Maden Yatakları Maden Yatakları Ders Notları III 67 8. BÖLÜM 8. KROM YATAKLARI 8.1. CEVHER MİNERALLERİ Krom cevherinin tek minerali kromittir. Ayrıca fuksit kemererit ve uvarovit te Cr içeren silikatlarda vardır. Mineral Kimyasal Formül Tenör (%) Yoğunluk Kromit Fuksit Kemererit Uvarovit (Fe,Mg)(Cr, Al, Fe) 2 O 4 Krom Mikası Krom Klorit Krom Granat 52-48 Cr 2 O 3 46 Cr (%1 Cr 2 O 3 =%0,694 Cr) 4,8 Kromit spinel grubuna dahil bir mineral olup, Cr +3 (0,64 A°), Al +3 (0,59 A°), Fe +3 (0,67 A°), elementleri benzer iyon yarıçaplarında olduklarından birbirleriyle yer değiştirebilirler. Örneğin Cr ile Al arasındaki yer değiştirmelerden dolayı, Al’lu silikatların bünyelerine bir miktar Cr girebilir. Fuksit, kemererit ve uvarovit bu şekilde oluşan minerallerdir. Krom yataklarında ana mineral olan kromite, gang mineralleri olarak her zaman enstatit, bronzit ve olivin bazen ojit, labrador ve bitovnit, ikincil mineral olarak talk aktinolit, antigorit, kemererit, uvarovit, magnetit ve klorit eşlik edebilir. Kromit genellikle olivin dışındaki silikatlardan daha erken oluşur. Bu sebeple kromitlerde olivin kapanımlarına rastlanır. Fakat diğer silikatlar kromitleri keser veya ornatır şekilde bulunurlar. 8.2. GENEL BİLGİLER 8.2.1. Kullanım Alanları: Krom cevherinin kullanım alanlarını daha çok tenörlerindeki Cr 2 O 3 ve demiroksit miktarları etkilemektedir. Ferrokrom üretiminde kullanılan cevherin Cr 2 O 3 /FeO oranı 2,5-3,0 olması arzu edilir. Al 2 O 3 kapsamı yüksek (%15’in üzerinde) nispeten fakir cevher ateşe dayanıklı mamul endüstrisinde ve ayrıca kimya endüstrisinde kullanılır. Ateşe dayanıklı mamül üretiminde kullanılacak cevherde Cr/Fe oranı önemli değildir. Böyle cevherlerde Al 2 O 3 tenörü yanında bazı fiziksel özellikler aranır. Örneğin tane büyüklüğü 2-3 mm altında olmamalı, cevher parçaları 5-30 cm boyutlarında ve sert olmalı, cevher kataklazma geçirmemiş olmalıdır. Kimyasal bileşiminde ise SiO 2 (en fazla %4-6), kükürt (en 68 fazla %0,05) ve fosfor (en fazla % 0,07) zararlı bileşenlerdir. Genel olarak % 20-35 Cr tenörlü cevherler işletilebilmektedir. Krom cevheri Cr 2 O 3 tenörüne göre üç sınıfa ayrılır. Sınıflar Cr 2 O 3 Tenörü 1. Sınıf 48’den fazla 2. Sınıf 42-48 3. Sınıf 42’den az Metal rezervine göre krom yatakları; Küçük Yataklar 10.000-50.000 ton metal Orta Büyüklükte Yataklar 50.000-200.000 ton metal Büyük Yataklar 200.000-500.000 ton metal 8.3.KROM YATAKLARININ OLUŞUMU VE TİPLERİ 8.3.1. Krom Yatakları Oluşumu ve Dokusal Özellileri Bütün krom yatakları bazik ve ultrabazik kayaçlar içinde bulunur. Serpantinleşmiş olarak görülen peridotitler en çok rastlanan kayaçlardır. Çok seyrek olarak piroksenolitler içinde yer alırlar. Bazik kayaçlardan norit, gabro ve anortozitler içinde ikinci derecede bulunabilirler. Peridotitlerden en çok harzburjit görülür. Dunit daha çok cevheri saran bir kuşak biçimindedir. Serpantinleşmenin ileri olduğu hallerde esas kayacı tanımakta güçlük çekilebilir. Eğer dunit serpantinleşmişse kı rmızı-turuncu bir renk verir. Krom cevheri yatakları hem deniz tabanına yayılan ultrabaziklerin oluşturduğu ofiyolitlerde, hem de büyük çaplı intrüzyonlara (Güney Afrika’daki Büyük dayk ve Bushveld masifi) bağlı olarak oluşabilmektedir (Şekil 8.1ve Şekil 8.2 ). 69 Şekil 8.1: Bushveld (Güney Afrika) Masifi sütun Kesiti (Routhier’ e göre) Şekil 8.2: Levhalara göre Cr yataklarının bulunduğu yerler (1 ve 2 oluşum yerleri). Kromit yatakları sadece erken magmatik (ortomagmatik) evrede fraksiyonel kristalleşmeyle oluşurlar. Kromitler içinde bulundukları kayaçlarla birlikte oluşurlar. Özşekilli kristaller yerine daha çok damla şekilli veya yuvarlağımsı taneler halindedirler. Magmanın üst kı sı mlarında oluşan kristaller ağırlıklarından dolayı dibe doğru çökerlerken magmatik eriyikler tarafından aşındırılırlar (koroziyona uğratılırlar). Bu çökme esnasında magmanın daha sı cak alt kısımlarında aşındırılan ve kısmen yeniden erimeye (resorbe olma) uğrayan taneler kenar ve köşelerini kaybederek yuvarlağımsı şekil alırlar. Kromitin magma eriyiğinden ilk ayrılması (Auscheidung=segregasyon) 900-1200 °C arasında gerçekleşmektedir. Kristalleşerek ayrılan kromitin aşağıya doğru aldığı yol birkaç 10 m’den birkaç 100 m’ye kadar olabilmektedir. Alınan bu yol mesafesinde sı caklıkta fazla bir değişiklik olmadığından 70 (ancak birkaç 10 °C olabilir) büyük çapta yeniden erime (resorbsiyon) olayı olmamaktadır. Bu magmada az miktarda bulunan uçucu maddeler sıvı fazın korunmasını sağlamaktadır. Kromitler nadiren Mg’ca zengin olivinler içinde özşekilli kristaller (oktaedrik) halinde bulunurlar. Olivinlerin oluşumu kromitlerden önce başlamaktadır. Bazı araştırmalara göre olivin oluşumu ile eriyiklerden kromit ayrılması arasında belirgin bir ilişki vardır. Olivin çok miktarda kristalleştiği safha aynı zamanda kromit ayrılmasının da en çok olduğu safha olmaktadır. Masiflerin taban kısımlarında büyük masif cevher birikimleri büyük çapta kromit ayrılımları olduğunu gösterir. Sıvı magmadan ayrılımla (differansiyasyonla) oluşan yataklardan başka bir de likit enjeksiyon yatakları vardır. Bu cevherleşme kromitçe zenginleşen magmanın yan kayaç içine (yarık, çatlak, kırık vb. boşluklara) enjekte olmasıyla meydana gelir. Likit enjeksiyon tipteki krom yataklarının tenörleri yüksek, fakat rezervleri azdır. Eskişehir Kavak cevherleşmesi bu tip bir yataktır. Damla şeklindeki ayrılım neticesinde, küre şeklinde leopar cevherleri ve daha az olarak da bilezik ve kokard (rozet, düğme) cevherleri oluşur. Leopar cevheri nodüllü, benekli ve serpintili cevherlere geçişler gösterebilirler (Şekil 8.3). Şekil 8.3: Krom cevheri doku çeşitleri *Serpintili Cevherler: Fe’ce fakir serpantinitlerde görülür. Genel olarak uzun mercekler halinde karışık ya da sıra şekilli 1- 2 mm çapında az-çok idiomorf olan krom cevherleridir. Serpintili kristalleşmeler in situ (yerinde) cereyan etmiştir. Yani cevherler herhangi bir yol kat etmezler. Serpintili oluşumlar şiliren ve şerit (band) halinde bir doku gösterebilir. Şilirenler s ı n ı rları kesin olmayan bulut şeklinde düzensiz mineral konsantrasyonlarıdır. Şiliren ve şerit şeklindeki oluşumlar cevhersiz dunit ve peridodit katları ile mm ile cm kalınlığında ardalanmalar yapabilirler. Bu cins cevherlerin istikametleri boyunca genişlikleri genellikle kalınlıkla birlikte büyür. Kalınlık dm’den m’ye kadar olabilir. Serpintili cevherlerin tenörü ortalama %10-20 Cr 2 O 3 , şiliren ce şerit tiplerinin ki ise %20-35 Cr 2 O 3 ’tür. 71 *Benekli ve Nodüllü Cevherler: Oluşum yeri daha ziyade taban bölgesi ve bunun biraz üst kı sı mlarıdır. Nodüllü cevherler esas itibariyle sıvı halde kromit ayrılmalarını gösteren karakteristik teşekküllerdir. Yuvarlağımsı tanelerin çapı genellikle 5-15 mm arasındadır. 30-40 mm çapında olanlarına leopar cevherler denir. Nodüllü oluşumda daha önce belirtildiği gibi kristallerin metallerce yol alması sözkonusudur. Alınan yolun uzunluğuna uygun olarak küreler büyümektedir. Bu tür cevherin tenörü %35-40 Cr 2 O 3 ’tür. *Blezik ve Rozet (Kokard) Cevherleri: Başlangıçta nöbetleşen kromit ve olivin kabuklarından oluşmaktadır. *Masif Cevherler: Masif cevherleşmeler büyük cevher kütleleri ve bantlar halinde meydana gelebilmektedir. Oldukça iri kristalli olup taneler birbirine dişli kenetlenmeler gösterirler. Bu durum sıvı bir fazdan a ğır a ğır gelişmiş bir kristalleşmeyi işaret eder. Masif cevherler genel olarak 1 cm veya birkaç cm tane boyunda olurlar. Tenörleri %45-54 Cr 2 O 3 ’tür. NOT: Kayma yüzeylerindeki sı vamadan dolayı kromit cevheriyle siyah benekli serpantinitleri birbirinden ayırmakta zorluk çekilebilir. Ancak bunu ayırd etmek için kolay bir yöntem vardır. Çekicin sivri ucu ile tozlaştırılma yapıldığında örnek eğer kromitse kahverengi bir toz, eğer siyah serpantinit ise beyaz bir toz meydana gelir. Ayni yöntemi sondajlardan çıkan tozlar üzerinde de yapabiliriz. 8.3.2. Kromit Yatak Tipleri: Kromit yatakları oluştukları jeotektonik ortamlara göre iki sınıfa ayrılır. 8.3.2.1. Tabaka Şekli (Stratiform) Yataklar: Yerli (otijenik) masiflerde levha içine derin k ı r ı klar boyunca yükselen manto malzemesinin ayrımlaşması ile oluşur. manto malzemesi en altta ultramafik kayaçlardan oluşur ve üstte granitoidlere kadar değişen kayaçlar bulunabilir (Bushveld Masifi). Dünya Kromit yataklarının % 90’ı bu tiptedir. Tabakamsı cevherleşmenin kalınlıkları genelde birkaç cm ile birkaç m arasında değişir. Stratiform tip krom yataklarının bazı özellikleri; *Kromit kristalleri çok küçük. *Demir içerikleri yüksek (%10-24). *Alüminyum ve magnezyumca fakir. 72 8.3.2.2. Alpin Tipi (Podiform tip) Yataklar: Genellikle Alp kuşağı içinde yer aldıklarından Alp tipi, mercek, torba, bezelye veya kese (torba) şeklinde bulunduklarından podiform tip yataklar denir. Taşınmış (allojenik) masiflerde bulunurlar. Bu tip krom yataklarını içeren ofiyolitler okyanusal levhaların kıtasal kabuk üzerine sürüklenmesi ile bu günkü konumlarını alırlar. Bu sürüklenme sırasında önemli ölçüde deformasyon geçirirler. Ofiyolitlerin yerleşimi sı rasında etkin olan tektonik hareketler sözü edilen mercek ve torba şekilli cevherleşmeleri şekillendirirler. Alpin tip yataklarda görülen bu dokusal özellikler yanında magmatik akıntı ve plastikdeformasyon izleri olarak tanımlanabilecek yapraklanma (foliasyon), çizgisel yapılar (lineasyon) ve kopma yapıları gözlenir. Alpin tipi yatakların bazı özellikleri; *Kromit kristalleri iridir, *Demir ve titanca fakirdir, *Krom, Aliminyum ve magnezyumca zengindir. 8.4. TÜRKİYE KROMİT YATAKLARI Türkiye krom üretiminde önemli bir ülkedir. Ülkemiz krom yatakları itibariyle 5 bölgeye ayrılabilir (Gümüş, 1977). 1) Eskişehir Bursa Bölgesi 2) Çankırı Bölgesi 3) Erzincan Bölgesi 4) Guleman-Hatay Bölgesi 5) Burdur-Fethiye Bölgesi 8.4.1.Elazığ Yöresi Kromit Yatakları: En iyi incelenmiş kromit yatakları Elazığ çevresindeki yataklardır. Türkiye’nin en büyük yatağı olan bu yataklar; a) Guleman Kesimi b) Kefdağ Kesimi c) Soridağ Kesimi olmak üzere üç kesimde incelenmiştir. Bunlar Alpin tipi cevherleşmelerdir. *Guleman yatakları bugün hiç kalmamıştır. Buradaki cevherin rezervi 2,5 milyon ton idi. Tenörü ise %50-52 Cr 2 O 3 ’tür. Cevher iri taneli olup taneler 2,5-3 cm’ye kadar ulaşmaktadır. Ayrıca kemererit, uvarovit ve kromlu tremolit gibi silikatlara rastlanır. Bu yataklar tektonikten etkilenmişlerdir. 73 *Kefdağ kesimindeki yataklar % 38-40 Cr 2 O 3 tenörlü refrakter niteliktedir. En kalın seviyesi; ortalama kalınlığı 20 m, yayılımı 7 km ve 300 m derine inen bir yataktır. Rezervi 5 milyon ton görünür 3 milyon ton mümkün olmak üzere yaklaşık 8 milyon tondur. Yatağın tabanını dunit, tavanını ise peridodit oluşturur. Cevher başlıca serpantinit içinde saçınımlı ve yer yerde torba veya kese şeklindedir. Torba şeklindeki masif cevherde tenör %56’ya kadar yükselmektedir. *Soridağ kesimindeki yataklar 1200-1780 m yükseklikler arasında çeşitli cevher seviyeleri şeklindedir. (Şekil 8.4). Taban ve tavan kayaçlar Kefdağ yataklarındaki gibidir. Cevher seviyeleri 7-14 m kalınlık gösterirler. Tenörleri %44-48 Cr 2 O 3 ’tür. Tespit edilmişrezervi 1 milyon tondur. Şekil 8.4: Soridağ (Elazığ) Kesimi (Gümüş, 1979). 8.4.2. Burdur Yöresi Kromit Yatakları Yeşilova çevresinde yüzeyleyen ofiyolitik kayaçlar içindeki cevherleşmelerdir. Burada normal bir ofiyolitik diziye ait kayaçlar görülebilmektedir. Cevher kütleleri kuzey-güney uzanımlı ve batıya dalımlıdır. Kromit kütleleri dunitlerin üst bölümünde, harzburjitlerin içinde ve genellikle dunitik bir kılıfla kuşatılmış haldedir. Podiform tipte olan bu yataklarda saçınımlı, mercek şeklinde (nodüler) ve bantlı cevherleşmeler gelişmiştir. Yataklarda %38-58 Cr 2 O 3 tenörlü, 550.000 ton kromit rezervi bulunmaktadır. 74 BÖLÜM 9 9. PLATİN VE PLATİN METALLERİ 9.1. CEVHER MİNERALLERİ Mineral Tenör % Yoğunluk Ferroplatin (Eisenplatin) (Pt, Fe) 75-84 14-20 Sperrilit (Pt,As 2 ) 52-56 Pt 9 Stibiyopalladinit (Pd 3 Sb) 70 Pd 9,5 Koperit (PtAs) 80 Pt 9,5 Niggliit Pt-Sn 35 Pt Laurit RuS 2 60-67 Ru 6-7 Braggit (Pt,Pd,M)S 60 Pt, 20 Pd 10 9.1. GENEL BİLGİLER: Platin grubu elementlerin başlıcaları platin (Pt), paladyum (Pd), iridyum (Ir), osmiyum (Os), rodyum (Rh ve Rutentum (Ru) olup genellikle birlikte bulunurlar. Bu metaller nabit halde bulundukları gibi sülfür ve sülfürarsenüyürler halinde bulunurlar. Platin kimya endüstrüsünde, elektronikte, otomobil endüstrüsünde ve mücevhercilikte kullanılır. Gruptaki diğer elementlerin, teknik önemi platin, altın ve gümüş gibi asilmetallerle yaptıkları alaşımlardan ileri gelmektedir. Platin grubu cevherleşmeler genelde pirotin ve pendlandit ile birlikte bulunurlar. Ultrabazik kayalarda daha çok Pt, Ir, Os üçlüsü, bazik kayaçlarda ise Pt ve Pd yer alır. Ancak Pd, Pt’ne göre daha fazla miktardadır. Nabit platin ultrabazik kayaçlarda, sülfür halinde ise bazik kayaçlarda nikel ve bakırla birlikte bulunur. 9.1.1. Cevher Kalitesi ve Rezerv Platin, dunit ve piroksenitler içinde çok ince inklüzyonlar halinde bulunur. Kayaçlarda eser miktarda yer alan platinin ekonomik olabilmesi onun sekonder olarak zenginleşebilmesiyle mümkün olmaktadır. Platin yan ürün olarak i ş letilebildiği yataklarda ton da 5-10 gr Pt olan ortalama asgari işletme tenörü platinin yan ürün olarak işletildiği yataklarda (Surdbury) ton da 2,5 gr’a (Pt+Pd+Ir+Os) düşebilmektedir. Hatta Witwatersrand yatağında 0,025-0,003 gr/ton Os tenörü ekonomik olmaktadır. 75 Plaser yataklarda endüstriyel tenörler çok daha küçük değerlerde (0,1 gr/ton, 0,05 gr/ton) kalabilmektedir. Bu yüzden primer yataklar uygun tenörlü ve büyük rezervli oldukları zaman i ş letilebilirken, plaser yataklar daha küçük tenör ve rezervlerde işletilebilir. Platin yataklarında rezerv büyüklükleri aşağıdaki gibidir. Çok Küçük Yataklar 2500 kg Pt Metal’e kadar Küçük Yataklar 2500-15000 kg Pt Metal Orta Büyüklükteki Yataklar 15000-50000 kg Pt Metal Büyük Yataklar 50000-250000 kg Pt Metal Çok Büyük Yataklar 250000 kg Pt Metal’den fazla 9.2. PLATİN YATAKLARININ OLUŞUMLARI Platin özellikle dunit ve proksenitler içinde ince inklüzyonlar halinde bulunduğu için eski teorilerde erken kristalizasyon ürünü olduğu kabul edilmiştir. Ancak yeni araştırmalarda bu fikirlerin doğruluğu tartışılmış; platin ve platin metallerinin çok fazla miktarda pegmatitik hortonolitler (hortonolit=demirce zengin peridotit) içinde hidrotermal sülfid cevherleşmeleriyle birlikte bulundukları ortaya konmuştur. Hidrotermal oluşuma ek olarak platinin kolay uçucu bileşenler içinde zenginleşebildikleri de bilinmektedir. 9.2.1. Likit Magmatik Yataklar: Likit magmatik Pt yataklarının oluşum mekanizması krom yataklarının oluşumundan farklı değildir. Gerek yantaş özellikleri ve gerekse mineral bileşimleri açısından krom yataklarıyla büyük benzerlik gösterir. Bu tipin en meşhur ve en önemli örneği Orta Urallardaki platin yataklarıdır. Burada iş letmeye elverişli olmamakla birlikte dunitler ortalama 0,05-0,5 gr/ton platin metali içermektedirler. Bu dunitler kromitli olup etrafları proksenitler tarafından çevrilmiştir. Bunun etrafında gabro ve gabro-diyorit halkası ve en dışta olivinin olmadığı kısımlarda diyoritler ve kuvarslı diyoritler yer alır. Platin dunit ve piroksenitlerde aynı oluşumda yer almaz. Piroksenolitlerin çekirdek kısmında bir dunit oluşumu varsa platin dunitler içinde yer almaktadır. Böyle piroksenolitlerde Pt’ne rastlanmaz. Dunitler içinde platin oluşumları kromit oluşumlarına bağlı olarak da gelişebilmektedir. Dunit içinde olivin kristalleri arasında otomorf platin kristalleri gelişir. Kromite bağlı olanlar ise şiliren, damar veya baca şeklinde olmaktadırlar. Urallardaki bu tip platin yataklarından önemli ölçüde platin elde edilmektedir. Platin daha çok bu yataklardan gelişerek zenginleşmiş plaserlerden elde edilmektedir. 76 Likit magmatik tipe, Sudbury (Kanada) ve Bushveld (G. Afrika) platin zenginleşmeleri de örnek verilebilir. Özellikle Bushveld masifi birincil oluşumlu yataklarında platin işletilebilmektedir. Bushveld masifi bazik kayaçlardan (norit) oluşur ve bu norit masifi kırmızımsı granitlerle örtülür. Bushveld lapoliti doğu batı doğrultusunda 450 km uzanır. Şekilde görülen kolon kesitin kalınlığı yaklaşık 12 km dir. En kalın birim noritlerdir. Diğer birimler, üstteki granit örtüyle bu iki birim arasındaki volkano sedimanter seridir. Magmatik katmanlanmaya çok iyi bir örnek teşkil eden Bushveld masifi bir çok cevherli seviye içermektedir. Noritler içinde cevher ayrılımları krom ve demir ayrılımları şeklinde başlamıştır. Kromlu demirli seviyenin üst kesimin platinli sülfürlü bir seviye gelmiştir (Merensky Seviyesi). Platinli Merensky Seviyesi 0,80-1,50 m kalınlıkta daha çok sülfürlü minerallerin bulunduğu bir zondur. Parajenezde Ni ve Cu’ın varlığı karakteristiktir. Pt ve Pt-grubu metallerin hepsi parajenezin en yaşlı mineralleri olan Ni ve Fe-sülfürler içinde bulunur. Platin tenörü tonda 10-20 gr’dır. 9.2.2. Hidrotermal Yataklar: Hidrotermal evrede platin oluşumlarına pek çok örnek verilebilir (Bushveld masifinde Waterberg yatağı, Amerika’daki Boss Mine, Rambler Mine). Merensky seviyesinde hidrotermal kuvarslı damarların yer aldığı bilinmektedir. Bu damarlardaki cevherleşemeler birincil cevherleşemelerin tektonik etkilerle pinöymatolitik ve hidrotermal şartlarda yeniden mobil hale gelmelerinin ürünleridir. Bu damarlarda platin sperrilit, koperit, braggit ve nigglit gibi mineraller bulunabildiği gibi diğer sülfürlü antimonit ve arsenidli minerallerin atomik yapılarında da bulunur. Katatermal oluşumlu pek çok bakır damarlarında (Amerika’da) yan ürün olarak platin kazanılabilmektedir. 9.2.3. Plaser Yataklar: Plaser platin yatakları Urallar, Kolombiya ve Etiyopya önemli miktarda metal üretilen yatakları oluşturmuşlardır. Platin yüzey etkilerine karşı dayanıklı bir mineral olmasına rağmen elüvyal ve alüvyal yataklar oluşturabilmiştir. Ayrıca oksidasyon zonunda zenginleşebilmektedir. Elüvyal plaserlerin taşınmalarıyla akarsu plaserleri oluşmaktadır. Elüvyal plaserler rezervi küçük tenörü yüksek yataklar verirken, alüvyal yataklar tenörü düşük rezervi büyük yataklar verebilmektedir (Örnek: Urallar’daki plaser Pt yatakları). Ural platin üretiminin hemen hemen tamamı bu tip yataklardan üretilmektedir. Bu üretim genelde dünya platin ihtiyacının % 90’nını oluşturmaktadır. Kolombiya (Choco bölgesi) plaserlerinden altın üretilmesi sırasında platin de elde edilmektedir. Plaserlerde ve özellikle altınlı plaserlerde asgari i ş letme tenörleri 0,05 gr/ton Pt’e kadar düşebilmektedir. 77 BÖLÜM 10 10. BAKIR YATAKLARI 10.1. CEVHER MİNERALLERİ Mineral adı Formülü Tenörü (% Cu) Yoğunluk (gr/cm3) Nabit bakır Cu 100 9 Kalkosin (Kupferglanz) Cu 2 S 80 5,5 Kovellin (Kupferinding) CuS 66 4,5 Bornit (Buntkupfererz) Cu 5 FeS 4 60 5 Kalkopirit (Kupferkies) CuFeS 2 34 4 Kuprit (Rotkupfererz) Cu 2 O 89 6 Malahit CuCO 3 .Cu(OH) 2 57 4 (Karışık) Enarjit Cu 3 AsS 4 48 4,4 Azurit (Kupferlazur) 2CuCO 3 .Cu(OH) 2 55 4 Kübanit CuFe 2 S 3 32 4,5 Neodigenit Cu 9 S 5 (Kalkosinin yüksek ısıda oluşmuş modifikasyonu) (Karışık) Tennantit Cu 3 AsS 3 . 25 (Karışık) Tetraedrit Cu 3 SbS 3.25 30-35 4,4-5,4 Krizokol CuSiO 3 +xH 2 O 45 2 Dioptaz Cu 6 (Si 6 O 18 )6H 2 O 45 3,3 10.2. GENEL BİLGİLER 10.2.1. Cevher Kalitesi Tabiatta 100’den fazla bakır minerali bilinmesine rağmen ekonomik değeri olan cevher mineralleri daha azdır. Bunların başlıcaları kalkopirit, kalkosin, enarjit, bornit ve eksojen ortamda ise malahit ve azurittir. Bakır cevherinin kullanım alanlarına göre işletilebilirlik sınırı çok çeşitlidir. Ayrıca yatağın büyüklüğü de bu sınırı belirleyici bir faktördür. Avrupa’da en alt işletme sınırı % 1,5 olup çok büyük yataklar için bu s ı n ı r %0,5 olabilir. %0,3 Cu olan yataklar ise potansiyel yataklar olarak düşünülmektedir. Günümüzde dünya Cu üretiminin ¾’ü yerüstü i ş letmelerinden kazanılmaktadır. Bunlarda işletme tenörü %1-0,3 Cu’dır. Oksitli cevherlerde ise %2-3 Cu tenörlü olup asitlerde çözünen bu tip cevherler işletilmeye elverişli silikatik-Cu cevherleri ise elverişsizdir. Cu cevheri yataklarında Pb, Zn, Au, Ag, Cd, Ge, Se, In, Pt, Co, Ni, Bi, As, Sb gibi elementler yer alabilir. Bunlardan As, Sb, Zn, Bi zararlı bileşendir. Zn yan ürün olarak işletilmiyorsa %10’nun altında olmalıdır. Bizmut %0,5, As %2, 78 Sb %1’in altında olmalıdır. Pirit ve bakırın bir arada bulunduğu piritli bakır cevherlerinde cevherden bakır eldesi karışık cevherlerden daha kolaydır. Piritli bakır cevherlerinde ayrıca çinko, oksidasyon zonunda altın, kadmiyum ve selen hatta az miktarda germanyum ve indiyum faydalı bileşen olarak bulunabilir. Bu yüzden mineral parajenezi cevher zenginleştirmeyi etkilediğinden önemlidir. Minerallerin sülfürlü ya da oksitli oluşu işletilebilme tenörünü değiştirmektedir. Sülfürlü cevherlerde işletme tenörü düşük fakat silikatik cevherlerde yüksektir. 10.2.2. Bakır Jeokimyası Bakır yerkabuğunun az bulunan elementlerinden biridir. Yerkabuğunda az bulunan elementlerden Zr 160 ppm, Rb 120 ppm, Cr 70 ppm, V 95 ppm, Ni 44 ppm bakır ise 30 ppm’lik bir clark değerine sahiptir. Buna rağmen bakırın yerkabuğunda maden yatağı oluşturma kabiliyeti çok üstündür. Bakırın maden yatağı oluşturmadaki bu üstünlüğünün başlıca iki sebebi vardır. 1) İyon çapının büyüklüğü (0,96 A°): Bakırın iyon çapının büyük oluşu silikatların kafes yapısına girmesini önler. Silikatlar bilindiği gibi yerkabuğunun %90’nından fazlasını oluşturmaktadır. Böylece bakır ortamdan silikatların ayrılmasıyla gittikçe çoğalır. 2) Kalkofil bir element oluşu: Bakır kalkofil bir element olduğu için silikatik eriyiklerden hem sülfid olarak hem de eksolüsyon yoluyla kolaylıkla ayrılarak cevherleşebilir. Eksolüsyon (Etmisung) = Sı caklığın ağır ağır düşmesiyle katı eriyikleri (eksolüsyon) oluşturan kristal şebekelerinin kristalografik doğrultularda iki ayrı faz teşkil edecek şekilde ayrılması olayıdır. 10.3. BAKIR YATAKLARININ OLUŞUM TİPLERİ 10.3.1. Likit Magmatik Cu Yatakları: Magmatik ayrılımın erken kristalizasyon safhasında Cu-Ni ile birlikte ortamda çoğalır. Mafik kayaç oluşumu ile de ortamda kükürt konsantrasyonu artar. Kükürt artışı, silikatların bünyesinde bulunan bakırın Ni ve Fe ile birlikte ayrılmasına ve yoğunlukları sebebiyle birikmelerine yol açar. Ortamdaki kükürt konsantrasyonunu oksijen miktarı da etkiler. Bilindiği gibi oksijen konsantrasyonu magmada bulunan Fe +2 tarafından kontrol edilmektedir. Böylece Cu cevherleşemesi demir oksit oluşumları ile de bağımlı olmaktadır. Bu oluşum biçimine örnek olarak Kanada’daki Sudbury yatakları gösterilebilir. Burada norit oluşum safhasında oksijen Fe +2 ile Fe-oksit meydana getirmiş ve ortamda oksijen azalmıştır. Diğer taraftan kükürt devamlı artmış ve sıvı fazda Cu-Ni-Fe sülfid ayrılımlarına sebep olmuştur. Oluşan damlacıklar da çökelerek cevherleşmeyi meydana getirmiştir. Sudbury cevherleşmeleri mafik magmalara bağlı katmansal yapı gösteren masif ve nadiren içirmeli (impregnasyon) cevher kütleleri halindedir. Yatağın önemli cevher mineralleri pirotin, kalkopirit ve pentlandit’tir. Yan kayaç norittir. Nikel kapsamı yönünden dünyanın en büyük endojen Ni- 79 yatakları olarak da bilinir. Sadbury tipi yataklar dünya bakır rezervinin %3’ünü teşkil eder. Oysa dünya nikel rezervlerinin %50’si bu tip yataklara aittir. Ayrıca bu yataklarda platin ve Pt metalleri de elde edilmektedir (Şekil 10.1). Şekil 10.1: Sudbury (Kanada) Küveti jeolojisi . (1.Pleistosen ve daha genç örtü; 2. Arjilik,arkoz, grovak, sığ göl fasiyesi, 3. Riyolitik ve andezitik lav, tüf, breş, 4. Granofir, 5. Melez kuşak, 6. Norit ve kuvarslı diyorit, 7. Stobie volkano-sedimanter oluşuğu, 8. Copper Cliff riyoliti, 9. Grovak,kuvarsit, konglomera, 10. Gabro, Sudbury amfiboliti, 11. Eki granitik karmaşık, 12. Genç granit, 13. İşleyen yataklar, 14. Eskiden işletilmiş yataklar, 15. cevher belirtileri). 10.3.2. Pegmatitik ve Pnöymatolitik Yataklar: Bu tip oluşumların bakır yönünden bir önemi yoktur. Bazı pegmatitik veya pnöymatolitik damarlar (turmalinli, altın, kuvars damarları) eğ er biraz kalkopirit ihtiva ederlerse Cu yatağı olarak işletilebilir. 10.3.3. Kontakt Pnöymatolitik (Kontak Metasomatik) Cu Yatakları (Skarn Tipi): Ana kristalizasyon safhasında ortamda Cu onsantrasyonu artmaktadır. Yerleşimine bağlı olarak bakırca zenginleşen magmanın yan kayaçlarla teması neticesinde kontak bölgelerinde kontak metasomatik yataklar oluşurlar. Oluşumu demir yataklarında sözü geçen “Magnitkaya tipi” ne benzetebiliriz. Bu tür bakır cevcevherleşmeleri de genellikle granit, granodiyorit, kuvars diyorit ve monzonit gibi intrüzif kayaçların karbonatlarla olan kontağında meydana gelmektedir. Cevherleşme bu kontakta düzensiz ve masif kütleler halindedir. Nadiren bantlaşma ve seviyeler (tabakamsı) halinde görülebilirler. Kontak pnöymatolitik bakır yataklarının ana minerali kalkopirit olup ayrıca pirit, bornit, sfalerit, manyetit ve hematit mineralleri bulunur. Gang mineralleri olarak skarn mineralleri olarak da adlandırılan kalksilikatlar, grossulaar, epidot, andradit, hornblend, tremolit, aktinolit, diyopsit ve kalsit 80 mineralleri yer alır. Bu oluşumları takiben ortama gelen solüsyonlar yeni mineral oluşumları (granat, fahlerz, enarjit ve galenit gibi) meydana getirirler. Ayrıca bu bol sulu eriyikler silikat minerallerin de değişimlere (döyteritik safha mineralleri oluşur) sebep olur. Magmatik safha minerallerinin postmagmatik eriyiklerle reaksiyonu sonucu olarak değişimi döyterik değişim olarak adlandırılır. Döyterik alterasyonla silikat minerallerinde, kloritleşme, serisitleşme, epidotlaşma meydana gelir. Kontak pnöymatolitik bakır yatakları dünya rezervlerinin %1,6 sını üretimin ise % 3,8 ini meydana getirir. 10.3.4. Porfiri Bakır Yatakları: Porfiri bakır yataklarını genel manada k ı saca derinlik veya subvolkanik intrüziflerin impregnasyon cevherleşmeleri olarak kabul etmek mümkündür. Burada cevherleşme cevher taşıyan hidrotermal çözeltilere bağlı olduğundan hidrotermal yataklar olarak da nitelendirilebilmektedir. Porfiri bakır yataklarının birkaç müşterek özelliği vardır ki, bu özellikler bakır yatağının prokspeksiyonunu kolaylaştırır. Bu cevherleşmeler daha çok granodiyoritik, monzonitik, bazen de andezitik intrüziflerle ilgilidir. Burada porfirik kayaç dokusu ve intrüzif breşler oluşması da karakteristiktir. Cevherleşme impregnasyon veya damar ağı şeklinde oluşur. Hâkim olarak intrüzif kayaçlar içinde fakat bazen de yan kayaçlar içinde bulunurlar. Hidrotermal eriyiklerin tesiriyle, intrüzif kayacın çevresinde en dışta kloritli ve epidotlu bir propillit zonu yer alır. İçeriye doğru arasıra kaolenli de olabilen bir serizit pirit zonu bulunur. ve çekirdekte K-feldspat (ortoklaz) ve biyotit oluşumlarının görüldüğü bir kalimetasomatik zon bulunur (Şekil 10.2). Şekil 10.2: Porfiri bakır yataklarında hidrotermal alterasyon zonları (Lowell& Guilbert 1970) Bu kalimetasomatik zon genel olarak ince taneli bir kayaç dokusu oluşturur. Serizit zonunda pirit impregnasyonları hâkimdir. Kali zonda ise bakır sülfidler ve az miktarda molibden bulunur. bakır kapsamı ekseriya düşük olup % 1-% 0,4 arasındadır. Ancak zengin cevherleşmelere de rastlanılabilir. 81 Cevherleşme yüzlerce metre derinlikte çekirdek bölgesi yakınlarında molibden zenginlşemesiyle karakteristiktir. Porfiri yataklarındaki bakırın orijini tartışmalıdır. Genellikle jeotektonik konum olarak yaklaşan plaka sını rlarında bindirme yapan plaka üzerinde bulunur. Bu yüzden buradaki bakırın kaynağı dalan plakanın ergimesiyle oluşan magma ile ilgili görülmektedir (Şekil 10.3). Şekil 10.3: Porfiri bakır yataklarının levha tektoniğindeki yeri. Fakat çeşitli porfiri yataklardan alınan örneklerin duraylı izotop analizleri (S34/S32, Rb-Sr) sonucunda bakırın kaynağının “jüvenil” olduğu ortaya çı kmaktadır. Yani porfiri yatakları oluşturan bakırın üst manto kaynaklı magma ile alakalı olduğu açıklanmıştır. Burada cevher taşıyıcı hidrotermal eriyikler ve magmanın kaynağı aynı olup aynı zamanda oluşmuşlar ve yerleşme bölgesine birlikte yükselmişlerdir. Magmanın kristalleşmesiyle suyun magmadan ayrılması yaklaşık 2-3 km derinlikte ve 700-800 °C de meydana gelmektedir. Bu derinlik ve sı caklıkta porfirik doku ve intrüzif breşleşmenin oluşması için uygun şartlardır. Felsik magmadan ilk hidrotermal eriyiklerin ayrılması 2000 barlık basınç altında olur. Bu hidrotermal eriyiklerin bünyesinde H 2 O, CI metaller ve indirgenmiş S bulunur. Granitik magmanın sulu fazında genellikle NaCI, KCI, HCI ve CaCI 2 bulunur. Metallerin taşınması ya klorür karmaşıkları sistemiyle ya da S-su karmaşığı sistemiyle olabilmektedir. Metaller S’le birleşerek metal sülfidler halinde kolaylıkla taşınabilir. Cu, Fe, S ve su bulunan ortamda e ğ er Fe(+2) değerli ise kalkopirit, eğer (+3) değerli ise o zan nabit bakır çökelmesi görülür. Felsik Magma: Tipik felsik kayaçlar, granit, siyenit, granodiyorit, monzonit ve diyorittir. Zaten porfiri bakır yataklarında pirit minerallerinin çok bulunuşu, ortamda Fe +2 ve S -2 iyonlarının çok bulunduğunu gösterir. Çözeltide Fe +2 yoksa S oksitlenerek SO4 -2 iyonlarını oluşturur (S -2 ›S +6 haline gelir). Felsik ergimiş magma yükselirken suyla doymaya başlar. Aşırı doyma sonucu su buharı basıncı da artar. Ve bu basınç kayaçların yükünden dolayı var olan basınçtan büyük bir değere ulaşır. Bunun 82 sonucu olarak veya intrüzyonun tektonik hadiselere maruz kalmasıyla hidrotermal eriyikler ayrılır. Ayrıca artan su buharı basıncı intrüzyonla meydana gelen magmatik kayaç ile çevre kayalarda kırılmalara sebep olur. Faylanma ve k ı r ı klanmalar muhtemelen patlamalı su ayrılmasıyla oluşur. Plütonun yerleşimi sona ermeden önce gerçekleşmeden ortamda iri kristalli feldispatlar, kuvars, biyotit, hornblendler meydana gelir. Yerleşimin bitimine doğru ise basınç azalması ile magmanın geri kalan kısmı kristallşemeye başlar ve porfirik dokulu kayalar oluşur. Su klor metaller S-F-B-P-H ve CO 2 ’li sular daha sonra intrüzyonun dış kenarlarındaki breş boşluklarına çatlaklara nüfuz eder. Ağ şeklindeki çatlakların dolmasıyla stokvörk tipi cevherleşmeler meydana gelir. Ayrıca çeşitli s ı caklık basınç şartlarında yan kayaçla olan reaksiyonlara göre alterasyon zonları meydana gelir. Buradaki alterasyonlar intrüzyonla döyteritik metasomatizma ile oluşur. Daha sonra yanlara ve yukarılara doğru diğer zonlara ve hidrotermal alterasyon zonlarına geçiş gösterirler. Bütün bunlardan anlaşıldığı gibi porfiri bakır yatakları düşük s ı caklıkta magmatik şartlardan hidrotermal şartlara kadar uzanan fizikokimyasal şartlarda meydana gelmektedir. 10.3.4. 1. Porfiri Cu Yataklarının Oluşum Tipleri Bu yatakların iki alt tipi vardır. Lowell ve Gilbert Modeli (Ant tipi porfiri bakır yatakları): Porfiri bakır yatakları olarak ilk bilinen tip olup cevherleşme granodiyoritik ve kuvars monzonitik intrüzyonlara bağlıdır. Cevherleşmiş intrüzyon içinde potasik, serizitik (=fillik), arjilik ve propillitik olmak üzere alterasyon zonları vardır. Bakır cevherleşmesi genellikle potasik-fillik zon geçişinde yer almıştır. Ayrıca fillik zon içinde çatlakları doldurmuş olarak cevherleşmelere rastlanır. Bu tipin en önemli özelliği bazen ana ürün seviyesine erişen “Mo” zenginleşmesi kapsamasıdır (Örnek: Climax). *Arjilik zon: Bir veya birkaç kil mineralinin (kaolinit, nakrit, dikit vs) oluştuğu alterasyon. Diyorit Modeli (Hollister, 1978): Bazı porfiri bakır yatakları düşük SiO 2 /Na 2 O+K 2 O oranlı intrüziflerle ilişkilidir. Bu tipte hidrotermal eriyiklerde S az olmakta ve silikatik yan kayaçlardaki demiri piritleştirememektedir. Böylece pirit haline gelemeyen demir, biyotit, klorit ve manyetiti oluşturur. Bu tipte molibden oranı yok denecek kadar azdır. Buna karşılık yan mineral olarak manyetit bulunur. Diyorit modelinde cevherleşme potasik ve onun çevresindeki profillitik kuşaklardan oluşur. Buradaki bakır sülfidler özellikle (Au)’ca zengin olup potasik zonda dissemine halde yada damarcıklar halinde bulunurlar. Porfiri tip bakır yatakları oluşumunu sağlayan intrüzif kayaçların özellikleri: 1.İntrüzif kayaç en az %10 biyotit veya hornblend ihtiva eder (Holland 1972). 2.İntrüzif kayaç breş bacaları ile kesilmiş ve düzenli biçimde kırıklanmıştır (Norton ve Cathles, 1973). 83 3.Pasif biçimde yerleşen intrüzif kayalarda cevherleşme imkânı daha fazladır. 10.3.4. 2. Türkiye Porfiri Bakır Yatakları Ulutaş Porfiri Bakır Yatağı: İspir (Erzurum) ilçesinin 30 km kuzeyinde Ulutaş köyü çevresinde yer alır. Ulutaş yatağı 2x5 km büyüklüğünde bir kuvars monzonit kütlesinin üzerindeki çok evreli kuvars porfiri breş karmaşığı ile ilişkilidir. Güney kesimde breş zonları vardır. Burada 3 km uzunluğunda 1,5 km eninde bir alterasyon alanı vardır. Cevherleşme kuvarsmonzonit ve kuvars porfirin makaslama zonlarında stokvörk şeklindedir. Mineralleşme bol pirit ve az kalkopirit ile molibdenitten ibarettir. Cevher tenöründe derinlere doğru bir artış yoktur ve ekonomik bir yatak değildir. Bundan başka Bakırçay (Çorum), Tunceli, Rize’de bu tip yataklar vardır. Fakat hiçbiri ekonomik değildir. 10.3.5. Hidrotermal Damar Şeklindeki Yataklar: Mineral parajenezlerine göre çeşitli damar şeklinde yataklar vardır. Mesela büyük ekonomik önemi olan Montana’daki Anaconda damarları bu tiptir. Cevher minerali enarjittir. Başka bir örnek ise kuvars-kalkopirit damarları halinde olup granitik bir plütonun çevresinde yer alırlarlar. Bu damarların hiç ekonomik bir önemi yoktur. Aynı şekilde karbonatlı bakır cevheri damarları vardır ki bunların mineralleri pirit, kalkopirit ve fahlerz, gang mineralleri ise siderit ankerit ve dolomittir. Günümüzde bu son tipler işletilmemektedir. 10.3.6. Volkano-Sedimanter Sülfid Yatakları: Volkanik masif sülfid yataklarının büyük çoğunluğu % 90’nın üzerinde demir sülfid ve özelliklede pirit içerirler. Bazı yataklarda pirotinin hâkim duruma geçtiği bilinmektedir. .Bu yataklar merceksiden levhamsıya değişen stratiform kütleler halindedirler. Volkanik veya volkano-sedimanter kayaçlarla dokanak ilişkisi gösterirler. Manyetit veya hematit şeklinde masif oksitli yataklara geçiş gösterebilirler. En önemli yan kayaç riyolit olup özellikle kurşun içeren cevherler bu kayaç tipiyle ilgilidirler. Bakır grubu her zaman olmamakla birlikte genellikle mafik volkaniklerle ilişkilidir. Volkanoklastik kayaçlarla sıkı bir ilişki mevcuttur ve birçok cevher kütleleri riyolit domlarının püskürük ürünleri üzerende yer alırlar. Yatakların tabanından genellikle bir stokvörk mevcut olup, bu stokvörk beslenme kanalı olarak görev yaptığı gibi kendisinden de çoğu zaman cevher olarak yararlanılabilir. Bu kanal boyunca cevherli çözeltiler üsteki masif sülfid yataklarını oluşturacak şekilde yükselirler. Masif sülfid yataklarının büyük çoğunluğu zonludur. Cevher kütlelerinin üst yarısında galenit ve sfalerit en boldur. Buna karşılık tabana doğru kalkopirit artar ve tabanda kalkopirit stokvörk cevhere geçer. Bu zonlu yapı en iyi polimetalik yataklarda gelişmiştir (Şekil 10.4). 84 Şekil 10.4: Şekil Volkanik masif sülfid yataklarının ideal kesiti (Evans, 1988). Masif sülfid yataklarının mineralojisi nispeten sadedir. Bolluk sı rasına göre başlıca mineraller pirit, pirotin, sfalerit, galenit, kalkopirit, bornit, kalkosin tali olarak arsenopirit ile manyetit olup ptrajeneze tetraedrit ve tennantit mineralleri eşlik edebilir. Başlıca gang minerali olarak kuvars vardır. Zaman zaman karbonat oluşabilir. Bu yataklarda pirit önemli miktarlarda bakır e ş liği olmadan oluşabilmekte, fakat bakır kendi başına asla bulunmamaktadır. Kurşunun hâkim olduğu yataklarda çinko ve bakır parajenezde yer alır. Hutchinson (1975) bu farklılıkların kabuk evrimine bağlı olabileceğini belirtmiştir. En yaygın yan kayaç alterasyonu kloritleşme ve serizitleşme şeklindedir. Alteresyon zonu baca şekilli olup, içinde ve merkezine doğru kalkopirit içeren stokvörkler taşır. Alteresyon bacasının çapı yukarıya artar ve zaman zaman masif cevher ile aynı hale gelir. Metamorfizmaya uğramış yataklar olağan olarak tavan kayaçta alterasyon etkisi gösterirler. Volkanik oluşuklara bağlı olarak çeşitli tipte bakır yatakları bulunmaktadır. Bu yatakların metal kapsamları oluşumları ve jeotektonik konumları farklıdır. Yine bu tip yatakların ilişkili oldukları magma da çeşitlidir. Mesela Kıbrıs tipi bakır yatakları bazik magma, Kuruko tipi yataklar kalk-alkali magma ve Cerro des Pasco tipi de granitik magmanın aktivitesi ile ilişkilidir. Farklı özellikleri olmasına rağmen bu yatakların oluşum mekanizması aynıdır. Volkanik orijinli hidrotermal eriyikler diğer volkanik materyallerle birlikte tektonik kırık ve çatlaklardan deniz seviyesine ulaşarak tabana yayılır. Bu ortamda hı zlı soğuma ve pH ile Eh’ın ani değişimi ve deniz suyunun etkisiyle metal sülfidler çökelmektedir. Kırı k ve çatlak hatlarından cevherli eriyiklerin deniz tabanına 85 yayılması, silikatik bileşimli magma geliminin en aza indiği dönemlere rastlar. Bu tip cevher oluşumlarında, deniz dibi volkanik aktivitesi sonuna doğru çı kmakta olan fümerollerde cevherleşmeye sebep olabilirler. Japonya’da bazı araştırmalar fümerollerin tekrarlanan faaliyetleri sonucu masif sülfid yataklarını oluşturduğunu ortaya koymuştur (Tatsumi, 1970; Sato, 1974). Volkanosedimanter bakır yataklarının konsantrasyonları aynı tip demir yataklarından daha fazladır. Mineral parajenezi kalkopirit, pirit şeklinde olup bazı yataklarda enarjit bu parajeneze eş lik eder. Daha az miktarda sfalerit ve fahlerz minerallerine rastlanır. Volkanosedimanter yataklara en tanınmış örnek Rio Tinto ve Michigan bakır yataklarıdır. Burada stratiform volkanojen bakır yatakları bazik lavlar içinde yer alan zeolit ve nabit bakır cevherleşmeleri şeklindedir. En geniş ve yaygın volkanojen bakır yatağı tiplerinden biri de Japonya’daki Kuruko Tipidir. Bu tipte cevherleşme açık denizden bir eş ikle ayrılan s ığ bir deniz ortamında breşleşmiş riyolitik lav domları üzerinde veya piroklastik akıntılar halinde oluşmuştur (Sato 1968). Cevherleşme Miyosen yaşlı olup yeşil renkli bir tüf kuşağı içinde ve asidik volkanik katmanlara bağlı Zn-Pb-Cu oluşumları şeklindedir. Cevherleşme içinde ve üstünde yaklaşık 200 m kalınlıkta olmak üzere cevherleşmeyi örten bir kil örtüsü (montmorillonit) bulunmaktadır. Cevherleşme içinde yer yer barit ve jips katmanları yer alır. Bu durum ortamın oksidasyon potansiyelinin zaman zaman yükseldiğine işaret eder. Bazı araştırıcılara göre (Mitchell, Garson 1976) Kuroko tipi cevherleşmeler, dalma-batma zonlarında oluşan ada yaylarının tipik bir cevher oluşumudur (Şekil10.5). Şekil 10.5: Bir Kuroko yatağında geçen şematik kesit (Sato 1977). 86 Kıbrıs tipi bakır yatakları: Kı brıs’ta Troodos masifinde yer alan bu cevherleşme bazaltik yastık lavlar üzerine gelen masif cevher katmanı şeklindedir. Cevher taban kı sı mlarda kristalin özellik gösterir. Tabana doğru önce şekilsiz cevherleşmeye en üst kısımda da ince katmanlı silisli, piritik bir demir oksit- Mn seviyesine geçer (Şekil 10.6). Şekil 10.6: Bir yayılım ekseni boyunca kabuk gelişimin şematik görünümü. Kabuk tabakalanması ve Kıbrıs Tipi Masif Sülfit yataklarının tahmin edilen konumları şekilde belirtilmiştir (Cann 1970 ve Sillitoe 1972 ). Asidik ve bazik magmalara bağlı volkanosedimanter bakır yatakları olduğu gibi bazik-nötr bileşimli volkanik kayaçlarla ilişkili yataklar da vardır. Bu yataklarda, volkanik katmanlar içinde derin deniz karbonat ara katkıları bulunmaktadır. Bu tip cevherleşmeler "Besshi tipi"olarak adlandırılmıştır- (Mitchell ve Bell 1973). 'Plaka tektonikçilere göre bu cevherleşmeler Benioff zonu üzerindeki cevherleşmelerdir. Türkiye'de Ergani-bakır yatakları volkana-sedimanter bir yatak olarak kabul edilmektedir (Şekil 10.7). Şekil 10.7: Ergani bakır madeni anayatak şematik kesiti (A.Helk’e göre). 87 Burada cevherleşme ofiolitik volkanizma ile ilgilidir. Bir bindirme hattı boyunca serpantinler diyabazlar üzerine bindirmiştir. Bindirme hattını enine kesen faylar mineral sonrası olarak cevherleş- meyi de etkilemiştir. Diyabazların yoğun biçimde kloritleşmesi ayrıca, serpantinlerin yapraklı bir yapıya dönüşmesi post-volkanik olaylar olarak kabul edilmektedir. Şekilde de görüldüğü gibi iki tür cevherleşme söz konusudur. Zengin bakır kapsamlı (%15 'e varan bakır) masif cevher ve düşük tenörlü içirimli veya saçınımlı olduğu kabul edilen cevherleşme. Fakir cevherleşmenin tenörü %l- %0,5 (%0,231 kobalt var) arasında olup, masif cevherin etrafını çevirmektedir. Cevherleşmenin 4 dönemde yerleştiği bilinmektedir: 1.Dönesi: Pirotin, magnetit, pirit (çok kataklastik) 2.Dönem: Pirotin, lineit, kalkopirit, kubanit, valeriit, sfalerit 3. Dönem: Kalkopirit, pirit, markazit, sfalerit, bornit, galen 4. Dönem: Kalsit, ankerit, siderit. Ana mineral olan kalkopirit ınagnetit ve piritten sonra gelmiş ve onları keserek metasomatoza uğratmış, böylece ince damarcıklardan ibaret stokvörk görünümü kazanmıştır. Bu görünümü yani damarcık a ğı sekilindeki yapısı yüzünden bu yatakların hidrotermal oluşumlu olabileceği de tartışılmaktadır. Günümüzde som cevher ortada yoktur. Şimdi içirmeli cevher kuşağı işletilmekledir. 10.3.7. Volkanosedimanter Yatakların Levha Tektoniğine göre oluşum Yerleri Birlikte bulundukları kayaçlara ve tektonik ortamlarına göre iki esas grupta toplanırlar (Şekil 10.8). 1.Ekzalatif volkanojenik grup 2.Ekzalatif sedimanter grup Bunlarda kendi alt gruplarına ayrılırlar. 10.3.7.l. Eksalatif Volkanojenik Grup a) Primitif Tip ( Zn- Cu hâkim, Ag ve Au içerikli): Volkanik kayaçlar mafikten felsiğe kadar değişir. İlgili sedimanter kayaçlar olgunlaşmamış greyvak ve volkanoklastiklerdir. b) Kuroko Tipi (Polimetalik, Pb-Zn-Cu'ca zengin, Ag ve Au içerikli): Gittikçe kıtasallaşan O 2 ’nin bol olduğu ortaklarda çökelmiştir. İlgili sedimanter kayaçlar, gittikçe artan epiklastikler, k ı tasal oluşuklar ve karbonat-sülfidce zengin kayaçlardır. Volkanik kayaçlar bazaltik, riyodasidik kayaçlardır. Cevherleşme pirimitif tipten daha fazla patlamalı silisik alkali volkanizma ile ilgilidir. c)Kıbrıs Tipi (Cu'lu pirit tipi, Au içerikli):Okyanus kabuğunda riftleşme ve tansiyon kontrollü yataklardır. İlgili kayaçlar ultramafik-toleyitik arasında ve cevherleşmeler bazaltik yastık lavlarda oluşur. Sedimanter kayaç çok azdır. Hepsi pelajiktir. Okyanus kabuğu kökenli ofiyolitik kayaç birliği söz konusudur. 88 d) Kieslager (Besshi) Tipi (Cu-Zn hâkim Au içerikli): Kıbrıs tipi ile pirimitif tip arasında bir jeolojik özellik gösterir. Daha fazla metamorfizmaya ugramıştır. Bu tip pirimitif tipte olduğu gibi greyvak ve volkanoklastik kayaçların oluşturduğu kalın sedimanter kayaç dizili kararsız çökme havzalarında oluşmuşlardır. Kıbrıs tipinde olduğu gibi toleyitik volkanik yahut plütonik kayaçlarla ilgilidir. Belirgin sedimanter eğilim gösterdiklerinden ekzalatif sedimanter gruba benzerlik gösterirler. 10.3.7. 2. Ekzalatif Sedimanter Grup a) Klastik kayaçlar içindeki yataklar: Bunlar çökme ve belli kratonik rift kontrollü ortamlarda ( avlokojenik) olabilir. İlişkili oldukları kayaçlar kalın türbiditik, arjilik-şeyl dizileridir. Toleyitik ve mafik karakterli diyabaz, amfibolit ve bazalt gibi kayaçlarla çok az ilişkilidir. b) Karbonat kayaçlar içindeki yataklar: Sığ kıta kenarlarında şelf fasiyesinde karbonatlar ve klastik sedimanter kayaçları içeren horst-graben ortamlarda şekillenmişlerdir. Çok ince tüf tabakaları volkanizma yahut plütonik aktivite ile çok az ilgili olduğunu gösterir. Bu yataklar tamamen sialik karakterli magmatik aktivitelerle ilgilidir. Şekil 10.8: Levha tektoniğine göre volkano sedimanter sülfid yataklarının oluşum yerleri (Hutchinson, 1980). 10.3.8. Bozunma Yatakları: İçinde bulundukları alterasyon şartları yüzünden bakır tipik bir davranış gösterir. Bakır çok kolaylıkla H 2 SO 4 ile çözünerek çözeltiye geçebilir. Diğer taraftan da kolaylıkla sülfid halinde tekrar çökelebilir. Bu durumu çok sık olarak yıkanmış oksidasyon zonlarında ve buna bağlı olarak zengin bakır kapsamlı sementasyon zonlarında görüyoruz. E ğ er oksidasyon zonu kireçtaşları ya da dolomitik kayaçlar olarak primer karbonat kapsıyorsa CuSO4’lı alterasyon çözeltileri hemen bu karbontalarla reaksiyona girerek Cu minerallerine dönüşür. Bu mineraller malahit ve azurittir. Bakır böyle durumlarda oksidasyon zonunda kalarak yatak oluşturur. Bu durum bakır yatakları hakkında yorum yapabilmek için 89 önemli bir konudur. Limonitli silikatik yan kayaçlar ile yıkama yüzünden hücreli yapı kazanmış kuvars ve iz element halindeki çok fakir bakır seviyeleri derine doğru büyük bir ihtimalle işletilebilir nitelikte sementasyon zonu cevherleşmelerine geçiş gösterir. Karbonatlı veya dolomitik yan taşlarla reaksiyon sonucu malahit oluşumunda metal taşıması söz konusu değildir. Oksidasyon zonunda bu şekilde görülen Cu kapsamı derinlerde sülfidik zon şeklinde görülür. Oksidasyon zonunda meydana gelen limonit oluşumlarının şekil ve renkleri cevherleşme hakkında bazı ipuçları verebilir. Limonitteki kiremit kırmızısı ve sarı renkler pirit varlığına, kestane kahve veya koyu kahve renkleri ise zengin bakır cevheri oluşumlarını işaret eder. Turuncu renkler tipik olarak bornitten gelmektedir. Hücre şeklinde boşluklarla dolu bir limonit tekstürü kalkopirit varlığına, hücreli tesktürdeki hücreler üç köşe ile sını rlanmışlarsa bornit varlığına delalet eder. Sementasyon zonu cevherlerinin en önemli minerali kalkosindir. Kalkosinin assendent-hidrotermal oluşumu da önemli ve bilinen bir oluşum şeklidir. Assendent kalkosinin büyük derinliklerde zengin cevherleşmeler olarak devam ettiği durumlarda sementasyon zonunda oluşan kalkosinin dağılımı sınırlı olabilir. Bu iki farklı kalkosin oluşumu maden mikroskobik incelemeyle birbirinden ayırd edilebilir. Düşük sıcaklıkta oluşmuş kalkosin rombik sistemde kristallenir. Bu sementasyon zonu mineralidir. Öyle ise bu mineral assendent olarak 103 °C’nin altındaki soğukça eriyiklerden oluşmuş da olabilir. Yüksek sıcaklıklarda ise kübik kalkosin oluşmakta ve eğer ortamda CuS fazlalığı var ise o zaman izotrop mavi renkli kovellin oluşur. Kübik sistemde oluşan neodigenitten (assendent) yavaş yavaş soğuma ile tipik kovellin lamelleri ayrılır. Nispeten zengin oksidasyon zonu cevherleşmelerinin altında metal ce fakir bir zon yer alır. Bunun altında ise esas cevherleşme zonu olan sementasyon zonu bulunur. Sementasyon zonları tropik iklimlerde çok kalın olabilmektedir. 10.3.9. Sedimanter Cu Yatakları: Sedimanter kayaçlar içindeki çok geniş yayılımlı bakır yatakları iktisaden önemli ve magramatizmayla ilişkili olmayan sedimanter yatakalardır. Bu sedimanter kayaçlar ya çöküntü havzalarında yer alan siyah şistler ve marnlar ya da arid iklimlerde oluşmuş kumtaşı kompleksleridir. Doğu bloğu hariç tutulursa dünya rezervlerinin ortalama %21'i bu tip yataklardadır (Cissarz ve diğerleri,1972). Bu tip için Zambiya'daki Katanga Almanyadaki Mansfeld yatakları örnek olarak verilebilir. Mansfeld yatakları Permiyen yaşlı Cu-şistleridir. Bakır şistler 30-40 cm kalınlığında olup, cevherleşmenin tenörü % 2,5 Cu’dır. Ayrıca tonunda 142 gr Ag bulunmaktadır. Mansfeld yatakları günümüzde işletilerek tüketilmiş durumdadır. Katanga yatakalarında ise bakırın yanında yan ürün olarak Kobalt (Co) elde edilmesi tipik bir özelliktir. 90 10.3.9.1. Sedimanter Cu Oluşumu: Sedimanter bakır yatakları volkanojen (yani magmatik) kaynak ile ilgisi olmayan., lagün veya göl ortamlarında oluşan sedimanter kayaçlara bağlı yataklar olmaktadır. Sülfidik halde bulunan bakır genellikle kumtaşlarına bağlı olarak gelişmiştir. 10.3.9.2. Sedimanter Cu Oluşumunun Jeokimyası: Eksojen ortamda bakırın maden yatağı oluşturabilmesi, herşeyden önce onun jeokimyasal hareketlilik kazanmasına bağlıdır. Bunun için sülfit ve katı halde bulunan bakır, oksitlenerek Cu +2 halinde ortama taşınır. Eksojen ortamda yegane kükürt kaynağı deniz suyunda bulunan SO 4 -2 anyonudur. SO 4 -2 anyonunun bakırı fikse edebilecek (tutabilecek) S -2 haline gelebilmesi, ortamdaki aneorob (havasız yaşayabilen) canlılarla mümkün olmaktadır. Anaerob canlıların hayatlarını sürdürebilecekleri en iyi ortam ise, açık denizle taze deniz suyu alışverişinin az olduğu lagünler, karalarda ise göllerdir. Sedimanter bakır yatağının oluşabilmesi için başka bir faktör de iklimdir. Ortamdaki SO 4 -2 anyonu konsantrasyonunun yükselebilmesi için suyun buharlaşmasını sağlayacak bir kurak iklim gereklidir. Bütün bunların yanında tabidir ki, bakrın kaynağı da önemlidir. Bilindiği gibi deniz suyunda büyük miktarda bakır çökelmesini sağlayacak oranda (Cu) yoktur. Öyle ise ortama Cu gelmesi için çevrede bir bakır kaynağının olması gerekir. Bazı araşatırıcılara göre, sedimanter bakır yataklarının oluşumu volkanojen yataklarla ilişkilidir. Vokanojen sülfit yatağı oluşum dönemlerinde oluşan bakır yatakları karasallaşma dönemini takiben karada çözünerek ortama taşınır. Ve daha önce anlatılan faktörlerin de gerçekleşmesiyle sedimanter bakır yatakları oluşur. Türkiyede bu tip oluşumlar bol fakat küçük yataklanmalar halindedir. Çorum, Tokat, Sivas çevresinde bulunurlar. 10.3.10. Metamorfik Cu Yatakları: Metamorf yataklar, tekrar kristallenme ve yeni minerallerin oluşumu şeklinde açık belirtiler gösteren yataklardır. Bu yataklarda çoğu zaman primer ilişkilerin izleri kaybolmaktadır. 10.3.10. 1. Dinamometamorfik yataklar: Bölgesel metamorfizma ile değişikliğe uğramış yataklardır. Bu yataklar aslında pirit yataklarıdır. Piritten başka kalkopirit, sfalerit ve pirotin (pirit yüksek basınçta pirotine dönüşür) mineralleri de yer alır. Cevherleşmede eğ er bakır tenörü % 1 den fazla olursa o zaman yatağa bakır yatağı gözü ile bakılabilir. 91 Cevherleşme şiddetli tektoniğe uğramış ve yan taşlar da değişikliğe uğramıştır. Umumiyetle düzensiz ya da mercek şeklinde olurlar. Bu tip yatak olarak Alamanya’da ve Karpat dağlarında işletilen Cu'lu pirit yatakları vardır. Fakat en tipik örnekleri Nocveç'deki bakırlı pirit yataklarıdır. 10.3.10. 2 Polimetamorfik Yataklar: Gelişen birçok ınetamorfik olaylar sonucu oluşmuş karmaşık yapıda eski kalkanlarda görülen yataklardır. En önemli örneği, Avrupa'nın en büyük bakır yataklarından biri olan Outukumpu (Finlandiya) yatağıdır. Outukumpu yatağı birkaç yüz metre kalınlığı olan kuvarsitler içinde yer alır. Kuvarsit içine ınetamorfizma ile tamamen değişmiş ultrabazik kayaçlar enjekte olmuştur. Bu değişim ile kayaçlar serpantinleşmiş kloritleşmiş talk ve magnezitleşmiştir. Serpantinlerle kuvars kontaklarında Cr- diyopsit, Cr-mika, Cr-granat minerallerinin de yer aldığı bir zon bulunur. Cevherleşmede mineral olarak ortalama %30 pirit, %12 kalkopirit, %15 pirotin ve % 1 sfalerit bulunur. Tenör ise şöyledir. % 3,5 Cu, % 1,2 Zn, % 45 SİO 2 , % 23,8 ayrıca Co, Ni, Se yanında 4,8 gr/ton Au, 12g/ton Ag bulunmaktadır. Bu tip yataklara Norveç, İsveç- Kanada ve ABD'de de rastlanmaktadır. 92 11.BÖLÜM 11. NİKEL YATAKLARI 11.1. CEVHER MİNERALLERİ Cevher Mineralleri Kimyasal formülleri % Ni Yoğunluk Pentlandit (daha çok) (Fe,Ni) 9 S 8 10-40 4.5-5 Nikelpirotin Sıcaklığın düşmesiyle pirotin minerali içinde pentlandit ayrılımları oluşur. Bravoit (Ni,Fe)S 2 Millerit (NiS) Nikelin NiAs 39-45 7.7-7.8 Gersdorfit NiAsS 26-40 5.6-6.2 Ulmanit NiSbS 28-40 6,7 Kloandit NiAs 2 28 6.5 Rammelsbergit NiAs 2 28 7.1 Smaltin (Ni,Co)As 2 9-28 6.6 Mauherit Ni 4 As 3 51 8.0 Garnierit [(Ni,Mg) 6 (OH)6Si 4 O 10 H 2 O] 4-36 2.3-2.8 Şuhardit Ni-Montnorillonit 4-36 2.5 Pimelit Ni-Şaponit 4-36 2.5 11.2 GENEL BİLGİLER 11.2.1. Kullanım Alanları: Nikel çok iyi bir alaşım elementi olup, % 80’i bu alanda kullanılır. Mesela, çelik üretimi ve renkli metallerle birlikte yapılan alaşımlar önemlidir. Bu özelliği ile stratejik ve çok kı ymetli bir elementtir. 11.2.2. Cevher Kalitesi: Nikel umumiyetle %1 den itibaren işletilir. Monometalik büyük yataklarda % 0,5 Ni yeterlidir. Silikatik cevherler içinde mutlaka arsen ve bakır bulunduran sülfidli cevherlerden daha kolay izabe edilebilir. Sülfürlü cevherlerde nikel yanında önemli miktarlarda Co, Cu ve platin grubu mineralleri bulunabildiği gibi yan ürün olarak Au, Ag, Se ve Te elementleri elde edilebilmektedir. Nikel cevherinin bileşiminde bulunan zararlı elementlerden Pb, Zn, Bi ve As konsantre elde edilmesinde güçlükler çıkarır. Metalin kalitesini düşüren ana elementler % 0,1 değerinde dahi zararlı ol- duklarından hiç istenmezler. 93 Kükürt % 12 den, MgO ise %15-17 den fazla olmamalıdır. HgO ergime noktasını etkiler, bu yüzden mümkün olduğunca az olması arzu edilir. % 2-5 MgO li olanlar iyi kalite cevherlerdir. Al 2 O 3 % 10-12’den fazla olmamalıdır. Yüksek Al 2 O 3 muhtevası SiO 2 ile birlikte ergitme sı caklığını yükseltir. SiO 2 en fazla % 30-35 olmalıdır. Cevherin Fe tenörü ise silis tenöründen daima fazla olmalıdır. En ideali % 30-40 Fe’dir. Silikatik cevherlerin zenginleştirilmeleri problemlidir. Bu yüzden endüstriyel asgari tenör sülfürlü cevherlere göre yüksektir (% 1.3-1.5). Silikatik cevherler önemli miktarda Co ihtiva edebilir. Eğer kobalt miktarı % 0.1 den fazla ise yatak Co-Ni yatağı olarak kabul edilir, Silikatlı cevherlerde CaO bileşeni ergime sı caklığını düşürdüğünden ve silikatların bozunmalarını kolaytırdığından faydalı bir bileşendir. Rezerv yönünden sülfürlü nikel cevherleri daha küçük yataklarda (Mesela, 5-6 bin ton) ekonomiktir. Fakat genel olarak 10 bin ve daha fazlası ekonomiktir. 200-500 bin tonluk rezervler büyük yataklardır. 11.3. NİKEL YATAKLARININ OLUŞUM TİPLERİ: Nikel hem kalkofil hemde litofil bir elementdir. Fakat oksijene kı yasla kükürte karşı daha du- yarlıdır. Nikel magnezyumla aynı atom aralığına sahiptir. Bu yüzden olivinlerin Mg'u ile izomorf olarak yer değiştirebilir. Kimyasal alterasyon ile serpantinleşen olivinlerden silikatik Ni yatakları oluşur. Ultramafiklerle gabro ve noritlerden likid magmatik olarak ayrılan Ni, magmada yer alan S ile birleşerek Fe'nin de bileşime girmesiyle nikel pirotini oluşturur, her iki tür oluşum da çok bazik magmayla ilgilidir. Bazı Ni-Co damarları ise kısmen granitlere bağlıdır. Fakat bu damarlar nikel metali elde etmek için önemli değillerdir. 11.3.1. Magmatojen Ni-Yatakları: a. Bazik magmaların bileşiminde bulunan sülfürler: Silikatlardan daha önce kristallenirler. 1500 °C’de magmadan ayrılarak dibe çökerler. Bu şekilde Fe, Ni, Co, Cu ve platin mineralleri ayrılmış olur. Fe, Ni ve S' ün uygun konsantrasyonları var ise, o zaman nikelli pirotin zenginleşmesi meydana gelir. Sadbury yataklarında olduğu gibi (Şekil 10.1). Sadbury'de sedimanter kayaçlar arasına kase şeklinde bir lakolit girmiştir. Bu lakolit 60 km uzunlu- ğunda 40 km genişliğindedir. Alt kısı mda norit üst kı sı mda ise mikrogranit yer alır. Burada iki tür cevherleşme oluşmuştur. Birincisi noritin tabanında gravitatif ayrılımla meydana galenn nikel pirotin yataklarıdır. İkincisi ise yan taşların içine damarlar ve apofizler şeklinde enjekte olan ve "ofset" adı verilen cevherleşmedir. Norit tabanındaki parajenez esas olarak pirotin, pentlandit, kalkopirit, sperilit (PtAs 2 ) karışımından ibarettir. Ayrıca tali olarak pirit, magnetit, nikelin, kasiterit ve galenit gibi mineraller de bulunur. Ofset cevherleri hidrotermal safhaya geçiş gösterir. Derinlere doğru Cu artar, Tenör % 3 Ni ve %1,5-2 Cu’ dur. 94 b. Hidrotermal Ni Yatakları: Bu cevherleşmede Co, Ni, Ag, Bi ve U mineralleri bir arada bulunurlar. Bunun için bu oluşuma Co-Ni-Bi-U formasyonu adı verilir. Nikel için önemli değillerdir. Daha çok Go, Au ve U için önemli yataklarıdır. 11.3.2. Alterasyon ürünü Ni Yatakları: Ultrabazik ya da bazik kayaçların ihtiva ettikleri çok küçük nikel oranları kimyasal alterasyon sonucu önce Ni bikarbonatlar şeklinde çözünür ve aşağı doğru süzülürler. Daha sonra Ni hidrosilikatlar oluşur. Bu ortam nötr ve hafif alkali bir ortamdır. Nikelle birlikte çözünen Co, Mn oksitleri ile karışarak Asbolan mineralini oluşturur. Bu oluşumlar tropik veya subtropik iklimlerde görülür. Lateritik bozunmayla oluşan bu yataklarda Fe bol bulunur. Üst taraflarda demir şapka benzerei oluşuklar bulunur. Nikelin esas zenginleştiği yer Fe şapka altında fakat serpantinit üzerindedir (Şekil 11.1). Nikel burada sadece Ni-klorit(garniyerit) olarak değil, aynı zamanda kolloidal olarak dağılmış olarak Fe içinde (%1 Ni) yada, Mn-silikatlar tarafından absorbe edilmiş olarak ta bulunur. Bu iki tip yatağa sedimanter oluşumlar ilave edilebilirlerse de yayılımları ve tenörleri çok düşük olduğundan önemsizdirler. Ni se- dimanter ortamlarda ancak H 2 S’li zonlarda cevherleşebilir. Türkiye'de henüz üretim yapılabilecek bir Ni yatağı bulunmamıştır. Dünyada en çok Kanada, Rusya, Küba, ABD ve G. Afrika'da üretilmektedir. Şekil 11.1: Yeni Kaledonya Lateritlerinde Nikel Gelişimi 95 BÖLÜM 12 12. KOBALT YATAKLARI 12. CEVHER MİNERALLERİ Cevher Mineralleri Kimyasal formülleri % Co Yoğunluk Kobaltin CoAsS 35 6 Smaltin (NiCu)As 3 28 6 Kloantit CoAs 3 Speiskobalt (CoNi)As 3 Linneit (CoNi) 3 S 4 11-53 4.8-5.8 Saflorit CoAs 2 28 Asbolan (Co absorbe edilmiş Mn-Oksihidroksitleri) 2.4 Danait (Kobaltlı arsenopirit) Heterogenit (Co(0H) 2 ) 64 2-4 Glaukodot (FeCo)AsS 12.2.GENEL BİLGİLER Kullanım alanları itibariyle kobalt stratejik bir metaldir. Demir-çelik endüstrisinde, jet uçakları imalinde, metal kesme cihazları ve mıknatıs üretimimde kullanılır. Ayrıca kömürlerin sıvılaştırılmasında katalizör olarak kullanılması da önemini arttırmaktadır. Kobalt eskiden yalnızca mavi renk üretiminde kullanılırdı. Kobalt bileşikleri renklendirici olarak seramik ve cam endüstrisinde ayrıca kobalt karbidleri metallerin işletilmesinde kullanılmaktadır. Kobalt jeokimyasal olarak tı pkı nikele benzer ve genelde nikelden 5-10 kat daha az olarak her yerde birlikte ortaya çıkarlar. Kobalt genellikle karmaşık cevherlerde bulunduğundan duruma göre yan veya ana ürün olmaktadır. Kobaltlı karmaşık cevherlerde kobalt, genel olarak smaltin ve saflorit minerallerinde bulunmaktadır. Buna bağlı olarak kobalt cevherinin tenörüyle ilgili olarak kesin bir değer belirtmek doğru olmamaktadır. Herşeye rağmen % 3 Co asgari işletme tenörü ekonomik olabilmektedir. Yerkabuğundaki Co/Ni oranı 4/10’dur. Fakat iyon yarıçaplarının yakınlığına göre (Ni ve Mg=0,78 A°, Co ve Fe=0,83A°) Mg’lu nikel veya Fe +2 içeren kobalt mineralleşmeleri olabilmektedir. 96 12.3.KOBALT CEVHERLEŞMESİNİN OLUŞUM TİPLERİ 12.3.1. Magmatik Kökenli Yataklar: Ekonomik yatakların oluşumu dikkate alınırsa, kobaltın esas oluşumunun mezotermal Co-Ni- Ag-Bi-U damarları ile ilgili oldugu ortaya çıkar. Bu damarlar hemen hemen her yerde granitik kaynak- lıdır. Yalnızca Ontario'nun (Kanada) bu şekildeki büyük damarları muhtemelen bazik bir hazneden kaynaklanan oluşumlardır ki, bu damar formasyonlarını diğerlerinden ayırmak gerekir. Ontario'nun Kobalt şehrinde Orta Proterozoyik yaşlı metamorfik seriler yer alır. Cevherleşmeler hem bu serileri (Kobalt serisi) hem de diyabazik intrüzif bir kütlede yer alan kı rı k ve çatlaklarda yerleşmişlerdir. Diyabazlarda oluşan kırı k ve çatlaklar arsenidli Co ve Ni- cevherleriyle ve biraz daha genç oluşumlu Ag cevherleriyle dolmuştur. Ag cevherleşmelerinin önemli bir bölümü nabit Ag oluşumları şeklindedir. Gang mineralleri kalsit ve dolomittir. Damarlar ancak 5-30 cm. kalınlığında ve "Kobalt Serisi" ile diyabazlarda damarcık a ğı (stokvörk) oluşturmuşlardır. Damarlar ekseriya az derinliklerde (80-100m) yer almakta ve derine doğru gidildikçe zenginleşmektedir. Bu cevherlerden yılda birkaç yüz ton metalik kobalt kazanılmaktadır. Avrupa'da en eski kobalt yatakları Erzgebirge Dağlarında (Saksonya-Bohemya kesimleri) yer alır. Esas yatak Batı Erzgebirge de Schneeberg yataklarıdır. Burada korbonatlı, kuvarslı bir gang içerisinde Speiskobalt (Skutteridit, Smaltin ve Kloantit), rammelsbergit (weisnikelkies), nabit gümüş arjantit (silberglanz) ve bizmut cevherleşmeleri izlenmektedir. Burada iki damar sistemi kesişmektedir. Benzer damarlar Bohemya'da Johanngeurganstadt, Annaberg ve Joacnimstahl 'da uran cevnerleşmeleriyle birlikte ve onunla ilişkili olarak bulunur. Bütün bu damar bölgeleri bir granit batolitinin (Karlsbad-Eisenstocker) doğu kenarında yer alırlar. Başlangıçta cevherleşme Ag şeklindedir. Derinlere gidildikçe gümüşün yerine Ni ve Co geçtiğinden çeşitli derinlik basamaklarında Ni ve Co cevherleşmede yer almıştır. Günümüzde bu yataklar uran ve bizmut için önemlidirler. Norveç'te Kongsberg'in karbonatlı Co-Ag damarları bu tip damar formasyonlarına dâhil edilir. Güney Norveç'te (Bodum Böl.) metamorfizma ile yeniden kristalleşmiş bir kobalt cevher yatağı vardır. Dünya kobalt üretimi için en büyük öneme sahip yataklar Katanga’nın (Zaire) bakırlı kobalt yataklarıdır. Katanga’da genç Proterozoik sedimentlerde yerleşmiş çok sayıda kı smen uran i ş letilen sülfidik Cu-Co damarları bulunur. Primer cevher % 0.5 Co içerir. Örtüden siyah oksidik cevherin ayrılmasından dolayı % 3 Co içerikli cevher elle ayırım ile kazanılır. Katanga ve Zimbave'nin bakırlı damarlarında da kobalta (Linneit) bakır sülfidlerin refakatçısı olarak rastlanılmaktadır. Kobalt içeriğinin yalnızca % 0,02-0,5 ile sınırlı olmasına rağmen bakır üretilmesi esnasında yan ürün olarak önemlidir. 12.2.2. Alterasyon Yatakları: Nikelden kobaltın ayrıldığı ve asbolan olarak kazanıldığı bir yatak, Yeni Kaledonya'nın yüzeysel alterasyonla oluşmuş Ni-yataklarıdır. Burada serpantinleşmiş bir ultrabazik Kayacın lateritleşmesiyle oluşan zenginleşmeler söz konusudur (Şekil 11.1). 97 BÖLÜM 13 13. D E M İ R YATAKLARI 13.1. CEVHER MİNERALLERİ Demir Cevheri Mineralleri Formül % Fe Yoğunluk Magnetit Fe 3 O 4 72 5.2 Hematit Fe 2 O 3 70 5.1 Götit Fe 2 O 3 .H 2 O 60-63 3.7 Limonit Fe 2 O 3 .H 2 O +aqua 48 3.8 Siderit FeCO 3 48 3.8 Şamozit 3FeO.Al 2 O 3 2SiO 2 .3H 2 O 33 3.2 Turingit 3FeO.Al 2 O 3 2SiO 2 .3H 2 O 40 3.2 13.2. GENEL BİLGİLER Demir 3500 yı ldan beri bilinmekte ve kullanılmakta olan bir cevherdir. Bu cevherin demir ve çelik üretiminde kullanıldığından önemi büyüktür. 13.2.1. Cevher Kalitesi: Demir ve çelik imalatında kullanılan demir cevherinin kalitesi, cevherin demir muhtevası ve diğer bileşenlerin miktarıyla yakından ilgilidir. 13.2.2 Demir Tenörü: Demir cevherinin işletilebilme sınırı en az % 32'dir. Ancak şartlara ve teknolojik gelişmeye göre daha düşük tenörlü cevherler de kullanılabilir. Diğer bileşenler, SiO 2 demir cevherinin erirliliğini azaltır. Bu yüzden SiO 2 oranı % 10-15'i geçmemelidir. Tenörü yüksek olan cevherlerde bu miktar biraz daha artabilir. SiO 2 /Al2O 3 oranı % 1-1,5 arasında olmalıdır. Fosfor genel olarak 0.04'den fazla olmamalıdır. Ayrıca kükürt % 0.1 - 0.5, arsenik % 0.007'nin altında, titan % 0.1'den az, kalay % 0.08'den az, Pb- Zn % l'den az, bakır % 0.2 - 0.5, kromit % l'den az (bazı çelik üretiminde % 2-3 Cr 2 O 3 olabilir) olma- malıdır. 13.2.3. Demir Jeokimyası: Demir yerkabuğunu oluşturan elementler arasında 4. sırada olup oksijen, alüminyum ve silisyumdan sonra gelir. Yerkabuğunda ortalama Fe tenörü % 5'tir. Ayrıca demirin magmatik kayaçlardaki oranı değişiktir. Ultrabaziklerde % 9.4, asidik kayaçlarda % 2.7'dir. Demir hemen hemen bütün yatak tiplerinde oluşan bir mineraldir. Dünya demir üretiminin % 90'ını sedimanter ve bozulma türü demir yatakları oluşturur. Demirin maden yatağı oluşturmasını etkileyen jeokimyasal özellikler: 98 1) Oksidasyon potansiyeli: Fe +2 ve +3 değerli olmasından dolayı ortamın oksidasyon potansiyeli önemlidir. 2) pH değeri önemlidir: Çünkü +2 değerli Fe asidik ortamda çözülebilir. Fakat +3 değerli Fe suda çözünmez. 3) Ortamın kükürt konsantrasyonu: Fe, +2 değerli olarak kalkofil ve +3 değerli olarak litofil bir karaktere sahiptir. Bu yüzden kükürt miktarı önemlidir. 13.3. DEMİR YATAKLARININ OLUŞUM TİPLERİ Demir Yataklarını Üç Ana Grupta inceleyebiliriz. 13.3.1. Likid Magmatojen veya Kristalizasyon Diferansiyasyon Yataklar. Mineralleri: Titanomanyetit Fe 2 O 4 FeTiO 3 Manyetit FeOFe 2 O 3 İlmenit FeTiO 3 Ulvospinel Fe 2 TiO 4 Coulsonit FeV 2 O 4 Oluşumu: Magmatik ayrılımın ilk safhasında yani erken kristalizasyon safhasında, ilk kristalleşen silikatların yapısında yer alan +2 değerli demir, ender olarak da olsa oksitler halinde maden yatağı oluşturabilmektedir. Taberg ve Kiruna tiplerinde olduğu gibi ortamdaki kükürt konsantrasyonun arttığı safhalarda nikel ile birlikte sülfit halinde çökelmektedir (Sadbury tipinde olduğu gibi). 13.3.1.1. Taberg tipi yataklar: Bu tip yataklar anortozit, gabro ve noritler içinde çeşitli büyüklükteki cevher kütlelerini oluştururlar. Taberg tipi Fe-Ti-V yataklarının oluşumu magmanın diferansiyasyonu ile olmuştur. Uçucu maddece fakir olan magmada klinoamfibollerden önce Fe ve Ti kapsamayan feldispatlar ayrılmaktadır. Böylece sıvı fazda Fe ve Ti zenginleşmesi olmaktadır. Feldispat oluşumu silisin önemli bir bölümünü harcadığından geride kalan Fe ve Ti oksitler halinde ayrılmaktadır ve ayrılan feldispatlar düşük özgül ağırlıkları sebebiyle magma kütlesinin en üst bölümünde anortozit şapkalarını oluşturmaktadır. Bu yataklar kapsadıkları titan ve vanadyumdan dolayı aynı zamanda Ti ve V yatakları olarak da değerlendirilmektedir. En önemli cevher mineralleri; titanomanyetit veya hematit ve lameller halinde ilmenit mineralleridir. İlmenitin lameller halinde ayrılımı ilmenit ile yüksek ısıda bir katı eriyik oluşturan titanomanyetitin yavaş yavaş soğuması ile mümkün olabilir. Ramdohr'a (1975) göre bu bozunma olayı yaklaşık 800°C de olmaktadır. Ani düşen sıcaklıkta ise homojen maddeler meydana gelir. Bu ayrılım şekli ilmenit ile hematit arasında da olabilmektedir. Bu durumda yavaş soğuma ile Fe'ce zengin ilmenitten hematit ayrılmaktadır. İlmenit lamelleri submikroskobik (çok ince röntgenografik metodlarla anlaşılabilir) olabildiği gibi kalın lameller de görülebilir. İlmenitten Fe eldesi bu lamellerin kalın oluşuna bağlıdır. İlmenitin levha şeklinde ayrılımı schlieren şeklinde de olabilmektedir. Bu karışım şeklindeki titanomanyetit oluşumlarında +2 ve +3 değerlikli Fe yerine Ti gelmiştir. Aynı şekilde 99 V'da Ti gibi bir katı eriyik oluşturabilir. V, +3 değerlikli demirin yerini alabilir. Ayrıca Mg, Mn, Zn, Ni (+2 değerlikli Fe'in yerini alır) ve Al, Cr (+3 değerlikli Fe'in yerini alır) şebeke yapısına girerek birer katı eriyik oluşumu yapabilirler. Taberg tipi yataklanmalarda yantaş tamamen anortozit olabileceği gibi piroksenit, olivinpiroksenit gibi ultrabazik kayaçlar da olabilmektedir. Titano-manyetitler daha çok gabro ve noritlerde, titanohematitler ise anortozitlerde görülürler. Oluşum yantaşla birlikte olduğundan şiliren, mercek, band ve tabaka şekilleri izlenir. Tabakalı şekiller likid-enjeksiyon yataklara geçiş şekilleridir. Cevherleşmenin tenörü ortalama % 32 Fe, %7 Ti, %0.01 P, % 0.16 V olup Türkiye'de örneği yoktur. 13.3.2. Likid Enjeksiyon Yataklar 13.3.2.1 Kiruna Tipi yataklar Mineralleri; manyetit, apatit ve az miktarda primer veya manyetitin oksitlenmesi sonucu oluşan hematittir. Oluşumu: Kiruna tipi (Kuzey İsveç'te) olarak literatüre geçmiş olan bu yatakların oluşumu tartışmalı olmakla birlikte birçok araştırıcı tarafından bu gruba dahil edilmiştir. Bu yatağın eski bir itabiritik yatak olduğunu iddia edenler de vardır. Genellikle, normal bir gabro magmasının erken kristalizasyon safhasındaki ayrılım ürünü ve yantaşlar içine enjekte olması şeklinde oluştuğu kabul edilir (Şekil 13.1). Şekil 13.1: Kiruna Magnetit yatakları ( Vogt 1927’ e göre) 100 Şekilde görüldüğü gibi kalın bir intrüzyon bandı şeklindeki cevher alkali siyenit ve kuvarsparfirler içerisinde yer alır. Bu oluşum, büyük miktarda uçucu eleman bulunduran akıcı cevherli magmanın sık ışması ile ilgilidir. Çünkü cevherde bulunan apatit, flor ve klor apatitdir. Yani cevheri oluşturan magmada bol miktarda kolay uçucu bileşenler vardır. Cevherin intrüzyonu s ı rasında pinöymatolitik ve kontakt metasomatik oluşumlara da geçişler gösterebilir. Bu tip yataklarda cevher kütleleri plaka ve mercekler halindedir. Cevherle yantaş arasında keskin kontakt bulunmaktadır. Cevher tenörü % 50-70 Fe, % 0.1-0.5 P ve % 0.2 Ti'dir. 13.3.3. Kontakt Metasomatik (Pnöymatolitik) veya Pirometasomatik Yataklar En önemli cevher mineralleri manyetit ve daha az olmak üzere hematittir. Hematit magnetitin martitleşmesi ile oluşur. Bunun yanında başta pirit olmak üzere pirotin, kalkopirit, sfalerit gibi sülfit mineralleri ile skarn mineralleri olarak isimlendirilen çeşitli Ca-silikatlar (hornblend, tremolit/aktinolit, diyopsit, granat, vezüviyan, vollastonit vb.) ve kalsit, ayrıca refakat minerali olarak nadiren apatit minerali bulunur. Bazan hidrotermal oluşumu işaret eden galenit ve fahlerz minerallerine de rastlanır. Oluşum: Ana kristalizasyon safhasında katı faza geçen silikatların yapısına giremeyen Fe, uçucu maddelerle birlikte sıvı fazda ve daha sonra soğuma ilerledikçe halojenlerle birlikte gaz fazında birikir. Şiddetli asidik özelliğinden dolayı genellikle karbonatik yan taşla olan reaksiyon sonucu nötürleşerek önce silikatlar, sonra Fe-oksitler ve en son olarak da sülfitler ayrılmaktadır. Sülfid minerallerinin kalkopirit, kubanit ayrışım lamelleri ve yine bir sülfid minerali olan sfaleritin pirotin ve kalkopirit ayrılımları bulundurması bu yatakların oluşum s ı caklığının yüksek olduğunu gösterir. Bu tür yataklar granit, siyenit gibi kayaçların kontakt zonunda masif cevher ve damar halinde görülürler. Cevherleşmenin parajenezi magmaya bağlı olduğu gibi yan taşın kimyasal bileşimine de bağlıdır. Cevher şekilleri, ise arazinin tektonik yapısına uygun olarak tabaka, mercek, ve düzensiz kütleler halinde olabilir. Bu tip yataklar küçük kütleler ve impregnasyonlar halinde de olabilir. Dünyada daha çok Permo-Triyasta (Sovyetlerde) ve Üst Kretasede oluşan bu yatakların entipik örneğini Ural dağlarında bulunan Magnitnaya (Şekil 13.2) cevherleşmeleri teşkil eder. Şekil 13.2: Magnitnaya Yatağı (Kontak pnömatolitik Urallar’da) 350 milyon ton rezerv, % 45-66 Fe ve % 0.01-0.1 P tenörü vardır (Petrsscheck ve Pohl, 1982).. 101 Bu cevherleşmenin tenörü % 45-66 Fe, % 0.01-0.1 P'dur. Bu tip Fe yataklarını ekonomik yönden etkileyen en önemli faktör düzensiz şekilleri ve yüksek S ve Cu oranlarıdır. Ülkemizde de başta Divriği olmak üzere Şamlı, Ayazmant, Bizmişen, Karamadazı yatakları bu tipe aittir (Gümüş, 1970). 13.3.3.1. Divriği Demir Yatakları: Türkiye'deki pirometrasomatik yatakların en önemlisi Divriği Fe yataklarıdır. Burada peridoditleri oluşturan magma, kireçtaşları arasına girerek serpantinleşmiştir. Tektonik hareketlerin etkisiyle iç içe girme olmuş ve daha sonra siyenitik monzonitik bir magma intrüzyonu meydana gelmiştir. Divriği'de 3 tür kafa tesbit edilmiştir(Şekil13.3- Şekil13.4). Şekil 13.3: Divriği demir yatağı A kafasında bir kesit (Gümüş, 1979). 102 Şekil 13.4: Divriği demir madenleri jeolojik haritası ile ilgili şekiller (Koşal’a göre, Gümüş 1979). (1- Alüvyal, 2- Moloz, 3- Çapraz tabakalanma gösteren demir çakıllı konglomera(Üst Pliyosen), 4- Blok cevher, 5- Tabakalanma gösteren Fe çakıllı konglomera (Üst Miyosen-Alt Pliyosen), 6- Miyosen kumtaşı, 7-Killi milli Miyosen kalkeri, 8- Miyosen kalkeri, 9- Miyosen taban konglomerası, 10- Silisifiye kayaç, 11- Cevher, 12-Skarn, 13-Siyenit, 14- Serpantin, Kristalize kalker(Mesozoyik), 16- Bindirme, 17- Diskordans, 18- Fay, 19-Muhtemel fay, 20-Senklinal ). A. Kafası: Minerali manyetittir. 800 m uzunluğu, yaklaşık 300 m kalınlığı olan bir yataktır. Tenörü % 90 Fe (manyetit, hematit) olup, ayrıca skarn mineralleri de bulunur. Rezervi 36 milyon tondur. B. Kafası: Hidrotermal cevherleşmeye geçiş gösteren bu oluşum şeklinde esas mineraller daha çok hematit ve az manyetittir. Ayrıca bol miktarda turmalin ve skarn mineralleri bulunur. C. Kafası: B'den taşınmayla oluşmuş bir zuhurdur. 103 D) Plütonik Hidrotermal yataklar. En önemli minerali siderit ve daha az miktarda hematitdir. Cevher taşıyıcı hidrotermal eriyiklerin bileşiminde eğ er sülfidler az ise o zaman siderit oluşumları yoğunlaşarak hâkim cevher minerali olmaktadır. Bunun yanında sfalerit, kalkopirit, galenit, gümüş ve pirit mineralleri yer alırken gang minerali olarak da; kuvars, radokrozit, ankerit, florit, kalsit, barit gibi mineraller bulunurlar. Bu tip siderit mineralizasyonunda % 1-6 Mn bulunabilir. Oluşum: Önceki oluşumlarda olduğu gibi burada yan taşın önemi yoktur. Cevherleşme daha çok yan taşın tektonik yapısına uygun olarak meydana gelir. Cevherli hidrotermal solüsyonlar yan taşın fay ve çatlak zonlarında dolaşarak mineralizasyonu sağlar. Böylece cevherleşme boşlukların şekline göre daha çok damar şeklinde olmaktadır. Masif halde de olabilmektedir (Bilbao). Bu tip oluşumlar genelde mesotermal olup, hematitlerin genelde çok az ekonomik değerleri vardır. Hidrotermal eriyikler yan taşta alterasyona sebep olurlar. Bu alterasyonla silisleşme, serisitleşme, kloritleşme meydana gelir. Killeşme (kaolinleşme) genelde görülmez, Hidrotermal metasomatizma ile kireçtaşlarında dolomitleşme, anhidritleşme, ankerit, manyezit oluşumları meydana gelir. Tipik örnekleri İspanya'da (Bilbao) ve Batı Almanya'da (Siegerland) bulunur. Bilbao cevherleşmesi masif bir cevher olup, tenörü % 25 Fe, % 2-3 Mn'dir. Siegerland cevherleşmesi ise damar şeklinde olup, tenörü % 33 Fe, % 2 Mn'dir. Türkiye'de ise masif cevherleşmeye örnek İnniktepe, damar tipi cevherleşmeye de Deveci, Otlukilise, Eymir cevherleşmelleri verilebilir. 13.3.4. Volkanosedimanter Demir Yatakları: Bu yatakların en tipik örneğini Batı Almanya'da Lahn-Dill bölgesindeki yataklar teşkil etmektedir. En önemli minerali hematittir. Hematit ince yaprağımsı bir yapı gösterir (Şekil 13.5). Şekil 13.5: Batı Almanya'da Lahn-Dill bölgesindeki yataklar Oluşum: Jeosenklinallerin denizaltı volkanizması sonucu oluşan kayaçlarla ilgilidir. Burada keratofirler, diabazlar, tüfler ve diabazik sedimanter kayaçların bir karışımı görülür ki, bu seriye Almanlar "Schalstein” demektedirler. Kolay uçucu bileşenlerce zengin lav akıntıları deniz tabanında 104 akarken kalsiyum karbonatlı çamurlarla temas eder ve oradan bünyesine CaCO 3 alır. Denizaltı volkanizmasiyla ortama silisle birlikte FeCI 2 (demir klorür) veya FeH 2 (CO 3 ) 2 (demir hidroksi karbonat) çözeltileri ilave olur. İşte bu ortamdan daha sonra hematit ve kırmızı demirli kuvarsitler cevher yatağı olarak ayrılırlar. Ortamda silis bol ise ilerde ayrıntılı olarak göreceğimiz itabirit (takonit) cinsi yataklar oluşmaktadır. 13.3.5. Bozunma (Alterasyon) Yatakları: 13.3.5.1. Lateritik Fe Yatakları: Kimyasal altrasyonla demir büyük oranda primer kayaçta kalır. Ortamda bulunan oksijenden dolayı daimi olarak hidroksitlerin ayrılması veya muhtemelen +3 değerli demirin oksidasyonu söz konusudur. Bu proseslerle götit veya hematit meydana gelir. Bu mineraller zayıf asidik ortamdan alkalen ortama kadar çözülmeden kalır. Artan pH değerlerinde ve tropik iklimlerde daha önceden uzaklaşmış olan alkali ve toprak alkali yanında silis (SiO 2 ) de çözülür ve geriye Fe 2 O 3 .H 2 O ve Al 2 O 3 . 3H 2 O’dan oluşan bir karışım kalır ki, bu oluşuma laterit veya Fe'ce zengin boksit denir. Mevsimlere göre değişen yeraltı, su seviyesi laterit ve boksitle, bilhassa Fe'ce zengin pisolitik konkresyonları ve ekseriya yüzeyde sert bir kabuk oluştururlar. Lateritler, primer kayaç olarak itabiritler ile bazik ve ultrabazik kayaçlarda meydana gelirler. Bazik ve ultrabazik kayaçlar Al bakımından fakir ama Fe ve Mg bakımından zengin kayaçlardır. Meselâ serpantinitler ve dunitler bu tip kayaçlardır. Bu tür kayaçlarda tabanda montmorillonit, yeryüzüne yakın kısımlarda ise kaolin oluşur. Normal olarak montmorillonitin üstünde Al 2 O 3 ve Fe 2 O 3 ’ce zengin bir zon gelir. İtabiritler Fe tenörü % 30-40 arasında olup bol kuvars kapsarlar. Tropikal iklimlerde bu Si02'nin çözülüp taşınmasıyla Fe'ce zenginleşme meydana gelir. Tenör, % 50-55 Fe, % 1 Cr, yüksek Ni ve Ti oranları tipiktir (Şekil 13.6). Şekil 13.6: Yeni Kaledonya Peridoditlerin Ayrışması ve Demirli Laterit oluşumu (Gümüş, 1979). 13.3.5.2. Oksidasyon Kuşağı Cevherleşmeleri: Yağışlı iklimlerde yüzey sularının y ı kamasıyla birçok sülfid yataklarında bazı minerallerin zenginleştiği görülür. Böylece yı kamayla klorit ve sülfatlar kayaçtan uzaklaştırılırlar. Fe ise oksitler 105 halinde kalır. Bu tür oluşumda meydana gelen mineral limonittir ( FeO(OH) ). Ayrıca hematit de oluşabilir. Zor çözünen silis de geride kalır. Özet olarak; her iki tip alterasyon yataklarına "kalıntı yatakları" da denilebilir. Yüzeyde bulunan her kayaç fiziksel ve kimyasal bir değişim geçirmekte ve bu değişim sonunda toprak oluşmaktadır. Uygun şartlarda bu olaylar neticesinde önemli Fe birikimleri oluşmaktadır. Dünya Fe rezervlerinin yaklaşık % 3'ü bu tür oluşumlara dayanmaktadır. Kalıntı Fe yataklarını etkileyen iki önemli faktör vardır. a.) Değişim geçiren kayacın mineralojik bileşimi: Ancak Fe kapsayan kayaçlar varsa böyle bir zenginleşme olabilir. Az Fe ve yüksek Al kapsayan asidik kayaçlar ile bol Al kapsayan tortul kayaçların alterasyonundan ise boksit yatakları oluşur. b.) İklim: Genellikle silikatik bağdaki Fe ve Al'un, koparılabilmesi açığa çıkan SiO 2 'nin de ortamdan ayrılabilmesi, bunun yanında açığa çıkmış Fe ve Al'un oksitlenebilmesi için redükleyici ve oksitleyici şartların mevsimlere göre birbirini izlemesi gerekir. Bu durum ancak subtropik iklimlerde gerçekleşebilir. Aksi halde Al ve SiO 2 birbirinden ayrılamayacağı için SiO2'den arınmış boksit yerine kalıntı kil yatakları oluşur. 13.3.6. Sedimanter Demir Yatakları: Kimyasal ve biyokimyasal kökenli sedimanter yatakların büyük bir çoğunluğu peneplen haline gelmiş duraylı, yavaş çöküşlü epikontinental platformlar üzerindeki sığ denizlerde çökelen sedimanter kayaçlar içinde oluşurlar. Sedimanter Fe yatakları başlıca iki gruba ayrılırlar. 1. Kimyasal Sedimanter Fe Yatakları. 2. Jaspiyit veya İtabiritik Yataklar (daha sonra metamorfizma geçirdiklerinden ayrı bir kısımda incelenecektir). 13.3.6.1. Kimyasal Sedimanter Fe Yatakları: Denizel sedimanter Fe yatakları genellikle oolitik bir strüktür gösterirler. Oolitler çoğu zaman detritik kaynaklı veya kuvars tanesinden oluşan bir çekirdek etrafında konsantrik zarflar halinde teşekkül etmiş 0,5 mm. çapında olan yuvarlak şekilli cisimlerdir. Bu yapının s ığ denizlerde, Ca bakımından zengin suların, detritik malzemeyi sürüklediği çalkantılı ortamda maydana geldiği kabul edilir. Ortamda oolitleri birleştiren bir çimento bulunur. Oolitler çimentolanmaya uğ ramadan önce su akıntılarıyla taşınıp çeşitli tabakalaşmalar içinde yer alabilirler. Oolitlerle demir yatakları arasındaki ilgi şöyle açıklanabilir (L. Cayeux): Demirli oolitlerin kaynağı kalsiyum karbonatlı oolitlerdir. Yani önce kalsiyum karbonatlı ooliti meydana gelir. Daha sonra Ca'un yerini Fe alır ve siderit meydana gelir. Eğer ortamda SiO 2 ve AI 2 O 3 fazla ise, yani killi bir ortam var ise, o zaman ikinci safhada kalsitin yerini klorit alır. Üçüncü safhada siderit veya klorit oksidasyon ile hamatite dönüşür. Bu hematit daha sonra hidratasyonla limonite dönüşür. 106 1. Safha : Kalsiyum karbonatlı ooliti, 2. Safha : Siderit veya klorit teşekkülü, 3. Safha : Klorit veya sideritin hematite dönüşmesi, 4. Safha : Hematitin limonitleşmesi. Bazı araştırıcılara göre, bu oluşum doğrudan doğruya siderit veya klorit gibi oolitlerin oluşmasıyla başlar ve daha sonra hematit ve limonitleşme olayları olur. Oolitleri biraraya getiren çimento da siderit ve kalsit karışımıdır. Çimentoda bulunan siderit ve kloritin hematitleşmesi oolitlere göre daha yavaş olduğundan çimentodaki Fe yüzdesi oolitlerden daha azdır. Tenör oolitlerde % 50, çimentoda % 30'dur. Litoral ortamda meydana gelen oolitler daha sonra bir yer değiştirme ve sürüklenmeye uğrarlar. Bu tür yataklarda rastlanan mineraller; 1. Limonit - FeO(OH) 2. Silis - SiO 2 3. Glokoni - (Fe.Al) (Fe.Mg) (K.Na) -hidrosilikat 4. Siderit - FeCO 3 5. Şamozit - (Fe,Mg)3AlSiO 10 .4H 2 0 6. Pirit - FeS 2 Not: Şamozit bir grup adıdır. Bertiyerin, bavalit, türenjit gibi mineralleri ihtiva eder. Bavalitin terkibinde % 40 Fe 2 O 3 , % 21 SiO 2 , % 4,5 MgO bulunur. Sedimanter Fe yatağı meydana getiren ortamdaki Fe'in kaynağı nedir ? -Demirin itabiritik yataklardaki gibi çözünüp, denizlere çözünmüş olarak taşınması ve çökelmesi burada sözkonusu değildir. Karalardaki kimyasal çözünme sonucu silikatik bağdan kurtulan demir ortamdaki genellikle yüksek olan oksidasyon potansiyeli sebebiyle çökelmekte ve hatta uygun şartlarda kalıntı demir yataklarını oluşturmaktadır. -Demir denizlere çözünmüş şekilde ulaşamayacağına göre, demir yatağı oluşumunu sağlayan çözündürme, biriktirme ve çökeltme işlemlerinin deniz içinde gerçekleşmiş olması gerekir. Oysa deniz suyundaki pH ve Eh şartları karadan gelen ve daha çok +3 değerli olan katı demiri çözündürememektedir. Deniz suyunda yaklaşık 0,003 ppm'lik bir Fe konsantrasyonu vardır. Bu da karalardan gelen demirin çözünmediğini gösterir. -Böylece denizel sedimanter Fe yataklarının oluşumu için yalnızca diajenetik oluşumun sözkonusu olabileceği ortaya çıkmaktadır. - Deniz sedimanları üzerinde yapılan son araştırmalarla ortaya çı kan görüşlerde; taze tortullar içindeki pH ve Eh şartları demiri çözündürebilmekte ve sıkışma sebebiyle iyon halindeki Fe taze tortul 107 yüzeyine ç ı kmakta ve deniz suyundaki oksijen sayesinde (tortullarla deniz suyu s ı n ı r ı nda) çökelebilmektedir. Deniz ortamında çeşitli derinliklerde ortamın fizikokimyasal şartlarına göre demirin çözünürlülüğü ve oluşan mineraller Şekil 13.7'de görülmektedir. Şekil 13.7: Kimyasal sedimanter demir yataklarının oluşum mekanizması (Borchert, 19602a göre) ( * CO2 zonunda Fe sular tarafından Fe(HCO 3 ) 2 şeklinde çözülür.H2S zonunda bazik ortamda Al 2 O 3 ve SiO 2 çözülür. CO 2 ’li zonda çözülen Fe akıntılarla O 2 zonuna taşınır. Orada limonit veya limonit-silikat oolitleri olarak çökelir. * Fe’li ve Ca’lu hidrokarbonatlar CO 2 ’li zonda siderit olarak çökelir. * CO 2 zonundaki Fe +2 , H 2 S zonundan gelen SiO 2 ile şamozitleri oluşturur. Eğ er bu demir H 2 S zonuna inerse o zaman pirit oluşur. ) CO2'ce zengin olan zonda Fe bu sular tarafından Fe(HCO 3 ) 2 şeklinde çözülür. H 2 S'li zonda ise ortam, organik maddelerin ayrışmasıyla meydana gelen amonyak (NH 4 OH) tarafından bazikleştirilir. Bu bazik ortamda AI 2 O 3 ile SiO 2 çözülür. CO 2 'li zonda mobilize olan Fe akıntılarla O’li zona sürüklenir ve burada oksitlenerek limonit veya limonit-silikat oolitleri (glokoni) şeklinde dibe çökerler. Glokoni oluşumu O 2 'li zon ile CO 2 ’li zonun arasında meydana gelir. Çünkü O 2 'li ortamda Fe +3 , CO 2 'li ortamda ise Fe +2 mobilize olur. Glokonide de her iki değerlikli Fe bulunmaktadır. Fe'li ve Ca'lı hidrokarbonatlar CO 2 'li zonda siderit halinde çökelirler. CO 2 zonunda çözünen Fe +2 , H 2 S zonundan yukarı doğru çı kan SiO 2 eriyikleriyle reaksiyona girerse o zaman doğrudan doğruya şamozit oluşur. Bu yüzden şamozitler, çörtlerle iç içe karışmış vaziyette bulunurlar. Eğ er CO 2 'li zondaki Fe, H 2 S zonuna inerse burada H 2 S etkisiyle pirit oluşumu görülür. 108 Denizel sedimanter yataklardan oolitik tipe örnek olarak Lotringen (Fransa), Kanada'da Wabann, ABD'de Bormingen; Türkiye'de ise Örendüzü, Çamdağ yatakları verilebilir. Ortalama tenor % 30-40 Fe, % 0.6-1 P'dir. Oolitik detritik tip (Salzgitter tipi) Almanya'da Salzgitter, Pejne, Türkiye'de Glindire yatakları. Tenor % 30 Fe, % 0.6 P'dir. Kimyasal sedimanter (denizel) oluşuklardan başka ekonomik önemi olmayan iki yatak şekli daha vardır. 13.3.6.2. Sahil Plaserleri: Sahillerde şerit halinde görülen menyetit ve ilmenit zenginleşmeleri olup, bunlar ultrabazik kayaçlarla ilgili birikimlerdir. İçlerinde ayırd edilemeyecek şekilde % 8-10 Ti (rutil=TiO2) bulunduğundan ekonomik değillerdir. 13.3.6.3. Döküntü Yatakları: İçlerinde bulunan silis miktarının çok olmasından dolayı ekonomik değillerdir. Detritik Fe'li malzemenin litoral kesimlerde birikmesi ile oluşurlar. Trümmer cevherleri de denilen bu tipde taşınmadan dolayı taneler yuvarlaklaşmıştır. Bu detritik materyal litoral ortamda limonit oolitleri ile birlikte killi kumlu bir çimento ile birarada tutulmuştur. Transgresyondan dolayı altta taban konglomerası üstte ise limonit oolitleri yer alır. Oolit oluşumu yüzünden bu tür yataklar kimyasal sedimanter olarakta düşünülebilir. 13.3.7. Metamorfik Demir Yatakları (İtabiritler): Yerkabuğunun en ilginç maden yatağı oluşumlarından biri de Prekambriyen yaşlı ve genellikle az veya çok metamorfize olmuş Fe yataklarıdır. İtabiritik yataklara takonit, kuvars bantlı cevher gibi isimler de verilir. Dünya Fe üretiminin yarısından fazlasını, dünya rezervlerininde % 60'ını kapsarlar. Bu yataklar aynı zamanda bilinen en eski yataklardır. İtabiritik yataklar silis yönünden zengindirler ve ince taneli bir yapıya sahiptirler. İtabiritler genellikle bir kuvars mozayiği şeklinde rekristalize olmuşlardır. İnce tabakalı ve olijistli (Fe mikası) kuvarsitler veya manyetitli kuvarsitler bu şekilde bulunurlar. Oluşum: Bünyesinde yüksek oranda CO 2 , halojen ve su buharı bulunduran ilk atmosferin yoğunlaşması sonucunda şiddetli asidik yağmurlar oluşmuş. Bu asidik sular karalarda etkili bir kimyasal çözünmeye yol açarak, Fe +2 , Ca +2 , SiO 2 , Na + , K + vb. birçok anyon ve katyonların denizlere taşınmasını sağlamışlardır. Böylece denizler önemli bir demir ve silis deposu haline gelmiştir (Şekil 13.8). 109 Şekil 13.8: İtabiritlerin oluşumunun şematik gösterimi Böyle bir ortamda Ca +2 , Mg +2 ve SiO -4 doygunluğa eriştiğinden, deniz suyunda yükselen pH değeri sebebiyle dolomit ve çakmaktaşı (çört) oluşacaktır. Burada bilinmesi gereken bir husus ta şudur: Fe +2 'nin kı smen Fe +3 'e oksitlenip çökelmesi için ortamın yüksek pH değeri yanında oksijen'e de ihtiyaç bulunmaktadır. Bu tip yatakların oluştuğu zaman aralığında atmosfer redükleyici olduğuna göre deniz suyu oksijeni nereden alacaktır? Bazı araştırıcılar bu dönemdeki oksijen kaynağının tek hücreliler olduğunu ortaya koymuşlardır (Cloud (1973), Drever (1974) ). Deniz içinde fotosentez ile üretilen oksijen ilk önce demirin oksitlenmesi için harcanmıştır. Bu oksidasyon olayları mikroorganizmaların hemen yanında cereyan ettiğinden itabiritik Fe yataklarının içinde yüksek oranlarda organik karbon ve yakınlarında alg stromatolitleri bulunur. Bu karbon muhtevası yüksek metamorfizma ile grafit haline dönüşmektedir. Denizaltı volkanizmaları, anlatılan ortamda itabiritik Fe yatakları oluşumunu olumsuz olarak etkileyebilmektedir. Çünkü volkanik faaliyet kimyasal Fe ve çakmaktaşı oluşumlarını engelliyebilmektedir. Bununla beraber bariz volkano-sedimanter Fe yatakları vardır ve volkanizma ile ilgisi olmayan Fe'li kuvarsitlerden ayırt edilmesi oldukça güçtür. İtabiritik Fe yataklarına oluşumlarındaki bazı farklılıklardan dolayı iki örnek göstermek mümkündür. 13.3.7.1. Süperior tipi: Bu tip yataklar ince çört veya kuvars ve Fe cevheri bandlarının münavebeli katmanlaşmasından oluşmaktadır. Düşük metamorfizma geçirenlerde oolitik dokuyu görmek mümkündür. Bu oluşumda klastik orijinli materyal bulunmaz. Komşu kayaç olarak, dolomit, kuvarsit, bitümlü şistler ve çört breşlerine sı k rastlanır. Minerolojik bileşimleri denizin farklı derinliklerinde farklı olmaktadır(Şekil 13.9). 110 Şekil 13.9: Superior Gölü bölgesinde Biwabik demir formasyonunda fasiyes dağılımını gösteren kesit (Morey,1973). (a- Alt çört, b-Alt sleyt, c-Üst çört, d- Üst sleyt, 1-Kiltaşı, 2-Kireçtaşı ve dolomit, 3- Tüflü şeyl, 4- Çört -karbonat, 5- Silikat-karbonat, 6-Silikat, 7-Çört, silikat, az manyetit, 8-Çört, manyetit, az silikat, 9-Çört, karbonat, silikat, 10-Çört, karbonat, 11-Mercanımsı çört ve jasp). Bu tür cevherleşmelerde genel olarak Mn muhtevası azdır. Fakat çok nadir olarak Mn'ın Fe'e oranla daha fazla olduğu yataklar vardır. Brezilya'da (Urukum yatağı) ve G.Afrika'da (Kuruman yatağı) olduğu gibi. Metamorfizmanın şiddetli olması halinde yatakta silikatik ve karbonatik oluşumlar azalır. Tenor: % 20-35 Fe'dir. Zengin cevherli zonlarda ise % 66 Fe ve % 0.05 P bulunur. Örnekler: Superior (ABD), Labrador (Kanada), Türkiye'de örnek yoktur. 13.3.7.2. Algoma tipi: Bu tipin Superior tipinden farkı, yan kayaçların volkanik oluşudur (Şekil 13.10). Ayrıca bu tipte karbonatik ve sülfidik fasiyes örneklerine nispeten az rastlanır. Fe oranı da Süperior tipine göre düşüktür. Bileşimlerinde yer alan Au ve Zn bazen ana cevher halinde yoğunlaşıp Fe'i yan ürün niteliğine dönüştürebilmektedir (Watson , 1976). Tenör: % 30 Fe, % 10-15 SiO 2 *dir. Bazen yüksek Au, Zn değerleri görülür. Algomayı örnek verebiliriz. Türkiye'de örneği yoktur. 111 Şekil13.10: Algoma bölgesinde Helen demir formasyonunun kesidi (Goodwin, 1973) (1-Asit piroklastikler: a-Orta derecede altere, b- çok altere, 2- Siderit, 3-Pirit, 4- Bantlı çört, 5-Ortaç lavlar) Son olarak şunu söyleyebiliriz; itabiritik yatakları oluşturan Fe ve Si'in nereden geldiği konusunda tartışmalar yapılmıştır ve karalardaki kilgemyasal çözünme (James 1966, Lepp ve Goldich 1964) ile volkanik kaynak fikri (Trendall ve Bluckley '1970') tartışılmıştır. Ancak volkanik faaliyetlerin olmadığı ortamlarda da bu tip yatak oluşumu sadece volkanik oluşum fikrinde şüphe uyandırmaktadır. 112 BÖLÜM 14 14. TİTAN YATAKLARI 14.1. CEVHER MİNERALLERİ Cevher Mineralleri Formül Tenör Yoğunluk İlmenit FeTiO 3 %32 Ti 4,5 Rutil TİO 2 %60 Ti 4,2 Anatas TİO 2 % 60 Ti 4, 2 Brukit Titanit CaOTiSiO 4 4,2 Titanomanyetit Fe 3 O 4 -FeTiO 3 %10-15 Ti 14.2. GENEL BİLGİLER Teknik önemleri olan titan mineralleri ilmenit ve rutil’dir. Düşük özgül a ğırlığı, çelik endüstrisindeki sağlamlığı ve koroziyona olan yüksek direncinden dolayı endüstride önemli bir cevherdir. Titan 40-50 yıldır kullanılmaya başlanmıştır. Titan alaşım metali olarak uzay araçları, roket ve uçak yapımında kullanılır.Titanoksit baryumsülfat ile karışırsa çok güzel bir beyaz renk elde edilmektedir.Titanklorür özellikle savaş gemilerinde kullanılan yapay sis üretiminde kullanılır. Titan cevheri tenörleri TiO 2 cinsinden verilir. İlmenit yataklarında işletilenlerin % 35 TiO 2 , %40 Fe 2 O 3 tanörleri vardır. Plaser yataklarında çok daha zengindir. %40-45 titan mineralleri (ilmenit-rutil, titanit),%15 zirkon tenörlü olanlar işletilmektedir. Titan üretimi pahalı bir işlem olduğundan küçük yatakların işletilmesi ekonomik olmamaktadır. Yalnızca plaser yataklarda zenginleşen rutil, i ş letme ve hazırlama kolaylığından dolayı birkaç bin tonluk olsalar dahi işletilebilirler. 14.3. TİTAN CEVHERLEŞMESİNİN OLUŞUM TİPLERİ 14.3.1. Magmatik Yataklar En büyük titan zenginleşmeleri likit magmatik evrede oluşmaktadır. Magmatik eriyiklerde demiroksit ve titanoksitin karşılıklı çözünürlük özellikleri erken kristallenen magnetit içinde ilmenitin iğ şeklinde eksolüsyonlarının oluşmasına sebep olur. Buna karşılık daha büyük ilmenit tanelerinde hematit eksolüsyon lamelleri yer alır. Bu şekilde oluşmuş titan manyetitler % 4-15 TiO 2 içerirler ve bu yataklar Ti kazanılması için çok az, demir izabesi için daha çok kullanılır. Gabro masiflerine bağlı 113 olarak gelişen bu tip yataklar Ti için iş letilmez. Fakat bu tip yataklarda titanca çok zengin olanları seyrek de olsa vardır. ABD deki Adirondaks yatağındaki titanomanyetitlerde %22 TiO 2 bulunmakta ve işletilmektedir. Güney İsveç’te (Runtivare,Taberg) ilmenitin şiliren ve damarları işletilmektedir. 14.3.2. Plaser Yataklar İlmenit, rutil ve titanomanyetitler plaserlerde zenginleşebilirler. Hindistan’da (Kerala) ve Brezilya’da kıyı kısımlarda %60’a kadar TiO2 bulunmaktadır. Avustralya’nın doğu kıyılarında denizel rutil kumları büyük bir yatak oluşturur. Akarsularda da bu gibi zenginleşmeler vardır. Plaserlerin kalınlığı 10-20 metre kadar olabilmektedir. Yuvarlaklaşmamış kumların 2/3’si rutil tanelerinden oluşur. 114 BÖLÜM 15 15. VANADYUM YATAKLARI 15.1. CEVHER MİNERALLERİ Cevher Mineralleri Kimyasal formül % Vanadyum Yoğunluk Patronit VS 4 28-39 Deskloizit Pb(Zn,Cu)VO 4 OH 10-14 6 Vanadinit Pb 3 (VO 4 ) 3 Cl 11 6,7-7,2 Karnotit KCa 2 (UO 2 )(VO 4 ) 2 .3H 2 O 12 4,5 Roskolit V’lu muskovit 4-16 3 Coulsonit Fe(Fe,V) 2 O 4 (V’lu magnetit) 15.2. GENEL BİLGİLER Çelik üretiminde kullanılan stratejik bir metaldir. Mn, Cr, Mo ve W çelikleriyle yaptığı alaşımlarda çeliğin sertliğini arttırır. Kullanılma süresini uzatır. Ayrıca kimya, seramik ve ilaç sanayiinde kullanılmaktadır. Vanadyum yalnızca vanadyum mineralinden değil birlikte bulunduğu diğer minerallerin üretimi sırasında yan ürün olarak ta kazanılmaktadır. İşletme askari tenörü de bu duruma bağlı olarak değişmektedir. Vanadyumun işletilebilirlik sınırı %1 V civarındadır. Ancak demir cevherlerinde %0.02 V üstündeki tenörler ekonomik olabilmektedir. Vanadyum asvalt ve Fe, U, Al, gibi metallerle birlikte üretilmektedir. Özellikle demir ile iyon büyüklükleri birbirine yakın (V+3= 0,68A° , Fe+3=0,69A°;.V+2= 0,72A°,Fe+2= 0,82 A°) olduğundan demirli bileşiklerde sık sık rastlanır. 15.3. VANADYUM CEVHERLEŞMESİNİN OLUŞUM TİPLERİ 1-Likid magmatik oluşumlar (titanomanyetitlerde) 2-Hidrotermal Pb-Cu-Zn sülfürleri ile birlikte 3-Sedimanter ortamdaki oluşumlar a) Arid iklimlerde ağır metal çökelimleri b) Oolitik Fe-cevherleşmelerinde c) Bitümlü şistler, asvaltlar ve organizmaların yapısında 4-Alterasyon ile ilgili oluşumlar (Oksidasyon zonu zenginleşmeleri) 115 15.3.1. Likid Magmatik Oluşumlar Vanadyum likid magmatik evrede titanomanyetitlerde yer almaktadır. Gelecekteki en büyük vanadyum rezervini coulsonitli titanomanyetitler teşkil edecektir. İyon yarıçaplarının benzerliği yüzünden Fe ve V yer değiştirebilmekte ve böylecede demir yataklarında hemen hemen her zaman V yer almaktadır. İsveç’in Taberg cevherleşmeleri ve K-Uralların cevherleşmeleri ortalama %0,5 V 2 O 5 içermektedir. Benzer yataklar Hindistan’da vardır ve burada tenör %2-8 V 2 O 5 ’e kadar çıkmaktadır. 15.3.2. Hidrotermal Oluşumlar Broken Hill (Rodezya) ve Otavi-Bergland (GB-Afrika) bölgelerinde bulunan Pb-Zn-Cu cevherleşmeleri vanadyumludur. Ancak burada i ş letme alterasyon zonlarındaki zenginleşmelerden yapılabilmektedir. Otavi-Bergland dolomitlerinin baca şeklindeki boşlukları ve dolinler kırmızı renkli ince kumlarla dolmuştur. Dolomit bantlarının dış yüzleri ve kumtaşı içindeki dolomit kırıntıları vanadyum cevheriyle birlikte bir kabuk oluşturmaktadırlar. Vanadyumlu dolgu cevherleşmeleri derinlere doğru devam eder ve galenite sfalerite geçer. Buna benzer bir tip vanadyum cevherleşmesi Broken Hill (Zimbave-Rodezya) Pb-Zn yataklarının oksidasyon zonunda bulunmaktadır. Buradaki primer sülfidik cevherlerin büyük bölümü vanadyumsuzdur. Vanadyum rastlanan kesimlerde % 3,5 V 2 O 5 bulunmaktadır. Bu miktar şüpesiz üst seviyelerdeki kurşun vanadinattan ileri gelmektedir. 15.3.3. Sedimanter Ortamdaki Oluşumlar 15.3.3.1. Arid İklimlerdeki Çökelimler Manchester ’ da ve diğer bir çok yerde vanadyum “Redbed tipi” bakır yataklarında bariz bir şekilde zenginleşmiştir. Yine Rotliegend (Almanya) kumtaşlarında bulunan lekeler halindeki kurşun oluşumlarında vanadyum varlığı gösterilmiştir. 15.3.3.2. Oolitik Demir Oluşumlarında Fosforca zengin oolitik demir cevherleri ekseriya bol miktarda vanadyum içeriğine sahiptir. Burada işletilen demir cevheri önemli miktardadır. Bu şekildeki bir yatakta Güney Almanya Jura demir cevherleşmelerinde % 0,07-0,2 V 2 O 5 bulunmaktadır. 15.3.3.3. Bitumlu Şistler, Asvaltlar ve Organizmaların Yapılarıyla İlişkili Yataklar Sedimanter oluşumlu vanadyum yatakları esas olarak oolitik demir cevherlerinde, bitümlü şistlerde ve asvaltlarda oluşmaktadır. Bazı hayvan gruplarının çok yüksek oranda V içermesi bitümlü vanadyumların nasıl geliştiğini açıklamaktadır. Ortamda zengin fosfor bulunmasıda bu oluşumların biyojenik karakterini ortaya koymaktadır. Ayrıca ağır ham petrol küllerinin ekseriya V ve Ni içermesi de vanadyumun biyokimyasal 116 bir element olduğunu göstermektedir. Mansfeld bitümlü bakır şistlerinde ortalama % 0.058 V bulunmaktadır. Peru ’ da Minasrages’deki bu tip biyojen vanadyum iş letilecek ölçüde zenginleşmiştir. Burada kolloidal vanadyum sülfit (patronit) nikelli pirotin ve kükürtlü asvaltlarla birlikte, jips üretilen Kretase şistleri içinde 9 m. lik bir çatlakta dolgu olarak yer almaktadır. İşletilen kütle % 10-30 V kapsamakta ve dünya üretiminin önemli bir bölümünü teşkil etmektedir. Rezerv birkaç 10.000 ton V- metalidir. Buna ek olarak Lima bölümünde daha çok sayıda "V" kapsamlı asvaltit damarları bulunmaktadır. Bu oluşumlar V içerikli bitümlü şistlerde metamorfizma sonucu yer değiştirme ve çatlaklara yerleşme olayları ile izah edilmektedir. Bir başka sedimanter oluşum Kolorado ve Doğu Utah’da (ABD) görülmektedir. Burada Karnotit ve diğer uranvanadinit mineralleri yaygın impregnasyon düzlemleri halinde ince Jura kumtaşlarında bulunmaktadır. Bu cevherleşmeler artık uranyum için işletilmektedir. 15.3.4. Oksidasyon Zonu Zenginleşmeleri Önemli ikincil zenginleşmeler daha öncede sözü edilen Otavi (G.Afrika) ve Broken Hill (Rodezya) Pb-Zn yataklarında gelişmiştir. 117 BÖLÜM 16 16. MANGAN YATAKLARI 16.1. CEVHER MİNERALLERİ Önemli Mineraller Formül Tenör (%) Yoğunluk Piroluzit MnO 2 62 4.8 Polianit MnO 2 62 4.8 Psilomelan Formülü karışık Mn-oksihidroksitleri grubu 35-60 Manganit Mn 2 O 3 .H 2 O 62 4.3 Vad Mn 2 O 3 +H 2 O Hausmannit Mn 3 O4 72 4.7 Rodokrozit MnCO 3 48 3.5 Rodonit MnSiO 3 42 3.5 Braunit 3Mn 2 O 3 MnSiO 3 63 4.8 16.2. GENEL BİLGİLER Yerkabuğunun ortalama manganez tenörü yaklaşık % 0.1'dir. Manganez yerkabuğunu oluşturan elementler arasında 16. sıradadır. İşletilen yatakların tenörleri % 25-50 Mn arasında olduğuna göre 250- 500 defalık bir zenginleştirme olmuştur. 16.2.1 Cevher Kalitesi ve Kullanıldığı Yerler: Normal olarak cevherin ticari önemi olması için % 45-50 Mn ihtiva etmesi gerekir. SiO 2 kapsamı % 10'un üzerinde olmaması gerekir, % 50'lik cevherin fosfor kapsamı % 0.3, % 30'luk cevherin (P) kapsamı ise % 0.1 olabilir. Al 2 O 3 ise % 3'e kadar olabilir. Kükürt zararlı bir elementtir. Karbonatlı cevherlerde Mn tenörü genelde çok fakir olur. Keza, Mn+Fe kapsamı en az % 35 olan ve yeterli kabul edilen Fe'li, Mn'lı cevherlerde de durum böyledir. Manganez üretiminin % 90'ı çelik endüstrisinde (metalürji) kullanılmaktadır. Kimya endüstrisi ve kuru element üretimi için yüksek oranda saf piroluzit aranır. Böyle cevherlerde sülfid mineralleri kapsamı % l'in altında olmalıdır. Karbonat kapsamı ise bataryalarda asidik etkiyle köpürme yaptığından zararlıdır. 16.2.2. Jeokimyasal Özellikler: Birçok araştırıcının deneylerle vardığı sonuca göre Mn, karbonatlı sular ve sulandırılmış H2SO4 tarafından Fe'den daha kolaylıkla çözülmektedir (Lindgren, 1973). Solüsyona geçen Mn, Fe'den çok sonra oksitlenmektedir. 118 Manganez daha çok bikarbonat, nadiren sülfat ve kı smen de fosfat halinde solüsyonlara geçer. Oksidasyona uğ rayan Mn; piroluzit (MnO 2 ) veya psilomelan (veya Waad) halinde, ender olarak da manganit (MnO 3 .H 2 O) olarak çökelir. Jel haldeki çökelti daha sonra kristalleşir. Çökelme olayında bakterilerin de tesiri, vardır. Oksitleyici ortamda piroluzit oluşurken, orta değerde Eh ve pH'li ortamlarda hausmanit (Mn 3 O 4 ), manganez karbonatlar (rodokrozit MnCO 3 ) veya Mn-silikatlar (rodonit- MnSiO 3 ) çökelir. Tamamiyle indirgeyici ortamlarda Mn-sülfid (alabandit-MnS ) veya manganozit (MnO) oluşur. Alabandit ve manganozit için gerekli olan düşük Eh ve pH şartları sedimanter ortamlarda gerçekleşmez. Bu yüzden bu tür oluşumlarda bu minerallere rastlanmaz. 16.2.3. Mangan Cevherlerini İşletme Şartları: Bu yataklar, yüzeyde ve yüzeye çok yakın olduklarından genellikle açık iş letme, bazen da s ığ yeraltı iş letme metodlarıyla iş letilirler. Mangan yatakları genellikle büyük hacim kaplamazlar. Ayrıca oldukça kolay zenginleştirilebilen cevherler olduklarından ve büyük yatakların işletilebilmesi için dahi az bir yatırıma ihtiyaç duyduğundan birkaç onbin tonluk rezervleri bile ekonomik olarak değerlendirilebilir. Kimya sanayi cevherleri i ş letme şartları ise 3000-5000 tonluk rezervleri ile ekonomiktirler. Yatak Büyüklükleri 5.000 tonluk yataklar = Çok küçük yataklar 50.000-250.000 tonluk yataklar= Orta büyüklükte, 250.000-1.000.000 tonluk yataklar= Büyük yataklar. 16.3. MANGANEZ YATAKLARININ OLUŞUM TİPLERİ: 16.3.1. Hidrotermal Yataklar Çok sayıda, önemsiz filon şeklindeki yataklardır. Bu filonların en önemli cevherleri siyah mangan oksitleri yani psilomelan ve piroluzit başta olmak üzere manganit, braunit ve hausmanittir. Bu tür cevherleşmelerde % 0.1 U ve V bulunabilir (Almanya'da bazı yataklar). Bu cevherli filonlar epitermal ve kısmen de teletermal safhaya aittir. Kimya endüstrisi için çok iyi kaliteli Mn bulundurmaları yanında bu yataklar boyutlarının küçüklüğü yüzünden, sedimanter oluşumlara göre çok önemsiz kalmaktadır (Balıkesir ve Adana'da bazı küçük yataklar). 16.3.2.Volkanosedimanter Yataklar Volkanosedimanter tipte, cevher tabakaları lavlar veya tüflerle birlikte bulunur. Oluşumları bu tür Fe yataklarının oluşumuna benzer. Bu tip yatakların tenörü düşük olup, ikinci bir zenginleşmeyle yükselebilir. Fe yataklarında olduğu gibi bu ortamda da silis boldur. Ankara (Kızılcahamam), Antalya ve Zonguldak'da görülür. Hidrotermal ve volkanosedimanter yataklar d ışında cevherleşmeye rastlanmaz. Buna rağmen kontakt pnöymatolitik olarak kabul edilebilen bazı yataklar vardır (İsveç'te ki Langbon gibi). 119 16.3.3. Sedimanter Mn Yatakları Sedimanter yatakları oluşturan manganezin kaynağı bazı yazarlara göre 4 farklı şekildedir (Wissink, 1972). Bunlar; 1. Yüzeye yaklaşan intrüzyonlar veya lav çıkışlarıyla ilgili hidrotermal solüsyonlar, 2. Mevcut kayaçların yüzeysel alterasyonu (Örnek Trakya Mn cevheri yatakları, Şekil 16.1), 3. Sıcak denizaltı lavları üzerine deniz suyunun etkisiyle Mn'in açığa çıkması, 4. Denizel sedimentlerin kimyasal alterasyonuyla Mn açığa çıkması. Şekil 16.1: Trakya Manganez Cevheri Yataklarının Oluşumu ( E. Bora’ya göre). Mn'ın Fe ile İlişkisi: Fe ile Mn'ın birbirlerinden ayrılmalarını suların pH değeri kontrol eder. Asidik sular manganezi demirden daha uzun müddet solüsyon halinde tutar. Daha az asid ve alkalin ortamlarda pH'nın ani artışıyla Fe ve Mn birlikte okside olarak çökelirler. Tabiatta bulunan Fe bileşikleri Mn ile karşılaştırıldığında daima daha az çözünür ve Fe iyonu her türlü Eh-pH şartlarında Mn iyonundan daha kolay oksitlenir. Yani ortamdaki Mn konsantrasyonu çok fazla olmamak kaydıyla her iki metali kapsayan solüsyonda Fe, Mn'dan daha önce çökelir. Sedimanter Mn Yataklarının Oluşumu: Sedimanter Mn yataklarının oluşumu için her şeyden önce ortamda Mn konsantrasyonunun artması gerekir. Ortama Mn ilavesinin 4 farklı olay tarafından mümkün olabileceği yukarı açıklanmıştı 120 (Hidrotermal solüsyonlar, karalardan taşınma, denizaltı volkanizması ve denizel sedimentlerin alterasyonu). Mn ve Fe kaynak ne olursa olsun az çok asid karakterli sular tarafından taşınırlar. Belli bir ortamda toplanan Fe ve Mn orada pH değerine göre çökelirler. İyonların konsantrasyonları da çökelmeyi doğrudan etkilemektedir. Çünkü, çökelme pH=8'in hemen altında bir değerden itibaren başlamaktadır. Ancak bu pH s ı n ı r ı nda, ortamdaki metal eriyiklerinin 2-10 mikrogram/litre olan çözünme s ı n ı r ı n ı a ş maları gerekmektedir. Buna ortamın ön konsantrasyonu da denilir. Ortamın fizikokimyasal şartları ve ön konsontrasyon yanında, sedimantasyon hızı da geçerli tenöre sahip bir manganez yatağının oluşabilmesi için bulunması gereken şartlardandır. Sedimantasyon hızı, manganın dağılmaması için oldukça yavaş olmalıdır. pH değeri 7.8 değerini geçmemelidir, pH değeri eğer 7.8'in üzerinde olursa manganın kalkerler içinde dağılması söz konusu olabilir. Ön konsantrasyon ortamı çok asit ise, Fe ve Mn ayrılmaz ve oluşan yataklar esas olarak demirli olur. Çökelmeyi sağlayan pH artışı ani olursa yine ayrılamazlar ve mangan demir içinde dağılmış olarak bulunur. pH'nın artışı dereceli ise Fe ve Mn ayrı ayrı çökelir. Bu çeşit yataklanmalar itabiritik yataklarda görülür. İtabiritik tipler haricinde Mn yataklarıyla birlikte büyük Fe yatakları bulunmamaktadır. Mn ile birlikte Fe yataklarının bulunmayışını karalardan alterasyon sonucu olan Fe getiriminin azlığıyla açıklayan araştırıcılar vardır (Henett, 1966). Aslında bunu Fe getirimi azlığıyla açıklamak doğru değildir. Çünkü ortamda yeterli Fe konsantrasyonu olduğu halde çökelmeyi asidlik derecesi kontrol etmektedir. Eğer ortam hafif asid ise o zaman Mn çökelmeyip çözeltide kalır, Fe ise detritik sedimentler içerisinde dağınık halde çökelir ve bir yatak oluşturamaz. Manganez cevheri tabakaları yan kayaçlar içinde genellikle çok belirgin olup, dikey geçişler çok ani olmaktadır. Tüf, kuvarsit, kumtaşı, kil, seyl ve kalkerlerde MnCO 3 veya MnO 2 konkresyonları halinde bulunur. Derin deniz yataklarında bulunan manganez yumruları okyanustaki kimyasal bir çökeltiden ziyade kırmızı pelajik çamurdan ayrılan bir denizaltı ürünü olarak kabul edilmektedir. Manganez yatakları da kı y ı dan derinlere giderken Fe yataklarında olduğu gibi bir sı ralanım gösterirler. Meselâ, Dünyanın en büyük yataklarından biri olan Kafkasya'daki Çiyatura denizel manganez yatağında oksitli cevherler sahilin yakınında (piroluzit, psilomelan) oluşmuştur. Bu minerallerde Mn (4) değerlidir. Biraz daha uzakta manganit hâkim duruma geçer ki, burada Mn(3) değerlidir. Manganezin (2) değerli olduğu karbonatlı cevherler sahilden daha uzak kesimlerde sülfürlerin görünmeye başladığı derin kısımlarda çökelmiştir. Çiyatura Mn yatağı granitik ve volkanik temelin alterasyonu sonucu oluşmuştur (Ş ekil 16.2). Tenörü % 40 Mn'dir. Cevherleşme Kretase kalkerleri ve bunun üstündeki ince konglomera tabakası üzerinde oluşmuştur. Konglomera tabakası kalınlaştıkça cevher tabakası da kalınlaşmaktadır. Havzanın bir başka kesiminde cevher tabakası kumtaşları üzerine gelir. Cevherleşme ince taneli kumtaşlarıyla 121 ardışıklı çeşitli kalınlıkta tabakalar serisi halindedir. Toplam iş letilebilir kalınlık 2-3 m. arasındadır. Cevherleşme ~ 34 km 2 'lik bir alana yayılır. Daha zengin olan alt kısım üst kısımdan 5 cm kalınlığındaki ince bir oolitik demir seviyesi ile ayrılmıştır. Oolitik yapıda olan Mn cevherleşmesi yer yer masif cevhere geçiş gösterir. Oolitlerin çapları 1-10 mm olup, büyük oolitler alt seviyelerde bulunur. Oolitler ardışıklı olarak piroluzit, psilomelan ve manganitten oluşmuş olup, çekirdek kuvars taneleri veya fosil parçalarından ibarettir (Routhier, 1963). Şekil 16.2: Çiyatura Manganez yatakları jeolojik dikme kesiti (Betekhtine, 1951). İkinci bir örnek olarak Fas'ta bulunan İmini yatağını verebiliz. Oolitik yapı görülmediği için bu yatağın orijini çok tartışmalıdır. Bazıları oluşumu hidrotermal solüsyonlarla dolomitlerin metasomatizması şeklinde açıklarken, bazıları da cevherleşmeyi sedimanter oluşumla izah etmişlerdir. Nihayet iki görüş birlikte mütalâa edilerek hidrotermal-sedimanter asıllı olabileceği fikri kabul edilmiştir. Göl Ortamı Yatakları: Mn konsantrasyonunun göl ortamında artmasıyla bu tür yataklar oluşabilir. Manganın kaynağı daha çok yeraltı su seviyesinin çözünmüş iyonlarıdır. Almanya ve Danimarka'da bu tür yataklar vardır. 122 16.3.4 Bozunma (Alterasyon) Yatakları Demir cevherindeki oluşum mekanizması mangan için de geçerlidir. Oksidasyon zonlarındaki mineraller piroluzit, psilomelan gibi mangan oksitlerdir. Alterasyon ile oluşan önemli Mn cevherleşmeleri daha çok bozunma artığı (lateritik) oksitli cevherlerdir. Artık Mn konsantrasyonları manganezli kayaçların altere olması ve serbest kalan manganezin birikmesi sonucu meydana gelirler. Gerek sayı ve gerek tenörleri açısından metamorfiklere oranla daha az ve önemsizdir. 16.3.5. Metamorfik Mangan Yatakları Ekonomik değer taşıyan yataklardır. Kaliteleri yüksektir ve tenörleri % 40-50 Mn olabilmektedir. Metamorfik Mn yatakları iki grupta incelenebilir. 16.3.5.1. Manganez kuvarsitleri ve şistleri: Yüksek tenörlü yataklar olup, oksitli cevherlerle çok miktarda kuvarstan ibarettir. Cevher mineralleri braunit ((3MnFe) 3 O 3 .MnSiO 3 ), hausmannit (Mn3O4) ve biksbiyit (=siteparit) tir ((MnFe) 2 O 3 ). 16.3.5.2. Manganez silikatlar: Bunlar daha çok gnays ve epidot şistlerde oluşurlar ve ekonomik değillerdir. Ancak bazan manganez oksit mercekleri oluşturabilirler. En önemli mineralleri, spessartin (Mn,Al) silikat ve rodonittir (MnSiO3). Ayrıca bunlarla birlikte mangan-demir-olivin=knebolit (MnFe)2SiO4, tefroit (Mn2SiO4), mangan-epidot gibi minerallerde bulunur. Örnek olarak; Afrika ve Hindistan'da bazı yataklar verilebilir. 123 BÖLÜM 17 17. KALAY YATAKLARI 17.1. CEVHER MİNERALLERİ Cevher Mineralleri Formül %Sn Yoğunluk Kassiterit SnO 2 79 6,8 Stannit Cu 2 FeSnS 4 27 4,4 Teallit PbSnS 2 6,4 Frankeit 5PbS.3SnS 2 .Sb 2 S 3 5-5.5 Klindirit 3PbS.4SnS 2 .Sb 2 S 3 5,4 Kanfildit Ag 8 Sn(Ge)S 6 Not: Kassiterit ve stannit pegmatitik-pnöymatolitik, Teallit, Frankeit, Klindirit, Kanfildit subvolkansal safha 17.2. GENEL BİLGİLER 17.2.1. Kullanım alanları: Cevher yatağı oluşturmada, bunlardan yalnızca kasiteritin önemi vardır. Kalay en çok teneke üretiminde çeşitli kaynak i ş lerinde metal alaşımları yapımında (bronz) otomobil sanayiinde kullanılmaktadır. 17.2.2. Cevher Kalitesi: Kalayın cevher olarak kalitesi başta tenör ve kasiterit mineralinin tane iriliğine göre değişir. Kompleks oksidik ve sülfidik cevherler çok zor ayrılıp zenginleştirilebilir ya da hiç kalay konsantresi elde edilemez (Stannit ve diğerleri). Pratik anlamda bütün kalay yataklarında kasiterit taneleri 1 mm’nin üstünde olurlarsa kolay zenginleştirilebilen cevher yataklarıdır. Tane boyu 1 mm nin üstünde olan yataklar küçük (5 bin-20 bin ton rezervli) olsalar bile iktisadi değer taşırlar. Bunlarda iş letme sınırı % 0.2-% 0.3 Sn civardındadır. Pegmatit damarlarında görülen orta büyüklükteki cevherlerde ise işletme tenörü % 0.8 Sn dır. Tane büyüklüğü 0.01 mm-0.2 mm arasında olan cevherlerin zenginleştirilmeleri mümkün değildir. Böyle ince olan bir cevher % 65 SnO2 ihtiva etmesine rağmen işletilemernektedir (Rusyada). Plaser yataklarda cevherin iktisadi değeri rezerv ve tenör yanında üstündeki örtü tabakasına bağlıdır. İşletmeye geçmiş büyük rezervli plaser yataklarda asgari tenör 100-250 g/m civarındadır. Cevherleşmenin tenörü yüksek ve elle ayrıma imkanı varsa o zaman 200-300 ton Sn metal rezervi iktisadi olarak kabul edilebilir. 124 17.3. KALAY YATAKLARININ OLUŞUM TİPLERİ Kalay cevnerleşmeleri granit intrüzyonlarına bağlı olup onun içinde ya da dış kısı mda kontakt bölgelerde oluşur. Pegmatitik pnöymatolitik ve hidrotermal ile subvolkansal safhalarda primer olarak oluşabildiği gibi kasiterit kimyasal etkilere dayanıklı, ağır ve dilinimi olmayan bir mineral olduğundan plaserlerde zenginleşebilir. 17.3.1. Plütonik Safha Yatakları Kalay asidik granitlerden gelen kalıntı çözeltiler içersinde zenginleşen en önemli metallerdendir. Kalay yatağı oluşturabilen granitlerin tonunda 15-50 gr Sn bulunur. Steril olarak kabul edilenlerde ise 3- 10 gr Sn vardır. Kalıntı çözeltilerde zenginleşen kalay kolay uçucu maddelerle karmaşık bileşikler oluşturarak pegmatitik safhada kasiterit yataklarını oluşturur. Aynı şartlarda kasiteritle birlikte volframit, topaz, kuvars, Li-mikası ve apatit gibi mineraller de yer alırlar. Kasiterit oluşumu çözeltilerin yan taşla teması ile yantaştaki kasiteritleşme şeklinde de olabilir. Kalayca zenginleşmiş çözeltilerin granitin içersinde çökelmesi şeklindeki oluşumlara otopnöymatolitik oluşumlar denilir. Artık solüsyonların graniti bu şekilde değiştirmesi ile greyzenleşmiş granitler meydana gelir (Şekil). Grayzenleşmede biyotit, muskovit, serizit ve Li-mikasına dönüşerek, feldspatlar topaza dönüşür. Granit içinde ince çatlak sistemlerinde kayaçta impregnasyonlar şeklinde görülen klorit+kasiterit+kuvars oluşumuna "svitter cevherleşmesi" denir. 125 Şekil 17.1: Bazı kalay greyzen cevher kütleleri (Evans, 1988). (A: Çekoslovakya, Cinovec kesiminden, B: DDR, Sadisdorf, C ve D: Kanada, Nova Scotia, Doğu Kemptvillenin haritası ve kesiti. A - B Baumann (1970) 'den ve C - D Richardson ve diğ. (1982)'den alınmıştır. ) Otopnöymatolitik oluşumda kasiterit minerali ile volframit de önemli olabilmektedir. Ayrıca, molibdenit, arsenopirit, pirit ve arasıra da uranyum, bizmut ve bakır sülfürleri de oluşuma katılabilmektedir. Örnekler: Erzgebirge Sn yatakları (Almanya) Alt Permiyen kuvars porfirlerini kesen bir granit intrüzyonuna bağlı olup tenörü % 0. 3-0.9 Sn'dır (Şekil 17.2-Şekil 17.3). Kornuvay yatakları (İngiltere’de) granit-şist kontağında oluşmuşlardır (Şekil 17.4). Almanya’da Üst Karbonifer yaşlı kuvars porfir ve granit porfirler içine sokulum yapan birçok garanit stoklarının takke kesimlerinde Sn yatakları bulunmaktadır. Granit porfirin granit stoku yerleşimi sırasında tam soğumamış olması ve çatıyı oluşturan kesimlerde kırık ve çatlakların bulunmaması magmatik akışkanların burada tutulmasını sağlamıştır. Bu özellik granitik kubbenin ve üzerindeki porfirlerin de kı smen grayzenleşmesini sağlamıştır. İçteki granit stoku ile içine yerleştiği d ış granit arasında pegmatitik bir kuşak gelişmiştir. İç granitin gaz bileşenleri bu pegmatitik kuşağı ve dıştaki graniti etkilemiştir. Attenberg grayzeninin derinliği 230 m çapı 300–400 m olan bir mostrası vardır. Cevherleşme grayzen içinde kalınlığı 0,06–0,1 mm olan çok ince damarcıklardan (stovörk) oluşur. % 3 Sn içerikli kayaç kütlesi tümü ile çıkarılarak işletilmektedir. 126 Dünyanın en büyük kalay yatağı Malaya yarımadasında çeşitli tiplerde kasiterit cevherleşmeleri şeklinde olan yataklardır. Burada damarlar enjeksiyon yatakları ve kontakt oluşumları şeklinde olup bir kısmı granit içinde bir kısmı ise şistler ve kireçtaşları içindedir. Bu primer cevherlerden oluşan plaser yataklardan daha çok ürün alınmaktadır. Bu tip yataklara ayrıca Bolivya Nijerya, Avustralya, İspanya gibi ülkelerde rastlanır. 17.3.2. Subvolkanik safha Kalayın hidrotermal ve subvolkanik oluşumları cevher mikroskobik incelemelerle son zamanlarda bulunmuştur. Önceleri yalnızca pegmatitik-pnöymatolitik safhalarda oluştuğu biliniyordu. Pnöymatolitik kasiterit ile hidrotermal (meso) kasiteritlerin arasında bazı farklar vardır. Pnöymatolitik olanlar tıknaz olup piramid yüzeyler gelişmiştir. Hidrotermal olanın ise, prizma yüzeyleri daha iyi gelişmiştir. Kasiterit pnöymatolitik oluşumda ikizlenme gösterirken, hidrotermal olanlar hiç göstermezler veya çok nadir bulunur. Ayrıca hidrotermal oluşumda parajenez de farklıdır. Burada artık stannit ve teallit gibi sülfürlü kalay mineralleri meydana gelmektedir. Düşük sı caklıklarda (epitermal) oluşan kasiteritler ise iğnecikler şeklindedir. Yeryer kollaidal çökelme belirtileri de görülür. Örnek: Bolivya, ABD ve İsapanya’da görülür. Bolivyadaki Lallagua yatağında çeşitli safhalar tespit edilmiştir. 1.Saf ha (Pnöymatolitik): Kassiterit, volframit, molibdenit (kuvarlı, turmalinli) 2. Safha (Katatermal): Pirit ve pirotin 3.Safha (Mesotermal): Frankeit (Sn) , siderit, mangankarbonat 2. Sedimanter Sn Yatakları: Alterasyona karşı çok dayanıklı olan kasiterit minerali bu özelliğinden dolayı plaser yataklarda çok kolay zenginleşebilen bir mineraldir. Dünya kalay üretiminin %70'i plaser yataklardan sağlanmaktadır. Bu tip yataklara Malezya, Nijerya, Çin ve Avustralyada rastlanır. Türkiyede pegmatitik-pnöymatolitik oluşumlar çok azdır. Bu yüzden her iki tip Sn-yatağı oluşumu da yoktur denilebilir. Ancak hidrotermal evreinn kata-meso zonlarına doğru kalay yatağı bulmak mümkündür. 127 Şekil17.2: Clinovec (Zinncald, Erzebirge ) Yatağında Bir Flöze ( R. Beck'e göre). Şekil 17.3: Altenberg (Erzgebirge, Doğu Almanya) Kalay yatağından geçen bir kesit ( G. Sehlegel'e göre). Şekil 17.4: Kornuvay Yataklarında Parajenezlerin Sentezi (Schneiderhöhn'e göre) 128 BÖLÜM 18 18. MOLİBDEN YATAKLARI 18.1. CEVHER YATAKLARI Cevher mineralleri Kimyasal Formül Mo % Yoğunluk Molibdenit MoS 60 4.8 Vulfenit PbMoO 4 26 7 Povellit CaMoO 4 50 4.3 Molibden Oker ~FeO.MoO 3 .8H2O 60 - 18.2. GENEL BİLGİLER 18.1.1. Kullanım Alanları: Molibden daha çok özel çelik üretiminde kullanılır. Ayrıca yüksek sıcaklık metali üretiminde, elektroteknikte, lamba üretiminde, boya endüstrisinde ve tıp alanında kullanılmaktadır. 18.2.2. Cevher Kalitesi: Derinlerde bulunan büyük yataklarda işletme sınır tenörü ortalama % 0,3 MoS (% 0,2 Mo) dir. % 50 nin üzerinde Mo konsantrasyonlu cevherlerde, % 0,3 den fazla Cu ve çok daha az miktarlarda olsalar dahi Ca, Ba ve P arzu edilmez. Sülfürlü Mo cevherleri yüksek randımanla (% 90- 95) zenginleştirilebilir. Fakat oksitli molibden cevherleri zenginleştirilemez veya çok düşük randımanla (%30) zenginleştirilebilir. Molibdenli cevher damarları çok incedir. Bu yüzden gerçek molibden tenörü işletme anında yan kayaçla karışma mecburiyetinden dolayı damar tenöründen 2-3 katı daha düşüktür. Stokvörk tipi cevherleşmede ise cevherin yan kayaçta dağılımı kısmen homojen olduğundan tenör y ığın tenörüne yakındır. Son teknolojik gelişmelere göre molibden porfiri bakır yataklarında yan ürün olarak önem kazanmıştır. Böyle yataklarda Mo, % 0,004 değerinde olsa bile faydalıdır. Molibden bilhassa pegmatitik-pnöymatolitik safhada W ve Sn ile birlikte oluşur. Wolfram ve kalay cevherin değerini artırabilir. Molibden cevheri hazırlama tesisleri oldukça pahalıdır. Bu yüzden ekonomik bir işletme için yaklaşık 5 milyon ton rezerv (buda 10.000 ton metal rezervine eşittir) gereklidir. 18.3. MOLİBDEN YATAKLARINI OLUŞUM TİPLERİ Molibden esas itibariyle granitik ve dioritik magma intrüzyonu neticesinde molibden sülfür olarak meydana gelir. MoS kuvars ile ve bazen küçük miktarda volframit, pirit, kalkopirit, bizmutinit ve diğer sülfitlerle birlikte bulunur. Impregnasyon şeklindeki hidrotermal bakır yatakları ve porfiri bakır yataklarıda ekseriya Mo ihtiva eder (Şekil 18.1). Bir diğer oluşum şekli de karbonatlı kontakt metasomatizma olayları sonucu ortaya çıkabilir. 129 Şekil 18.1: Dünya'daki başlıca porfiri bakır ve molibden yatak bölgeleri. Güncel plaka sınırları ve Mesozoik-Senozoik dağ zincirleri de şekilde gösterilmiştir. Molibdenit alterasyon ile Mo -oker denilen sarı renkli, ufalanabilen, bu özelliği ile de kolayca yıkanıp taşınabilen bir minerale dönüşür. Bu taşınmadan dolayı oksidasyon zonu çok fakirleşir. Kurşun yataklarının oksidasyon zonunda oluşan ve çok kere vanadyum cevheri ile birlikte bulunan vulfenitin oluşumu tartışmalıdır. Çünkü alttaki primer cevher olan galenit molibden kapsamamaktadır. O zaman buradaki molibdenin kaynağı kurşun cevherleşmesine komşu olan sedimanter kayaç çökelimleri olmaktadır. Ortama taşınan Mo’li malzeme burada Mo zenginleşmesini sağlayabilir. Bazı Mo-W cevherleşmeleri volkanosedimanter oluşumla da izah edilmiştir (Güney Norveç). Dünyanın en büyük molibden yatağı (100 milyon ton rezervli) ABD'deki Climaks yataklarıdır (Şekil 18.2). Burada cevherleşme koni şeklinde bir granit intrüzyonuna bağlıdır. Bu intrüzyona bağlı olarak çeşitli oluşum şekilleri meydana gelmiştir. Mo orta k ı s ı mlarda gelişmiştir. Granit masifi üzerindeki kubbede ise pirit, galenit, sfalerit, kalkopirit, volframit, topaz, fluorit gibi mineraller oluşmuştur. Cevher tenörü % 1 molibden sülfürdür. Kayalık dağlarında (ABD) Antekambriyen granitlerini ve Karbonifer şist ve kumtaşlarını kesen Tersiyer yaşlı monzonitlerle ilişkili yataklardır. Cevher Prekambriyen graniti içerisinde silisleşmiş bir kuşakta bulunmakta ve % 0,84 MoS 2 içermektedir. Cevher içerikli granitler serisitleşme, silisleşme ve piritleşme göstermektedir. Yer altı işletmesi yapılan cevherin derinliği bilinmemektedir. 130 Sekil 18.2: Climaks (Kolorado, ABD) Molibden yatağı haritası ve kesiti ( C.A. Lamey'e göre) Saf kuvars damarlarında, başka refakat minerali bulunamadan, molibdenit bulunabilir. Örnek Keskin ve Uludağ molibden yatakları. Kontakt yataklara örnek olarak Çataldağ (Balıkesir) molibden yatağı verilebilir. Bu tiplerin iktisadi değerleri yoktur. 131 BÖLÜM 19 19. VOLFRAM YATAKLARI 19.1. CEVHER MİNERALLERİ Cevher Mineralleri Formül W % Yoğunluk Volframit (Fe,Mn)WO 4 64 7,5 Ferberit (FeWO 4 ) Hübnerit (FeWO 4 ) Şelit CaWO 4 64 6 Not: Volframit Fe’li ve Mn’lı volfram minerallerinin katı eriyik oluşturmasıyla oluşur. Bu uç bileşenler tabiatta saf halde bulunmaz Reinit: içerisine demir alarak gelişmiş şelit mineralidir. 19.2. GENEL BİLGİLER 19.2.1. Kullanım Alanları: Volfram çelik üretiminde kullanılan bir alaşım metalidir. Ayrıca volfram karbit ile volfram metali üretiminde ve az bir kısmı boya ve cila endüstrisinde kullanılır. 19.2.2. Cevher Kalitesi: İşletme sını r tenörü damar şeklinde olanlarda % 0,7 WO3, stok şeklindeki cevherlerde % 0,3 WO3. Bu değerler büyük rezervli yatakalarda % 0,2 WO3’e kadar düşebilir. Sedimanter yataklarda altın gibi faydalı yan ürünler varsa işletme alt tenör değeri biraz daha düşer. Volfram konsantresi ticari kı ymeti olabilmesi için ortalama % 65 WO3 ihtiva etmelidir. Bu konsantrede zararlı bileşenlerden Arsen (As) Antimon(Sb), fosfat (P) ve bakır en fazla % 0,2 olmalıdır. Eğer bu zararlı bileşenler konsantre elde ederken kolayca ayrılabiliyorsa ve tenörleri fazla ise yan ürün olarak faydalı elementler haline gelebilirler. Volfram yatakları genelde küçük yataklar halindedir. Kıy- metli bir mineral olduğundan yıllık 50 ton konsantre üreten yataklar iktisadi olabilmektedir. 19.3. VOLFRAM YATAKALARININ OLUŞUM TİPLERİ Volfram çok asidik granitlere bağlı olup kalay ve Mo ile ortak jeokimyasal özellikler gösterirler. Esas olarak kalay cevheri çok defa granitin içinde, fakat volfram daha çok granit-şist kontaklarında olu- şurlar. En önemli cevher minerali olan volframit pegmatitik ve pnöymatolitik-katatermal kuvars damarlarında ortaya çıkar. Bazan da mesotermal oluşumlu, altınlı kuvars damarlarında oluşur. Ekseriya 132 çok yüksek sı caklıklarda oluşanlar Mn muhtevası çok fazla olan volframitler şeklindedir. Nispeten düşük sıcaklıklarda oluşanlar ise yüksek demir muhtevalı volframit (ferberit) olmaktadır. Pegmatitik oluşumlar daha az görülen yataklar olup, burada umumiyetle volframit, kasiterit (Sn) ve molibdenit ile beraber bulunur. Pnöymatolitik damar ve impregnasyonlar şeklindeki yataklarda yine volframit, kasiterit ve molibden ile birlikte bulunurlar. Molibden kalaya oranla biraz, daha az bulunur. Pnöymatolitik oluşumdan hidrotermal oluşumlara geçiş şartlarında arsenopirit, şelit, bizmut, florit, görülür. Sıcaklığın biraz daha düşmüş bulunduğu şartlarda ise kalay, demir, bakır, çinko sülfidler oluşur. Gang kuvarstır. Hidrotermal volfram mineralleşmesi görülürse de önemli cevherleşmeler oluşturamazlar. Sıcaklığın düşmesi sebebiyle daha çok sülfidli mineraller oluşur. Burada da esas gang minerali kuvarstır. Hidrotermal şartlarda şelit minerali de oluşabilir. Kontak metasomatik oluşumlarda granit ile karbonatlı kayaç kontaklarında iş letilebilir oranda kalsiyumlu volfram yani şelit oluşur. Şelit yanında kontakt zonunda granat, hadenberjit, epidot, pirotin, florit, pirit, molibdenit, kalkopirit, galenit gibi minerallerde yer alabilir (Şekil 19.1). Şelit beyazımsı mavi flöresans özelliği ile karakteristiktir. Mo muhtevalı şelit ise sarımsı flörasans özelliği gösterir. Bu özellik şelit prospeksiyonunda faydalanılan bir özelliktir. Uludağ ve Keban yatağı bu tipe girer. Şekil 19.1: Brawstone Kaliforniya’dan bir kesit (Jensen and Batemen,1981) 133 19.3.1 Uludağ Şelit Yatağı Bu yatak Hersiniyen granit intrüzyonuna bağlı bir yataktır. Cevherleşme granodiyorit plütonu içerisinde yatık bir senklinal gibi kıvrılmış mermer tabanında bulunur (Şekil 19.2). Şekil 19.2: Uludağ (Bursa) volfram yatağından kesit (Kaaden ve diğ.'e göre basitleştirilmiştir). Yüksek sı caklıktaki eriyik ve gazlar çatlak, kı rı k ve katman yüzeyleri boyunca yan kayacı etkilemişler ve böylece cevherleşrneyi sağlamışlardır. Mermer granit kontağında sondajlarla tesbit edilen taban cevherinde şelit yanında volframit te bulunur. Kalınlığı (5-55mm arasındadır. Ortalama % 0.8 WO 3 kapsar. Skarn cevherleşmesi mermerlerin içinde oluşmuştur. Volfram minerali şelit olup tenörü ortalama % 0.6 dır. Burada skarn mineralleri yanında çeşitli sülfid mineralleri kalsit, grafit ve apatit gibi mineraller de bulunur. Uludağ yatağının rezervi 15 milyon tondur. 134 BÖLÜM 20 20. KURŞUN VE ÇİNKO YATAKLARI Kalkofil karakterli (S’e duyarlı) olan her iki elemente, ikisinin birlikte oluşturduğu yatak tiplerinde rastlanır. Jeokimyasal özelliklerinin ortak oluşu sebebiyle birlikte mütalâ edilecektir. 20.1. CEVHER MİERALLERİ 1. Pb Cevher Mineralleri Formül % Pb Yoğunluk Galenit PbS 86 7,5 Seruzit PbCO 3 77 6,5 Anglezit PbSO 4 68 4,0 Jamesonit Pb 5 FeSb6S 14 40-50 5,62 Jordanit Pb 4 As 2 S 7 70 6,4 Boulanjerit Pb 5 Sb 4 S 55 6,0 Piromorfit Pb 5 CI(PO4) 3 82 (PbO) 6,8 Mimetizit Pb 5 CI(AsO4) 3 75(PbO) 7,2 Vulfenit PbMoO 4 62(PbO) 6,5 2. Zn Cevher Mineralleri Formül % Zn Yoğunluk Sfalerit (Çinkoblend) ZnS 60-67 4,0 Vurtzit ZnS 60-67 4,0 Smitsonit ZnCO 3 52 4,3 Hemimorfit H 2 Zn 2 SiO 5 54 3,5 Hidrozinkit Zn 5 [(OH) 6 (CO3) 2 ] 60 3,5 20.2. GENEL ÖZELLİKLER 20.2.1 Kullanım Alanları: Kurşun'un atom ağırlığı 207.19, yoğunluğu 11,4 ergime noktası 327,4 °C kaynama noktası (760 mmHg basıncı altında) 1620°C'dir. Pb adi metaller arasında korozyona karşı en dayanıklı bir metaldir. Bu özellikleri ile eskiden beri boru ve çeşitli yapı malzemelerinin yapımında, lehimlerde, boyalarda, matbaa harfi dökümünde, silah sanayiinde kullanılmıştır. Günümüzde kullanım alanları daha da art- mıştır. En çok akümülatör bataryaları yapımında, yüksek oktanlı benzin imalinde, elektrik kablolarının korunmasında ve daha birçok alanda kullanılmakdadır. 135 Mavimsi beyaz bir metal olan Zn'un atom a ğırlığı 65,38 özgül a ğırlığı 7,13gr/cm, ergime noktası 419 °C ve kaynama noktası 906 °C'dir. Diğer metallerle kolayca alaşım yapabilme özelliğinden dolayı endüstride ana maddesi Zn olan alaşımların yapılmasında kullanılır. 20.2.2. Cevherin Kalitesi Kurşun-Çinko yataklarının kalitesini gösteren en önemli konu Pb-Zn tenörü olmakla birlikte kaliteyi etkileyebilecek başka özellikler de vardır. Bu özelliklerden biri cevherdeki zararlı ve faydalı bi- leşenlerin tenörleridir. Ayrıca cevher zenginleştirme ile yatağın iş letilmesi konularındaki özellikler de kaliteyi etkiler. Tek Metalli Sülfürlü Cevherlerde: - % 2-4- Pb olanlara fakir cevher, - % 4-12 Pb olanlara orta zenginlikte cevher, - % 12- Pb'den fazla olanlara zengin cevherler, denir. Kurşun- Çinko yatakları için durum biraz farklıdır. Yatakların özelliklerine göre iş letilebilme tenörü değişmektedir. Ancak zenginleştirme problemi olmayan, normal iş letme şartlarına sahip yatak- larda işletilebilme sınırı % 5 Pb+Zn dur. Uzunca süreler işletilmiş ve yeni tesislere ihtiyaç göstermeyen büyük yataklarda % 2 Pb'lik bir tenor dahi işletilebilir (ABD’de Missouri yatakları gibi). Diğer Bileşenler: Pb-Zn cevherlerini düşük tenörlerde dahi ekonomik yapan faydalı bileşenler vardır. Kadmiyum, sfalerit içinde iz element olarak bulunur. Eğ er cevherlerde % 0,01-0,2 Cd tenörü varsa bu sevindirici bir durumdur. Tenör % 0,3 - 0,4 Cd'a çıkarsa bu cevhere zengin Cd'lu cevher denir. Cd zenginleştirmede Zn konsantresinde toplanır. Bizmut % 0,001 Bi tenörü üstündeki değerler için ekonomiktir. Bizmut Pb konsantresinde toplanır. İndiyum iz elementi % 0,0002 tenörünün üstündeki değerlerde iktisadi değer taşır. Zn konsantresinde toplanır. Galyum için bu değer % 0,001, Germanyum için ise % 0,001- 0,01 arasındadır (ZnS'e bağlı). Sfaleritin Co muhtevası eğer % 0,01- 0,02 arasında ise ekonomik olmaktadır. Bu element Cu ve Zn konsantrelerinde toplanır. Ayrıca molibden (% 0,001-0,03), selen (% 0,03) ve talyum (% 0,001) cevher için faydalı elementlerdir. Antimon (Sb) Pb-Zn cevherlerinde zararlı bir bileşen olmakla birlikte tenörü % 0,001 Sb değerinden fazla olmazsa katı Pb imalinde kullanılabilir. 136 20.3. KURŞUN- ÇİNKO YATAKLARININ OLUŞUM TİPLERİ: Pb ve Zn kalkofil karakterde elementler olup, bilhassa endojen ortamda umumiyetle diğer önemli kalkofil elementlerle (meselâ Cu) birlikte sülfitler şeklinde maden yataklarını oluştururlar. Cu daha ziyade katatermal-mezotermal, Pb-Zn ise mesotermal-epitermal şartlarda oluşurlar. Birbirleriyle kıyaslanırlarsa Pb daha düşük sı caklıkta Zn ise yüksek sı caklıkta meydana gelir. Bu yüzden Pb-Zn yataklarında derinlere doğru gidildikçe sfalerit (ZnS) miktarında artış olur. Pb-Zn yatakları magmatik, sedimanter ve metamorfik olmak üzere çeşitli tiplerde oluşurlar, ancak magmatik safhalarda meydana gelen yataklar gerek yayılışları ve gerekse ekonomik önemleri itibariyle diğer tiplerden daha önemlidir. 20.3.1. Plütonik Yataklar 20.3.1.1. Damar Biçimli yataklar: Hidroterınal safhada cevher taşıyıcı solüsyonlar çatlak yarık şeklindeki boşlukları doldurarak buralarda damar biçiminde yatakların oluşmasını sağlarlar. İçlerinde esasen hidrotermal safhada meydana gelen diğer mineraller de bulunabilir. Damarlar intrüzif kayaçların çevresinde yer alan yantaş içinde gelişmişlerdir. İntrüzif kayacın içinde oluşmuş olan Pb-Zn damarları çok seyrektir. Cevher mineralleri oluşum sıcaklıklarına göre şöyledir: - Yüksek sıcaklık mineralleri: Sfalerit(koyu renkli), galenit, pirit, magnetit, arsenopirit, ve gang minerali olarak kuvars. - Orta sı caklık mineralleri: Kahverenkli sfalerit, galenit, gümüş, fahlerz, gang minerali olarakta, dolomit, ankerit, siderit. - Düşük sıcaklık mineralleri: Daha çok galenit ile barit ve bazan florit. Damarlarda oluşum s ı caklıklarına bağlı olarak derinliğe göre bir farklılaşma ortaya ç ı kar. Derinlere doğru galenit yerine sfalerit ve pirit; florit, barit ve siderit yerine kuvars miktarlarında artış olur. En derin kısımlarda kalkopirit yeralır. Ayrıca gümüş miktarı da derinlere doğru azalır. Örnekler: Doğu Almanya Pb-Zn damarları (Freiberg Pb-Zn yatakları) Karaormanlardaki Pb-Zn damarları Doğu Karadeniz bölgesindeki kompleks sülfid damarları. Köstere(Gümüşhane) Pb-Zn-Cu yatağı hipo-mezotermal şartalrda çok sayıda damarlar halindedir (Şekil 20.1). Şekil 20.1: Köstere (Zigana-Torul-Gümüşhane) Pb-Zn-Cu Yatağı Yöresinin Jeolojik Kesiti (Gümüş, 1979) 137 20.1.1.2. Metasomatik Pb-Zn Yatakları: Bu tip yataklar galenit ve sfalerit minerallerinin karbonatlı kayaçların yerlerini almaları ile oluşurlar. Cevher taşıyıcı solüsyonların ilgili olduğu magmatik safhaya göre üç çeşit oluşum söz konusudur. a.)-Magma ocağı ile ilişkili katatermal ile masotermal şartlarda oluşmuş yataklar: Bu tipte asidik intrüzif kayaçlara bağlı cevherli çözeltiler karbonatlarla metasomatik reaksiyonlara girmişlerdir. Böylece boyutları 600x250x60m olabilen cevherleşmeler meydana gelmiştir. Cevher mineralleri arsenopirit, pirit, sfalerit, galenit az miktarda gümüş ve bizmut mineralleridir. Kireçtaşı içindeki metasomatik cevherden başka yan kayaçtaki çatlak ve yarıklarda damar şeklinde cevherleşmeler de yer alır. Bu tip yatakların bazı kesimleri kontakt metasomatik ve pnöymatolitik özellikler gösterir ki, o zaman cevherleşmede magnetit, hematit gibi yüksek sıcaklık mineralleri görülür. Ekonomik değeri büyük yataklardır. Örnekler: Yugoslavya'da Trepça, Yunanistan'da Laurien yatakları meşhurrdur. Ayrıca Rusya ve Çin'de de bu tip yataklar bulunur. Türkiye'de ise Handeresi (Çanakkale) Pb-Zn yatağı (Şekil 20.2) ve Keban Pb-Zn yatağı (Şekil 20.3) bu tipe dâhil edilir. Şekil 20.2: Han Deresi (Yenice Çanakkale) Pb-Zn Cevherleşme Alanından bir kesit (A. Yücelay'a göre) (Gümüş, 1979) 138 Şekil 20.3: Keban Pb-Zn cevherlerine ilişkin şematik şekiller (Zimerman’a göre) b.) -Hidrotermal olduğu kesin olan metasomatik yataklar: Mesotermal ile epitermal şartlarda oluşan yataklardır. Yantaş genellikle dolomitleşmiş ve silisleşmiştir. Cevher mineralleri gümüşsüz galenit, sfalerit, jel pirit ve markazittir. Örnekler: B.Almanya, Avusturya, Tunus, Cezayir. c.) -Belirsiz metasomatik Pb-Zn yatakları: Burada cevher getirici solüsyonların gerçek bir hidrotermal çözelti mi yoksa yeraltı suyu mu olduğu tartışmalıdır. Çünkü bulunmuş yerleri ve mineral parajenezleri metalin kaynağı hakkında değişik yorumlara götürmektedir. Mineraller galenit, sfalerit, vurtzit, markazit ve jel pirit olup, bu oluşumlarda kolloidal yapı hakimdir. Kolloidal oluşumlar, epitermal olabildiği gibi yüzey sularının çözdüğü 139 elementlerin çökelmesi ile de oluşabilmektedir. Her iki getirimi birlikte düşümek belkide en doğru yoldur. Bu tip yataklar çatlaklı, k ı r ı klı kireçtaşı ve dolomitlerde meydana gelir. Dünya Pb-Zn üzeritiminin büyük bir k ı smını veren bu yataklarda tenör %15 Zn- % 3,3 Pb civarında zengin cevherleşmeler halindedir. En önemli örnekleri Orta Avrupa'da Slezya yatakları ABD'deki Mississipi yataklarıdır. 20.3.2. Subvolkanik Yataklar: Subvolkanik safhada oluşan Pb-Zn yataklarının oluşum mekanizması ile diğer elementlerin yatakları aynıdır. Plütonik hidrotermal yataklara geçişler gösteren bu yatakların onlar kadar ekonomik kıymeti yoktur denilebilir. Pb-Zn yatakları, subvolkanik intrüzyonun etrafındaki kayaçlarda ve d ış zonlarda yer alır. Bu yüzden Pb-Zn yatakları metasomatik değişiklikler şeklinde zuhur ederler. Oysa Au, Ag ve Cu gibi elementler ise subvolkanik kayaçlar içinde oluşurlar. Genellikle teleskoping durumu ve bununla ilgili olarak Au, Ag, Cu gibi başka metallerle karışık damarlar görülmektedir. Yine bununla alâkalı olarak az derinliklerde bile parajenez farklılıkları bulunur. Damar biçimleri Ag'de olduğu gibi düzensiz olup, derinlerde yukarı kısımlara doğru incelir ve çatallanırlar. Cevher mineralleri daha çok galenit ve sfalerittir. Bunların yanında pirit, kalkopirit ve markasite rastlanır. Bu tip oluşuklarda çok sı k görülen Ag mineralleri yanında Mn karbonatlarının (rodokrozit, oligonit (Fe'li)) bulunuşu karakteristiktir. Bazı yataklarda lokal önemi olabilen wolfram zenginleşmesi de olabilir. Gang mineralleri kuvars, kalsit, barit, opal ve kalsedondur. Örnekler: Cartegana ve Mazzarron (İ spanya) yatakları genç andezit riyolit, trakitlere bağlı yataklar olup, damar biçimli yataklar yanında kireçtaşları içinde yer alan metasomatik oluşumlar da bulunur. Cevher mineralleri bol Ag'li galenit, sfalerit, pirit, gang mineralleri kuvars, kalsit ve siderittir. Ayrıca, Macaristan, Peru, ABD, Meksika ve Bolivya'da bu tip yataklar bulunmaktadır. Memleketimizde ise Doğu Karadeniz bölgesinde birçok subvolkanik oluşumlar yer alır. 20.3.3. Volkano - Sedimanter Pb-Zn Yatakları Normal sedimantasyon esnasında arid iklimlerde Pb-Zn sülfür yatakları oluşabilmekle birlikte iktisadi bir değerleri yoktur. Oysa volkanosedimanter Pb-Zn zenginleşmeleri ekonomik önemi olan yataklardır. Bu tiplerin oluşumunu sağlayan jeokimyasal özellikler ve prosesler volkanosedimanter bakır yataklarındaki gibidir. Rammelsberg ve Mansfeld bakır yatakları aynı zamanda birer Pb-Zn yatağıdır (Şekil 20.4). 140 Şekil 20.4: Volkanosedimanter Pb-Zn yataklarının oluşumu 20.3.4. - Bozunma (Alterasyon) Pb-Zn Yatakları: Bozunma etkisiyle galenit üzerinde meydana gelen zar şeklindeki Pb tuzu örtüsü, galeniti sfalerite göre daha stabil (dayanıklı) hale getirmektedir. Buna rağmen ekseriya karbonatik Zn cevheri içinde sülfidik Pb yataklarına rastlanır. Oksidasyon zonunda Pb karbonatlar (seruzit) ve kurşun silikatlar (anglezit) zor çözündüğünden primer kayaçta şapka olarak kalır. Burada çinkonun davranışı biraz farklıdır. Bir kısım demir hidroksitle karışmış Zn, kırmızı smitsonit olarak doğrudan doğruya oksidasyon zonunda çökeldiği halde, diğer bir kısmı ise derinlere doğru s ı zar. Karışmış bileşenlerinden ayrılarak beyaz smitsonit olarak çökelir. Kloritli sular galeniti biraz çözerek taşınmasını sağlayabilir. Bu duruma göre sementasyon zonunda Pb veya Zn zenginleşmesi söz konusu olmamaktadır. Fakat primer cevherde bulunan gümüş sementasyon zonunda zenginleşir. 20.3.5. - Metamorf Pb-Zn Yatakları: Geçirmiş oldukları metamorfizma tesiriyle pirimer cevherleşmenin özelliklerini kaybetmesiyle oluşan yataklardır. Yüksek sı caklık ve basınç tesiriyle meydana gelen bir metamorf yatakta (ABD'de New Jersey'de Franklin Furnace) 150’nin üzerinde mineral tespit edilmiştir. Yatak mermer ve granit gnayslardan oluşan Prekambriyen yaşlı bir masifte bulunur. Bundan başka Broken Hill (Avustralya) yatağı yüksek metamorfizma geçirmiş bir yataktır. Bu yatakta cevher mineralleri ve silikatlar aynı zamanda tekrar kristallenmişlerdir. Pb ve Zn yanında tonda 141 240-510 gr Ag bulunur. Ülkemizde Sarıyurt (İzmir) Pb-Zn yatağı kloritli şistler içinde bulunur (Ş ekil 20.5) Şekil 20.5: Sarıyurt (İzmir) metamorfik Pb-Zn yatağı (Gümüş, 1979) Kadmiyum (Cd): Çok nadir olarak oluşan kadmiyum minerali grenokit(CdS) mineralidir. Genellikle sfaleritin şebeke yapısında iz element olarak bulunur. Kadmiyum bağımsız olarak yatak teşkil etmeyen bir elementtir. İçerisinde Cd bulunan Zn yataklarının iktisadi değeri artar. Kadmiyum metal kaplama metal alaşımları ve boya endüstrisinde kullanılan kı ymetli bir mineraldir. Broken Hill (Avustralya) Bolivya ve ABD'deki Zn yatakları aynı zamanda Cd bulunudururlar. Türkiye'de Doğu Karadeniz yöresindeki Pb-Zn yataklarında Cd tespit edilmiştir. 142 BÖLÜM 21 21. ANTİMON YATAKLARI 21.1. CEVHER MİERALLERİ Cevher Mineralleri Formül %Sb Yoğunluk Antimonit Sb 2 S 3 71 4,5 Boulangerit 5PbS.2Sb 2 S 3 25 5,7 Senarmontit Sb 2 O 3 83 5,0 Valentinit Sb 2 O 3 83 5,0 Servantit Sb 2 O 4 79 4-6 Kermesit 2Sb 2 S 3 .Sb 2 O 3 75 4,5 21.2.GENEL BİLGİLER 21.2.1. Kullanım alanları: Daha çok kurşunla alasım yapılarak matbaa harfleri üretiminde, akü ve kablo üretiminde kullanılır. Ayrıca bileşik halinde yanmaz tekstil ürünleri, kauçuk endüstrisi, cam ve seramik endüstrisi ile mermi çekirdeklerinin üretiminde kullanılır. 21.2.2. Cevher Kalitesi: % 50 oranında elle ayrılarak konsantreye alınabilen ve doğrudan iş letilen antimon cevherinin işletilebilirlik sını rı % 8 Sb dur. Sulu mekanik ayırım yada fletasyonla (yüzdürme) zenginleştirilen cevherlerde sınır en az %2 Sb olmalıdır. Konsantre en çok % 0,3 As ve % 0.7 Pb ve Cu kapsayabilir. Ham cevherde killi kısım çok olursa cevher hazırlamada güçlükler çıkarır. Antimon cevherleri sülfürlü oksitli veya ikisi birden olabilir. Cevher hazırlama yönünden sülfürlü cevher daha uygun olup oksitli cevherler güçlükler çı karır. Sülfürlü cevherler tenörleri düşük olsa bile % 70-80 randımanla zenginleştirilebilir. Oksitli cevherlerde ise % 30-60 randımanla zenginleştirme mümkündür. Arsenli antimon cevherleri (realgar ve oripiment) antimon sülfo tuzları ve civalı antimon cevherlerinin zenginleştirilmeleri de güçtür. Antimonit, altın, gümüş, wolfram mineralleriyle de birlikte olabilir. Bu mineraller yan ürün olarak elde edilebilecek ölçüde ise, faydalı olup, antimon yatağının değerini artırırlar. Antimon yatakları genelde küçük ve düzensiz cevher dağılımı olan yataklardır. 1000 tona kadar metal ihtiva eden bir yatak küçük olarak nitelendirilebilirken 50000 tondan fazla metal kapsayan yataklar ise çok büyük yataklar olarak nitelendirilir. 143 21.3. ANTİMON YATAKLARININ OLUŞUM TIPLERİ: Magmatojen Yataklar: Antimon esas itibariyle düşük sı caklıklı hidrotermal şartlarda oluşan bir cevherdir. Hidrotermal eriyiklerin kaynağı plütonik ya da sübvolkanik olabilir. Antimon bir kalkofil element olup, kurşundan sonra, fakat civadan önce oluşur. Parajenejine göre iki farklı tipi vardır. 21.3.1. Karmaşık olmayan Antimon Cevherleşmeleri: Plütonik kaynaklı hidrotermal oluşumlarda teleskoping olayları görülmediğinden cevherleşme karmaşık değildir. Cevherleşme daha ziyade damar veya metasomatik oluşuklar halindedir. Umumiyetle geçirgen kireçtaşlarıyla, geçirgen olmayan killi-şistlerin kontakları cevherleşme için uygun yerlerdir. Burada kireçtaşı hidrotermal eriyiklerin etkisiyle cevherleşir. Düzensiz yataklar oluşturan metasomatik oluşumda tenör % 6-8 Sb olup yüksektir (Çin'de Meksika'da, Rusya'da bu tip yataklar vardır). Damar şeklinde olanlar ise antimonit ve kuvars parajenezi halindedirler. Çok küçük yayılımlı ve ince olan bu damarlar eğer bir kırık sisteminde yer almışlarsa ekonomik olabilirler. Çünkü bu yataklarda tenör % 10 Sb civarındadır (yüksek). Türkiye'de Turhal/Tokat yatağı örnek verilebilir (Şekil21.1). Şekil 21.1: Batı Anadolu ve Turhal antimonit yataklarını gösteren harita (İleri ve Köksoy 1977). 21.3.2. Karmaşık Antimon Cevherleşmeleri: Subvolkanik oluşumlarda antimonun oluşum sı caklığı düşüktür. Burada teleskoping olayından dolayı cevherleşmede bir karışıklık söz konusudur. En karakteristik refakat minerali sinabarittir. Sinabarit ile antimonit aynı damar içinde birlikte ya da ayrı ayrı teşekkül edebilirler. Bunların yanında pirit, realgar, oripiment mineralleri ile gang olarak daha çok kuvars ve fluorit ile karbonatlar yar alır. Antimonit bir başka parajenezde altın ve bakırla birlikte bulunabilir. Altınlı birçok kuvars damarı, antimonitli kuvars damarlarına geçiş gösterirler. Böyle damarlar hem altın hem de antimonit için işletilir. 144 Antimonit dışındaki antimon cevheri mineralleri ise daha çok gümüşlü olup antimon sülfo mineralleridir (Boulangerit). Sinabaritli bir yatak İvrindi (Balıkesir) antimon yatağıdır (Şekil 21.2). Şekil 21.2: Taşdibi (İvrindi-Balıkesir) Antimon Madeninden Jeolojik Kesit (V. Alkan'a göre). 145 BÖLÜM 22 22. CİVA YATAKLARI 22.1. CEVHER MİNERALLERİ Cevher mineralleri Formül %Hg Yoğunluk Nabit Civa Hg 100 8 Zinober (Sinabarit) HgS 86 13 Metasinabarit HgS 86 7,7-7,8 Şvatzit (Gümüşlü tetraedrit) 17 5,3 Livingstonit HgSb 4 S 3 Civa cevherlerinin esas minerali nabit civa ve sinabarittir. Diğerlerinin fazlaca bir ekonomik önemleri yoktur. 22.2. GENEL BİLGİLER 22.2.1. Kullanıldığı Yerler: Fizik aletleri yapımında (ölçü aletleri) kimya endüstrisinde (katalizör olarak), ilaç ve boya endüstrisinde ayrıca altınla amalgam (karıştırma) yapılarak mücevhercilikte kullanılır. 22.2.2. Cevher Kalitesi: Civanın i ş letme sı nı rı ortalama %0,3 Hg dı r. Cevherin kalitesi civa tenörüne ve cevher minerallerine bağlıdır. Üç tip cevherleşme görülür. 1. Nabit Hg veya sinabarit şeklinde karmaşık olmayan cevherleşmeler. Bu mineraller iktisadi değer taşıyan asıl civa mineralleridir. 2. Antimonlu cevherler, sinabarit, antimonit, livingstonit parajenezi şeklindedir. 3. Arsenli cevherler: Sinabarit, realgar, oripiment, parajenezi şeklindedir. Kompleks cevherlerde diğer faydalı bileşenlerin de kazanılabilmesi için cevher hazırlama ve metalürji tekniklerinden istifade edilir. Cevher hazırlamada fakir cevherlerde flotasyon, zengin cevherlerde özgül a ğırlık metodları kullanılır. Sinabaritten başka a ğır minerallerin parajenezde bulunması ayırma iş lemini zorlaştırır. Konsantrede arsen ve antimon sülfürlerin birikmesi istenmeyen bir durumdur. Çünkü arsen ve antimon sülfürler civanın yoğunlaşmasına engel olurlar. Flotasyonla zen- ginleştirmede ise arsen ve antimon sülfür yanında diğer sülfürler de zararlı bileşenlerdir. 146 22.3. CİVA YATAKLARININ OLUŞUMU Jeokimyasal olarak civanın kaynak yeri üst mantodur. Yine yüksek Hg muhtevalı meteoritler ve bazı mafik kayaçlar civa kaynağı olarak gösterilebilmektedir. Civa esas olarak hidrotermal safhanın düşük s ı caklık döneminde (epitermal) oluşan bir elementtir. Oluşum sı caklığı antimona nazaran daha düşüktür. Bilhassa yüzeye yakın volkan ocakları çevresinde oluşurlar. Ayrıca volkanosedimanter oluşumları da bulunur. Hidrotermal getirimin, plütonik ya da subvolkanik oluşumlarını birbirinden ayırmak çok güçtür. Civa oluşum sıcaklığı düşük olduğundan magmadan çok uzaklara kadar taşınabilir. Bu yüzden sekonder oluşumlar sı k görülür. İz element olarak birçok sülfid cevherlerinde yer alır. Hatta buhar halinde uzaklara taşındığından maden yataklarının belirlenmesi için yapılan jeokimyasal prospeksiyonlarda kı lavuz element olarak önemlidir. Sedimanter bölgelerde ise bunun pratik faydası kaybolur. Buna rağmen civa bitümlü killi şistlerde tonda birkaç 10 gram kadar zenginleşebilir. Elementer civa ve sinabarit bilhassa bu bitümlü şistleri tercih etmektedir. Uzun mesafelere rahatça taşınabilen civalı eriyikler bu tip kayaçlara ulaştıklarında hemen çökelmektedir. Civalı eriyikler bazan da kumlu kayaçların arasında impregnasyon şeklinde yataklanmaları oluşturur. Plütonik hidrotermal yatakların esas minerali sinabarit, pirit ve kalsedondur. Bu yataklarda (Hg+Sb) beraberliği görülebilir. Derinlere doğru antimonit, realgar, oripiment mineralleri oluşabilir. Subvolkanik olanlarda Hg ve Sb ayrı ayrı oluşurlar. Gang minerali kuvars, kalsedon, dolomit ve kalsittir. Örnekler: Dünyanın en zengin civa madeni İspanya daki Almaden’dir. Burada Alt Paleozoik tabakaları içinde dik olarak yer alan Ordovisiyen kuvarsitlerinde zinober (sinabarit) zenginleşmesi olmuştur. Orta kı sı mlarda % 6 Hg olan tenör bazı kesimlerde % 14-20’ ye kadar varabilmektedir. Seyrek olarak olsada cevherleşme ile ilgili serilere volkanitlerde katılır. Bu cevherleşme eskiden yalnızca teletermal olarak nitelendirilmiştir. Ancak bazı araştırıcılar (Saupe und Mancher) volkanosedimanter olarak kuvars taneleri ile sinoberin birlikte (sinjenetik) çökeldiklerini ortaya koymuşlardır. Bu yataktan başka Idria (Doğu Alplerde) ABD’de, Çin’de, Meksika’da civa yatakları vardır. 22.4. TÜRKİYE CIVA YATAKLARI Türkiye'de civa yatakları Tersiyer volkanizmasma bağlı yataklardır. Kastamonu’da Şeyhşaban, Konya’da Sı zma yatakları, İzmir’de Halıköy, Çamlıca, Türközü, Alaşehir, Karareis yatakları, Uş ak’ta Baltalı, E ğ lence, Çiçekli, Kestanelik yatakları Aydın’da Habibler yatağı bulunmaktadır. Ege’deki yataklar şistler içinde, Kastamonu’daki bitümlü şistler, Konyadaki ise kireçtaşları içinde yer almışlardır. 147 Ege Bölgesindeki Halıköy Hg-yatağı kristalize şistler içerisinde yer alır. Cevherleşme 10 km’den daha uzun bir ters fay hattı içindedir ve parajenezi pirit, kuvars, zinoberden oluşan l cm’lik damarlar halindedir. Tenörü % 0,46 Hg olup 75.000 tonluk rezervi ile büyük bir yataktır (Şekil 22.1). Şekil 22.1: Halıköy (Ödemiş-İzmir) Civa madeninden şematik bir kesit (Gümüş 1979). Sızma(Konya) Hg-yatağı büyük yatak ve birçok küçük mostradan oluşur (Ş ekil 22.2). Etibank tarafından i ş letilmektedir yatakların çevresinde bulunan kayaçlar, Paleozoik yaşlı kireçtaşı, fillad, az kumtaşı ve metadiyabazdan ibarettir. Cevherleşme daha ziyade kristalize kireçtaşı içinde veya fillad- kireçtaşı kontağında, öncelikle fay ve kı rı k hatlarını izlemektedir. En çok zinober bulunur. Ayrıca metazinober, nabit Hg, antimonit bulunur. Yataklanma şekli levhamsı dik damarlar halindedir. Yer yer impregnasyon halinde cevherleşmeyede rastlanır. Yeraltı i ş letmesi halinde i ş letilen cevherleşmenin ortalama tenörü % 0.34 Hg 455.000 ton görünür rezervi vardır (Ayrıca 410000 ton muhtemel, 330000 ton mümkün rezervi vardır). Şekil 22.2: Sızma-Ladik (Konya) yöresinden geçen Jeolojik kesit (Cento, 1969'a göre) (1. Genç Çakıltaşı, 2. Mermerleşmiş Kireçtaşı, 3. Fillad, 4. Fay). 148 BÖLÜM 23 23. ALTIN YATAKLARI 23.1. CEVHER MİNERALLERİ Cevher Mineralleri Formülü %Au Yoğunluk Altın Au 55-100 13-19 Silvanit AuAgTe 4 24 8 Petzit (Au,Ag) 2 Te 70 9 Kalaverit (Au,Ag) 2 Te Nagyagit Pb n Au(Te,Sb,S)p Katı çözelti solid solisyon halinde pirit, arsenopirit, kalkopirit, bizmutin ve pirotin içinde bulunur. 23.2.GENEL BİLGİLER 23.2.1. Kullanım Alanları Kullanım alanlarının önemi yüzünden, kritik bir metal olma özelliğini tarihin ilk çağlarından beri sürdüren bir metaldir. Mücevhercilikte, endüstride (özellikle labaratuvar cihazlarında) ve dişçilikte kullanılır. Esas kullanım yeri ise para piyasasıdır. 23.2.2.Cevher Kalitesi ve Rezerv Altının kazanılma sekli onun iş letme asgari tenörünü etkileyen önemli bir faktördür. Primer yataklardan altın eldesi ile plaserlerden ya da çamurlu sulardan kazanılması farklı tenörlerde mümkündür. Örneğin primer altının küçük ve zor kazanılabilen tenörü tonda en az 10-15 gr'dır. Esas üretim yapılabilen büyük yataklarda bu değer tonda 6 gr'a kadar düşebilir. Hatta bu tenör çok büyük rezervlere sahip Witvatersrand konglomeralarında tonda 3 gr'dır. Yine Alaska'da bir yatakta grafit filliteri kesen altınlı kuvars damarlarında tonda l gr altınla üretim yapılmaktadır. Fakat bu istisnai bir durumdur. Cevherin kalitesini etkileyen faktörler arasında tenörden başka, altın içeren mineraller, altın kristallerinin büyüklüğü ve yapı-doku ilişkisi sayılabilir. Rezerv Durumuna Göre Yataklar 5.000 Kg Au’na kadar Çok küçük yatak 5. 000-30. 000 Kg Au Küçük yatak 30.000-100. 000 Kg Au Orta büyüklükle yatak 100.000-500.000 Kg Au Büyük yatak 500.000 Kg Au Çok büyük yatak 149 23.3. ALTIN YATAKLARININ OLUŞUMU Bütün magmatik evrelerde oluşabilen altının i ş letilebilir cevherleşmeleri, pnöymatolitik - hidrotermal ve hidrotermal evrelerde, sekonder olarak plaser yataklarda bulunmaktadır. Primer yataklar plütonik ve subvolkanik derinliklerde gelişebilmekte ve bu iki farklı ortamda farklı özelliklerle ortaya çıkmaktadır. Plütonik yataklarda altın ekseriya kuvars, pirit veya arsenopirit kısmen de pirotin ve kalkopirit ile ilişkilidir. Gang mineralleri olarak turmalinli de olabilen kuvars yanında feldispat veya ankerit yer alır. Buradaki altın içerikli sülfidik cevherleşmelerde altın: gümüş oranı l:l'dir. Bu oranda altın daha fazla olabilir. Ancak volkanizmayla ilişkili yataklarda gümüş daha fazladır ve Au: Ag oranı 1:50' den 1:200' e kadar olabilir. Eğer gümüş bu değerden fazla ise o zaman yatak bir gümüş yatağıdır. Gang ise ince kristalli kuvars, kalsit ve mangankarbonat (rodokrozit) minerallerinden oluşur. 23.3.1. Pegmatitik-Pnöymatolitik Yataklar Ural Dağlarındaki (Berezowsk Bölgesi) çok sayıdaki altınlı kuvars damarları ve Sibirya' daki önemli altın damarları pegmatitik-pnöymatolitik yataklardır. Brezilya'daki Velko yatakları ise daha çok pnöymatolitik-hidrotermal olarak kabul edilmektedir (Petrascheck, 1987). Pegmatitik yataklarda altın turmalinli kuvars damarlarında pirotin, kalkopirit, arsenopirit, pirit ve magnetit'le birlikte oluşmuştur. Bu parajenezin en tipik örneği Urallar'daki yataklardır. Kanada Kalkanında (Michipicoten Yatağı), Hindistan Kalkanında (Kolar Yatakları) gibi bazı yataklar çeşitli evrelere ait oluşumlar ve özellikle düşük s ı caklıkta oluşan sülfidik cevherleşmeleri içerirler. Bu turmalinli kuvars damarları bakırca zengin olup yer yer altınlı bakır yatakları şeklinde olmaktadırlar. Büyük granit ve granodiyorit intrüzyonlarının pnöymatolitik bileşenleri kontakt-pnöymatolitik altın ve altınlı bakır yataklarının oluşmasını da sağlamışlardır. Tipik bir örnek Spring Hill (Montana) yatağı olup, altın burada arsenopiritlere bağlıdır. 23.3.2. Hidrotermal Yataklar Granit granodiyorit bileşimli intrüzif kütlelerin meydana getirdiği yataklar olup, pek çok örneği (Kanada, Brezilya, Güney Afrika, Etiyopya, Mısır, Sudan ve Sibirya) bulunmaktadır. En çok bilinen ve tipik bir katatermal oluşumun izlendiği yatak Kaliforniya'daki Mother Lode yatağıdır. Yan yana ve arka arkaya dizilmiş bir seri damar oluşumları hemen hemen tamamen süt kuvarstan oluşmuştur. Bu gang dolgusuna ilaveten biraz pirit, arsenopirit, kalkopirit, altın ve altın tellüridleri gibi cevher mineralleri yer alır. Gangta ayrıca karbonat, klorit ve serizit mineralleri bulunmaktadır. Yantaş kontaklarında silislesme ve killeşme (salband) meydana gelmiştir. Tonda 10-12 gr Au içerir. 150 Hidrotermal oluşumların bir başka tipi termal içirimler halindeki yataklardır. Burada damar dolgusu yerine imprenye olmuş yantaşlar izlenir. Damar oluşumları ile imprenye cevherleşmeler arasında çeşitli geçiş oluşumlarına rastlanabilir. Bu tip yataklarda cevher minerali olarak sülfürler yanında serbest altın ve cok az miktarda altın tellüridleri yer alır. Afrika'da Altın sahili, Ekvator ve Kango'da, ayrıca Avusturalya’da örnekleri vardır. 23.3.3. Subvolkanik Yataklar Subvolkanik altın yataklarını oluşturan kayaçlar yüzeye cok yakın yerleşmiş granit, granodiyorit türünden kayaçlar ve riyolit, dasit ve andezit gibi kayaçlardır. Bu tip mağmatik etkinliklerden türeyen cevherli solüsyonlar genelde fazla uzun olmayan ve çatallaşan damarlar ya da impregnasyonlar şeklinde cevherleşmeler oluştururlar. Cevherli solüsyonlar volkan bacaları, volkanik breşler, tüfler çeşitli çatlak ve hareket yüzeyleri gibi ortamlarda cevher çökeltirler. Bu hidrotermal solüsyonlar yan kayaçlarda alterasyonlara sebep olurlar. Buna bağlı olarak yan kayaçta propilitleşme izlenir. Ayrıca pirit, serizit, klorit, kuvars mineralieri de oluşur. Cevher mineralleri olarak; altın tellüridleri, selenidler, altınlı sülfidik mineraller, gümüşlü altın (elektrum) ve çeşitli gümüş mineralleri tipiktir. Gang mineralleri olarak kalsit ve kuvars daha çoktur. Gangta ayrıca rodokrozit, zeolit ve adular (K-feldispat) oluşabilir. Bu tip yataklar çoğu zaman gümüş içerirler ve genelde ekonomik küçük yataklar halindedir. Pekçok örneği vardır. Karpat dağlarında zengin yataklar vardır. Ayrıca Kolarado'da Cripple Creek yatağı tipik bir yataktır. Bunlardan başka Meksika, Japonya, Kore ve Y.Zellanda da bu tip yataklar vardır. Karpatlar’daki yataklardan biri Sacaramb (Nagyag Bölgesi, Romanya) yatağıdır (Sekil 23.1).Burada büyük çapta propillitleşmiş volkan bacasında radiyal ve tanjansiyal damarlar söz konusudur. Altın yalnızca bu propillitleşmiş kesimlerde bulunmaktadır. Buradaki volkanik kayaçlar andezitik, trakitik ve riyolitiktir. Altın kısmen serbest altın şek1inde kuvars içinde yer alır ve damar1arın kesişme bölgelerinde çoğalır. Tenör tonda 10-25 gr’dır. Şekil 23.1: Sacaramb Sieben Andezit stoklarının şematik kesiti (Petrascheck and Pohl 1982). 151 Cripple Creek (K. Amerika) yatağı bir altın-gümüş yatağı olup bir volkan konisinin (Tersiyer) içinde radyal bir şekilde gelişmiş damarlar halindedir (Şekil 23.2). Şekil 23.2: Cripple Creek’in altın cevher damarlarının ışınsal konumu (Petrascheck and Pohl 1982).. Damarlar tüffit ve diğer sedimanter kayaçlar içinde ayrıca fonolitik volkanbreşi içinde yer alır. Altın tellüridler halinde olup, gang daha çok kuvars, kalsit ve adular minerallerinden oluşur. Türkiye'de Madendağ (Çanakkale) ve Arapdağ (İzmir) yatakları bu tipe girerler. Arapdağ yatağı altın ve gümüş yatağıdır. Burada dasitik volkanizma ürünleri (dasit, dasitik tüf ve breşler) bir baca dolgusu seklinde yerleşmiştir. Bunların üzerine andezit, andezitik tüf ve aglomeralar gelmiştir. Cevher D-B doğrultusunda kı rı lmış dasitik breşler içine kolaylıkla yerleşmiş olup 6 damar oluşturmuştur. Cevher mineralleri pirit, galenit, sfalerit, kalkopirit, altın ve gümüştür. Cevherleşme iki tip olarak gelişmiş olup, biri doğrudan kuvars damarı ile ilişkili, diğeri ise dasitik breşlerde yerleşmiştir. Piritli kısımlarda altın fakirleşirken, galenitli kısımlarda gümüş miktarı artmaktadır. Bu yatak Meso-epitermal arası bir oluşumdur. Altın burada oksidasyon zonu tabanında zenginleşmiştir. Limonitlerle birlikte bulunan altının tenörü 16-18 gr/ton' dur. Rezervi ise 4.065 ton altın ve 3.343 ton gümüştür. 23.3.4.Plaser Yataklar Altın plaserleri dünya üzerinde hemen hemen bütün altın bölgelerinde gelişmiştir. Bilinen ilk plaser Kaliforniya’daki yataklardır ki, bunlardan yılda 6 000 kg altın üretilmektedir. Alaska'daki (Cape None) denizel plaserler jeolojik ve ekonomik olarak ilginç yataklardır. Bu yataklar eski k ı y ı plaserlerinin, deniz ilerlemesi ile, deniz seviyesinden yaklaşık 23 . daha yukarıya taşınmasıyla oluşmuştur. Altın içeren kıyı kumları 30-200 m genişlikte 9 km. uzunlukta ve 2-4 m kalınlıktadır. Bu yataklardan Birinci Dünya Savaşı sı rasında yılda 10-20 bin kg altın üretilirken, şimdi yalnızca bir kaç bin kg üretilmektedir. Akarsu plaserlerine en büyük örnek Kolombiya'daki Choco yatağıdır. Bu yatakta altın platinle birlikte işletilmektedir. Benzer bir yatak Avustralya’daki Viktoria yatağıdır ki, bu yatakta 1856 yılında 100.000 kg altın çı karılmıştır. Yine bu yatakta, 63 kg ve 34 kg a ğırlığında birkaç altın yumrusu 152 (Nuggets) bulunmuştur. Oysa plaserlerde genellikle film inceliğinde levhalar halinde zenginleşir. Nuggets denilen konkresyonlara çok rastlanmaktadır (Şekil23.3). Şekil 23.3: Viktorya (Avustralya) Altınlı alüvyonların Bazalt örtüsüyle Korunması (Lindgren’den) Dünya altın üretiminin yarısını veren en büyük altın bölgesi Güney Afrika'daki Witvatersrand bölgesidir. Bu yatağın oluşumu üzerinde; metamorfik bir plaser yatak m ı , yoksa hidrotermai bir impregnasyon yatağı mı olduğuna dair tartışmalar yapılmıştır. Witvatersrand yatakları, kalın iki kuvarsit serisi arasında yer alan konglomeralar içinde bulunur. Alttaki ince taneli kuvarsitin üstünde killi, demirli kumtaşları ve şistler yer alır. Kumtaşı ve şistler magnetitlidir. Daha sonra altınlı konglomeralar gelir. En üstte yine kuvarsitler yer alır. Tenör 7-10 gr /ton ' dur. Altınlı konglomeralar birçok seriden oluşmuşlardır. Bunlardan en önemlisi en altta bulunan seridir (Maine Reef Zonu). Konglomera, kuvars, kuvarsit ve killi şist parça1arından ibarettir. Baglayıcı eleman1ar kuvars, klorit, serizit ve pirittir. Bu bağlayıcı madde içinde dağılmış ağır mineraller (altın, osmiridyum, uraninit, elmas, rutil, kromit, ilmenit, zirkon) yer almaktadır. Bu oluşumlar bir metamorfik etkiyi göstemektedir. Oluşumda taneyi ve bağlayıcı maddeyi kesen altın damarları da vardır. Diğer metal mineral1eri, protin, galenit, sfalerit, kalkopirit, kobalt, arsenidler ve uraninittir. Cevherleşmenin kaynağı bölgenin kuzey kesiminde bulunan altınlı kuvars damar1arıdır. Buradan taşınan kı rı ntılı malzemelerle karasal konglomeralar oluşmuş ve senklinal gelişmesi ile bu birimler çökelmiştir. Daha sonra gelen hidrotermal solüsyonlar konglomeralar içinde dolaşırken birçok elmentin yer değiştirmesine ve yeniden kristalleşmesine sebep olmuştur. Ülkemizde Akıllıçay (Hatay), Darphane (Sarıkamış) ve Şart Çayı altınlı plaserleri bu tip yataklardandır. Bunlardan en önemlisi Sart Çayı plaserleridir (Şekil 23.4). Bu plaserler Menderes Masifi içindeki metamorfitler üzerine diskordan olarak oturan konglomera ve kumtaşlarıdır. D-B doğrultulu ve 0-45 eğimli tabakalar üstüne yatay konumlu ikinci bir konglomera seviyesi daha gelir. Bu konglomera serisi iri kuvars çakıllarından oluşmuştur ve altınlı olan bir birimlerdir. Bu oluşumların birincil yatağı ise 153 Bozdağlardaki kristalli şistler içindeki kuvars damarları olarak düşünülmektedir. Alttaki seviyelerde altın olmakla beraber tenörü çok düşüktür. Ekonomik olarak Sart ve diğer akarsulardaki genç alüvyonlar yaklaşık 6,5 milyon m 3 rezervli l gr tenörlü önemli sayılabilecek yataklardır. Şekil 23.4: Sart çayı yöresinden bir kesit (Gümüş, 1979) 154 BÖLÜM 24 24. G Ü M Ü Ş YATAKLARI 24.1. CEVHER MİNERALLERİ Cevher minerali Formül %Ag Yoğunluk Nabit Gümüş Ag 100 10 Arjentit Ag 2 S 87 7 Prustit Ag 3 AzS 3 65 5,6 Pirarjirit Ag 3 AzS 3 60 5,8 Stefanit 5Ag 2 S.Sb 2 S 3 68 6,2 Polibazit 8Ag 2 S.Sb 2 S 3 75 6 Serarjirit AgCI 75 5,5 Bu minerallere ilave olarak, gümüşlü tetraedrit olan Şvatsit ile gümüş taşıyıcı minerallerden galenit (PbS) ve sfalerit (ZnS) sayılabilir. İnce taneli galenit iri taneli olanlara göre daha sı k Ag bulundurmaktadır. 24.2 GENEL BİLGİLER Gümüşün kullanımı çok eskiden yalnızca madeni para imali ve ziynet eşyası yapımı ile sınırlı idi. Günümüzde ise Ag'ün yarısı fotoğrafçılıkta kullanılmaktadır. Gümüş bunlardan başka, kimya ve gı da sanayiinde de kullanılmaktadır. Esas gümüş yataklarında yani sadece Ag için işletilen yataklarda işletme asgari tenörü 450 gr/ton dur. Ancak çoğu zaman Ag, kurşun, bakır ve altının kazanılması esnasında yan ürün olarak elde edilir. Gümüş yan ürün olarak 50-100 gr/t kadar elde edilebilir. Dünya gümüş üretiminin yaklaşık yarısını bu şekilde diğer metallerin kazanılması sı rasında yan ürün olarak elde edilenler tutmaktadır. Yan ürün olarak gümüşün elde edilmesi ana mineral için de bir avantaj sağlar. Gümüş kalkofil bir elementtir. Nabit gümüş çok sı k olarak sementasyon zonu ürünü şeklinde oluşmaktadır. Ag kolaylıkla sülfat olarak çözeltiye geçebilir. Aynı zamanda da sementasyon zonunda kolaylıkla çökelme özelliğine sahip bir elementtir. Örneğin sülfidik bir Ag minerali olan arjentit bu şekilde oluşur. Gümüş kloridler (Serarjirit) tuzlu su ve tozların etkisiyle meydana gelirler. Gümüş yatakları olarak i ş letilen yataklar çoğunlukla altın ve diğer metallerle birlikte bulunmaktadır. Bu yüzden gümüşlü damarlarda hangi metalin daha ekonomik olduğu o günün metal fiyatlarına bağlıdır. Günümüzde yan ürün olarak üretildiği yataklarda gümüşün önemi gittikçe artmaktadır. Bu jeolojik ve ekonomik şartlar yüzünden, gümüşün rezevlerinin belirlenmesi ve herhangibir büyüklük sınıflaması yapılması doğru sonuçlar veremez. 155 Gümüş plütonik veya subvolkanik evrelerde genelde damarlar şeklinde seyrek olarak stoklar ve imprenye cevherleşmeler halindedir. Özellikle Tersiyer volkanizmasına bağlı olarak teşekkül eden gümüş yatakları büyük bir çoğunlukla yeraltı iş letmesi yöntemi ile iş letilir. Bu tür iş letmelerde derin seviyelerde çeşitli hidrojeolojik problemler ortaya çıkabilmektedir. 24.3. GÜMÜŞ YATAKLARININ OLUŞUM TİPLERİ Gümüş esas itibariyle hidrotermal oluşumlu bir cevherleşmedir. Birçok özellikleri altına benzer. Ancak altına göre daha az asil bir element olduğundan, çözeltiye geçme ve yeniden çökelmeye eğilimi daha çoktur. Mezotermal evrede çok görülen Ag'e bundan daha düşük sı caklıklarda daha az rastlanır. Jeokimyasal olarak Cu, Pb, Zn ile birlikte oluşan gümüşün en büyük rezevleri altınla birlikte olan yataklarda (Batı Amerika, Mezozoyik-Tersiyer magmatizmasına bağlı olarak) bulunmaktadır. Burada primer cevherleşmelere ilave olarak sementasyon zonu zenginleşmeleri de yer almaktadır. 24.3.1. Magmatik gümüş madeni yatakları oluşumları ve üretimleri açısından aşağıdaki cevher parajenezleri içinde görülmektedir. 1- Kobalt-Bizmut-Gümüş-Uran formasyonları 2- Subvolkanik Altın-Gümüş formasyonları 3- Subvolkanik Bakır-Arsen formasyonları 4- Gümüş-Kalay formasyonları 5- Kurşun-Gümüş-Çinko formasyonları(Kıymetli kurşun cevheri formasyonları) Bunlar magma kökenli yataklar olup, ayrıca sedimenter oluşumlu yataklar da vardır. 24.3.1.1. Kobalt-Bizmut-Gümüş-Uran Formasyonları: Ontario (Kanada) Kobalt City Kasabası dünyanın en büyük gümüş yataklarından birine sahiptir. Bu yatakta uran eksiktir ve bizmut ta çok seyrektir. Esas itibariyle kobalt ve gümüş yatağıdır Burada nabit gümüş levha ve külçe olarak ortaya çıkmaktadır. Diabazlarda oluşan kırık ve çatlaklar arsenidli Co ve Ni cevherleriyle ve bunlardan daha genç oluşumlu gümüş cevherleriyle dolmuştur. Bunların altında özellikle zengin nabit gümüş oluşumları yer almıştır. Doğu Almanya’daki Erzgebirge de yer alan bir granit magmasına bağlı olarak bu tip Ag zenginleşmeleri oluşmuştur. Gene Karboniyen yaşlı Erzgebirge cevherleşmeleri pnöymatalitik Sn-W yatakları ile başlar, katatermal evrede Ag-Pb-Zn damarları oluşur ve nihayet orta-düşük s ı caklık evrelerinde Ag-Co-Bi-U yataklarını meydana getirir. Cevherleşme hematitli mangan damarlarıyla son bulur. Meksika da Chihuahna cevherleri ve Norveç'teki Kongsberg damarları eskiden beri bilinen bu tip cevherleşmelerdendir. 156 24.3.1.2. Subvolkanik Altın-Gümüş Formasyonları Dünya gümüş üretiminin ¾’ ünden fazlası Amerika K ı tasında bu tip yataklardan elde edilmektedir. Bu yatakların büyük bir bölümü genç volkanitlerle ilişkili cevlerleşmelerdir. Burada gümüşçe zengin bir cevherleşme hattı Nevada'dan Bolivya'ya kadar uzanmaktadır. Gümüşün esas vatanı Meksika'dır. Meksika'da El Ora cevherleşmeleri, 27-60 g/t Au ve 150-300 g/t Ag içeren çok sayıda uzun damarlar halindedir. Meksika' nı n esas gümüş yatakları Hochland ve Sierra Madre'nin dasitik-riyolitik volkanik kayaçları ile alakalıdır. Damarlar kısmen volkanitler kısmen de karbonatlı kayaç tabakaları içinde yer alır. Derinlere gidildikçe çok çabuk değişmeler izlenmesi ve propilitleşme şeklinde görülen alterasyonlar bu tip yatakları işaret etmektedir. Arjentit, pirarjirit, Ag’lu fahlerz gibi zengin gümüş cevlerleşmeleri yalnız üst seviyelerde görülmektedir. Bunun altında çok veya az gümüş içerikli Pb-Zn ya da Sb cevherleşmeleri yer almaktadır. Gang mineralleri kuvars kalsedon, kalsit ve rodokrozittir. Ag Cl (Serarjirit) oksidasyon zonunda bulunmaktadır. 24.3.1.3. Subvolkanik Bakır-Arsen Formasyonları Bu yatakların bir kı smı yüksek bir kı smı düşük sı caklıktaki hidrotermal sülüsyonların ürünleridirler ve önemli miktarda gümüş içermektedirler. Örnek olarak, Butte (Montana) bakır cevherleşmelerinde yaklaşık 50 gr/t Ag, Pb-Zn cevherleşmelerinde 240 gr/t Ag bulunmaktadır. Butte bakır yatağı aynı zamanda dünya gümüş üretiminin %6’ sını verecek kadar zengin bir gümüş yatağıdır. Cerro de Pasco (Peru) bakır cevherleşmeleri 400 gr/t Ag ihtiva etmektedir. Bu yatak kayaç parçaları ve aglomera ile dolmuş bir volkan bacasında 1700 m uzunluğunda, 130 m genişliğinde ve 500 m derinliğinde bir pirit yatağı ile ilişkilidir. Burada bakır cevherli ve Pb-Ag cevherli damar ağları anılan yatağı kesmektedirler. Yatağın oksidasyan ve sementasyon zonlarında ikincil bakır ve gümüş zenginleşmeleri gelişmiştir. Bu tip yataklara Amerika k ı tasının pek çok bakır cevherleşmelerinde rastlanmaktadır. Yukarda verilen örneklerden başka, Peru'da Calguirjirca, Arjantin'de Famatina ve Capillitas, Meksika'da Pilares Mine ve Cananea bakırlı gümüş yatakları da sayılabilir. 24.3.1.4. Gümüş-Kalay Formasyonları Bu tipin en güzel örneği, tipik bir Sn, Ag yatağı olan Cerro de Potosi (Bolivya) yatağıdır. Potosi yatağı, Tersiyer dasitleri içinde üst tarafı dallanmış, alt tarafı ise bir kök şeklini andırır biçimde olan, yoğun bir damar sistemi halindedir (Şekil 24.1). 157 Şekil 24.1:Oruro (Bolivya) Itos Madeninden Kesit (Chac’a göre) Üst zonlarda iğ ne şeklinde Sn (kassiterit,Stan-nit) mineralleşmeleri yanında Ag'lü fahlerz, pirarjirit (Ag3.AsS3), arjantit (Ag2S) ve nabit gümüş görülmekte ve burada çok sı k kolloidal yapı izlenmektedir. Parajenezde ayrıca kalkopirit, arsenopirit, bizmut, volframit, galenit ve gang olarak kuvars mineralleri yer alır. Sayılan bu mineraller çeşitli zonlarda olup hepsi aynı, yerde değildir. Potosi yatağının oksidasyon-sementasyon zonlarında da çok fazla miktarda gümüş zenginleşmeleri (Serbest Gümüş, Gümüş halojenitleri) gelişmiştir. 24.3.1.5. Kurşun-Gümüş-Çinko Formasyonları (Kıymetli kurşun cevheri formasyonları) Gümüşlü Pb-Zn damarları çok yaygın ve bilinen bir cevherleşme tipidir. Esas olarak apomagmatik ve telemagmatik olan bu cevherleşmelerde hidrotermal evreye ait diğer mineraller de bulunabilir. Damarların çoğu yan kayaç içinde olmayıp daha çok magmatik kayaç içinde yer alırlar. Bunlar da daha sonraki magmatik faaliyetlerin ürünü olan damarlardır. Bu tip yataklarda esas cevher mineralleri galenit sfalerit ve pirittir. Fahlerz, burnanit (Cu Pb.Sb S3) ve kalkopirit mineralleri de çoğu zaman bu parajeneze iş tirak ederler. Gümüşün esas taşıyıcısı galenit olmakla birlikte sfalerit ve pirit te gümüşlü olabilmektedir. Gümüşün en çok görüldüğü başlıca üç şekil söz konusudur. 158 1- Ag mineralleri galenit ile birlikte katı çözelti halinde bulunur. 2- Esas olarak galenitin olmak üzere bazı minerallerin (Sfalerit, pirit, fahlerz ) şebekelerinde yer alırlar. 3- Gümüş mineralleri parajenezdeki minerallerle (özellikle galenit ) ayrı ayrı oluşurlar. Bu damarların gang mineralleri kuvars, kalsit dolomit, siderit, rodokrozit veya fluorit olabilmektedir. Gümüş içerikli Pb-Zn cevherleşmelerinin bir bölümü de subvolkanik gruba aittir. Genellikle yalnızca sıcak ve orta sıcaklıktaki Pb cevherleri gümüş bakımından zengin olup telemagmatik olanlarda ise çok fakirdir. Bolivya'da Pulacaya gümüş yatağı subvolkanik bir oluşumdur. Burada kuvars, pirit ve açık renkli sfalerit yanında çok zengin Ag içerikli fahlerz mineralleri yer alır. Yugoslavya'da buna benzer bir yatak olan Trepca Pb-Zn yatakları 100 gr/t Ag içermektedir. İspanya da genç volkanik serilerde yer alan Cartegana ve Mazarron damarları gümüşçe zengin Pb-cevherleşmeleridir. Burada yukarı kısımlarda (Üst seviyelerde) Pb damarları 1000-6000 gr/t gümüş içerir. Mazarron daki St. Anna cevherleşmeleri yukarı kesimlere doğru çatallanan damarlar halindedir. Karbonatlı gang ihtiva eden bu yatakta üretilen cevherlerde 1500 gr/t Ag bulunmuştur. Buna karşılık İdaho (ABD) derin volkanik kaynaklı bir cevherleşmedir. Bu bölgedeki Coeur d'Alene cevherleşmeleri gümüş, siderit ve Ag'lü fahlerz içeren damarlar halinde olup, yaygın bir serizitleşme zonu bulundurmaktadır. Zengin cevher hemen hemen 700 m derinliğe kadar gitmektedir. Yalnızca Sunshine Mine y ı lda 200-300 ton Ag üretmektedir. Yüksek sı caklıkta bir başka oluşum Leadville(Colorado)nin kontakt pnöymatalitik-hidrotermal Pb-cevherleşmeleri olup zengin Ag bulunmaktadır Avrupa da yer alan Varistik cevher provensine ait plütonik apomagmatik Pb-Zn damarları gümüş madenciliğinin önemli bir temelini teşkil eder. Bu tip ve günümüzde ekonomik önemi olan tek yatak Penarraya (İspanya) yataklarıdır. Buradaki damarlar tonda 300-3000 gr Ag vermektedir. Gümüş galenit içinde çok küçük kapanımlar halindeki arjentit minerallerinden oluşmaktadır. Buraya kadar sözü edilen gümüş yataklarının çoğunda, Ag'ün çözeltiye geçebilme özelliğinden dolayı oksidasyon-sementasyon zonu zenginleşmelerinden bahsedilmiştir. Ag'ün jeokimyasal özellikleri sedimanter proseslerle cevherleşmeler oluşturabilecek niteliktedir. 24.3.2. Sedimanter Gümüş Yatakları İlgi çekici bir sedimenter tip gümüş yatağı Utah'da (ABD) Silver Reef'in gümüşlü kumtaşlarıdır. Triyas kumtaşlarına gümüş imprenye olarak tabaka biçimli cevherleşmeler oluşturmuştur. Burada yeraltı su seviyesinin üst kısı mlarında AgCl (Serarjirit) alt kısı mlarında ise Ag2S (Argentit) ve nabit gümüş yer almaktadır. Ortamda özellikle fosil bitki artıkları cevherleşmiştir. Bu özellik arid bölgelerdeki alterasyon çözeltilerinden oluşan çökelmelerde bir kural haline gelmiştir. 1880'lerde bu 159 yatakların ekonomik önemleri vardı. Fakat bugün artık tükenmiştir. ABD’nin batısında birkaç tane "Redbed" tipi bakır ve vanadyum cevherleşmelerinden yan ürün olarak biraz gümüş üretilmektedir. Kimyasal sedimanter oluşum olarak gümüş Mansfeld bakırlı şistlerinde bulunur. Bu cevherleşme sonradan metamorfize olmuştur. Ç ı karılan cevherlerde ortalama 140 g/t Ag içeriği bulunur. Buradan üretilen yıllık Ag miktarı 100.000 kg üzerindedir. 24.4. TURKİYE GÜMÜŞ YATAKLARI Türkiye'de birçok gümüş zuhuru bilinmektedir. Ancak yalnızca Kütahya-Gümüşköy yatağı işletilmektedir. Keban Pb-Zn yatağı gümüş açısından araştırılmış, fakat ekonomik bulunmamıştır. 24.4.1. Kütahya Gümüş Yatağı: Kütahya Gümüşköy yöresindeki cevherleşmeler, gümüş, kurşun, çinko, antimon ve barit minerallerinden oluşan kompleks bir oluşumdur. Paleozoik bir temel üzerinde tüf, silisleşmiş kayaçlar (tüfler) ve karbonatlı kayaçlardan oluşan Neojen istifleri yer alır. Epi-mezotermal evrede silisleşmiş tüfler içinde oluşmuş bu cevherleşmelerde birkaç faz vardır. Hidrotermal çözeltiler tüflerin gözeneklerinde, tabaka yüzeylerinde fay boşluklarında, çatlaklı yapılarda cevherleşmelere sebeb olmuşlardır. Ayrıca bu hidrotermal çözeltiler yaygın bir silisleşmeyi sağlamışlardır. Bu şekilde emprenye(tüf gözeneklerinde) ve kı lcal damarlar (Kırık ve çatlaklı yapıda) şeklinde cevherleşmeler oluşmuştur. Bu oluşumlar 1.evreye aittir. Daha. sonra bu cevherleşmeleri kesen, 2. evreye ait cevher getirimi söz konusu olmuştur. 3.bir evrede silisleşmiş tüf ve kireçtaşlarında meydana gelen çatlak yarık ve faylarda ornatma ile oluşmuş mineraller görülmektedir. En sonraki evrede ise barit mineralleşmesi izlenmektedir. İlk iki evre mezotermal diğerleri ise epitermal evreye aittir. Cevher Mineralleri: Gümüş (arjantit, nabit Ag, pirarjirit, prustit, fahlerz), Kurşun (galenit, seruzit, anglezit) Çinko (sfalerit, smitsonit, hemimorfit) ve Antimon(stibnit, jamesonit) mineralleridir. 24.4.2. Keban Zuhuru: Aslında bir Pb-Zn yatağı olan buradaki cevherleşmeler manganlı Ag-Pb-Zn ana mireraleşmeleri şeklindedir. Şist ve mermerlerden oluşan bir istif siyenit porfirler tarafından kesilmiştir. Kretase-Eosen zaman aralığında meydana gelen plütonik faaliyetlerin hidrotermal solisyonlarının karst ve çatlak sistemlerinde metallerini çökeltmesi şeklinde oluşmuş zuhurlardır. Ayrıca, Gümüşhacıköy (Amasya), Akarşen (Artvin), Sabucadağ (Aydın), Altınoluk (Balıkesir), Sarıkaya (Çanakkale), Asarak (Giresun), Köprübaşı (Giresun), Arapdağı (İ zmir), Bolkardağ (Niğde), Aktepe (Sivas) Akdağmadeni (Yozgat) zuhurları bilinmektedir. 160 25.BÖLÜM 25. ALÜMİNYUM YATAKLARI 25.1. CEVHER MİNERALLERİ Cevher Mineralleri Formül % Al 2 O 3 Hirarjilit (Jipsit) Al 2 O 3 . 3H 2 O 65 Diaspor Boksit Al 2 O 3 . H 2 O 85 Böhmit Al 2 O 3 . H 2 O 85 Kriyolit Na 3 (AlF 6 ) 34 Nefelin Na 3 K(AlSiO 4 ) 4 13 25.2. GENEL BİLGİLER Günümüzde çok önemli bir metal olan ve gün geçtikçe tüketim alanında artış görülen alüminyum üretimi için en uygun olan cevherlere BOKSİT denmektedir. Boksit bir mineral adı olmayıp hidrarjilit, böhmit ve diaspar gibi alüminyum hidroksitlerin oluşturduğu ve bünyesinde bir miktar silis, demir ve titan oksitleri bulunduran bir kayaç olarak kabul edilir. Bunun dışında alüminyumun en çok bulunan bileşikleri silikatlardır, fakat bunlar Al üretiminde kullanılmazlar. Boksitlerin Al cevheri olarak kullanılmaya başlanmasından önce 1900 yı llarında kriyolit'ten Al elde edilmeye çalışılmıştır. İtalya’da lösitin, Rusya'da sillimanitin gelecekte bir Al kaynağı olabileceği kabul edilmektedir. Bunlardan başka korund bir alüminyum oksit olmasına rağmen kendisinden Al üretilemez. 25.2.1. Kullanım Alanları ve Cevher Kalitesi Cevher kalitesi, boksitin kullanıldığı endüstri dalına göre değişmektedir. a) Alüminyum Endüstrisi: Alüminyum üretiminde kullanılacak cevherlerde % 50-55 Al 2 O 3 , tenörü olmalıdır. Cevherde silis tenörü yaklaşık % 3-6 olabilir. Demir tenörü ise % 20-25'e kadar zararlı değildir. Mn ve TiO 2 ise arzu edilmez. b) Ateşe Dayanıklı (reflakter) Malzeme Endüstrisi: Ca, Fe, Ti ve S gibi elementler ateşe dayanıklılığı etkilediklerinden belli sını rlardan daha çok olmaları arzu edilmez. Ancak bu konudaki tenor miktarları ülkelere göre değişmektedir. ABD’de RUSYA’da Al 2 O 3 > %59 Al 2 O 3 % 37-46 SiO 2 <%5,5 CaO< % 1,5 Fe 2 O 3 <%2 S < % 0,6 TiO 2 <%2,5 161 d) Çimento Endüstrisinde: Çabuk katılaşan çimento imalinde boksit kullanılır. Burada silis tenörü önemli olup, SiO2 % 10-12 nin üzerinde olmamalıdır. 25.2.2. Rezerv ve Yatak Büyüklüğü Küçük yataklar 20.000-100.000 ton boksit Orta büyüklükte yataklar 100.000- 500.000 ton boksit Büyük yataklar 500.000-5.000.000 ton boksit 25.3. BOKSİT YATAKLARININ OLUŞUMLARI Oluşumlarda etkin olan jeolojik olaylara göre boksit yatakları " kalıntı boksit yatakları" ve "sedimanter boksit yatakları" olmak üzere gruplandırılabilirse de sedimanter olarak ayrılanların kaynağı da kalıntılı yataklarıyla ilişkili olduğundan sı nı flandırmayı silikatlı boksitler ve karbonatlı boksitler şeklinde yapmak daha uygundur. 25.3.1 Silikatlı Boksitler ( Lateritik Silikatlı Boksitler) : Bileşimlerinde Al'ca zengin minerallerin bulunduğu magmatik ve metaraorfik taşlar üzerinde gelişirler (Ş ekil 25.1). Bu taçlar silisçe ve demirce fakir ve Al'ce zengin taşlardır. En önemlileri feldispatlı ve feldispatoidli taşlardır. Örnek olarak; nefelinli siyenit, bazalt veya dolorit, granit, gnays, şist ve kumtaşları verilebilir. Tropik iklimlerde peneplenleşmiş arazilerdeki bu tür taşlar yüzeysel alterasyon sonucu önce kaolinleşir ve tropik yağmurların etkisi ile bir taraftan silis, alkali ve toprak alkali elementler yı kanıp giderken, Al kı lcal çatlaklar yoluyla hafif asitli sular tarafından yüzeye doğru taşınarak zenginleşirler. Bu tip oluşumlar Tersiyer hatta Kretase’den beri gelen uzun bir morfolojik değişimin sonucudur. Silikatik boksitler yüzeyde geniş yayılma gösterirler. Yataklar ya yatay ya da yataya yakın küçük eğilimlidir. Bu yataklarda jipsit egemen mineral olup böhmit te görülür. 162 Şekil 25.1: Arkansas (ABD) Boksit yataklarından Kesit (Branner'den, Gümüş, 1979). 25.3.2. Karbonatlı Boksitler: Kireçtaşı ve dolomitler üzerinde görülen bu tip boksitler otokton veya allokton olabilmektedir. Otokton teoride çok büyük miktarda karbonat kütlesinin çözülmüş olması gerekir. Birçok araştırıcı, komşu kayaçlardan çözülen Al'un karbonat kayaçlar üzerinde nötürleşerek çökelmeleri seklinde özetlenen allokton görüşü desteklemektedirler. Ancak bu konuda kesin bir tercih yapmak oldukça zor görülmektedir. Otokton görüşte; karbonatların çözülmeleri ile killi mineraller oluştuğu ve zamanla çoğalan killerin hidroksite dönüştüğü söylenmektedir. Burada killi minerallerin çoğalmasından sonra silisin ortamdan uzaklaştırılması için iklimde bir değişiklik olmalıdır. Kireçtaşlı arazilerin dolinleri üzerindeki killere terra rossa adı verilir. Karbonatı gitmiş bir kile oranla terra rossa büyük bir değişikliğe uğ rar. Silisin gitmesiyle Fe2O3'ün zenginleşmesi gibi. Ortam az asit veya alkali ise silis çözülecek ve ortamdan ayrılacaktır. Bu ortamda (PH 5 in üzerindeki değerlerde) Al ve Fe çözünmez olarak kabul edilmektedir. Kireçtaşının çözünmesi şu reaksiyonla gerçekleşir: CaCO 3 +CO 2 + H 2 0 = Ca(HCO 3 ) 2 Oluşan bikarbonat sularla taşınır. Ayrıca CaCO 3 hidrolize olur. CaCO 3 + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + H 2 CO 3 Çözelti Ca-hidroksit ve hidrokarbonat içerdiği için ortam bazikleşir. Bazik ortam Si'nin uzaklaşmasını ve Al ile Fe'nin çökmesini sağlar. Eğ er ortamda hümikasit konsantrasyonu gerekli seviyeye ulaşırsa bir kı sı m Fe'de çözünerek ortamdan uzaklaşır ve böylece kı rmızı boksitlerin üst kısımları beyazlaşmış olur. Karbonatlı taşlar üzerindeki boksitlere özellikle Akdeniz ülkelerinde ( Türkiye'de dahil) rastlanmaktadır. Bu oluşumlara " Akdeniz provensi " denmektedir. Türkiye'de Zonguldak yakınında ( Kokaksu Mevkii ) bulunan boksitler Dinansiyen-Alt Kretase yaşlı fakat Akseki ve Seydişehir çevresindeki boksitler ise Alt ve üst Kretase arasında bulunmaktadırlar (Şekil 25.2- Şekil 25.3). 163 Şekil 25.2: Kokaksu Boksit Yatağı ( E. Göksu'ya göre). Şekil 25.3: Seydişehir boksit yatağından bir kesit. 25.3.2.1. Kokaksu Boksitleri: Yatak Dinansiyene ait çörtlü kireçtaşları üzerindedir. Alt Kretasenin Velibey kumtaşları adı verilen oluşuklar ile örtülüdür. Kökeninin terra rossa olduğu kabul edilir. Cevher kireçtaşlarının karstik boşluklarını doldurmuştur. Cevherleşmede jipsit hakim olup diyaspor da vardır. En iyi kesimleri % 56 Al2O3, % 24 Fe 2 03, % 5 SiO2, ve % 3 TiO2 içermektedir. Rezerv 2,5 milyon tondur. 164 25.3.2..2 Akseki-Seydişehir Boksit Bölgesi: Antalya'nın Akseki ve Konya'nın Seydişehir ilçeleri arasında kalan bölge, Al bakımından en önemli yatakları içerir. Yataklar beyaz ve boşluklu karstik kireçtaşları ( Alt Kretase) ile yer yer dolomitik ve siyahımsı koyu renkli kireçtaşları ( Üst Kretase ) arasında yerleşmişlerdir. Yataklanma şekli bu iki kireçtaşı arasında geniş mercekler veya süreksiz katmanlar biçimindedir. Cevherin taban sınırı girintili çı kı ntılı cepler halindedir ve önce taban kireçtaşının karstik boşlukları doldurulmuş sonra da katmanlanma devam etmiştir. Boksit seviyeleri bir tavan katmanı tarafından örtülüdür. Boksitlerin mineral bileşimi böhmit, anataz, illit, kalsit ve kaolinit seklindedir, sekonder olarak götit ve diaspar bulunur. Akseki-Seydişehir boksitlerinin yapısı pisolitiktir. Pisolitler en çok nohut büyüklüğündedir. En zengin kısmında tenör şöyledir: % 71,8 A12O3, % 16,5 Fe 2 O 3 , % 6,5 SİO 2 . Bu bölgedeki boksitlerin oluşumu iki türlü açıklanmaktadır. Birinci görüş (Göksu, 1949); Boksitin kireçtaşlarının arasında bulunuşu ve bunların erime boşluklarında yerleşmiş olması dikkate alınarak:, cevherleşmenin kireçtaşı tipi olduğunu ileri sürülmektedir. Kireçtaşlarının altere olmasıyla terra rossalar oluşmuştur. Daha sonra ortam bazikleşmiş yani pH değeri yükselmiştir. Böylece silisin ortamdan uzaklaşması mümkün olmuştur. Erime boşluklarını dolduran ve boksite dönüşen terra rossalar arazinin suya gömülmesiyle başlayan çökelme sonunda bir örtü katman ile örtülmüştür. İkinci, görüş (Wippern, 1965): Köken feldispatlı kayaçların ayrışması ile ortaya ç ı kan alüminyumlu lateritlerin allokton olarak çökelmesi şeklinde açıklanmıştır. Pizolit yapısı göstermeyen boksit parçaları ve kırı ntılarında hiç ayrışmamış veya boksitleşmiş, fakat dilinim izleri kaybolmamış feldispat kristalleri belirlenmiştir. Ayrıca karstik boşluklarda toplanan k ı r ı ntıların % 1 oranında olabileceği ve bunun da ancak yarısının Al2O3 olabileceği ileri sürülmüştür. Kireçtaşlarında feldispat olmayacağına ve tabandaki kaolinin de kireçtaşlarından türemesi mümkün olmayacağına göre, boksitlerin oluşumunda feldispatlı taşların rol oynadığını ileri sürmek daha anlaşılır görülmektedir. Tipik boksit yatağı örneklerine Yugoslavya (Ş ekil 25.6), Fransa (Ş ekil 25.7 –Ş ekil 25.8) da rastlanmaktadır. 165 Şekil 25.6: Tipik Boksit yataklanmaları (Dalmaçya Yugoslavya ) (Harder'e göre). Şekil 25.7: Kompakt kireçtaşları arasında Maigret (Fransa) boksit yatağı (Lapparen' a göre). Şekil 25.8: Barjol (Fransa) Jura Kireçtaşlarında Boksit cepleri (Lapparent'a göre) 166 KAYNAKLAR 1. Akçay, M., 2002, Jeokimya, KTÜ Müh. Mim. Fak. Yayın No:60, Trabzon 2. Ayhan A., 1991, Meden Jeolojisi, Ceylan Ofset Matbaacılar Sitesi, Konya 3. Cissare, A., 1965, Einführung in Die Allgemeine und Systematische 4. Çoğulu, H.E., 1976, Petrosrafi ve Petroloji, İTU Matbaası, Gümüşsuyu, İstanbul 5. Evans, A.M., 1998, An Introduction to Ore Geology, Richard Clay Ltd, Chishester, Sussex 6. Gökçe, A., 2006, Maden Yattakları, Cumhuriyet Üniversitesi Yayınları 100, Sivas 7. Gümüş, A., 1979, Metalik Maden Yatakları, Çağlayan Basımevi, İstanbul 8. Jensen, M.L. And Baterman, A.M., Economic Mineral Deposits, John Wiley And Sons, Canada 9. Lagerst?ttenlehre, E.Schweizerbart’sche Verlagsbuchhandlung, Stuttgard. 10. Mitchell A.H.G. and Garson M.S. 1981. Mineral Deposits and Global Tectonic Settings. Academic Press, 457 Pp. 11. Öztunalı, E., 1973, Maden Yatakları Oluşumları ve Değerlendirilmesi, Latin Matbaası, İstanbul 12. Petrascheck, W.E. and Pohl, W., 1982, Lagerst?tten Lehre, E.Schweizerbart’sche Verlagsbuchhandlung, Stuttgart. 13. Şahinci, A., 1991, Karst, Reform Matbaası, İzmir 14. Temur, S. 1997, Metalik Maden Yatakları, Selçuk Üniversitesi Basımevi, Konya 15. Temur, S.2000. Metalik Maden Yatakları, Nobel Yayın Dağıtım Ltd., Ankara