapanım verileri cevherleşmede etkin olan çözeltilerin 145-600°C arası sıcaklığa, %4-64 NaCl eşdeğeri arasında tuzlululuğa sahip olduğunu göstermekte ve Kızılcaören yatağına ait sıvı kapanım verilerine oldukça benzemektedir (Altuncu, 2009).

3.3. Divriği Fluorit-NYE-Cu Cevherleşmesi

Sivas ili Divriği ilçesindeki cevherleşme Efendi Deresi içerisinde 1600 m kotlarında, Paleosen – Eosen yaşlı (Boztuğ vd., 2007) alkali granitler (Şekil 3) içerisinde yer alır. Cevher zonu yüzeyde 0.6-1 m arasında değişen kalınlığa ve yaklaşık 300 m devamlılığa sahiptir. Bu cevherleşmede MTA tarfından 1958 yılında uranyum aramaları için 3 adet sondaj yapılmış, 50 m galeri sürülmüş ve 36 bin ton Cu-F cevheri saptanmıştır. Cevher damarının merkezi yeşil fl orit, kenar kısımları ise kalkopirit, galenit ve sfaleritçe zengindir. Ayrıca arsenopirit, pirit, bizmutinit, kovellin, kalkosin kalsit, kuvars, kil (muhtemelen kaolen) ve piritlerden dönüşme limonitler de izlenir.

Cevherleşmeye ait 6 adet örneğin ortalama TNYE değeri 1363 ppm (Çizelge 1) olup, HNYE’nin baskın olduğu NYE deseni tipiktir. Cevher, ortalama 698,5 ppm gibi oldukça yüksek Y içermektedir (Çizelge 1). Floritlerin homojenleşme sıcaklıkları 190-455°C, tuzlulukları ise %10-32 (NaCl eşdeğeri) arasındadır (Altuncu, 2009).

3.4. Keban Florit-NYE Cevherleşmesi

Keban F-NYE cevherleşmesi Permo-Triyas yaşlı kalkşist içerisinde damarlar şeklinde gelişmiştir. Şistler Üst Kretase yaşlı Keban siyenitleri (Kuşcu vd., 2013) ve sık olarak siyenit porfi r daykları tarafından kesilmiştir. Bölgede pek çok lokasyonda fl uorit-NYE cevherleşmeleri izlenir. Florit cevherleşmeleri kalınlıkları bir metreye ulaşan ağsal damarlardan ibarettir ve ortalama 540 ppm TNYE içerir (Çizelge 1). Cevherde iz element olarak Pb ve Zn miktarı yüksektir (Çizelge 2). Florit örnekleri hem iki fazlı ve hem de 3 fazlı sıvı kapanımlar içermekte olup homojenleşme sıcaklıkları 125-600°C arasında ve tuzlulukları %7-61 NaCl eşdeğeri arasındadır (Altuncu, 2009). Üç fazlı sıvı kapanımlar Kızılcaören, Kuluncak ve Divriği cevherleşmelerine benzerlik gösterir. Keban cevherleşmesinin NYE deseni de yukarıda sayılan üç yatağa benzer şekilde HNYE’ce bir zenginlik gösterir (Şekil 4).

4. Boksit Yatakları ve Kaynak Kayaçlarının NYE İçerikleri

Kokaksu (Zonguldak) boksit yatağı dışında Türkiye’deki boksit yataklarının tamamı Toros kuşağında yer almaktadır (Şekil 1). Bazı boksit yatakları ile bunların kaynak kayaçları (protolitleri) potansiyel kaynak olabilecek nitelikte yüksek miktarda NYE içermektedir (Çizelge 1). Günümüzde Çin’de granitlerin ayrışma ürünü olan killerden (Ion Adsorption Clay-Type deposit) NYE üretimi yapılmakta olup, boksit veya bunların ana kayacı şeyllerle, Çin’deki bu yataklar arasında jeokimyasal bir benzerlik ilişkisi kurulabilir. Bunun için Toros kuşağı boksit yataklarının ve bunların kaynak kayaçlarının kimyasal analizleri yapılmış, bazı veriler ise Karadağ vd. (2006) ile Hanilçi (2013)’den alınarak karşılaştırılmıştır.

Türkiye’deki boksit yataklarının NYE içerikleri ve kimyasal bileşimleri çizelge 1 ve 2’de sunulmuştur. Bu veriler; Seydişehir bölgesindeki boksit ve boksitlerin kaynak kayaçlarının kimyasal analizleri Karadağ vd. (2009) tarafından, Seydişehir boksit yataklarının atıkları olan kırmızı çamurların analizi ise Karadağ vd. (2006) ile Deady vd. (2016b)’den, Bolkardağı bölgesindeki Kemiklitepe ve Kızıldağ boksitleri ile Kızıldağ boksitlerinin kaynak kayalarının kimyasal analizleri Hanilçi (2013)’den alınmış, Yalvaç-Şarkikaraağaç boksitlerinin ve bazaltik protolitlerinin NYE ve diğer elementlerin analizleri ise bu çalışma kapsamında yapılmıştır. Tüm bu jeokimyasal analizlerle boksit yatakları arasındaki benzer ve farklı yönler ortaya konmuştur. NYE analizleri, Çin’deki Ganzhou bölgesinin NYE yataklarındaki değerlerle kıyaslandığında, Bolkardağı bölgesi boksit ve protolitlerinde en yüksek NYE değerlerine sahip ve geniş bir aralıkta değiştiğini göstermektedir (Çizelge 1). Bolkardağı bölgesi boksit ve protolitlerinin NYE içerikleri Çin’deki Ganzhou bölgesi killeri içindeki NYE’ne büyük ölçüde benzemektedir (Şekil 5).

4.1. Mortaş ve Doğankuzu Boksitleri

Mortaş- Doğankuzu boksit yatakları Üst Kretase yaşlı kireçtaşlarının Senomaniyen-Türoniyen diskordans hattında yer alır (Karadağ, 1987; Öztürk vd., 2002, Şekil 6a). Bu yataklardan Şeydişehir alüminyum fabrikası için cevher üretilmektedir. Boksitlerin tabanında, tavanında ve boksit zonu içindeki kırık hatlarında küçük taneli pirit ve markasitçe zengin yeşilimsi zonlar görülür. Tarafımızca alınan Mortaş

141

MTA Dergisi (2019) 159: 133-148

boksit yatağına ait temsili bir cevher örneğinin TNYE değeri 329,2 ppm olarak tespit edilmiştir (Çizelge 1). Karadağ vd. (2009) tarafından farklı cevher yapılarına (masif, oolitik, breş içeren, toprağımsı) sahip örneklerin TNYE değerleri ise 282 ile 986 ppm arasındadır. Boksitlerden alüminyum eldesi sonucu atık olan kırmızı çamur ise ortalama 80 ppm Y ve 1777 ppm TNYE içermektedir (Deady vd., 2016b; Çizelge 1). Karadağ vd. (2006) tarafından yapılan analizlerde ise Y ve Sc dahil 1966 ppm TNYE saptanmıştır.

4.2. Yalvaç-Şarkikaraağaç Boksitleri

Yalvaç-Şarkikaraağaç boksitleri Isparta yöresinde, onlarca km devamlılık gösteren, Üst Jura yaşlı birimler içinde üç ana zonda gözlenmeketdir (Ayhan ve Karadağ, 1985). Her bir zon, Jura yaşlı bazaltik bir lav katmanı üzerinde ayrışma ürünü olarak gelişmiştir

(Şekil 6b). Bu boksitler, Toros boksit kuşağında bazalt ana kayacı üzerinde gözlenen tek boksittir ve büyük rezervlerine rağmen boksitlerin demirce zengin olması üretimine engel olmuştur. Yalvaç-Şarkikarağaç boksitleri bazik kayaçtan türediği için diğer boksitlerden çok daha düşük TNYE değerine (293 ppm) ve diğer boksitlerden 10 kat daha az uranyum değerine (1 ppm) sahiptir (Çizelge 1).

4.3. Bolkardağı Boksitleri ve Kaynak Kayaçlarının NYE İçerikleri

Bolkardağı boksit provensindeki boksitler ve protolitlerinin (boksitin kaynak kayacı) jeolojisi ve jeokimyası ayrıntılı olarak Hanilçi (2013) tarafından verilmiştir. Bu boksitler, Alt Triyas ve Üst Triyas yaşlı şeyllerin üzerinde gelişmiş (Şekil 2, Şekil 7) olup NYE açısından zenginleşme göstermektedirler. Bölgedeki

Şekil 5- Karbonatitlerle ilişkili Bayan Obo (Çin), Mt. Pass (ABD) ve Kızılcaören NYE yatakları (üstteki sıra) ile killere bağlı Ganzhou bölgesi (Çin) NYE yatakları, Kızıldağ boksitlerinin Alt Triyas yaşlı protoliti ve Kemiklitepe boksitindeki NYE’lerin (alt sıra) bolluklarının karşılaştırılması. Bayan Obo ve Mt. Pass yataklarına ait veriler Haque vd. (2014)’den, Kızıldağ ve Kemiklitepe verileri ise Hanilçi (2013)’den alınmıştır. NYE bileşimi açısından Kızılcaören yatağı dünyanın iyi bilinen karbonatit yataklarına (Mt Pass, ABD ve Bayan Obo, Çin ) benzerken, Triyas yaşlı boksit ve şeyl oluşumlarının NYE yüzdeleri de Çin’in Ganzhou bölgesi yataklarına birebir benzerlik göstermektedir.

MTA Dergisi (2019) 159: 133-148

142

boksitlerden özellikle Kızıldağ boksitlerinin kaynak kayacı (protoliti) olan şeyller ile Kemiklitepe boksitleri ANYE açısından zenginleşme gösterirler ve ortalama TNYE değerleri sırasıyla 1545 ppm ve 1693 ppm’dir (Çizelge 1). Bolkardağı boksit provensindeki Kemiklitepe boksit yatağı ile Kızıldağ boksit cevherinin kaynak kayası olan Alt Triyas şeyllerinin (protolit) NYE bileşimi ile Çin’in Ganzhou bölgesi killerinin NYE değerleri birebir benzerlik gösterirler (Çizelge 1). Killerin, boksitlerin ve boksit protolitlerinin U ve Th içeriğinin hidrotermal ve plaser tipteki NYE cevherleşmelerine göre oldukça düşük olması (Çizelge 1) daha az radyoaktif atık nedeniyle üretim açısından önemli avantajlar sağlamaktadır.

Bolkardağı bölgesindeki boksitlerin protolitini oluşturan Alt Triyas yaşlı şeyller, NYE desenlerinin benzer olması ve bölgede granit veya aluminyum silikatçe zengin metamorfi k kayaçların bulunmaması nedeniyle Ordovisyen yaşlı Seydişehir şistlerinden türemiş olmalıdır. Bolkardağı boksit provensindeki boksitler Üst Triyas-Aaleniyen (Orta Jura) aralığında gelişmiştir (Hanilçi, 2013) ve bu da Torid-Anatolid kıtasının Aaleniyen öncesinde lateritik toprakların gelişimi için uygun olan tropikal enlemlerde yer aldığına işaret etmeketdir. Sonuç olarak Torid-Anatolid kuşağındaki Üst Triyas killerinde önemli ölçüde NYE depolanmış olmalıdır. Lateritik ayrışma sürecinde oluşan killer dış kenarlarındaki

Şekil 6- a) Mortaş ve Doğankuzu boksit yatakları ile, b) Yalvaç-Şarkikaraağaç boksitlerinin yan kayaç ilişkilerini gösteren kesit. Bulundukları kaya ortamı yanında her iki boksit yatağının farklı NYE içerikleri de (Çizelge 1’e bakınız) bunların farklı kaynaklarla ilişkili olduğunu açıkça göstermektedir.

A B

Şekil 7- Bolkardağı bölgesinde boksitin kaynak kayacı (protolit) Triyas yaşlı şeyller (sleyt, fi llit) ile boksitlerin ilişkisi (Hanilçi, 2013).

143

MTA Dergisi (2019) 159: 133-148

elektrostatik yük eksikliğini Ca2+, Na1+, NYE 3- vb. iyonlarla dengelerler ve böylece kilin dış yüzeyinde adsorplanarak zenginleşirler. Bu işlem, killerde NYE zenginleşmesine neden olur ve daha sonra da bu NYE’ce zengin killer boksitlere katılır.

5. NYE ve Ağır Mineral İçeren Plaser Oluşumları

NYE ve görece ANYE açısından zengin benzersiz bir plaser oluşumu Burdur bölgesindeki Çanaklı NYE ve ağır mineral cevherleşmesidir (Şekil 2). Cevherleşme, kireçtaşları üzerinde Pliyo-kuvaterner yaşlı karasal bir yığışımdır. Cevherleşme alanında yapılan sondajlı çalışmalarla Çanaklı-1 bölgesinde ortalama 808 ppm TNYE, %0.72 TiO2 ve 490 ppm ZrO2 tenörlü 80 milyon ton görünür rezerv, Çanaklı-2 sahasında ise 627 ppm TNYE, % 0,7 TiO2 ve 404 ppm ZrO2 içerikli 414 milyon ton görünür rezerv saptanmıştır (Cox vd., 2013; Deady vd., 2016a). NYE içeren ana cevher mineralleri allanit, cevkinit, titanit ve apatittir. Toryum ve uranyum içeren mineraller ise torit, uranotorit ve betafi ttir. Bu cevherleşmenin Pliyosen yaşlı alkali karakterli volkanik bir erüpsiyon malzemesinin karasal ayrışması sonucu oluştuğu belirtilmiştir (Cox vd., 2013).

6. Sedimanter Fosforitler

Denizel sedimanter fosforit yataklarına dünyanın en bol ve temiz NYE kayanağı olarak bakılmaktadır (Emsbo vd., 2015). Dünyanın çeşitli bölgelerinde Paleozoyik’ten günümüze kadar çeşitli yaş kuşaklarında bulunan fosforitlerin TNYE değerleri

1200 ppm (%0.12)’e ulaşır. NYE; Sr, U gibi fl or-apatit (Ca5(PO4)3F) mineralinde Ca’nın yerine geçer. ABD’deki Paleozoyik yaşlı fosfat çökelleri içinde değişen miktarlarda TNYE (900-1200 ppm) ve ANYE (400-600 ppm) bulunur. Emsbo vd. (2015)’ne göre, bu değer Çin’in günümüzde işlettiği yatakların ANYE değerlerinden (50-200 ppm) daha yüksektir. Fosforitler gerek negatif Ce’lu deseni, gerekse yüksek miktarı açısından derin deniz çamurlarının (Kato vd., 2011) NYE’lerine benzetilmektedir (Emsbo vd., 2015).

Türkiye’de fosfat yatakları Mazıdağı (Mardin) civarında Üst Kretase yaşlı kireçtaşlarının çörtlü seviyelerinde bulunur. Bu yatak, altta Taşıt, ortada Kasrik ve üstte Şemikan olarak adlandırılan üç ana cevherleşme zonundan oluşur. Etibank, yatakta 270 milyon ton %10-12 P2O5 tenörlü cevher, 30 milyon ton %22 P2O5 tenörlü cevher ve 30 milyon ton %14 P2O5 tenörlü kalsinasyon gerektiren kalkerli cevher olmak üzere, toplam 330 milyon ton rezerv saptamıştır (Apaydın ve Erseçen, 1981).

Eti Bakır şirketi, fosfat üretimi amacıyla modern bir fosfat fabrikası kurma çalışmalarına başlamış ve 2013 yılından beri de sondajlı arama çalışmaları devam etmektedir. En önemli cevherleşme en üstte yer alan Şemikan fosfat zonudur (İmamoğlu vd., 2009) ve zondan alınan 4 adet örnek üzerinde NYE analizleri yapılmıştır. Bu zon, allta 1,5-2 m kalınlığında, köpek balığı dişi fosilli masif fosfat cevheri, üste doğru ince çört bantları arasında 10-20 cm kalınlığında iki, bazen üç fosfat seviyesi ve daha üste doğru beyaz renkli massif çörtlerden oluşur (Şekil 8). Cevherin TNYE

Şekil 8- (a). Mazıdağı fosforitlerinin stratigrafi k konumu ve (b) fosforitlerin kondrite normalize NYE deseni. NYE deseninin yatay oluşu, ağır ve hafi f nadir yer elementlerinin ayrımlaşmadığını göstermektedir. Kuvvetli negatif Ce ve Ho ile pozitif Y anomalisi ve düşük NYE deseni ile Mazıdağı fosforitleri Ürdün fosforitlerine oldukça benzerlik gösterir.

(a) (b)

MTA Dergisi (2019) 159: 133-148

144

değerleri 40 ppm (Y hariç) olup son derece düşüktür ve yanal eşdeğeri olan Ürdün yatağına (Al-Shereideh vd., 2010) benzemektedir. Ayrıca tipik negatif Ce anaomalisine sahiptir. Uranyum değerleri görece yüksek olup 71 ppm’dir (Çizelge 1).

7. Tartışma ve Sonuçlar

Türkiye’deki karbonatit ve alkali magmatizmayla ilişkili NYE yatakları damar şekilli hidrotermal-pegmatitik dolgular şeklinde olup, La ve Ce gibi HNYE açısından zengindir. Mineralojik ve jeokimyasal açından ABD’nin Mt. Pass ve Çin’in Bayan Obo yataklarına benzerlik gösterir. Aynı zamanda Kızılcaören NYE-Ba-F-Th yatağı 10 örneğin ortalamasına göre 1072 ppm Th gibi önemli miktarda Th içermektedir. Bu tür yataklarda Th ve U gibi radyoaktif elementlerin varlığı bu yatakların aranıp bulunmasını nisbeten kolaylaştırmaktadır ancak, bunlardan NYE eldesi sırasında çevre-halk sağlığı sorunları oluşmaktadır. Benzer sorunlar Çanaklı gibi alkali magmatizma ile ilişkili plaser yatakların işletilmesi sırasında da beklenebilir. Buna karşılık, killere bağlı ANYE yatakları çok daha az radyoaktivite içermeleri ve daha düşük maliyetli patlatma, kırma vb. işlemlere gerek duyması nedenleriyle madenciliği tercih edilmektedir. Bu bağlamda, Bolkardağı bölgesindeki ANYE’ce zengin şeyller veya killi şistlerden NYE eldesi üzerine ciddi olarak düşünmek gerekmektedir. Örneğin, Çin’in güneyinde, Jiangxi bölgesinde 24° kuzey enleminde bulunan 200’den fazla yataktaki killerin dışına bağlanan NYE’ler iyon değişimi ile alınarak üretilmektedir. Yataklardan toplam NYE’lerin kazanma (recovery) oranı %40 ile %85 arasında değişmekte olup ortalaması % 70 civarındadır. Yatakların Y dahil toplam NYE’leri 300-6500 ppm arasında değişir (Roskill, 2011) ve ortalamaları 1500 ppm civarındadır. Cevher kazanımında killere uygulanan amonyum sülfat ((NH4)2SO4), NH4

+1’in killere girmesine neden olur ve killerden çözülen NYE sülfatlara bağlanarak NYE2(SO4)3 oluşur (Wu vd., 1990; Chi ve Tian, 2008). Oksalik asit ile çöktürülen NYE oksalatlar (NYE2(C2O4)3) 900°C’ye ısıtılır ve geriye NYE oksitler kalır (Papangelakis ve Moldoveanu, 2014). Bu NYE oksitleri daha sonra birey NYE elementi ayırımına tabi tutulur. Papangelakis ve Moldoveanu (2014)’e göre killerden NYE’nin kazanımı aşağıdaki reaksiyonlar şeklinde olur:

2Kil-NYE+3M2SO4=2 KİLM3+NYE2(SO4)3

NYE2(SO4)3+3H2C2O4+10 H2O=

NYE2(C2O4)3∙10H2O+H2SO4

NYE2(C2O4)3∙10H2O=NYE2O3+3CO+3CO2+10H2O

NYE kazanım işlemi, tank özütleme (tank leach) veya yığın özütlemesi (heap leach) yoluyla yapılabilabilmekte olup ilk dönemlerde amonyum sülfat yerine iyon değişimi sağlama özelliğinden dolayı NaCl kullanılmıştır. Çin’de killere bağlı NYE yataklarından yapılan üretim, 1988-2007 yılları arasındaki Çin’in toplam NYE üretiminin %26’sını oluştururken, 2009’dan sonra bu üretim %36’ya çıkmıştır (Yang vd., 2013). ANYE’lerin geri kazanımı, killerle kuvvetli bağ oluşturması nedeniyle daha düşüktür. U ve Th’nın killerde çok düşük düzeyde olması radyasyona bağlı sorunları ortadan kaldırmakta ve killerden NYE kazanımını giderek daha çok tercih edilir kılmaktadır.

Türkiye’deki NYE bakımından zengin şeyller Torid-Anatolid platformu üzerinde yer almakta olup, bunlardan Ordovisiyen yaşlı Seydişehir şistleri (Monod, 1967) 300 ppm TNYE içerirken (Karadağ vd., 2009), Bolkardağı bölgesindeki özellikle Alt Triyas şeylleri ise ortalama 1549 ppm gibi daha yüksek TNYE (Çizelge 1; Hanilçi, 2013) içermektedir. Şekil 9’da Triyas şeyller ile Seydişehir fi llatlarının kondridite normalize desenlerinin birbirine ne kadar benzediği görülmektedir.

Triyas dönemindeki tropikal ayrışma koşulları altında, ortalama 300 ppm NYE içeren Seydişehir fi llatlarının üzerinde, bugünkü Çin yataklarının oluşumuna benzer şekilde, 500-1800 ppm arasında TNYE içeren kil örtü gelişmiş olmalıdır. Bu NYE’ce zenginleşlmiş killerin Triyas döneminde sedimanter bir havzaya taşınması, Ordovisyen fi llitleri ile Triyas şeyllerinin kondrite normalize NYE desenlerinin birbirine benzerliğini açıklayabilir. Daha sonra yüzeylenerek tropikal ortamda ayrışmaya maruz kalan bu Triyas yaşlı sedimentler Bolkardağı bölgesindeki nisbeten NYE içeriği yüksek boksitlerin oluşumuna yol açacaktır. Triyas yaşlı boksit ve şeyller Jura’da denizel karbonatlarla örtülmüş, Kretase-Eosen sürecinde ise orojenez ve izleyen nap yüklerinin altında gömülmeye maruz kalarak alt yeşil şist fasiyesinde metamorfi zmaya uğramıştır (Hanilçi, 2013).

Çalışmalarımız, Bolkardağı bölgesindeki NYE’ce zengin Triyas şeyller ile Triyas-Jura yaşlı bazı boksit yataklarındaki ekonomik potansiyele sahip NYE’lerin oluşumunun Ordovisiyen Seydişehir şistlerinin NYE içeriği ve bunların Triyas döneminde yüzeylenerek

145

MTA Dergisi (2019) 159: 133-148

torpikal koşullarda ayrışmasıyla açıklanabileceğini göstermektedir. İlginç bir şekilde, Çin’in Ganzhou bölgesindeki yatakların kondrite normalize edilmiş NYE desenleri, Bolkardağı bölgesindeki bazı boksit yatakları ve boksitlerin kaynak kayaçlarınını NYE desenlerine benzemektedir (Şekil 9). Ayrıca, Çin’deki kil bazlı NYE yatakları ile protoliti oluşturan Mesozoyik peralüminli granitlerin (ortalama 350 ppm NYE) NYE içeriği karşılaştırıldığında 6 kat daha zenginleşmiştir. Bu NYE zenginleştirme faktörü, Seydişehir fi llitleri ve Triyas yaşlı şeyllerin NYE içerikleri arasındaki fark karşılaştırılabilir (Çizelge 1). Bu karşılaştırmalar, Toros kuşağındaki Triyas şeyller, boksitle ilşkili NYE yatakları için daha fazla araştırma yapılması gerektiğini göstermektedir.

Çin’in Ganzhou bölgesinde ekonomik olarak işletilen yatakların NYE tenörleri (Y dahil) >500 ppm’dir. TNYE rezervi ≥ 0.5 milyon tonun olan yataklar büyük, 0.5 -0.05 milyon ton arasındaki yataklar orta büyüklükte yataklar olarak sınıfl andırılmaktadır (Sanematsu ve Watanabe, 2016). Cevher zonları genellikle 6-10 m kalınlığında olup, yersel olarak 30 m, nadiren de 60 m’ye ulaşmaktadır (Yang vd., 1981; Chen, 2011). Protolit (kaynak kayacı) esas olarak ilmenit tipi granitler olup çok nadir olarak fi llatlar da gözlenmeketdir (Zhang, 1990). Çin’deki NYE

yataklarının (potansiyel kaynaklar hariç) saptanan rezervi 15 milyon ton civarındadır (Sanematsu ve Watanabe, 2016). Ayrışma derecesi ve özel NYE-içeren mineraller (bastnasit, fl orit, apatit, allanit, xenotime vb.) gibi faktörler NYE’nin hareketlenmesi ve fraksiyonlaşmasnı belirlemektedir (Yusoff vd., 2013).

Örneğin, en üst toprak zonunda Ce’nin +3’den +4’e oksitlenmesi ve CeO2 şeklinde en üst toprak zonunda birikmesi nedeniyle pozitif Ce anomalisi bulunmakta, bunun altında ise NYE birikme zonunda Ce fakirleşmesi görülmektedir (Berger vd., 2014). Türkiye’nin Triyas şeylleri ve boksitleri ile Çin’deki “İyon Adsorpsiyon Tip” cevherin kondrite normalize desenleri arasında benzerlik olsa da, Bolkardağı bölgesi boksitlerinin potansiyelinin değerlendirilmesinde dikkate alınması gereken önemli farklılıklar bulunmaktadır. Örneğin, granitik ana kayaçlardaki NYE’ler karbonat (NYE COO3

+) ve bikarbonatlarla (NYEHCO32+ ; Liu ve

Byrae, 1998), fl orürlerle ve organik komplekslerle (Chen vd., 2001) bağ yaparak yüzeysel koşullarda taşınabilir. Bununla birlikte NYE içeren mineralin türü kimyasal kompleksten daha önemli olabilir. Çin’de kilin dışına adsorplanmış NYE’lerin yüksek yüzde ile kazanılmasına karşılık, Türkiye’deki NYE içeren boksitler ve şeyller düşük derecede metamorfi zma

Şekil 9- Ganzhou (Çin) bölgesinde NYE üretilen killerin ve Toros kuşağındaki boksit ve boksitlerin olası kaynak kayalarının kondrite normalize NYE desenlerinin karşılaştırılması (KD: Kızıldağ; KD Pro: Kızıldağ protoliti, KD Sap: Kızıldağ saproliti; KM: Kemiklitepe).

MTA Dergisi (2019) 159: 133-148

146

geçirmiş olduğundan ve NYE’ler kil-mikaların kristal kafesine girmesinden dolayı kazanım verimi düşük olabilir. Bu nedenle, Toros kuşağı ve Bolkardağı bölgesinde NYE potansiyeli olan boksitlerin değerlendirilmesi için bu farklılıkların anlaşılmasına, uygulanabilir üretim yöntemlerinin test edilmesine ve bunların kaynak boyutu bağlamında araştırılmasına ihtiyaç duyulmaktadır.

Buna karşılık, Türkiye’deki Krtetase yaşlı fosforitler, dünyanın herhangi bir yerindeki NYE bakımından zengin fosforit yataklarının NYE içeriğinin sadece yirmide birini içerir ve bu nedenle açık bir şekilde NYE kaynağı olarak ekonomik olmayacaktır. Bununla birlikte Türkiye’de Alt Paleozoyik fosfatlı sedimentlerin NYE potansiyelinin araştırılması da ihmal edilmemelidir.

Katkı Belirtme

Yazarlar, Kızılcaören yatağındaki saha incelemelerine müsaade eden Eti Maden İşletmeleri Genel Müdürlüğü’ne ve maddi katkıları nedeniyle İstanbul Üniversitesi, Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi’ne (Proje no: 54348) teşekkür borçludur.

Değinilen Belgeler

Al-Shereideh, S.A., Khaled Tarawneh, K., Nawafl eh, H., El-Radaideh, N., Moumani, K. 2010. Geology and Mineralogy of Jabal Kabid Phosphorite Deposits, Southeastern Jordan. Jordan Journal of Earth and Environmental Sciences 3, 99-110

Altuncu, S. 2009. Türkiye Fluorit Yataklarının Karşılaştırmalı İncelenmesi. Doktora Tezi, İstanbul Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 147 s. (yayımlanmamış).

Apaydın, N., Erseçen, N.1981. Known ore and mineral resources of Turkey: Ankara, Mineral Research and Exploration Institute of Turkey, 67 p.

Ayhan, A., Karadağ, M., M. 1985. Şarkikaraağaç (Isparta) güneyinde bulunan boksitli demir ve demirli boksit yataklarının jeolojisi ve oluşumu. Türkiye Jeoloji Kurumu Bülteni 28, 137-146.

Berger, A., Janots, E., Gnos, E., Frei, R., Bernier, F. 2014. Rare earth element mineralogy and geochemistry in a laterite profi le from Madagascar. Applied Geochemistry 41, 218–228.

Boynton, W.V. 1984. Geochemistry of the rare earth elements: meteorite studies. In: Rare earth element geochemistry, P.Henderson (ed.), Elsevier, 63-114.

Boztuğ, D., Harlavan, Y., Arehart, G.B., Satir, M., Avci, N. 2007. K-Ar age, whole-rock and isotope geochemistry of A-type granitoids in the Divriği-Sivas region, eastern-central Anatolia, Turkey. Lithos 97, 193-218.

Chen, Z. 2011. Global Rare Earth Resources and Scenarios for Future Rare Earth Industry, Journal of Rare Earths 29, 1-6

Chen, B.H., Wu, F.H., Liu, F. F. 2001. Experimental study on the effects of organic acids on the dissolution of REE in the weathering crust of granite. Chinese Journal of Geochemistry 20, 144–151.

Chi, R., A. Tian, J. 2008. Weathered crust elution-deposited rare earth ores: New York, Nova Science Publishers, 288 p.

Cox, J.J., Fayram, T. 2013. NI 43-101 Technical Report on the Aksu Diamas Rare Earth Element Project, Isparta district, Turkey. AMK Mineral Inc. Toronto, Canada, 29 p.

Deady, E., Goodenough, K., Lacinska, A., Hardy, L., Shaw, R. 2016a. Rare earth element placer deposits and alkaline volcanics: a case study from Aksu Diamas, Çanaklı, Turkey. Applied Earth Science 125, 79-80.

Deady, E.A., Muchos, E., Goodenough, K., Williamson, B. J., Wall, F. 2016b. A review of the potential for rare earth element resources from European red muds: examples from Seydişehir, Turkey and Parnassus-Giona, Greece Mineralogical Magazine 80, 43-61.

Emsbo, P., McLaughlin, P.I., George, N., Breit, G.N., Edward, A. du Bray., Koenig, A.E. 2015. Rare earth elements in sedimentary phosphate deposits: Solution to the global REE crisis? Gondwana Research 27, 2, 776-785

Hanilçi, N. 2013. Geological and geochemical evolution of the Bolkardaǧı bauxite deposits, Karaman, Turkey: Transformation from shale to bauxite. Journal of Geochemical Exploration 133, 118-137.

Haque, N., Hughes, A., Lim, S., Vernon, C. 2014. Rare earth elements: Overview of mining mineralogy uses sustainability and environmental impact. Resources 3, 614–635.

Hewett, D.F. 1954. History of discovery at Mountain Pass, California. In Rare-earth mineral deposits of the Mountain Pass District, San Bernardino, County, California. USGS Prof. 261 p.

http://ec.europa.eu/growth/sectors/raw-materials/specifi c-interest/critical_en).

İmamoğlu, M.Ş., Nathan, Y., Coban H., Soudry D., Glenn C. 2009. Geochemical, mineralogical and isotopic

147

MTA Dergisi (2019) 159: 133-148

signatures of the Semikan, West Kasrık Turkish phosphorites from the Derik–Mazıdağı–Mardin area, SE Anatolia. International Journal of Earth Sciences (Geol Rundsch) 98,1679–1690

Kaplan, H. 1977a. Eskişehir-Sivrihisar-Kızılcaören köyü yakın güneyi bastnaesit-barit -fl ourit kompleks cevher yatağı nihai etüd raporu, Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü Rad. Min. Servisi, Rapor. No 482.

Kaplan, H. 1977b. Eskişehir-Sivrihisar-Kızılcaören köyü yakın güneyi Nadir Toprak Elementleri ve toryum kompleks cevher yatağı: Jeoloji Mühendisliği Dergisi 2, 29-34.

Karadağ, M. 1987. Seydişehir bölgesi boksitlerinin jeolojik petrografi k ve jenetik incelenmesi: Doktora Tezi, Selçuk Üniv., Fen Bil. Ens., (yayımlanmamış), 265 s.

Karadağ, M. M., Arık, F., Ayhan, A., Döyen., A., Küpeli, Ş., Zedef, V. 2006. Mortaş (Seydişehir-Konya) boksit yatağının Nadir Toprak element (NTE) potansiyeli. 59. Türkiye Jeoloji Kurultayı, Bildiri Özleri Kitabı, 154-156.

Karadaǧ, M.M., Küpeli, Ş., Arık, F., Ayhan, A., Zedef, V., Döyen, A. 2009. Rare earth element (REE) geochemistry and genetic implications of the Mortaş-bauxite deposit (Seydişehir/Konya-Southern Turkey). Chem. Erde Geochem. 69, 143-159.

Kato, Y., Fujinaga, K., Nakamura, K., Takaya, Y., Kitamura, K., Ohta, J., Toda, R., Nakashima, T., Iwamori, H. 2011. Deep-sea mud in the Pacifi c Ocean as a potential resource for rare-earth elements. Nature Geoscience 4, 535-539.

Kuşcu, İ, Tosdal, RM., Gençalioğlu-Kuşcu, G., Friedman, R. 2013. Late Cretaceous to middle Eocene magmatism and metallogeny of a portion of the Southeastern Anatolian Orogenic Belt, east central Turkey, Economic Geology 108, 641-666

Leo, G. W., Marvin, R. F., Mehnert, H. H. 1974. Geologic framework of the Kuluncak-Sofular area, east-central Turkey, and K-Ar ages of igneous rocks: Geological Society of America Bulletin 85, 1785-1788.

Liu, X.W., Byrne, R.H. 1998. Comprehensive investigation of yttrium and rare earth element complexation by carbonate ions using ICP-Mass Spectrometry: Journal of Solution Chemistry 27, 803-815.

Migdisov, A. A., Williams-Jones A. E., Wagner, T. 2009. An experimental study of the solubility and speciation of the Rare Earth Elements (III) in fl uoride-and chloride-bearing aqueous solutions at temperatures up to 300 C. Geochimica et Cosmochimica Acta, 7087-7109.

Monod, O. 1967. Batı Toros Kalkerlerinin temelindeki Seydişelıir şistlerinde bulunan Ordovisyen bir fauna. Maden Tetkik ve Arama Dergisi 69, 76-86.

Nikiforov, A.V., Öztürk, H., Altuncu, S., Lebedev, V.A. 2014. Kızılcaören Ore-bearing Complex with Carbonatites (Northwestern Anatolia, Turkey): Formation Time and Mineralogy of Rocks. Geology of Ore Deposits 56, 35-60.

Özgenç, İ. 1993. Kızılcaören (Sivrihisar-Eskişehir) karbotermal bastneazit-fl uorit-barit yatağının jeolojisi ve NTE jeokimyası: Türkiye Jeoloji Bülteni 36, 75-80.

Özgenç, İ., Kibici, Y. 1994. The geology and chemical-mineralogical properties of Britholite veins of Başören village (Kuluncak-Malatya), Turkey. Geological Bulletin of Turkey37, 77-85.

Öztürk, H., Hein, J., Hanilçi, N. 2002. Genesis of the Doğankuzu and Mortaş bauxite deposits, Taurides, Turkey: Separation of Al, Fe, and Mn and implications for passive margin metallogeny. Economic Geology 97, 1063-1077.

Paleparthi, J., Chakrabarti, R., Banerjee, D., Guin, R., Ghosal, S., Agrahari, S., Sengupta, D. 2017. Economically viable rare earth element deposits along beach placers of Andhra Pradesh, eastern coast of India. Arabian Journal of Geosciences,2-8.

Papangelakis, V.G., Moldoveanu, G.A. 2014. Recovery of rare earth elements from clay minerals. In: Proceedings of the 1st Rare Earth Resources Conference, Milos, 191-202.

Rocha, A., Schissel, D., Sprecher, A., de Tarso, P., Goode, J. 2013. Process Development for the Serra Verde Weathered Crust Elution-deposited Rare Earth Deposit in Brazil, in Rare Earth Elements-Proceedings of the 52nd Conference of Metallurgists (COM 2013), London, I., Goode, J., Moldoveanu, G., and Rayat, M. eds., Metallurgical Society of the Canadian Institute of Mining, Metallurgy and Petroleum (MetSoc-CIM), Montreal, Canada, 277-288.

Roskill, 2011. Rare Earths Yttrium: Market Outlook to 2015, 14th edition, 2011: Roskill Information Services, Ltd., London, 492 p.

Sanematsu, K., Watanabe, Y. 2016. Characteristics and Genesis of Ion Adsorption-Type Rare Earth Element Deposits. Society of Economic Geologists, Inc. Reviews in Economic Geology 18, 55-79.

Stumpel, E.F., Kırıkoğlu, M.S. 1985. Fluorite-Barite-Rare Earths Deposits at Kızılcaören, Turkey. Mitt. Österr. Geol. Ges. 78, 193-200.

MTA Dergisi (2019) 159: 133-148

148

Voßenkaul, D., Stoltz, N.B., Meyer, F.M., Friedrich, B. 2015. Extraction of Rare Earth Elements from Ion Adsorption Clays, European Metallurgical Conference. Proceedings of EMC, Germany, 1-11.

Wu, C.Y., Huang, D.H., Guo, Z.G. 1990. REE geochemistry in the weathered crust of granites, Longnan area, Jiangxi Province. Acta W Geologica Sinica 3, 193-210.

Xu, C., Taylor, R.N., Li, W., Kynicky, J., Chakhmouradian, A.R., Song, W. 2012. Comparison of fl uorite geochemistry from REE deposits in the Panxi region and Bayan Obo, China. Journal Asian Earth Sciences 57, 76-89.

Yang, X.J., Lin, A.J., Li, X.L., Wu, Y.D., Zhou, W.B., Chen, Z.H. 2013. China’s ion-adsorption rare earth resources, mining consequences and preservation. Environmental Development, 8, 131-136.

Yang, Y.Q., Hu, Z.S., Luo, Z.M. 1981. Geological characteristics of mineralization of rare earth deposits of the ion-adsorption type and their prospecting direction. Bulletin of Institute of Mineral Deposit, Chinese Academy of Geological Sciences 2, 102-118 (in Chinese with English abstract).

Yang, X.M., Yang, X.Y., Zheng, Y.F., Le Bas, M.J. 2003, A rare earth element-rich carbonatite dyke at Bayan Obo, Inner Mongolia, North China Mineralogy and Petrology, 78 , pp. 93-110.

Yusoff, Z.M., Ngwenya, B.T., Parsons, I. 2013. Mobility and fractionation of REEs during deep weathering of geochemically contrasting granites in a tropical setting, Malaysia. Chemical Geology 349, 71-86.

Zhang, Z.H. 1990. A study on weathering crust ion adsorption type REE deposit, South China: Contributions to Geology and Mineral Resources Research 5, 57-, 71 (in Chinese with English abstract).