1

MTA Doğal Kaynaklar ve Ekonomi Bülteni (2017) 23: 1-12

YERYUVARININ ZONLU İÇ YAPISI, YERBİLİM KAYNAKLARININ SINIFLANDIRILMASI VE GRANİTOYİDLERE BAĞLI OLARAK GELİŞEN MADEN YATAKLARI

M. Emrah AYAZ*

ÖZET

Yeryuvarı (dünya); evrendeki yıldızların patlaması ve oluşturdukları toz bulutlarının güneş merkezli çekimi etkisiyle bir araya gelmesi sonucunda oluştuğu kabul edilen bir Güneş Sistemi gezegenidir. Yeryuvarı, farklı fiziksel ve kimyasal özelliklerle birbirlerinden ayrılan zonlu bir iç yapı göstermektedir. Bu zonlu yapı, insanların fayda temin edip, ekonomik değere dönüştürebildiği çeşitli yerbilim kaynaklarının ortaya çıkmasına sebep olmuştur.

Yeryuvarı; jeosfer (yerküre), hidrosfer (suküre), atmosfer (gazküre) ve biyosfer (canlıküre) şeklinde 4 ana zondan oluşmaktadır. Yerküre ve atmosfer, kendi içlerinde birbirlerini çevreleyen zonlu iç yapılar göstermektedir. Yerküre; merkezden dışa doğru; (1) iç çekirdek, (2) dış çekirdek, (3) alt manto, (4) üst manto ve (5) kabuk (kıtasal ve okyanusal) bölümlerinden, atmosfer; (1) troposfer, (2) stratosfer, (3) mezosfer, (4) termosfer ve (5) ekzosfer bölümlerinden, hidrosfer; yeryuvarı içerisinde bulunan okyanuslar, denizler, göller, akarsular ve yeraltı sularından, biyosfer ise; dünya üzerinde canlıların yaşayabildiği ortamlardan oluşmaktadır.

Yerbilim kaynakları; yeraltı kaynakları ve yerüstü kaynakları şeklinde iki ana başlıkta incelenebilir. Yeraltı kaynakları (yeraltı zenginlikleri); yerkürenin özellikle kabuğu oluşturan sığ derinliklerinde, insanların ihtiyaç duyup fayda sağlayabildiği ve ekonomik değere dönüştürülebilen her türlü element ve mineral zenginleşmeleridir. Bunlar; (1) metalik madenler, (2) endüstriyel hammaddeler, (3) enerji hammaddeleri, (4) yeraltı suları, (5) süs

taşları, (6) mineral elde edilebilen su kaynakları ve (7) hammadde olarak kullanılabilen doğal gaz çıkışları şeklinde sınıflandırılabilir. Yerüstü kaynakları ise; insanların atmosfer, hidrosfer ve biyosferden fayda sağlayıp ekonomik değere dönüştürebildiği kaynaklardır. Bunlar, yer üstü enerji kaynakları ve yerüstü hammadde kaynakları şeklinde incelenebilir. Yerüstü enerji kaynakları; atmosferik şartlara, yer çekimine ve kütle özelliklerine bağlı olarak çeşitlilik göstermekte olup, kaynak çeşitliliğine göre; (1) güneş enerjisi, (2) rüzgar enerjisi, (3) hidrolik (hidrogüç) enerji, (4) biyokütle (biyogaz) enerjisi, (5) hidrojen enerjisi ve (6) diğer yer üstü enerji kaynakları şeklinde sınıflandırılabilir. Yerüstü hammadde kaynakları ise; enerji üretiminin dışında, atmosferden azot (N) ve oksijen (O) gibi bileşenlerin elde edilip hammadde olarak kullanıldığı kaynaklardır.

Yeraltı kaynaklarının oluşmasında etkili olan en önemli etken magmatizmadır. Magmatizma, levha tektoniğine bağlı olarak farklı ortamlarda ve özelliklerde gelişmektedir. Magma oluşumunu etkileyen en önemli faktörler; sıcaklık yükselmesi, litostatik basınç azalması ve ortama su ilavesi şeklinde sıralanabilir.

Granitoyidler, magmatik kayaçlar içerisinde maden yatağı oluşturma potansiyeli oldukça yüksek olan bir kayaç grubu olup, bu çalışmada tektojenetik modellemelerle birlikte cevherleşme eğilimlerine yönelik olarak ayrıntılı olarak incelenmiştir. Felsik karakterli, asidik, ortaç ve alkali bileşimli granitoyidler, özelliklerine göre 4 ana başlıkta sınıflandırılabilir. Bunlar; (1) mineralojik sınıflandırma, (2) kimyasal-mineralojik sınıflandırma, (3) metalojenik sınıflandırma ve (4) tektojenetik sınıflandırmadır. Granitoyidlere bağlı olarak gelişen maden yatakları; pülütonlar içerisinde (intrapülütonik (porfiri tip) yataklar), dokanaklarda (skarn tipi yataklar), breşik baca dolgusu şeklinde, damar tipi şeklinde ve volkanosedimanter yataklar şeklinde gelişmektedir. Maden yataklarının aranmasında, levha tektoniğiyle yakından ilişkili olarak gelişen magmatik süreçler ve magma tipleri çok iyi incelenmeli ve buna göre arama yöntemleri geliştirilmelidir.

* Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü, Ankara.

2

GİRİŞ

Medeniyetlerin gelişmesi ve toplumların refah ve güven içerisinde yaşayabilmesi için sürdürülebilir kalkınmaya ve yerbilim kaynaklarının olabildiğince fazla kullanılmasına ihtiyaç bulunmaktadır.

Günümüzde sürdürülebilir kalkınma planları ve uygulamalarında, yerbilim kaynaklarının etkisi gittikçe artmaktadır. Maden yataklarının ve diğer yerbilim kaynaklarının en verimli şekilde değerlendirilebilmesi için, bilgi birikiminin ve ileri teknolojilerin birlikte kullanılması, planlı, gayretli, özverili ve sabırlı çalışılması gerekmektedir. Bunların yanında AR-GE ve inovasyon (yenilikçilik) çalışmaları da aksatılmadan devam ettirilmeli ve yeni ileri teknoloji ürünü malzemeler geliştirilmelidir. Bunların gerçekleştirilebilmesi için, yer altı zenginliklerinin ve diğer yerbilim kaynaklarının üretimleri arttırılmalı ve sanayideki kullanım alanları geliştirilmelidir.

Bu çalışmada, yerbilimlerinin temel kaynağı olan yeryuvarının zonlu iç yapısı incelenmiş, yerbilim kaynakları sınıflandırılmış ve gömülü maden yataklarının aranmasında kılavuz olabilecek modellemelerle birlikte granitoyidlere bağlı olarak gelişen maden yatakları açıklanmıştır.

YERYUVARININ ZONLU İÇ YAPISI

Yeryuvarı (dünya); evrendeki yıldızların patlaması ve oluşturdukları toz bulutlarının güneş merkezli çekimi etkisiyle bir araya gelmesi (nebula) sonucunda oluştuğu kabul edilen bir Güneş Sistemi gezegenidir. Güneş sisteminin 9 gezegeninden biri olan yeryuvarı, güneşe yakınlık olarak 1,5 milyon km mesafeyle üçüncü sırada bulunmaktadır. Güneş sistemi içerisindeki konumu ve zonlu iç yapısıyla kontrol edilebilme özelliği en fazla kaynağı barındıran yeryuvarı, canlıların yaşamı için mükemmel özelliklere sahiptir. Yeryuvarı, fiziksel ve kimyasal özellikleri bakımından birbirinden farklı 4 ana zondan oluşmaktadır. Bunlar; jeosfer (yerküre), hidrosfer (suküre), atmosfer (gazküre) ve biyosfer (canlıküre) olarak sınıflandırılmaktadır. Yerküre ve atmosfer, kendi içlerinde birbirlerini çevreleyen zonlu iç yapılar göstermektedir (Şekil 1).

Yerkürenin zonlu iç yapısının, başlangıçta homojen olarak dağılmış akıcı haldeki maddelerin, yerçekimi etkisi ve yoğunluk farkına göre derinlerde daha yoğun bileşenler birikecek şekilde ayrılmasıyla oluştuğu kabul edilmektedir. Bu zonlu iç yapısı, sismik dalgaların farklı katmanlardaki değişken hızlarının yorumlanmasıyla belirlenebilmektedir. P (Primer) ve S (Seconder) dalgaları olarak adlandırılan bu sismik dalgalar, geçtikleri değişik ortamlarda birim zamanda farklı hızlarda

Şekil 1- Yeryuvarının (dünya) şematik zonlu iç yapısı ve bazı önemli özellikleri (MTA, 2017’ye dayandırıla-rak).

3

yayılırken, ortam değişikliklerinde yansımaya ve kırılmaya uğramaktadır. Ancak, S dalgaları sıvı ortamlardan geçememektedir (Şekil 2). P dalgalarının kabuk içindeki ortalama ilerleme hızı asidik kayaçlarda 6 km/sn, bazik kayaçlarda 7 km/sn ve kıtasal kabuğun altındaki ultrabazik kayaçlarda ise 8 km/sn’dir (Dirik, 2015).

Yerküre; kutuplardan basık, ekvatordan hafifçe şişkin kendine özgü bir küre şeklinde (geoid), ortalama yarıçapı 6.400 km, ortalama yoğunluğu 5,5 gr/cm3, çevresi kutuplardan 40.007 km, ekvatordan 40.075 km, yüzölçümü 510 milyon km2 (denizler % 71, karalar % 29) olan, kayaç ve kayaç oluşturan malzemelerden

oluşan zonlu bir iç yapıya sahiptir. Bu zonlu iç yapı, merkezden dışa doğru; (1) iç çekirdek, (2) dış çekirdek, (3) alt manto, (4) üst manto ve (5) kabuk (kıtasal ve okyanusal) bölümlerinden oluşmaktadır (Şekil 3).

Merkezde bulunan iç çekirdek katı olup, yaklaşık 1.250 km yarıçapında, 5.000 °C sıcaklığında, 13,4 gr/cm3 yoğunluğunda, en içte 3.700 kb basınçta ve ağırlıklı demir-nikel (Fe-Ni) bileşimindedir. Dış çekirdek, S-dalgalarının geçememesinden dolayı sıvı olduğu anlaşılan, yaklaşık 2.250 km kalınlığında, 3.000 °C sıcaklığında, 11 gr/cm3 yoğunluğunda, alt kesiminde 3.340 kb basınçta

Şekil 2- P ve S dalgalarının yerküre içerisindeki davranışları (Dirik, 2015).

Şekil 3- Yerkürenin (jeosfer) zonlu iç yapısı ve bazı önemli özellikleri (MTA, 2017’ye dayandırılarak).

4

ve ağırlıklı demir-nikel-kükürt (Fe-Ni-S) bileşimindedir. İç ve dış çekirdeğin toplam jeokimyasal bileşiminin % 89’u Fe, % 6’sı Ni ve % 4,5’u S’ten oluşturmaktadır. Alt manto plastik katı özelliğinde, yaklaşık 2.240 km kalınlığında, 2.300 °C sıcaklığında, 4,4 gr/cm3 yoğunluğunda, alt kesiminde 1.350 kb basınçta ve çoğunlukla Mg-Si oksit bileşimindedir. Üst mantonun alt kesimi (astenosfer veya astenosferik manto) akıcı plastik, üst kesimi (litosferik manto) ise katı plastik özelliğinde olup, yaklaşık 590 km kalınlığında, 3,5 gr/cm3 yoğunluğunda, 260 kb basınçta ve çoğunlukla Mg-Si oksit bileşimindedir. Alt ve üst manto, yerkürenin toplam hacminin % 82’sinden fazlasını oluşturmaktadır. Yerkürenin en dış zonunu oluşturan kabuk ise; okyanusal kabuk ve kıtasal kabuk olmak ürere ikiye ayrılmakta ve yerkürenin toplam hacminin % 2’sinden azını oluşturmaktadır. Okyanusal kabuk 6-10 km kalınlığında, 3 gr/cm3 yoğunluğunda, kıtasal kabuk ise 18-70 km kalınlığında ve 2,7 gr/cm3

yoğunluğundadır. Manto ile kabuk arasındaki sınıra Moho süreksizliği adı verilmektedir.

Üst mantonun astenosfer üzerindeki bölümü ile kabuk topluca litosfer (taşküre) olarak tanımlanmaktadır. Bileşiminin % 60-65’i feldispat minerellerinden oluşan kabuk, katı ve daha hafif olduğundan, katı plastik özellikteki üst manto üzerinde, litosfer ise akıcı plastik özellikteki astenosfer üzerinde yüzer şekilde hareket etmektedirler. Yerkürenin zonlu iç yapısının ortalama jeokimyasal bileşimi çizelge 1’de, yerkabuğunun ortalama bileşimi ise çizelge 2’de verilmiştir.

Atmosfer; yerçekiminin etkisiyle dünyayı çevreleyen gaz ve buhar tabakasından oluşmakta ve kendi içinde zonlara ayrılmaktadır. Bunlar; (1) troposfer, (2) stratosfer, (3) mezosfer, (4) termosfer ve (5) ekzosfer şeklinde sınıflandırılmaktadır (Şekil 4). Hidrosfer; yeryuvarı içerisinde bulunan okyanuslar, denizler, göller, akarsular ve yeraltı sularının bütününden, biyosfer ise; dünya üzerinde, beşyüz milyondan çok canlının yaşayabildiği ortamlardan oluşmaktadır.

Çizelge 1- Yerkürenin zonlu iç yapısının ağırlıkça ortalama jeokimyasal bileşimi (Clarke ve Washington, 1924; Mason, 1958 ve Eren, 2017’ye dayandırılarak).

Element Yerküre (%) Kıtasal Kabuk (%) Okyanusal Kabuk (%) Manto (%) Çekirdek (%)

Demir (Fe) 32 5 8,2 6,3 89

Oksijen (O) 30 47 46 44,8

Silisyum (Si) 15 28 24 21

Magnezyum (Mg) 14 2,1 4 22

Kükürt (S) 3 0,05 4,5

Nikel (Ni) 2 0,01 6

Kalsiyum (Ca) 1,5 3,6 7,8 2,4

Alüminyum (Al) 1,4 8 7,7 2

Krom (Cr) 0,47 0,13 0,25

Sodyum (Na) 0,18 2,8 1,6 0,26

Potasyum (K) 2,6

Mangan (Mn) 0,17 0,1

Fosfor (P) 0,12 0,1

Diğer 0,16 0,1 1,7 0,99 0,5

5

Çizelge 2- Yerkabuğunun ağırlıkça ortalama jeokimyasal bileşimi (Clarke ve Washington, 1924; Mason, 1958 ve Eren, 2017’ye dayandırılarak).

Elementel Bileşim (%) Majör Oksit Bileşim (%)Oksijen (O) Silisyum (Si) Alüminyum (Al) Demir (Fe) Kalsiyum (Ca) Sodyum (Na) Potasyum (K) Magnezyum (Mg) Titanyum (Ti) Hidrojen (H) Fosfor (P)

47,0027,008,005,003,632,832,602,100,440,140,12

SiO2

Al2O3

Σ Fe-OCaOMgONa2OK2OH2OTiO2

P2O5

59,7115,416,15 (FeO 3,52-Fe2O3 2,63) 4,904,363,552,801,520,600,22

Dünya’nın ekseni (ekvator düzlemi) ile ekliptik eksen (dünyanın güneş etrafında dönerek çizdiği yatay yörünge düzlemi) birbiri ile çakışmayıp aralarında 23° 27’’lık bir eğiklik vardır. Bu eğikliğe “dünyanın eksen eğikliği” adı verilir. Dünyanın kendi ekseni etrafındaki dönüş hızı ekvatorda 1.670 km/saat olup bu hız kutuplara gidildikçe azalarak sönümlenmektedir. Buna bağlı olarak gelişen sürekli ve yerel rüzgarların yanında, güneş ışınlarının gün içinde yeryüzeyine farklı açılarla vurması, günlük sıcaklık ve basınç farklarının gelişmesi, buharlaşma, yağmur ve akarsuların

oluşması, çözünme, aşınma, taşınma ve çökelme süreçleri ile tektojenetik gelişim, yeryüzeyinin morfolojik yapısının sürekli değişmesine neden olmaktadır.

YERBİLİM KAYNAKLARININ SINIFLANDIRILMASI

Yerbilim kaynakları; yeryuvarı içerisinde insanların fayda sağlayabildiği ve ekonomik değere dönüştürülebilen her türlü kaynaklardır. Bunlar; (1) Yeraltı Kaynakları, (2) Yerüstü Kaynakları şeklinde sınıflandırılabilir.

Şekil 4- Atmosferin katmanlarının şematik görünümü ve önemli özellikleri (MTA, 2017; MGM, 2017 ve USGS, 2017’ye dayandırılarak).

6

Yeraltı Kaynakları

Yeraltı kaynakları; yerkürenin özellikle kabuğu oluşturan sığ derinliklerinde, insanların ihtiyaç duyup fayda sağlayabildiği ve ekonomik değere dönüştürülebilen her türlü element ve mineral zenginleşmeleridir. Jeolojik hammaddeler, mineral kaynakları veya yeraltı zenginlikleri olarak da tanımlanabilen yeraltı kaynakları, aşağıdaki şekilde sınıflandırılabilir.

1. Metalik Madenler

2. Endüstriyel Hammaddeler

3. Enerji Hammaddeleri

(a) Fosil Yakıtlar (petrol, kömür, doğalgaz, kaya gazı, bitümlü şeyl)

(b) Jeotermal Enerji (sıcak su, buhar, geliştirilmiş jeotermal sistemler (kızgın kuru kaya, kızgın ıslak kaya, jeotermik gradyan, toprak kökenli ısı enerjisi vb.))

(c) Nükleer Enerji Hammaddeleri (uranyum, toryum)

4. Yeraltı Suları (içme suyu, kullanma suyu, sulama suyu, maden suyu ve enerji üretilebilen yeraltı ve kaynak suları)

5. Süs Taşları

6. Mineral Elde Edilebilen Su Kaynakları (deniz, göl ve diğer mineralli sular)

7. Hammadde Olarak Kullanılabilen Doğal Gaz Çıkışları (Karbondioksit (CO2) vb.)

Metalik madenler; doğadan çıkarıldıktan sonra metalürjik işlemlerle metal üretimi yapılan, endüstriyel hammaddeler; metalürjik işlemlerden geçirilmeden, doğadan çıkarıldıkları şekliyle veya bileşimleri fazla değiştirilmeden çok az işlenerek kullanılan, enerji hammaddeleri; sahip oldukları özellikleri nedeniyle enerji üretiminde kullanılabilen yeraltı zenginlikleridir (Gökçe, 1995). Yeraltı suları; içme, kullanma ve sulama suyu ile maden suyu ve enerji üretiminde kullanılabilen yeraltı ve kaynak sularından oluşmaktadır. Süs taşları; doğada ender bulunan, fiziksel parçalanmaya ve kimyasal bozunmaya karşı dayanıklı, göze hoş gözüken renk ve desene sahip mineral, kayaç ve organik kökenli taşlaşmış malzemelerdir. Mineral elde edilebilen su kaynakları; distilasyonla (damıtmayla) sodyum (Na), potasyum (K)

ve lityum (Li) gibi ürünlerin elde edilebildiği deniz, göl ve diğer mineralli su kaynaklarından, hammadde olarak kullanılabilen doğal gaz çıkışları ise; enerji üretiminin dışında, sanayide kullanılan karbondioksit gibi diğer doğal gaz çıkışlarından oluşmaktadır.

Yerüstü Kaynakları

Yerüstü kaynakları; insanların atmosfer, hidrosfer ve biyosferden fayda sağlayıp ekonomik değere dönüştürebildiği kaynaklardır. Bunlar yerüstü enerji kaynakları ve yerüstü hammadde kaynakları şeklinde iki ana başlıkta sınıflandırılabilir. Yerüstü enerji kaynakları; atmosferik şartlara, yer çekimine ve kütle özelliklerine bağlı olarak çeşitlilik göstermekte ve oluşum şekli bakımından; (1) potansiyel enerji, (2) kinetik enerji, (3) ısı enerjisi, (4) elektrik enerjisi, (5) ışık enerjisi, (6) kimyasal enerji, (7) nükleer enerji (fisyon/bölünme) ve (8) ses enerjisi şeklinde sekiz ana gruba ayrılmaktadır. Isı enerjisi içerisinde yer alan jeotermal enerji ile doğal nükleer enerji kaynakları, yeraltı zenginlikleri içerisinde değerlendirilmektedir. Yerüstü hammadde kaynakları ise; enerji üretiminin dışında, atmosferden azot (N) ve oksijen (O) gibi bileşenlerin edinildiği ve hammadde olarak sanayide kullanıldığı kaynaklardır. Yerüstü enerji kaynakları kaynak çeşitliliğine göre aşağıdaki şekilde sınıflandırılabilir.

1) Güneş Enerjisi

2) Rüzgar Enerjisi

3) Hidrolik (Hidrogüç) Enerji; dalga, gel-git ve akıntı enerjileri (baraj, akarsu, su düşüsü, denizaltı akıntıları), yağmur enerjisi

4) Biyokütle (Biyogaz) Enerjisi

5) Hidrojen Enerjisi

6) Diğer Yerüstü Enerji Kaynakları (plazma (iyonize gaz) enerjisi (füzyon/kaynaşma, yıldırım), sürtünme, basınç ve bağıl ısı farkı gibi kaynaklardan elde edilen enerjiler)

GRANİTOYİDLERE BAĞLI OLARAK GELİŞEN MADEN YATAKLARI

Maden yataklarının oluşmasında etkili olan en önemli etken magmatizmadır. Magma

7

oluşumunu etkileyen en önemli faktörler; sıcaklık yükselmesi, litostatik basınç azalması ve ortama su ilavesi şeklinde sıralanabilir. Magmaların bileşimleri ve cevher içerikleri, oluştukları, göç ettikleri ve yerleştikleri ortamların fizikokimyasal özelliklerine bağlı olarak değişkenlik göstermektedir. Magmatik süreçlerin ve hidrotermal etki alanlarının gelişimi ise levha tektoniğiyle yakından ilişkilidir. Mantodaki büyük konveksiyon döngüleri ile yerkürenin daha sığ derinliklerindeki sıcak noktaların konveksiyon akımlarıyla başlayıp gelişen levha hareketleri, maden yataklarının ortaya çıkmasında da etkili olmaktadır.

Magmatik kayaçların derinlik (plütonik), yarı derinlik (subvolkanik) ve yüzey (volkanik) türevlerinin hepsi de doğrudan veya dolaylı olarak cevher üretme kapasitesine sahiptir. Bununla birlikte kökensel kaynak derinlik kayaçlarıdır. Özellikle felsik karakterli, asidik, ortaç ve alkali bileşimli granitoyidlerin, maden yataklarının oluşumunun büyük bir bölümünde etkili olduğu gözlenmektedir. Bu nedenle bu bölümde, granitoyidler ağırlıklı olarak incelenmiştir.

Granitoyidler yaygın kullanılan özelliklerine göre 4 ana başlıkta sınıflandırılabilir. Bunlar; (1) Mineralojik Sınıflandırma, (2) Kimyasal-Mineralojik Sınıflandırma, (3) Metalojenik Sınıflandırma ve (4) Tektojenetik Sınıflandırmadır.

Mineralojik sınflandırma, yaygın olarak Streckeisen (1976) tarafından önerilen QAPF diyagramına göre yapılmaktadır (Şekil 5). Subvolkanik kayaçlarda, plütonik kayaç isimlerinin başına “mikro” (mikro granit, mikro granodiyorit vb.) veya sonuna “porfir” (granit porfir, granodiyorit porfir vb.) getirilerek tanımlama yapılmaktadır. Plütonik kayaçların porfirik yapı göstermesi durumunda, kayaç adının başına “porfiri veya porfiritik” takısı getirilir (porfiri siyenit, porfiritik monzodiyorit vb.).

Kimyasal-mineralojik sınıflandırma iki ana gruba ayrılarak yapılmaktadır. Bunların birincisi, ismini magmanın türediği kaynak kayaçların baş harflerinden alan ve S-I-M-A Sistemi olarak tanımlanan (Chappel ve White, 1974; Collins vd., 1982; Whalen, 1985; Boztuğ, 1989) sınıflandırmaya göre, ikincisi ise alümina içeriğine göre yapılmaktadır. S-I-M-A Sisteminde

(Çizelge 3); S-tipi granitoyidler “Sedimentary”, I-tipi granitoyidler “Igneous”, M-tipi granitoyidler “Mantle” ve A-tipi granitoyidler ise “Anhidryte/Alcaline/Anorogenic” kelimelerinin baş harflerinden isimlerini almaktadır. S-tipi granitoyidler; sedimenter kayaçların kısmi ergimesiyle yüksek dereceli metamorfizma ve anateksi koşullarında, I-tipi granitoyidler; SiO2 bileşimi ortalama % 60 olan andezitik bir magmatik kayacın kısmi ergimesiyle ensialik yay bölgelerinde, M-tipi granitoyidler (plajiyogranitler); manto kökenli malzemenin kısmi ergimesiyle okyanus ortası veya ensimatik yay bölgelerinde, A-tipi granitoyidler ise; anorojenik olarak manto kökenli malzemelerden oluşmaktadır. Alümina içeriğine göre yapılan kimyasal-mineralojik sınıflandırma ise Debon ve Le Fort (1982) tarafından önerilmiş olup; kafemik (CAFEM), alümino-kafemik (ALCAF) ve alümino (ALUM) olarak sınıflandırılmaktadır.

Metalojenik sınıflandırma; manyetit serisi ve ilmenit serisi şeklinde (Ishihara, 1977), tektojenetik sınıflandırma ise Pearce vd. (1984) tarafından öne sürülen iz elementlere göre dört gruba ayrılarak yapılmış ve okyanus sırtı granitoyidleri (ORG), volkanik yay granitoyidleri (VAG), çarpışma granitoyidleri (COLG) ve levha içi granitoyidleri (WPG) şeklinde tanımlanmıştır.

Granitoyid tipleri ve ilişkili olarak gelişen maden yatakları, tektojenetik modellemelerle birlikte şekil 6’da ayrıntılı olarak incelenmiştir. Granitoyid tipleri karşılaştırıldığında, çoğunlukla okyanus sırtı granitoyidleri (ORG); M-tipi, CAFEM ve manyetit serisine, ensimatik yay granitoyidleri (VAG); M-tipi, CAFEM ve manyetit serisine, ensialik yay granitoyidleri (VAG); I-tipi, CAFEM ve manyetit serisine, çarpışma granitoyidleri (Sin COLG); S-tipi, ALUM ve ilmenit serisine, levha içi granitoyidleri (WPG) ise; A-tipi, CAFEM+ALCAF ve manyetit serisine karşılık gelmektedir. Bununla birlikte, magmatik kayaçların asimile ettiği yan kayaçların bileşimi ve miktarı içeriklerini etkilemekte çeşitli geçişler de gözlenebilmektedir.

Maden yatakları, yerkabuğundaki olağan kayaçlara göre az sayıdaki mineralin zenginleşmiş bulunduğu ekonomik değer taşıyan jeolojik ortamlardır. Bu mineral zenginleşmeleri kalite ve miktar bakımından günün ekonomik ve teknolojik koşullarında işletilemeyecek özellikte ise maden zuhuru

8

Şeki

l 5- M

agm

atik

kay

açla

rın m

iner

aloj

ik s

ınıfl

andı

rmas

ı (St

reck

eise

n, 1

976)

.

9

Çiz

elge

3- G

rani

toyi

dler

in S

-I-M

-A s

iste

min

e gö

re k

imya

sal-m

iner

aloj

ik s

ınıfl

andı

rmas

ı (Bo

ztuğ

, 198

9’da

n dü

zenl

enm

iştir

).

ÖZE

LLİĞ

İS-

TİP

İI-

TİPİ

M- T

İPİ

A-T

İPİ

Türe

diği

İs

im

“Sed

imen

tary

” ke

limes

inin

baş

har

-fin

den

gelm

ekte

dir.

“Igne

ous”

kel

imes

inin

baş

har

finde

n ge

lmek

tedi

r.“M

antle

” ke

limes

inin

baş

har

finde

n ge

lmek

tedi

r.“A

nhid

ryte

, Al

calin

e,

Anor

ogen

ic”

kelim

eler

inin

baş

har

finde

n ge

lmek

-te

dir.

Olu

şum

Şe

kli

Sedi

man

ter

kaya

çlar

ın k

ısm

i er

gi-

mes

iyle

olu

şur.

Yüks

elen

der

ecel

i m

etam

orfiz

ma

ve a

nate

ksi s

üreç

leri

gözl

enir.

Nor

mal

şar

tlar

altın

da s

ığ

kesi

mle

rde

düşü

k, d

erin

kes

imle

r-de

yük

sek

dere

celi

met

amor

fizm

a be

klen

ir. A

ncak

ter

s fa

ylar

la b

unun

te

rsi d

e (te

rsle

nmiş

met

amor

fizm

a)

görü

lebi

lir.

SiO

2 bi

leşi

mi o

rtala

ma

%60

ola

n an

-de

zitik

bir

mağ

mat

ik k

ayac

ın k

ısm

i er

gim

esiy

le o

luşu

r. Bu

nun

mağ

mas

ı en

sial

ik o

rtam

da ö

nce

üst m

anto

nun

sonr

a ok

yanu

sal v

e kı

tasa

l kab

uğun

kı

smi

ergi

mes

iyle

olu

şan

ande

zitik

hi

brit

bir m

ağm

adır.

Man

to

köke

nli

mal

zem

enin

kı

smi

ergi

mes

iyle

ol

uşur

. En

sim

atik

or

-ta

mda

üst

man

tonu

n kı

smi e

rgim

e-si

yle

plaj

iyog

rani

tler o

luşu

r. En

sial

ik

orta

mda

ise

“ K” i

çeriğ

i düş

ük il

k ya

y ür

ünle

ri şe

klin

de o

luşu

rlar.

Anor

ojen

ik

olar

ak

man

to

köke

nli

mal

zem

eden

türe

yebi

lir v

eya

post

o-ra

jeni

k dö

nem

de k

ompr

esyo

na d

ik

olar

ak g

eliş

en t

ansi

yonl

arla

olu

şan

kırık

lara

yer

leşe

bilir

. I-ti

pi g

rani

toyi

d-le

rin k

ısm

i erg

imes

inde

n ge

riye

ka-

lan

mal

zem

enin

tam

amen

erg

imes

i ile

olu

şan

alka

li gr

anito

yidl

er o

lara

k ka

bul e

dilir

ler.

Gen

el

Öze

llikl

eri

1) Y

ükse

k de

rece

li m

etam

orfiz

ma

koşu

lların

da m

etas

edim

entle

rle

asos

iye

olur

lar.

2) P

eral

ümin

a ka

rakt

erlid

ir.

(A/C

NK)

˃1; A

l˃N

K3)

Ana

maf

ik m

iner

alle

r Bi±

Mu

4) K

, Al,

Rb,

Sr v

b. e

lem

entle

rin

bollu

ğuyl

a ka

rakt

eriz

edir.

5) (S

r87/S

r86) 0>

0,7

10 (y

ükse

k)6)

Nor

mat

if (C

IPW

)’de

Koru

nd

(Al 2O

3) ol

uşur

.

1) D

alm

a-Ba

tma

zonl

arıy

la il

işki

li ya

y m

ağm

atiz

mas

ıyla

birl

ikte

ol

uşur

lar.

2) M

etal

ümin

a ka

rakt

erlid

ir.

(A/C

NK)

˂1; A

˃NK

3) A

na m

afik

min

eral

ler B

i+H

rn

±Prx

4)

SiO

2 iç

eriğ

i %60

olu

p, y

ükse

ktir.

5) (S

r87/S

r86) 0

0,7

03-0

,706

6) N

orm

atif

(CIP

W)’d

e D

iyop

sit

(CaO

MgO

2SiO

2) ol

uşur

.

1) O

fiyol

itler

le b

irlik

olu

ştur

arak

pl

ajiy

ogra

nitle

ri ol

uştu

rurla

r ve

ya e

nsia

lik o

rtam

da “K

” içe

riği

düşü

k ilk

yay

ürü

nler

i şek

linde

ol

uşur

lar.

2) M

etal

ümin

a ka

rakt

erlid

ir.

(A/C

NK)

˂1; A

l˃N

K3)

Ana

min

eral

içer

iği P

lg+Q

±Hrn

4) K

ayaç

ola

rak

Gab

ro, K

uvar

s G

abro

, Diy

orit,

Kuv

ars

Diy

orit

ve

Tona

lite

kada

r çık

abile

n ka

yaç

topl

uluğ

u su

narla

r.5)

(Sr87

/Sr86

) 0˂ 0

,703

(düş

ük)

6) “K

” içe

riği ç

ok d

üşük

tür.

%K 2O

- %0,

10-0

,50

%N

a 2O -

%3-

6

1) A

noro

jeni

k ol

arak

man

to k

öken

li m

alze

med

en tü

reye

bilir

vey

a po

st o

roje

nik

döne

mde

ana

kom

-pr

esyo

na d

ik g

eliş

en ta

nsiy

onel

kı

rıkla

ra y

erle

şebi

lirle

r.2)

NK>

A ; K

>Na

3) P

iroks

enle

rden

eği

rin, e

ğirin

-ojit

, di

yops

it, h

iper

sten

; am

fibol

ler-

den

adve

rson

it, ri

beki

t; al

kali

feld

ispa

tlard

an b

ol o

rtokl

az

bulu

nur.

4) K

ayaç

ola

rak

Alka

li Fe

ldis

pat

Siye

nit,

Siye

nit,

Mon

zoni

t, M

on-

zoga

bro,

Mon

zodi

yorit

, Kuv

arsl

ı tü

revl

eri v

e Fe

ldis

pato

idli

türe

v-le

ri şe

klin

de b

ulun

urla

r.5)

(Sr87

/Sr86

) 0˂ 0

,705

10

Şeki

l 6- G

rani

toyi

d tip

leri

ve o

luşu

m d

erin

likle

rine

göre

gel

işen

mad

en y

atak

ları

(Boz

tuğ,

198

9 ve

Gök

çe, 1

995’

ten

geliş

tirilm

iştir

).

11

veya cevherleşme (zenginleşme) olarak ifade edilmektedir. Bir bölgede, jeolojik yapıya ve kayaç türlerine bağlı olarak birden fazla yatak bir arada gözlenebilmekte olup, bu bölgeler maden bölgesi, metalojenik provens veya maden kuşağı olarak tanımlanmaktadır (Gökçe, 1995).

Granitoyidlere bağlı olarak gelişen maden yatakları; plütonlar içerisinde (intraplütonik (porfiri tip) yataklar), dokanaklarda (skarn tipi yataklar), breşik baca dolgusu şeklinde, damar tipi şeklinde ve volkanosedimanter yataklar şeklinde gelişmektedir. Cevher çeşitlerini, çoğunlukla farklı kimyasal bileşimlerdeki granitoyid tipleri belirlerken, cevher boyutlarını yan kayaç bileşimi ve tektonik yapılar kontrol etmektedir.

Okyanus sırtı granitoyidlerine ve ensimatik yay granitoyidlerine (M-tipi) bağlı olarak çoğunlukla bakır (Cu), altın (Au) ve gümüş (Ag), ensialik yay granitoyidlerine (I-tipi) bağlı olarak çoğunlukla demir (Fe), bakır (Cu), kurşun-çinko (Pb-Zn), molibden (Mo), altın (Au) ve gümüş (Ag), çarpışma granitoyidlerine (S-tipi) bağlı olarak çoğunlukla kalay (Sn), volfram (W), levha içi granitoyidlerine (A-tipi) bağlı olarak ise çoğunlukla uranyum (U), toryum (Th), nadir yer elementleri (REE) ve florit ana cevherleşmeleri gelişmektedir. Yay granitoyidlerinin oluşumunda dalan levhanın açısı önemli olup, oluşum derinliğine ve buna bağlı olarak hakim cevherleşme çeşitliliğine etki etmektedir. Buna göre, dalma batma zonunun (benioff zonu) yüksek açılı olduğu ve derin ortamlarda geliştirdiği granitoyidler çoğunlukla Fe, orta açılı olduğu ve orta derinliklerde geliştirdiği granitoyidler çoğunlukla Cu, Pb-Zn, düşük açılı olduğu ve yerkabuğuna daha yakın ortamlarda geliştirdiği granitoyidler ise çoğunlukla Mo ana cevherleşmelerini getirmektedirler. Benzer şekilde, asıl yay bölgesinde; kenar baseninden yayardı basenine doğru genellikle Fe, Cu, Pb-Zn ve Mo ana cevher sıralamasıyla yatakların geliştiği gözlenmektedir.

Maden arama ve rezerv geliştirme süreçleri, bilgi birikimi, tecrübe ve gelişmiş teknolojilerin kullanılması esasına dayalı olarak uygulanan farklı yöntemlerden oluşmaktadır. Maden arama faaliyetleri; (a) bilinen bir yatağın çevresinde, (b) jeolojik yapıya göre cevherleşme potansiyeli olabilecek alanlarda, (c) jeokimya analizlerine

göre, (d) alterasyonlara göre, (e) tektonik hatlardaki yoğun hidrotermal anomalilere göre, (f) jeofizik anomalilerine göre, (g) tektojenetik modellere göre ve (h) özgün diğer jeolojik verilere göre yürütülmektedir.

Maden yataklarının ekonomik zenginleşme miktarları, daha önce rezerv adı altında; görünür, muhtemel ve mümkün rezervler şeklinde tanımlanırken, günümüzde “kaynak” ve “rezerv” tanımlamaları kullanılmaya başlanmıştır. Bu tanımlamalarda, Uluslararası Maden Rezervleri Raporlama Standartları Komitesi’nin (Committee for Mineral Reserves International Reporting Standards - CRIRSCO), daha çok finansal kredi temini ve güveni için talep ettiği dönüştürücü faktörler (maden işletme, cevher hazırlama, metalürji, alt yapı, ekonomi, pazarlama, hukuksal, çevresel, sosyal ve idari faktörler) dikkate alınmaktadır. Buna göre maden kaynağı; yerkabuğunda nihai aşamada ekonomik olarak üretilebilecek şekil, miktar ve kalitede bulunan mineral zenginleşmesi, maden rezervi ise; maden kaynağının ekonomik olarak işletilebilir bölümüdür. CRIRSCO standartlarında jeolojik verilerin zenginliğine ve hesaplama güvenirliliğine göre, maden kaynakları; çıkarsanmış (az belirgin), belirlenmiş (orta belirgin) ve ölçülmüş (çok belirgin) olarak, maden rezervleri ise; muhtemel ve görünür olarak sınıflandırılmaktadır.

SONUÇ

Sürdürülebilir kalkınma planları ve uygulamalarında, yerbilim kaynaklarının büyük etkisi ve katkısı bulunmaktadır. Bu kaynaklardan verimli bir şekilde yararlanabilmek için bilgi ve ileri teknolojinin birlikte ve planlı olarak kullanılması, AR-GE ve inovasyon (yenilikçilik) çalışmalarının aksatılmadan devam ettirilmesi ve yeni ileri teknoloji ürünü malzemelerin geliştirilmesi gereklidir. Günümüzde, yeraltı zenginliklerinin ve diğer yerbilim kaynaklarının miktar ve çeşit olarak daha çok kullanılması kaçınılmaz hale gelmiştir.

Bu çalışmada, yerbilimlerinin temel kaynağı olan yeryuvarının zonlu iç yapısı incelenmiş, yerbilim kaynakları sınıflandırılmış ve gömülü maden yataklarının aranmasında kılavuz olabilecek modellemelerle birlikte granitoyidlere bağlı olarak gelişen maden yatakları açıklanmıştır.

12

Magmatizma, maden yataklarının oluşumunda etkili olan en önemli etkendir. Bu nedenle maden yataklarının aranmasında, levha tektoniğiyle yakından ilişkili olarak gelişen magmatik süreçlerin ve magma tiplerinin çok iyi incelenmesi gerekmektedir. Elde edilecek bulgu ve bilgilerle bilinen maden yataklarının potansiyellerinin geliştirilmesi ve yeni gömülü maden yatakların bulunması daha da kolaylaşacaktır.

KATKI BELİRTME

Bu çalışmanın hazırlanmasındaki çeşitli katkılarından dolayı Dr. Engin Öncü Sümer’e (MTA Jeoloji Etütleri Dairesi Başkanı), Jeo. Yük. Müh. Cahit Dönmez’e (MTA Maden Etüt ve Arama Dairesi Başkanı), Prof. Dr. Ahmet Gökçe’ye (CÜ) ve Prof. Dr. Nurullah Hanilçi’ye (İÜ) teşekkür ederim.

DEĞİNİLEN BELGELER

Boztuğ, D. 1989. Granitoyidler, Maden Tetkik ve Ara-ma Genel Müdürlüğü Yayını, Eğitim Serisi No: 30. 138 s.

Chappel, B.W., White, A.J.R. 1974. Two contrasting granite types, Pacific Geology, 8, 173-174.

Clarke, F.W., Washington, H.S. 1924. The compositi-on of the earths crust, U.S. Geol. Survey Prof. Paper 127, 117 s.

Collins,W.J., Beams, S.D., White, A.J.R., Chappel, B.W. 1982. Nature and origin of A-type granites with particular reference to Southeastern Aust-ralia, Contrib. Mineral. Petrol., 80, 189-200.

CRIRSCO, 2012. CRIRSCO Raporlama Sistemleri, Kodları ve Yönergeleri, Committee for Mineral Reserves International Reporting Standards.

Debon, F., Le Fort, P. 1982. A chemical-mineralogical classification of common plutonic rocks and associations, Transactions of the Royal Soc.

of Edinburg, Earth. Planet. Sci. Lett., 44, 239-246.

Dirik, K. 2015. Fiziksel jeoloji-2, Ders Notları, 19. Bö-lüm, Ankara (yayımlanmamış).

Eren, Y. 2017. Yeryuvarının yapısı ve yerici, Ders Not-ları, Selçuk Üniv. Jeo. Müh. Böl., Konya (ya-yımlanmamış).

Gökçe, A. 1995. Maden yatakları, Cumhuriyet Üniver-sitesi Yayınları No: 59,307 s.

Ishihara, S. 1977. The magnetite-series and ilmeni-te-series granitic rocks, Mining Geol. (Japan) 27, 293-305 s.

Mason, B. 1958. Principles of geochemistry (2d. ed.), New York, John Wiley and Sons, Inc., 310 s.

MGM, 2017. Meteoroloji Genel Müdürlüğü web site-si verileri, Meteoroloji Genel Müdürlüğü, www.mgm.gov.tr

MTA, 2017. Uzaktan algılama ve coğrafi bilgi sistem-leri verileri, Maden Tetkik ve Arama Genel Mü-dürlüğü, Ankara.

Pearce, J.A., Harris, N.B.W., Tindle, A.G. 1984. Trace element discriminant diagrams for the tectonic interpretation of granitic rocks, J. Petrology, 25, 4, 956-983.

Streckeisen, A.L. 1976. Classification of the common igneous rocks by means of their chemical com-position, Neues Jahrb. Mineral., Monatsh, 1, 1-15.

USGS; 2017. United States Geological Survey web sitesi verileri, United States Geological Survey, https://earthquake.usgs.gov

Whalen, J.B. 1985. Geochemistry of an island-arc plutonic suite, the Uasilau-Yau Yau intrusive complex, New Britian PNG., Journal of Petro-logy 26, 319-327.