Jeokimya Jeokimya Uygulamalar - 1 UYGULAMALI JEOKİMYA BÖLÜM 10 GİRİŞ Uygulamalı jeokimya, gerek madenlerin oluşumu esnasında çevre kayaçların kimyasında gelişen değişiklikler ve gerekse, madenlerin oluşumundan sonra gerçekleşen bazı olaylar sonucunda yüzeysel ortamlarda meydana gelen kimyasal değişikliklerin belirlenmesi esasına dayanır. Bütün bu değişiklikler kullanılarak yeni maden yataklarının bulunabilmesi için ne tür yöntemler kullanılabileceğini ortaya koyar. UYGULAMALI JEOKİMYA ? Giriş ? Temel kavramlar ? Birincil dağılım ? İkincil dağılım ? Sebepleri ? Çeşitleri ? Drenaj jeokimyası ? Toprak jeokimyası ? Bitki jeokimyası ? Kısa Sorular Böylece; uygulamalı jeokimya şu alanlarda kullanılır: 1: Jeokimyasal prospeksiyon 2: Çevre kirliliği tespiti 3. Tıbbi çalışmalar. Hastalık kaynaklarının belirlenmesi 4. Atık depolama alanlarının belirlenmesi UYGULAMALI JEOKİMYA: Genel Kavramlar Jeokimyasal Çevre: Ergime, kristallenme, erozyon, çözülme, çökelme ve radyoaktif bozunma, taşınma ve çökelme gibi değişik jeolojik olayların gerçekleştiği ortamlardır. 1) derin kökenli çevreler ve 2) yüzeysel çevreler. Derin kökenli çevreler ( H i p o e j e n = p r i m e r = b i r i n c i l = e n d o j e n i k ), yüzeysel suların erişebileceği derinliklerden yeni kayaçların oluşabileceği derinliklere kadar iner. Mağmatik ve metamorfik işlemlerin yoğun olarak gözlendiği bu zonda, a) sıcaklık ve basınç yüksek, b) serbest oksijen miktarı (oksijen basıncı = ƒO 2 ) düşük ve c) sıvı hareketleri de son derece sınırlıdır. Yüzeysel (Süperjen=sekonder (ikincil) = eksojen) çevre ayrışma, erozyon ve tortulaşmanın geliştiği jeolojik ortamları ifade eder. Bu zonda a) sıcaklık düşük, b) basınç hemen hemen sabit; c) serbest oksijen, CO 2 ve su içeriği yüksek, d) çözeltiler serbestçe hareket edebilirler.Metamorfizma Ergime Metamorfik kayaçlar Kristalleşme Tortulaşma ve diyajenez Yükselme, erozyon ve bozunma Sedimanter kayaçlar Çözünür tuzlar v Yüzeysel ve derinsel jeokimyasal çevreler birbiriyle doğrudan ilişkili olup, kapalı bir devre oluştururlar. Böylece derinsel kökenli mağmatik faaliyetlerle oluşan mağmatik kayaçlar, yüzeysel ortamlarda aşınıp tortulaşma havzalarına taşınarak tortul kayaçları oluşturur. Veya bu mağmatik kayaçlar içindeki yoğun mineraller aşınıp belirli bir miktar taşınarak plaser yatakları oluştururken, hareketliliği az olan elementler ayrışma ortamında yığışarak değişik özellikte kalıntı tip yatakları oluşturur.Jeokimyasal Dağılım: Böylece atomların veya parçacıkların yeni ortamlara, jeokimyasal çevrelere hareket etmesi ve taşınması işlemine jeokimyasal dağılım denir. Derin kökenli veya yüzeysel; Birincil veya ikincil olabilir. Taşınma Dağılım şekli Hareketlenme çevresi Çökelme çevresi Hareketli faz Durum Çevre Derin Kökenli Çevre Yüzeysel Çevre Birincil Madenlerin oluşumu esnasında metallerin veya diğer gerekli maddelerin yan kayaç içerisine girip yayılması Volkanojenik bir maden yatağı yakınında metalce zengin sıcak çözeltilerin deniz tabanına ulaşıp yayılması ve çökelmesi İkincil Metamorfizma veya tekrarlanan çözelti faaliyetleri sonucunda bir metal yığışım zonundan metallerin uzaklaşması Sülfürlü cevher kütlelerinin yüzeysel olarak bozunması veya bazı kayaçların bazı elementler bakımından göreceli olarak zenginleşmesi. UYGULAMALI JEOKİMYA: Genel KavramlarJeokimyasal Hareketlilik (mobilite): Jeokimyasal hareketlilik (mobilite), elementlerin çevrelerindeki matrikse göre göreceli olarak hareket edebilme kolaylığıdır ve element dağılım işlemini kontrol eden ana etkendir. Yüzeysel şartlarda ve çevrelerde hareketlilik, sıvı çözeltiler halinde taşınma şeklinde gerçekleşir ve i yo n i k p o t a n si ye l i l e b e l i r l e n i r. Ca, Na gibi iyonik potansiyeli düşük olan elementler, basit katyonlar halinde çözülebilir ve çözelti içinde uzaklara taşınabilir. Çok yüksek iyonik potansiyele sahip elementler, oksijen iyonlarını bünyelerine çekerek kolaylıkla çözülebilen oksitler oluştururlar. İyonik potansiyel değeri orta derecede olan (Al, Ti, Sn gibi) elementler düşük çözünürlükleri ve yüzeylere kolaylıkla absorbe olabilmeleri nedeniyle hareketsizdirler (immobildirler). Geçiş elementleri (Fe, Cu, Cr, Ag gibi) ile peryodik tablonun orta kesiminde yer alan elementler (Ti, Zr, Y, Nb gibi) kendileriyle benzer iyonik potansiyel değerine sahip elementlere göre daha zor çözünür ve yüzeylere (kil minerallerinin yüzeylerine) çok daha güçlü bir şekilde yapışırlar. Dolayısıyla hareketlilikleri de aynı oranda az olur. Li Na K Rb Cs Be Mg Fe Mn Ca Sr Ba Al V Cr Ti Sc Lu Y La Si Ge Ti Sn Zr, Hf U Ce Th N P V Nb, Ta S Cr Mo, W U 1 2 3 4 5 6 0,5 1,0 1,5 10 8 6 4 3 2 1 İyon yükü (Z) UYGULAMALI JEOKİMYA: Genel KavramlarJeokimyasal Hareketlilik (mobilite): Hareketlilik ve ona bağlı gelişen elementlerin bir ortamdan başka bir ortama göçü, ortamın Eh ve pH’ı ile çok yakından ilgilidir. K: Hareketlilik katsayısı, M: Sıvı içerisindeki element konsantrasyonu (mg/lt) a : Sıvı içerisindeki toplam mineral kalıntısının yüzdesi N : Kayaç içerisindeki (%) element konsantrasyonu N * M * 100 K a ? UYGULAMALI JEOKİMYA: Genel Kavramlar Hareketlilik (K) Oksitleyici pH = 5-8 Oksitleyici pH <4 İndirgen Ortam Yüksek (K>10) Cl, Br, I, S, Rn, He, C, N,, Mo, B Cl, Br, I, S, Rn, He, C, N, B Cl, Br, I, Rn, He Orta (K= 1-10) Ca, Na, Mg, Li, F, Zn,, Ag, U, V As (Sr Hg Sb ?) Ca, Na, Mg, Sr, Li, F, Zn, Cd, Hg, Cu, Ag, Co, Ni, U, V, As, Mn, P Ca, Na, Mg, Li, Sr, Ba, Ra, F, Mn Az (K= 0.1- 1) K, Rb Ba Mn,, Si Ge P Pb Cu Ni Co (Cd, Be, Ra, In, W?) K, Rb, Ba, Si, Ge, Ra K, Rb, Si, P, Fe Hareketsiz (K<0.1) Fe, Al, Ga, Sc, Ti, Zr, Hf, Th, Pa, Sn, N.T.E., Pt, Au Fe, Al, Ga Sc, Ti, Zr, Hf, Th, Pa, Sn, N.T.E., Pt, Au Fe, Al, Ga, Ti, Zr, Hf, Th, Pa, Sn, N.T.E., Pt, Au, Cu, Ag, Pb, Zn, Cd, Hg, Ni, Co, As, Sb, Bi, U, V, Se, Te, Mo, In, CrAna element, Tali element ve İz element Elementler yeryuvarındaki bolluk derecelerine göre değişik isimler alırlar. Doğal oluşuklar içerisindeki bolluk derecesi % 1 veya daha fazla olan elementler ana elementler olarak adlandırılır. Bu tür elementler kayaç yapıcı elementler olarak ta bilinirler. Si, O, Al, Ti, Fe, Mg, Ca, Na, K ve H ana elementlerdir. Bolluk derecesi % 1 ile % 0,1 arasında bulunan elementler (Ti, P, H, C gibi) tali (minör) e l e m e n t l e rdir. Bolluk derecesi % 0,1 den az olan elementler (Zr, Nb, Hf, As, Au, Ag, .... vs) ise iz (eser) elementler dir. Gösterge ve İz bulucu element Bir jeokimyasal prospeksiyon çalışmasında herhangi bir cevherli kütleyi bulabilmek (ortaya çıkarabilmek) için kullanılan ve analiz edilen elemente gösterge element denir. Gösterge element aranmakta olan madenin ekonomik kısmını oluşturan elementtir. Örneğin Cu yatakları için Cu elementi veya Au yatakları için Au gibi. Fakat aranmakta olan metal, yüzeysel şartlarda hareketsiz ise, analiz edilmesi ve yorumlanması zorsa veya analiz edilmesi çok pahalıya mal oluyorsa, aranan element ile ilişkili olan bir başka element daha kullanışlı olacaktır. Bu tür elementler de iz bulucu (path-finder) elementler olarak adlandırılırlar. Örneğin epitermal altın yataklarında altın, cevherin ana elementidir. Altın ile birlikte bulunması muhtemel diğer elementler de As, Sb, Hg, Ta, W’dır. Epitermal yataklarda Cu da Au ile birlikte bulunabilir. Dolayısıyla burada Au gösterge element, diğer elementler ise iz bulucu elementlerdir. UYGULAMALI JEOKİMYA: Genel KavramlarJeokimyasal ve analitik olarak aranmakta olan asıl metale göre daha iyi özellikler sunan elementler, daha iyi iz bulucu elementler oluştururlar. Örnek olarak Mo, genel olarak bütün yüzeysel ortamlarda Cu’a göre çok daha hareketli olduğundan, özellikle porfiri Cu yataklarının aranmasında çok iyi bir iz bulucu element olarak kullanılır. Çünkü, Cu bulunduğu ortamdan (cevherli kütleden) çok fazla uzaklara kadar çözelti halinde taşınamayacağından, cevherden uzak kesimlerden (> 1-2 km) alınan örneklerde (dere kumu örnekleri) Cu değerleri son derece düşük olur. Buna karşın Mo hareketli olduğundan, aynı örneklerdeki Mo değeri çok daha yüksek olur, ki bu da cevherin bulunduğu yerin tahmininde veya jeokimyasal prospeksiyon yapılan alanın daha da daraltılmasında yardımcı olur. Bazı durumlarda iz bulucu element, gösterge elemente göre yani aranmakta olan ve cevherin yapısında bulunan elementlere göre daha kullanışlı olabilir. Örneğin Ni - Cu yataklarının aranmasında Cu, Ni’e oranla daha kullanışlıdır. Çünkü bu tür yataklar, ultrabazik kayaçlar içinde yer alırlar ve bu tür kayaçların Ni içerikleri (cevherleşme içerseler de içermeseler de) yüksektir. Bu nedenle ultrabazik kayaçlarda konsantrasyonu daha az olan Cu, bu tür yataklarda çok daha iyi bir iz bulucu elementtir. İz bulucu elementin gösterge elemente göre çok daha avantajlı ve kullanışlı olduğu bir diğer durum da gösterge elementin kayaç içindeki bolluk derecesinin analiz edilebilecek sınırların altında olmasıdır. Örneğin altın analizleri. En iyi analitik yöntemlerle bile, altının analiz edilebilmesi için 20 ppb (milyarda bir) den fazla olması gerekir. Bu nedenle altın aramalarında, gösterge elemente ilave olarak iyi bir iz bulucu element olan As de kullanılır. Gösterge ve İz bulucu element UYGULAMALI JEOKİMYA: Genel KavramlarGösterge ve İz bulucu element Maden Yatağı Türü Ana bileşenler İlişkili elementler Ultrabaziklere bağlı Cr yatakları Cr Ni, Fe, Mg, Pt Ultrabaziklere bağlı Fe yatakları Fe Ti, V, P, Co Ultrabaziklere bağlı Cu-Ni yatakları Cu, Ni, S Pt, As, Co Porfiri Cu yatakları Cu, S Mo, Au, Ag, As, Pb, Zn, K Porfiri Mo yatakları Mo, S W, Sn, Cu, F Skarn tür Fe yatakları Fe Cu, Co, S Skarn tür Cu yatakları Cu, Fe, S Au, Ag, Skarn tür Pb-Zn yatakları Pb, Zn, S Cu, Fe Skarn tür W yatakları W Mo, Sn, Cu, F, Mn Sn-W içeren greyzen yataklar Sn, W Cu, Mo, Bi, Li, Rb, Cs, F, B Sn içeren damar tip yataklar Sn, S Cu, Zn, Ag, Sb Epitermal Au yatakları Au, Ag Sb, Hg, As, Tl, W Epitermal Pb-Zn yatakları Pb, Zn, S Cu, As, Sb, Au, Ag, Se, Bi, Te Mezo-epitermal Cu yatakları Cu, Pb, Zn, S Au, Ag, As, Sb Alp tipi Pb-Zn yatakları Pb, Zn, S Ba, F, Co, Ni, Cd, Cu, Hg Uranyum içeren damarlar U Mo, Pb, F Beşi tip masif sülfit yatakları Cu, S Zn, Co, Cd, Au Kuroko tip masif sülfit yatakları Cu, Zn, Pb, S Ba, As, Au, Ag, Se UYGULAMALI JEOKİMYA: Genel KavramlarJeokimyasal Anomali Kavramı Bir elementin bir bölgedeki ortalama konsantrasyonu, o elementin temel değeri olarak bilinir. Ancak değişik jeolojik ve jeokimyasal olaylar sonucunda, herhangi bir elementin bir bölgedeki derişimi, ortalama derişimine oranla değişebilir (artabilir veya azalabilir). Bu durum, daha çok cevher oluşukları çevresinde gerçekleşir. Bu durumda da jeokimyasal anomali kavramı ortaya çıkar. jeokimyasal anomali Verilen bir jeokimyasal ortamda herhangi bir element için elde edilen verilerin (analiz sonuçlarının) o ortama ait olan veya o ortamı karakterize eden verilerden sapmasıdır. Eğer elde edilen konsantrasyon değerleri, o ortamdaki kayaca ait ortalama verilere göre daha yüksek ise, bu bir pozitif jeokimyasal anomalidir. Aksine, ortamdaki kayaca ait ortalama değerlerden daha düşük değerler elde edilirse, bu bir negatif jeokimyasal anomali oluşturur. Her jeokimyasal anomali gerçek anomali değildir. Herhangi bir cevherleşme ile ilişkili olan, yani hidrotermal faaliyetler sonucunda gelişmiş olan ve bir cevherleşmenin bulunmasında rehber olabilen anomaliler, ö n e m l i v e gerçek anomaliler olarak adlandırılır. Herhangi bir cevherleşme ile ilişkisi olmayan, sadece bazı jeolojik, jeokimyasal ve antropolojik işlemlere bağlı olarak ortaya çıkan anomaliler de yalancı (önemsiz) anomalilerdir. Örneğin, bir bölgeye atılmış olan hurda (araç) yığınları yüzeysel suların etkisiyle çok yöresel Fe anomalileri oluşturabilir. Bu bir yalancı anomalidir. UYGULAMALI JEOKİMYA: Genel KavramlarJeokimyasal Jeokimyasal Anomali Anomali Kavramı Kavramı 1) anomali, 2) eşik değer, 3) temel değer ve 4) anomali kontrastı. Temel değer, cevherleşme içermeyen kayaçta aranılan elementin ortalama konsantrasyonudur ve cevherleşme içermeyen bölgelerden alınan örneklerden elde edilen konsantrasyonların aritmetik ortalamasıdır. Örneğin; cevher içermeyen ultramafik kayaçlarda Cu’a ait temel değer yaklaşık 42 ppm’dir. Eşik değer, temel değerlerde görülen oynamaların en üst sınırıdır. Bu değerin üzerindeki değerler anomali, altındaki değerler ise temel değerlerdir. Jeokimyasal prospeksiyon aşamasında en önemli noktalardan biri eşik değerin belirlenmesidir. Anomali kontrastı, jeokimyasal prospeksiyonda kullanılan herhangi bir elementin anomali topluluğunun ortalamasının temel değerler topluluğunun ortalamasına oranıdır. Anomali kontrastı, herhangi bir jeokimyasal örnekleme çalışması sonucunda bir element için elde edilen anomalinin, o elementin temel değerler topluluğuna göre ne derece şiddetli olduğunu ve dolayısıyla bu anomalinin bir cevherli kütleye işaret etme şansının (yani gerçek anomali olup olmadığının) ne kadar yüksek olduğunu belirlemeye yarar. Bu nedenle, jeokimyasal çalışmalarda anomali kontrastı yüksek çıkan elementler tercih edilir. Anomali kontrastı şöyle hesaplanır: Burada X a ve X b sırasıyla anomali ve temel değerler topluluklarının ortalama değerleri; s b ise temel değerler topluluğunun standart sapmasıdır. b a X X C ? ) s * 2 X ( X C b b a ? ? veya UYGULAMALI JEOKİMYA: Genel KavramlarCevher Anomali Yerel eşik değer Bölgesel eşik değer Normal senjenetik dağılım Yerel senjenetik dağılım Yan kayaç anomalisi Yerel senjenetik dağılım Normal senjenetik dağılım Jeokimyasal Anomali Kavramı UYGULAMALI JEOKİMYA: Genel Kavramlarİz Elementlerin Katı Maddelerde Zenginleşme Yolları (1) Az bulunan maddeler içinde ana bileşen olarak. Örneğin yeryuvarında az miktarda bulunan kalkopirit (CuFeS 2 ) içinde Cu ve Fe’ in bulunuşu gibi. Bu tür maddeler içindeki elementlerin hareketliliği, tamamen maddenin yüzeysel şartlarda bozunmaya olan direncine, elementlerin çözünürlülüğüne ve maddenin fiziksel taşınma mekanizmasına bağlıdır. (3) Kötü kristallenmiş maddeler içinde iz element olarak veya bunlar içinde kapanlanmış mineral olarak. Örneğin Fe-Mn oksitler içinde Co ve Cu’ın varlığı, montmorillonit türü killerin oktahedral boşluklarında Zn’nun varlığı ve organik bileşikler içinde Hg’nın varlığı gibi. Bunlar daha çok yüzeysel şartlarda ortaya çıkarlar ve elementlerin serbestleşmesi önceki iki maddede olduğu gibi ana bileşenin dayanıklılığına bağlıdır. Ancak kötü kristallenmeden ötürü, mineral daha kolaylıkla bozunup, içerilen iz elementler jeokimyasal çevrime katılabilir. (2) İyi şekilde kristallenmiş bir mineral içinde iz element olarak. Pb ve Ba’un feldspatların yapısında bulunması gibi. Bu elementlerin içinde bulundukları mineralden jeokimyasal çevrime katılabilmeleri de bir önceki maddede olduğu gibi mineralin yapısına bağlıdır. (4) Kolloidal Fe-Mn oksitler ile kil ve organik maddelerin yüzeyine yapışmış olarak veya kil minerallerinin iyon değişim yüzeyinde. Bunlar tamamen yüzeysel koşullarda gerçekleşir ve özellikle toprağın B zonunda ve dere kumu içerisinde gerçekleşir. Örneğin gümüşün Fe-Mn oksitlerin yüzeyine yapışıp zenginleşmesi. Ba, Cd, Co, Ni, Tl ve Zn, Mn-oksitler tarafından; As ve In da Fe- oksitler tarafından güçlü bir şekilde tutulur. Bu tür maddelerden iz elementlerin hareketlenmesi temasta bulundukları çözeltinin bileşiminde meydana gelecek basit bir değişiklikten etkilenebilir. Yani bunların hareketlenmesi çok kolaydır.BİRİNCİL JEOKİMYASAL DAĞILIM Metalik maden oluşukları çevresinde elementlerin yan kayaç içerisinde zenginleşmesi ile ortaya çıkan jeokimyasal dağılım birincil jeokimyasal dağılım olarak adlandırılır. Zenginleşmenin gelişeceği zonlar : 1. Özellikle kayaçlar içindeki kırık, çatlak ve fay sistemleri, 2. Tortul kayaçlardaki katmanlanma yüzeyleri, 3. Her türlü kayaç içinde gelişebilen değişik porozite türleri (gaz boşlukları, erime boşlukları gibi) Birincil Jeokimyasal dağılımın oluşabilmesi için bir çözeltinin bu boşluklardan geçmesi gerekir. Bu çözeltiler çoğunlukla sıcak (T>100 o C) olup bünyelerinde çözünmüş bir çok bileşen barındırırlar. Çözelti yan kayaç içinde hareket ederken çözelti-yan kayaç reaksiyonuna bağlı olarak (1) Çözeltinin sıcaklığı zaman içinde azalır, (2) Çözeltinin asitlik derecesi (pH) ve oksidasyon potansiyeli (Eh) değişebilir. (3) Bütün bu olaylar sonucunda, yan kayaç içindeki boşluklarda hareket etmekte olan çözeltinin bünyesindeki bileşenler değişik mineraller halinde kristallenmeye başlar. (4) Bazı bileşenler de yan kayaçta mevcut bazı minerallerin yapısına girebilir. Böylece birincil jeokimyasal dağılım gerçekleşir Birincil jeokimyasal dağılım iki yolla gelişir: 1) çözeltinin yan kayaç içinde difüzyonu ile ve 2) çözeltinin yan kayaç içindeki kırık sistemleri boyunca hareketine bağlı olarak (sızma).(1) Difüzyon Yoluyla Birincil Jeokimyasal Dağılım Difüzyon, çözelti içindeki iyon ve diğer çözünmüş bileşenlerin, kayaç içindeki boşluklarda yüksek konsantrasyonlu bölgeden düşük konsantrasyonlu bölgeye doğru atomik olarak hareket etmesi olayıdır. Bu yolla element zenginleşmesi son derece yavaştır ve bu nedenle çok uzun zaman içinde gerçekleşir. Difüzyon yoluyla jeokimyasal dağılımın gerçekleşebilmesi şu faktörlere bağlıdır: ( a ) Yayılan (difüzyona uğrayan) elementin kaynaktaki konsantrasyonu: Bu değer ne kadar yüksek olursa yayılım zonunda element o derece uzağa taşınabilir. Difüzyon olayı ne kadar uzun zamanda gerçekleşirse, oluşan dağılım zonu o derece büyük olur . ( b ) Yan kayacın cinsi: Yan kayaç iyonların çok kolaylıkla reaksiyon yapabileceği bir kayaç ise (kireçtaşı gibi), çok lokal zenginleşme olur. Buna karşın reaksiyona uygun olmayan (veya zayıf; volkanik) bir kayaç ise, dağılım o derece geniş yayılımlı olur. ( c ) Yüksek poroziteli ve permeabiliteli (boşlukları birbirleriyle bağlantılı) kayaçlarda difüzyon daha kolay gerçekleşir ve geniş bir dağılım sunar. ( d ) Küçük iyon yarıçaplı iyonlar daha kolay yayılabilirler ve dolayısıyla daha geniş dağılım zonu oluşturur.0 10 20 30 40 50 60 70 Metre 0 5 10 15 20 25 Konsantrasyon (ppm) (1) Difüzyon Yoluyla Birincil Jeokimyasal Dağılım 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 Ba (ppm) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Metre 10 100 1000 10000 100000 1000000 Cu (ppm) Altere dasit Cu damarı Ba Cu Barit damarı Difüzyona bağlı birincil jeokimyasal dağılımda, açık bir kanala dik yönde (yanal olarak) gelişen bir dağılım vardır. Genel olarak, dağılım zonunun genişliği < 40 m’dir. Ancak oluşan zenginleşme zonunun genişliği (difüzyon katsayısındaki farklılıklardan ötürü) elementten elemente değişim gösterir. Örneğin Nevada’da Au ve Ag elementleri cevher damarlarından itibaren yaklaşık 50 m genişliğinde bir dağılım gösterirken, aynı ortamda Cu, Pb ve Zn ise sadece 20 m’lik bir dağılım gösterir. (2) Sızıntı Yoluyla Birincil Jeokimyasal Dağılım Hidrotermal çözeltilerin yan kayaç içindeki kırık sistemleri boyunca hareketi sonucunda meydana gelen element zenginleşmesidir. Bu tür jeokimyasal dağılım türleri, özellikle bilinmeyen maden yataklarının ortaya çıkarılmasında son derece elverişli ipuçları sağlar. Sızma türü dağılımların yeri, gelişimi ve büyüklüğü şu faktörlere bağlıdır: ( a ) Çözeltinin hareket yolu veya kanalı. Çözelti hareketi kırık sistemleri boyunca çok daha hızlıdır. Buna karşın mineral sınırları ve diğer poroziteler boyunca akış çok daha sınırlıdır. Örneğin, granitik bir kayaç içinde 1 mm genişliğinde bir kırığın varlığı, bu kayaç içinde çözeltinin akış hızını 10 5 -10 6 oranında artırır. ( b ) Çözelti hareket kanalının duruşu. Kırık sistemleri düşey veya düşeye yakın derecede eğimli ise, sızma türü anomalilerin düşey yönde yayılımı çok geniş, yanal yayılımı ise sınırlı olur. Bir çok maden yatağında bu mesafe 200 ile 800 m arasında değişmektedir. Ancak kırık sistemleri yataya yakın ise veya sızma anomalileri katman düzlemleri tarafından kontrol ediliyorsa, anomaliler yanal olarak çok geniş yayılımlı (>200 m) fakat düşey yönde sınırlı olur. ( c ) Çözelti içindeki element konsantrasyonu ne derece fazla ise, dağılım zonunun genişliği de o derece fazla olur. Cevher oluşturucu bir çözelti içinde metal konsantrasyonu 1-1000 ppm arasında değişir. Bu değer yüzey sularında ise çok çok daha düşüktür. Mineral çökelimi son derece iyi gelişmiş olan bir sistemde mineral çökelimi tamamlandığında bile, çözelti içinde hala bazı elementler yüksek konsantrasyonlarda olabilir. Çünkü mineral çökelimi için gereken H 2 S tükenmiş olabilir. Dolayısıyla böyle bir çözelti, geçtiği yollar boyunca yan kayaçta kesinlikle bir element zenginleşmesine yol açacaktır. Difüzyon ve Sızıntı Tür Birincil Dağılımların Karşılaştırılması ( a ) Sızma anomalileri cevherli kütleden itibaren birkaç yüz metre genişliğe ulaşabilirken, bu değer difüzyon anomalileri için genellikle <40 m’dir. ( b ) Difüzyon anomalilerinde damara göre örnek uzaklığı-örneğin element konsantrasyonu grafiği oluşturulduğunda, bu grafik yukarı doğru konkav bir yapı sunar. Buna karşın, bu grafik sızma anomalilerinde ters S şekillidir. Damara yakın konumda eğri aşağı doğru konkav iken, damardan uzaklaşıldığında yukarı doğru konkav bir hal alır. Ancak bu durum tamamen damarın etrafındaki yan kayacın geçirgenliğine bağlıdır. Cevherli kütleden uzaklık Cevherli kütleden uzaklık Difüzyon Çözelti akışına bağlı sızmaBirincil Jeokimyasal Dağılımda Zonlanma Hidrotermal çözeltiler akış kanalları boyunca hareket ederken, yan kayaç ile sürekli reaksiyon halinde olur. Çözeltinin Eh ve pH’ında değişiklikler olur ve Çözelti soğumaya başlar. Sonuçta mineral çökelimi başlar. Mineral çökelimi olurken, geride kalan çözeltinin kimyasal bileşimi sürekli değişmektedir. Bu olaylara ilave olarak, aynı zamanda yan kayacın içine doğru difüzyona bağlı bir iyon akışı da söz konusudur. Yan kayaçta organik madde, kil mineralleri ve Fe-Mn oksitler gibi mineraller varsa, bunlar da çözelti bünyesinde bulunan bazı bileşenleri tutabilirler. Böylece akış kanalı boyunca bir mineral ve dolayısıyla element zonlanması gerçekleşir. Bu zonlanma hem cevher içinde ve hem de cevherin çevresindeki yan kayaçta da gelişir. Böylece bazı elementlerin zenginleşip bazılarının fakirleşmesine bağlı olarak asıl cevherli kütlenin nerede bulunabileceğine ait büyük ipuçları sunar Zonlanma gelişim yönüne göre isimlendirilir. Cevher oluşturucu çözeltinin akış yolu boyunca oluşan zonlanmaya aksiyal (boyuna) zonlanma, bu yöne dik olarak yani cevherin doğrultusuna dik olarak gelişen zonlanmaya da enine (transvers) zonlanma denir. Ba anomalisi Pb anomalisi Cu-Zn anomalisi Co-Mo anomalisi Cevher Fay sistemi Yüzeye yakın En derin kesim Ba -(Sb, As, Hg)–Cd–Ag–Pb – Zn – Au – Cu - Bi-Ni-Co-Mo –U -Sn-Be-W 93- 100 87 100 80 84 87 84 86 72 50 55 48 100 66 60 72 Birincil Jeokimyasal Dağılımda ZonlanmaBaşka jeolojik, jeofiziksel ve jeokimyasal (dere kumu, toprak ve bitki örneklemesi gibi) yöntemlerle tespit edilmiş olan anomali sahalarının detaylı olarak araştırılmasında kullanılır. Ayrıca bir yöredeki mağmatik kütlelerin herhangi bir element veya elementler için bir potansiyele sahip olup olmadığını test etmek için doğrudan başka hiçbir jeokimyasal yöntem kullanılmadan da (başlangıç aşaması olarak) gerçekleştirilebilirler. Bu tür dağılımda kayaç örnekleri kullanılır. Diğer yöntemlerle elde edilen anomali sahalarında bulunan mostralardan belirli hatlar boyunca kayaç örnekleri alınması esasına dayanır. Bu nedenle litojeokimyasal prospeksiyon olarak adlandırılır. Birincil Dağılımın Jeokimyada Kullanılması Birincil Dağılımın Jeokimyada Kullanılması Litojeokimyasal prospeksiyonun en önemli avantajları şunlardır: ( a ) jeolojik, jeofiziksel ve jeokimyasal (dere kumu, toprak ve bitki örneklemesi gibi) yöntemlerle tespit edilmiş olan anomali sahalarının detaylı olarak araştırılmasında kullanılabilecek tek yöntemdir. Sondaj aşamasına geçmeden uygulanması gereken son yöntemdir. ( b ) Tespit edilen anomali sahaları içerisinde, çok daha dar yayılımı olan alt bölgeleri bulmaya yarar ve böylece yarma, galeri ve sondaj lokasyonlarını belirlemede yardımcı olur. ( c ) Diğer yöntemlerle belirlenen anomalilerin hangi jeolojik, mineralojik ve kimyasal olaya bağlı olarak geliştiğini anlamaya yardım eder. ( d ) Doğrudan kayaç örneği üzerinde yapıldığından, elde edilecek sonuçlar diğer örnekleme yöntemlerine nazaran çok daha doğrudur. Çünkü kayaç örnekleri, jeokimyasal ve metalürjik kirlenmeden etkilenmezler veya çok az oranda etkilenirler.Birincil Dağılımın Jeokimyada Kullanılması Litojeokimyasal prospeksiyon aşamasında takip edilecek olan işlemler şunlardır: (1) oryantasyon çalışması, (2) örnekleme profillerinin belirlenmesi, (3) örnek alımı, (4) örneklerin analize hazırlanması, (5) verilerin değerlendirilmesi, (6) galeri, yarma veya sondaj lokasyonlarının belirlenmesidir. Planlanan litojeokimyasal prospeksiyonu gerçekleştirebilmek için gereken bilgilerin toplanabilmesi için yapılması gereken bir çalışmadır. Eğer aranmakta olan maden yatağı türü için yakın bölgede daha önceden yapılmış başka jeokimyasal çalışmalar yoksa, oryantasyon çalışması kaçınılmazdır. Kayaç jeokimyası öncesinde yapılabilecek olan bir oryantasyon çalışmasında cevap aranması gereken sorular şunlardır: Kayaç jeokimyası için oryantasyon çalışması ( a ) Aranmakta olan cevher türü için en uygun iz bulucu elementler, ( b ) Gerek gösterge ve gerekse iz bulucu elementlerin cevhersiz bölgede ve cevherin yakınındaki konsantrasyonları (temel ve anomali değerleri) ve anomali kontrastı, ( c ) Yüzeysel bozunma, kayaç birimleri, hidrotermal alterasyon ve diğer jeolojik olayların aranan elementlerin temel ve anomali değerleri ile anomali kontrastlarını ne şekilde etkilediği, ( d ) Cevherli kütle etrafında birincil element dağılım zonlarının genişliği ve düşey uzanımı, ( e ) Aranan elementin, diğer iz bulucu elementlerin oluşturduğu element zonlanması içerisindeki yeri ( f ) Anomali bölgelerinden cevherli kütleye ulaşmak için seçilmesi gereken en uygun örnekleme aralığı ve profiller arası uzaklık, ( g ) Önemli anomalileri kaçırmamak için gereken örnek miktarı, ( h ) En uygun örnek hazırlama ve kimyasal analiz yönteminin ne olduğu, (i) Analiz sonuçlarının değerlendirilmesi için en uygun yöntem.Litojeokimyasal Prospeksiyonda Örnekleme Şekli Örneklemede mevcut her anomali 3-6 arasında örnek ile temsil edilmelidir. Oryantasyon çalışmalarında örnekleme dağınık olarak yapılır. Yani örnek lokasyonu gelişigüzel seçilir. Sadece (yerel zenginleşmelerin olduğu kırık sistemleri gibi) belirli noktalardan örnek alımından şiddetle kaçınılmalıdır. Örneğin, herhangi bir mağmatik kayacın belirli elementler bakımından bir potansiyeli olup olmadığını araştırmak için bir prospeksiyon yapılacak olsun. Bu durumda, ilgilenilen her mağmatik kütleden birkaç adet kayaç örneği alınır. Örneğin büyüklüğü, aranan elemente ve aranmakta olan cevherleşme türüne göre değişir. Altın ve Pt gibi çok az ve kayaç içinde saçılmış olarak bulunan elementler ile ilgileniliyorsa, aranan elementin kaçırılmaması için büyük örnek alınmalıdır (10*10*10 cm). Daha bol bulunan elementler için (Cu, Pb, Zn gibi) avuç büyüklüğünden biraz büyük örnekler yeterlidir.Litojeokimyasal Prospeksiyonda Örnekleme: Detay Çalışma Jeolojik, jeofiziksel ve jeokimyasal yöntemlerle varlığı belirlenmiş bir veya birden fazla anomali sahasının araştırılmasına yönelik bir litojeokimyasal çalışma yapılacaksa (detay çalışma): Örnekleme belirli profiller (hatlar) boyunca yapılır. Tetkik edilmekte olan anomali, düzgün bir geometrik şekle sahipse, örnekleme dikdörtgen bir grid oluşturularak yapılır. Örnekleme yapılacak hatlar, anomalinin genel doğrultusuna dik olarak yerleştirilir. İki hat arasındaki mesafe, anomali en az iki hat boyunca görülecek şekilde düzenlenir. Diğer bir deyişle iki hat arasındaki uzaklık, anomalinin uzunluğunun 1/3’ünden fazla olmamalıdır. İki örnek noktası arasındaki mesafe ise beklenen anomalinin en dar kesimdeki genişliğini geçmeyecek şekilde düzenlenmelidir. Örnekleme, anomalinin doğrultusuna dik olarak açılan kanallar boyunca yapılır. Eğer anomalinin doğrultusu bilinmiyorsa veya anomali eş boyutlu ise en iyi yöntem karelaj bir grid oluşturmaktır. Bu durumda iki hat ve iki örnek noktası arasındaki mesafe, her anomali an az dört nokta ile temsil edilecek şekilde seçilir.Litojeokimyasal Prospeksiyonda Örnekleme Şekli Kayaç örneklemesinin en büyük dezavantajı, belirlenen her örnek noktasında mostra olmayabilmesidir. Böyle bir durumda örnek noktasının yakınından da örnek alınabilir. Eğer bir sonraki örnek noktasına kadar mostra yoksa, o örnek noktası boş bırakılır. Çok daha dar kapsamlı ve sadece belirli bir kütleyi detaylı olarak araştırmaya yönelik detay litojeokimyasal örneklemelerde: Nokta şeklinde örnek alımından ziyada, örneklenmesi düşünülen kütlenin duğrultusuna dik yönde oluşturulacak kanallar (yarmalar) boyunca kanal örnekleri alınması tercih edilir. Bu şekilde kütlenin büyüklüğüne göre doğrultu boyunca birkaç hat oluşturulur. Bu tür örnek alımı madencilik çalışmaları esnasında da kullanılır ve otomatik kesiciler vasıtasıyla yapılır. Arazide kanal açımı için, mostra yüzeyi bütün dış etkenlerden temizlenir. Mostra yüzeyinde herhangi bir yüzeysel bozunma izi ve toz kalmamalıdır. Bu durum sağlanınca, kanal güzergahı (bir tebeşir veya keçeli kalem yardımıyla) çizilerek yaklaşık 5-10 cm genişliğinde ve 3-5 cm derinliğinde kesilir. Kesilen kanaldan çıkarılan örnekler metre metre örneklenir. Her metreden çıkan örneğin tümünün alınmasına özen gösterilir.