T.C.
SELÇUK ÜNİVERSİTESİ
FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
FATSA-ARPALIK KÖYÜ (ORDU, KD TÜRKĠYE) YÖRESĠ BENTONĠT OLUġUMLARININ MĠNERALOJĠK VE JEOKĠMYASAL ÖZELLĠKLERĠNĠN
ĠNCELENMESĠ, KULLANIM ALANLARININ BELĠRLENMESĠ
Hüseyin YAVUZ
YÜKSEK LĠSANS TEZĠ
JEOLOJĠ MÜHENDĠSLĠĞĠ ANA BĠLĠM DALI KONYA, 2010
T.C.
SELÇUK ÜNĠVERSĠTESĠ FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ
FATSA-ARPALIK KÖYÜ (ORDU, KD TÜRKĠYE) YÖRESĠ BENTONĠT OLUġUMLARININ MĠNERALOJĠK VE JEOKĠMYASAL ÖZELLĠKLERĠNĠN
ĠNCELENMESĠ, KULLANIM ALANLARININ BELĠRLENMESĠ
Hüseyin YAVUZ
YÜKSEK LĠSANS TEZĠ
JEOLOJĠ MÜHENDĠSLĠĞĠ ANA BĠLĠM DALI
KONYA, 2010
Bu tez / /2010 tarihinde aşağıdaki jüri tarafından oybirliği/ oyçokluğu ile kabul edilmiştir.
Yrd. Doç. Dr. Necati KARAKAYA Prof. Dr. Abidin TEMEL (DanıĢman) (Üye)
Yrd. Doç. Dr. Fetullah ARIK (Üye)
ÖZET
YÜKSEK LİSANS TEZİ
FATSA-ARPALIK KÖYÜ (ORDU, KD TÜRKİYE) YÖRESİ BENTONİT OLUŞUMLARININ MİNERALOJİK VE JEOKİMYASAL ÖZELLİKLERİNİN
İNCELENMESİ, KULLANIM ALANLARININ BELİRLENMESİ
Hüseyin YAVUZ
Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı Danışman: Doç. Dr. Necati KARAKAYA
2010, Sayfa:72
Jüri: Doç. Dr. Necati KARAKAYA Prof. Dr. Abidin TEMEL Yrd. Doç. Dr. Fetullah ARIK
Bu çalıĢma Ordu-Fatsa-Arpalık dolayları yaklaĢık olarak132 km2‟lik alanı kapsamaktadır. Ayrıntılı çalıĢma sahası 20 km2
olup Arpalık ve civarındaki bentonit yataklarını içermektedir.
ÇalıĢmanın amacı, inceleme sahasında yeralan kayaçların sedimantolojik ve petrografik özelliklerini belirlemek ve Tirebolu formasyonu bünyesinde bulunan bentonitleĢmenin arazi ve inceleme sonuçları yardımıyla oluĢum Ģekilleri ve kullanım sahalarının belirlenmesine yöneliktir.
ÇalıĢma sahasındaki volkaniklerin kalk-alkalen toleyitler, toleyitik, olduğu ve dasitik, andezitik özellik gösterdikleri tespit edilmiĢtir. Ayrıca belirli alanda bazaltik riyodasitik, lav ve volkaniklerle benzeyen özellikli piroklastikler incelenmiĢtir. Analiz edilen bentonitlerin Na-bentonit olduğu tespit edilmiĢtir. Bentonitlerde ana mineral montmorillonit olduğu görülmektedir. Bununla beraber çok az kuvars beraberinde çok az feldispat ve illit görülmektedir. Bentonitler volkanoklastik materyallerin ayrıĢma-taĢınma-çökelme ortamında taĢlaĢması ve hidrolizi meydana gelmiĢtir. Na-bentonitler zayıf pozitif Eu ve Ce anomalisi vermiĢtir. Bentonitlerin ortalama SiO2 miktarlarıyla
SiO2/Al2O3 sonuçlarının standart bentonit sonuçlarına yakın olarak elde edilmiĢtir. Na-bentonitlerin ĢiĢme ve KDK karekterlerinin normal bentonitlere benzer karekterde olduğu gözlenmektedir.
Bu değerlendirmelere göre çalıĢma sahasındaki bentonitler; kağıt sanayi, yağ sanayi, döküm sanayi, sondaj sanatii ve seramik sanayii alanlarında kullanılmaları uygun olabileceği düĢünülmektedir.
Anahtar Kelimeler: Na-bentonit, bozunma, kil, mineraloji, alan, jeokimya, Ordu
ABSTRACT
MASTER‟S THESIS
INVESTIGATION OF MINERALOGIC AND GEOCHEMICAL PROPERTIES AND USAGE AREAS OF BENTONITE OCCURRENCES
FATSA-ARPALIK KÖYÜ (ORDU, KD TÜRKİYE)
Hüseyin YAVUZ
Selçuk University Graduate School of Natural and Applied Sciences Geological Engineering Department
Advisor :Doç. Dr. Necati KARAKAYA
Year : 2010
Page :72
Jury :Doç. Dr. Necati KARAKAYA
Prof. Dr. Abidin TEMEL Yrd. Doç. Dr. Fetullah ARIK
This study approximately include 132 km2 in Ordu Fatsa Arpalık environment. Detailed study environment is 20 km2. It includes bentonite‟s lair in Arpalık and its environment.
Aim of this study is to clarity sedimantologic and petrografic characters of rocks. Formation types and usage areas are clarified by the help of the land and observation results in Tirebolu formation.
The volcanic rocks are calc-alkaline tholeitic, tholeitic, dacite and andesite in study land. Also, in some areas, pyroclastics are examined like basaltic ryhodacite lava and volcanics. In analiysis, bentonites are Na-bentonites main mineral in bentonites are montmorillonites. Also it is seen rarely quartz, feldispar and illite.
The Na-montmorillonites formed by alteration and diagenesis of volcanoclastic material in sedimantery basin.
The Na-bentonite samples displays a slightly positive Eu and Ce anomaly. SiO2/Al2O3 ratios of the bentonites are close to standart bentonites results.
Na-bentonites swels and CEC characters are close to normal bentonites.
These analysis show that bentonites are usable in the paper industry, dropping industry, sondage industry and ceramice industry.
ÖNSÖZ
ÇalıĢma Konya Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü'nde Yüksek Lisans Tezi olarak yapılmıĢtır. “Arpalık (Ordu, KD Türkiye) Yöresi Bentonit OluĢumlarının Mineralojik ve Jeokimyasal Özellikleri ve Kullanım Alanlarının Belirlenmesi” konulu araĢtırmada, inceleme sahasında bulunan volkanitler ve bunlardan oluĢan kil minerallerinin petrografik, mineralojik, kökensel ve teknolojik özellikleri ele alınmıĢtır
Konya Selçuk Üniversitesi Bilimsel AraĢtırma Projeleri Fonu tarafından destek alınan çalıĢmanın en baĢından sonuna kadar her kademede bilgi, deneyim ve tecrübesi ile beni yönlendiren, aydınlatan ve destekleyen danıĢman hocam Doç. Dr. Necati KARAKAYA'ya,
Tüm çalıĢmalarımda gerek arazi çalıĢmalarım gerek büro çalıĢmalarım esnasında engin düĢünceleri ile her zaman yanımda olan Prof. Dr. Muazzez ÇELĠK KARAKAYA, standartların yorumlanmasında teknoloji boyutlu laboratuvar çalıĢmalarında bana destek veren ve bilgilerinden yararlandığım TÜBĠTAK-MAM çalıĢanlarından Doç Dr. Hayrettin YÜZER, ĠTÜ Maden Mühendisliği çalıĢanlarından, Prof Dr. Sabri ÇELĠK, Yrd. Doç. Dr.
Feridun BOYLU‟ya MTA-MAT Dairesi BaĢkanı Serdar KARAHAN‟a, MAT Dairesi
Seramik Bölümü çalıĢanlarından Kimyager Derya ÖZTÜRK ve Seramik Bölümü Koordinatörü Dr. Ardeniz KARAGOZ‟e teĢekkür ederim. MAT Dairesi çalıĢanlarından
XRD-DTA analizlerinin yorumlanmasında katkılarından dolayı Dr. Mustafa
ALBAYRAK, petrografi kesitlerinin yorumlanmasındaki desteğinden Jeo. Yük. Müh. Banu PARLAK‟a, Maden Etüt ve Arama Dairesi çalıĢanlarından; bentonitlerin kullanım alanlarının yorumlanmasında destek gördüğüm Jeo. Yük. Müh. Feyyaz KAPKAÇ, Doç. Aydoğan AKBULUT‟a,
Yüksek lisans çalıĢmasına birlikte baĢladığım ve bu süreçte hem ders hemde tez aĢamasında birbirimize destek olduğumuz değerli arkadaĢlarım, meslektaĢlarım Jeo. Müh. Seyfi BAKIR‟a Jeo. Yük. Müh. Bahadır GÜLEZ‟e ve Jeo. Yük. Müh. Ümit AYDIN‟a, DSĠ 3 Bölge müdürlüğünde çalıĢan Jeoloji Müh. Abdulkadir Yünkül, Jeoloji Müh. Ġ. Tuba KARDEġ, Jeoloji Müh. Engin KAPLAN ve laboratuar teknikeri Ziya Öner‟e yardımlarından dolayı teĢekkür ederim.
ÇalıĢmamın en baĢından beri tüm zor zamanlarımda beni her türlü konuda teĢvik eden ve destekleyen eĢim, kızım, oğlum ve aileme müteĢekkirim.
İÇİNDEKİLER
ÖZET...Hata! Yer işareti tanımlanmamış.
ABSTRACT ... iii ÖNSÖZ ... v ĠÇĠNDEKĠLER ... viii ġEKĠLLERDĠZĠNĠ ... viii ÇĠZELGELER DĠZĠNĠ ... ix 1. GENEL BĠLGĠLER ... 1 1.1. GiriĢ ... 1 1.2. Coğrafi özellikler ... 2 1.3. Bölgesel Jeoloji ... 3 2. MATERYAL VE YÖNTEM ... 11 2.1. Arazi ÇalıĢmaları ... 11 2. 2. Laboratuvar ÇalıĢmaları ... 11 2.2.1. Petrografik analizler ... 11 2.2.2. Kimyasal analizler... 12 2.3. Büro çalıĢmaları ... 17 3. ARAġTIRMA SONUÇLARI ... 18 3.1. Genel Jeoloji ... 18 3.1.1. Mesudiye Formasyonu ... 18 3.1.2.Tirebolu Formasyonu ... 22 3.1.3. Akveren formasyonu ... 25 3.1.4. Tekkeköy Formasyonu ... 27 3.1.5. Alüvyon ... 27 3.2. Bentonit Yatakları ... 28 3.2.1. Tarihçe, tanıtım ... 28 3.2.2. Fiziksel özellikleri ... 28
3.2.3. Kil minerallerinin sınıflanması ... 30 4. MĠNEROLOJĠK ĠNCELEMELER ... 32 4.1. XRD incelemeleri ... 32 4.2. DTA incelemeleri ... 33 4.3. SEM incelemeleri ... 34 4.4. JEOKĠMYA ĠNCELEMELER ... 35 4.4.1. Kayaç sınıflandırılması ... 37
4.4.2. Ġz ve nadir toprak element analizleri ... 39
4.4.3. Kütle değiĢim hesapları ... 42
4.5. Teknoloji Ġincelemeler ... 47
4.5.1. Bentonit‟in Kullanım alanları ... 47
4.5.2. Kağıt sanayiinde kullanımı ... 48
4.5.3.Yağ sanayiinde kullanımı ... 49
4.5. 4. Döküm sanayinde kullanımı açısından inceleme. ... 50
4.5. 5. Sondaj uygulamalarında kullanımı açısından inceleme ... 51
4.5. 6. Seramik sanayiinde kullanımı açısından inceleme... 53
5. SONUÇ ve ÖNERĠLER ... 54
ŞEKİLLERDİZİNİ
ġekil 1.1. ÇalıĢma sahasına ait yer bulduru haritası ... 1
ġekil 1.2. Ordu ili dolayının genelleĢtirilmiĢ stratigrafik sutun kesiti ... .6
ġekil 3.1. ÇalıĢma sahasının genelleĢtirilmiĢ stratigrafik kesiti. ... 19
ġekil 3.2.Arpalık köyü fındık bahçesinde gözlenen bentonit oluĢumu ... 21
ġekil 3.3 Arpalık Köyü Dere Yatağında gözlenen bentonit oluĢumları ... 22
ġekil 3.4. Arpalık Köyü Dere Yatağında piroklastiklerin killeĢmesi ... 23
ġekil 3.5. Karahamzalı mahallesi bentonit oluĢumu ... 24
ġekil 3.6. Karahamzalı mahallesi bentonit yatağı. ... 25
ġekil 4.1. Bentonit örneklerinin iĢlem görmüĢ XRD grafikleri. ……… .. ……… 32
ġekil 4.2. Bentonit numunelerine ait DTA termogramları ……… ... ……. 33
ġekil 4.3. Bentonit (montmorillonit) geliĢimini gösterir SEM görüntüleri. ... 34
ġekil 4.4. Arpalık Fatsa yöresindeki volkanik kayaçlar ve bentonit örneklerinin Nb karĢı La ve Th karĢı La diyagramları (Gill,1978)..…….………...37
ġekil 4.5. Fatsa-Arpalık yöresindeki volkanik kayaçlar ve bentonit numunelerinin Nb/Y karĢı Zr/TiO2*0.0001 diyagramı (Winchester ve Floyd, 1976)………...38
ġekil 4.6. Ġncelenen dioktaal alüminyumlu smektitlerin ana oktahedral Mg-Al-Fe katyonlara göre üçgen diyagramdaki dağılımları………..……..39
ġekil 4.7. NTE ve bazı izelementlerin kondrite normalize edilmiĢ dağılımdiyagramı.40 ġekil 4.8. NTE ve bazı izelementlerin kondrite normalize edilmiĢ dağılımdiyagramı..41
ġekil 4.9. Hareketsiz olarak kabul edilen bazı elementlerin ana kaya ve bentonit numunelerinde Zr ile iliĢkisi………...44
ġekil 4.10. Ġncelenen ana kaya ve bentonit numunelerinde bazı element kazanç ve kayıpları ………...………46
ÇİZELGELER DİZİNİ
Çizelge 1.1. Ordu ili iklim ortalamaları………..……2
Çizelge 3.1. Kil minerallerinin sınıflandırılması (Eslinger ve Pevear, 1988)…….…..30
Çizelge 4.1 Ġncelenen numunelerin ana (%), iz element içerikleri (ppm)...35
Çizelge 4.2 Arpalık civarındaki volkanitler, proklastik ve bentonit oluĢuklarından alınan numunelerin hareketsiz elementlerine ait korelasyon değerleri...42
Çizelge 4.3. Ġncelenen numunelerin kütle kayıp-kazançları...45
Çizelge 4.4. BaĢlıca bentonit gruplarının ortalama kimyasal analiz değerleri…...48
Çizelge 4.5. Analiz değerleri ve TSE standartlarının iliĢkisi ………...49
Çizelge 4.6. Ġncelenen numunelerin ağartma için kullanılabilirlik durumu.………....50
Çizelge 4.7. Ġncelenen numunelerin döküm için kullanılabilirlik durumu……...51
Çizelge 4.8. TS EN ISO 13500‟de sondaj bentonitinde aranan özellikler ……...…...52
Çizelge 4.9. Sahadan alınan numunelerin sondaj için kullanılabilirlik durumu...…..52
Çizelge 4.10. Ġncelenen numunelerin seramik için kullanılabilirlik durumu ..….…...53
EKLER
1. GENEL BİLGİLER
1.1. Giriş
Arpalık-Fatsa-(Ordu) yöresinde yer alan; çalıĢma sahasındaki bentonit cevherleĢmelerinin ve bu cevherleĢmelerin bünyesinde var olan volkanik kayaçların mineralojik, petrografik, jeokimyasal, petrolojik ve teknolojik karakterleri incelenmiĢ, volkanik kayaçlardan sonra kil meydana gelmesinin ele alınmasıması hedeflenmiĢtir. Bu çalıĢma 1/25 000 ölçekli Tokat G38-b1, b2, b3, b4 paftalarının bir kesiminde bulunmaktadır. Ġnceleme alanı 132 km2‟lik bir sahayı oluĢturmaktadır. Volkanik kayaçların bozunmasıyla meydana gelen bentonit minerallerinin mineralojik karakterleri bulunmaya çalıĢılmıĢtır. Ayrıntılı çalıĢma sahası 20 km2 den ibarettir. Arpalık ve civarındaki bentonit yataklarını içine almaktadır (ġekil 1.1).
1.2. Coğrafi özellikler
Ġnceleme sahasının yakınından Samsun-Ordu karayolu geçmektedir. Bölgede bu ana yoldan içerideki mahalle ve köylere ulaĢan 4 mevsim açık stabilize ve asfalt yolları mevcuttur.
Türkiye‟nin Kuzeyinde yer alan Karadeniz Bölgesi özellikle orta ve doğu Karadeniz kısımları her mevsim yağıĢlı ve ılıman bir iklim gözlenmektedir. Ayrıca Karadeniz Bölgesi engebeli bir topografyaya mevcuttur.
Bölgenin (Çizelge 1.1.) yoğun yağıĢ almasından dolayı topoğrafyada aĢınmalar ve derin vadiler gözlenmektedir. Bölge fındık, meyve, çam, ceviz, kestane ağaçları vb. gibi zengin bir bitki örtüsüne sahiptir.
ORDU Ocak ġubat Mart Nisan Mayıs Haziran Temmuz Ağustos Eylül Ekim Kasım Aralık
Uzun Yıllar İçinde Gerçekleşen Ortalama Değerler (1975 - 2008) Ortalama Sıcaklık (°C) 6.9 6.5 7.8 11.5 15.5 20.1 23.0 23.1 19.8 15.7 11.6 8.6 Ortalama En Yüksek Sıcaklık (°C) 10.9 10.5 11.7 15.3 19.1 23.9 26.9 27.5 24.5 20.2 16.0 12.7 Ortalama En Düşük Sıcaklık (°C) 3.9 3.5 4.8 8.2 12.2 16.2 19.3 19.6 16.4 12.6 8.4 5.6 Ortalama Güneşlenme Süresi (saat) 2.5 3.0 3.4 4.3 5.6 7.1 6.2 6.2 5.4 4.2 3.3 2.4 Ortalama Yağışlı Gün Sayısı 14.8 14.5 15.3 14.8 13.0 11.5 9.7 9.6 11.5 14.3 13.5 14.7 Ortalama Yağış Miktarı (kg/m2) 97.9 86.5 77.1 76.9 55.3 76.4 58.6 61.0 82.1 136.9 131.5 103.9
Uzun Yıllar İçinde Gerçekleşen En Yüksek ve En Düşük Değerler (1975 - 2008)* En Yüksek Sıcaklık (°C) 24.7 26.6 31.4 36.5 31.4 37.3 37.1 33.5 36.4 34.2 30.8 26.3 En Düşük Sıcaklık (°C) -6.6 -6.7 -4.7 -1.4 3.4 9.6 13.3 13.0 9.2 2.5 -1.5 -3.0 Çizelge 1.1. Ordu ili iklim ortalamaları (Kaynak: http://www.meteor.gov.tr).
Bölgenin ana geçim kaynağı olarak fındık tarımcılığı önde gelmektedir. Az da olsa balıkçılık ve ticaretle geçim sağlanmaktadır. Göçü gerektiren en büyük sebeplerden birisi iĢ olanaklarının az olmasıdır. Bölge dıĢarıyla olan bağlantısını genellikle Ünye ve Fatsa limanlarından gerçekleĢtirmektedir.
1.3. Bölgesel Jeoloji
ÇalıĢma alanında çeĢitli zamanlarda farklı araĢtırmacılar tarafından çok sayıda çalıĢmalar gerçekleĢtirilmiĢtir.
Bölge “Pontit Yapısal Birliği”, Karadeniz kıyıdağları ile Marmara, Ege kıyılarını ve Karaburun Yarımadasına kadar uzanan Kuzeybatı Anadolu Bölgesini kapsamaktadır (Ketin, 1966). Genel anlamda farklı litolojik karakter sunan Doğu Pontidler, Kuzey ve Güney olmak üzere iki farklı kısımda gözlenmektedir Akın (1978), Gedikoğlu ve ark. (1979) ve Özsayar ve ark. (1981). Her iki kesimde de değiĢik yaĢ ve litolojik karakterlerde kayaç birliktelikleri mostra vermektedir. Güney kısımda plütonik ve sedimanter kayaçlar, kuzey kısımda volkanik kayaçlar, daha fazla mostra vermektedirler. Kuzey kısımdaki Senoniyen-Orta Eosen yaĢlı volkanitler; tamamen yay magmatizması özelliğinde olup, yaĢlıdan gence doğru sıralandığında "Alt Bazik Seri", "Dasitik Seri" ve "Üst Bazik Seri" tipinde bir sınıflama verilirken (Gedikoğlu ve ark., 1979), Senoniyen öncesi güney kısım için bir sınıflama verilmemiĢtir.
ÇalıĢma sahasında yer alan Doğu Pontid Orojenik KuĢağı litoloji ve fasiyes birliklerine göre kuzey, güney ve eksen olmak üzere üç farklı tektonik zona ayrılmaktadır. Bu üç zon Doğu Pontidlerin aktif tektoniğinde önemli rol oynayan KD-GB, KB-GD ve D-B doğrultulu kırık sistemleri ile ayrılmaktadır (BektaĢ ve ark., 1999).
Gedikoğlu ve ark. (1979) ve Tokel, (1983)‟e göre Doğu Pontid‟lerin Mesozoyik baĢlarındaki bölgesel jeolojik konumu oldukça tartıĢmalı olup; bölgenin Liyas‟tan beri “Aktif Kıta Kenarı” konumunda bulunduğu söylenmektedir. AraĢmalarına göre, güney konumlu Paleotetis Okyanusu, Avrasya Levhasının altına ve kuzeye doğru dalarak Liyasdan sonra yay mağmatizmasını meydana getirmektedir.
Doğu Pontid‟lerde bulunan Liyas yaĢlı volkanitleri, Gondwana Kıtasının kuzey kesimlerinde, Neotetis‟in açılmasını sağlayan riftleĢme ile alakalı geliĢtiğini söylemektedirler ġengör ve Yılmaz (1981).
Doğu Pontidler‟in temelini metamorfik birimler meydana getirmektedir. Bölgedeki metamorfik kayaçlar çalıĢanlar tarafından Pulur metamorfitleri (Ketin,
1951), Pulur masifi (Korkmaz ve Baki, 1984), Kotana metamorfitleri (Boynukalın, 1991) gibi değiĢik adlarla isimlendirilmiĢtir. Metamorfık kayaçlar, Geç Karbonifer öncesi (Gürsoy ve ark., 1993) granitik kayaçlar tarafından kesilmiĢtir.
Metamorfik temel üzerine; aĢınma uyumsuzluğu ile Liyas-Dogger yaĢlı Hamurkesen formasyonu olarak adlandırılan volkano-sedimanter kayaçlar (Ağar, 1977) tarafından üzerlenir. Hamurkesen formasyonu‟nun üzerine ise killi-kumlu kireçtaĢlarından oluĢan Geç Jura-Erken Kretase yaĢlı Berdiga formasyonu (Pelin, 1977) uyumlu olarak gözlenmektedir. Güven ve ark. (1993)‟na göre Berdiga formasyonuna ait platform karbonatların Güney Zon'da masif yapıda ve resifal karakterli, Kuzey Zon'da mercekler Ģeklinde bulunması, Güney kesimde Kuzey
zonuna göre daha derin bir denizel ortamın varlığına delil olarak
değerlendirilmektedir.
Tokel, (1972)‟e göre Berdiga formasyonu Geç Kretase yaĢlı türbiditik çökellerden oluĢan Kermutdere formasyonunun üzerine uyumlu olarak gelmektedir. Terlemez ve Yılmaz, (1980)‟e göre Kermutdere formasyonu çalıĢma sahasında da gözlenen Mesudiye formasyonu olarak tanımlanmaktadır
Keskin ve ark. (1998)‟na göre inceleme sahasında da gözlenen Santoniyen-Kampaniyen yaĢlı Mesudiye formasyonu baĢlıca andezit, bazalt ve piroklastikleri ile ara düzeyler Ģeklinde gözlenen kumtaĢı, silttaĢı, çamurtaĢı, kireçtaĢı, ve tüfıt seviyelerinden meydana gelmekte olan istif derin deniz ortamındada çökelmiĢtir. Mesudiye formasyonunun üzerini uyumlu olarak örten ve Kampaniyenin sonlarına doğru meydana gelen andezit, trakiandezit, dasit-riyodasitik proklastik-breĢ, dasit, bentonitleĢmiĢ dasitik proklastik ve bentonitlerin bir araya gelmesi ile meydana gelen formasyon Tirebolu formasyonu adı ile tanımlanmaktadır ve birim deniz altı volkanizmasının bulunduğu ortamda meydana gelmektedir (Keskin ve ark., 1998).
Mesudiye ve Tirebolu formasyonları üzerine Geç Kretase (Maestrichtiyen)-Paleosen (Tanesiyen) yaĢlı Akveren formasyonu uyumlu olarak gelmektedir (Badgley ve Gayle 1959). KireçtaĢı, kumtaĢı, kumlu kireçtaĢı, silttaĢı, marn, çamurtaĢı, kiltaĢı ve tüfıt ardalanmasından meydana gelen Akveren formasyonu önce derin denizel
ortamda çökelmiĢtir. Sonra sığ ortam Ģartları meydana gelmiĢ ve resifal fasiyeste kireçtaĢları çökelmektedir (Keskin ve ark., 1998).
Yine Keskin ve ark. (1998)‟nin çalıĢmasında Akveren fomasyonu üzerine diskordans olarak Alt-Orta Eosen yaĢlı gelmektedir. Kumru formasyonu tabanda konglomera kumtaĢı, karbonatlı kumtaĢı, kumlu kireçtaĢı, marn, silttaĢı, kiltaĢından meydana gelmekteir. Formasyonda gözlenen fosilleri sığ ortam-açık self çökelme ortamını göstermektedir.
YoldaĢ ve ark., 1985)‟ı Kumru formasyonunun üzerine kendileri tarafından adlanan Tekkeköy formasyonu geçiĢli olarak gelmektedir. Tekkeköy formasyonu Akveren formasyonunun üzerine ise uyumsuz olarak gelmektedir. Tekkeköy formasyonu bazalt, andezit lav ve tüfleri ile kumtaĢı, silttaĢı, marn ve tüfit ara düzeylerinden meydana gelir. Keskin ve ark. (1998)‟ne göre Tekkeköy formasyonu Eosen‟de gerçekleĢen dalma-batmaya bağlı olarak oluĢan ada yayı volkanizmasının malzemelerinin bir araya gelmesidir. Keskin ve ark. (1998) Tekkeköy Formasyonunun üzerine Miyosen-Pliyosen yaĢlı bazalt ve proklastiklerden oluĢan Canik Volkaniklerinin açısal diskordansla geldiğini ifade etmiĢtir.
Birimlerin tamamının Erkal, (1991)‟a göre Pleyistosen-Holosen yaĢlı denizel seki dolguları, lagün, eski kumsal, delta düzlüğündeki eski dağıtım kanalları bataklık çökelleri, tarafından uyumsuzlukla kaplandığı belirtilmiĢtir.
Şekil 1.2. Ordu ili dolayının genelleştirilmiş stratigrafik sutun kesiti (Keskin, 1998’den
ÇalıĢma alanı ve civarında değiĢik amaçlı pek çok çalıĢma yapılmıĢtır. Yapılan bu çalıĢmalara aĢağıda değinilmektedir.
Maden yataklarına yönelik; Bora (1970), Ordu ilinin GB‟sında araĢtırmalar yapmıĢlardır. Üst Miyosen yaĢlarındaki birimleri çalıĢmıĢlardır. Üst Kretase-Eosen yaĢlı sedimanter birimleri kesen genç andezit ve bazalt daykları ayırtlamıĢlardır. ÇalıĢmalarında Cu, Pb, Zn içeren damar tip zuhurlar ile manganez ve kil zuhurlarından söz etmektedirler.
Giresun-Tirebolu‟daki Demirciler-Ġnköy ve Piroğlu mah. etrafındaki bentonit-monmorilonit sahalarında, tüfitik birimde bentonitleĢmeler olduğunu belirtmektedir. BentonitleĢmiĢ proklastiklerin, kuvars trakitlerin üzerinde ve bazik aglomeralar ile riyodasitlerin kuzeyinde gözlenen tüfitler olduğunu söylemektedir. BentonitleĢmiĢ proklastikler kuvars trakitik veya trakitik kayaçlarla alakalı olarak meydana geldiğini belirtmektedirler. (Durukal 1971).
Giresun-Tirebolu etrafındaki montmorilonitik kil oluĢuklarını incelemiĢtir. Bu yatakların andezitik kökenli volkaniklerin ve riyodasitik breĢlerin hidrotermal bozunmaları neticesinde rezüdüel olarak meydana geldiği ve bazı yerlerde kil oluĢuklarının fazla oranda pirit içerdiğini ve bu bentonitlerin yağ ve renk giderme karakterlerinin fazla, kuvars oranının az olduğunu ve ayrıca asitle birlikte kullanıldığında temizleme toprağı özelliği kazandığını söylemektedirler (Kurhan 1971).
Ünye-Fatsa-Kavaklıdere ve Tankutlu bentonit alanlarında yapmıĢ olduğu incelemelerde bentonitleĢme dasitik proklastiklerin alt seviyelerinde bol olarak bulunduğunu, hemen hemen 40-50m arasında değiĢen düzey bünyesinde, dasitik proklastik-breĢlerle ardalanmalı olarak yatay ve dikey doğrultuda süreklilik göstermediğini vurgulamaktadırlar. (GürçeĢme 1977).
Ordu, Ulubey ilçesi Sayaca ve Akoluk illit yataklarını Er ve ark. (1985) araĢtırmıĢlar ve illit cevherlerinin dasitik proklastiklerde gözlendiğini, zenginleĢmeyi gerçekleĢtiren hidrotermal eriyiklerin kaynağının genç intrüzif dasitler veya siyenitik karakterli intrüzifler olduğunu söylemiĢlerdir.
Ulubey-PerĢembe-Fatsa Ordu civarlarının jeolojisi ve cevherleĢmelerine ait yaptıkları incelemede Üst Kretase-Eosen yaĢları arasında değiĢen on ayrı birim ayırtlamıĢlardır. Ġntrüzif, sedimanter ve volkanikkayaçları tanımlamıĢlardır. Fazla sayıda hidrotermal kökenli ekonomik olabileceği düĢünülen bakır, kurĢun, çinko,
manganez, antimuan zenginleĢmeleri ve kağıtla seramik endüstrisinde
değerlendirilebilecek kil oluĢukları belirtmiĢlerdir (Çınar ve ark. 1987).
Ordu ili Fatsa-Ünye-Tekkiraz-Cilader yöresinin 1/25.000 ölçekli maden jeolojisi haritası yapılarak bölgede bulunan zenginleĢmeleri incelemelerinde belirtmiĢlerdir. Polimetalik ve manganezlerin çoğunun daha önceki senelerde çalıĢtırıldıkları, çalıĢmayan cevher damarlarının küçük rezervli ve düĢük tenörlü olduğunu söylemektedirler. Bölgede bulunan bentonitleĢmelerin, trakiandezitik kayaçların hidrotermal bozuĢması neticesinde hidrotermal kökenli Cu, Pb, Zn, bentonit ve manganez zuhurlarının meydana geldiklerini birkaç bentonit alanının da ekonomik olarak değinmektedirler (Çınar ve ark. 1988).
Çınar ve ark. (1989), Ordu ili Kumru, Korgan-Aybastı, AkkuĢ civarında maden jeolojisi amaçlı yaptıkları 1/25.000 ölçekli harita çalıĢmalarında yörede Üst Kretase-Eosen denizaltı volkanizmasının etkili olduğunu, bazik volkanik kayaların yanı sıra tortul birimler ve bunları kesen genç intrüzifleri belirlemiĢlerdir. Ġnceleme alanında baĢlıca Cu, Pb, Zn, bentonit, kömür ve asfalt zuhurları belirlemiĢlerdir. Polimetalik cevher zuhurlarını Üst Kretase yaĢlı andezitik kayaçlar içerisinde, hidrotermal damarlar Ģeklinde, bentonitlerin ise trakiandezitlerin hidrotermal alterasyonu sonucunda oluĢtuğunu belirtmiĢlerdir.
Giresun-ġebinkarahisar ilçesi kuzeyindeki kil zuhurlarını araĢtırmıĢlar ve bentonitlerin nötr veya asidik çözeltiden, 100-245°C arasında değiĢen sıcaklıkta hidrotermal bozuĢmayla meydana geldiğini belirtmektedirler. Bentonitlerin Al2O3 içeriğinin düĢüklüğü nedeniyle sondaj ve döküm, Fe2O3 değerlerinin fazla olmasından dolayı seramik, SiO2 değerinin fazlalığı yüzünden gıda için uygun olmadığını söylemektedirler (Çelik ve Karakaya 1997).
Ordu ili, Ünye, Kumru, Fatsa,Korgan ilçeleri ve etrafında F38-a,b ve G-38-a,b paftalarının 1/25 000‟lik 15 adet jeoloji haritasından 1880 km2‟lik alanın
haritalamalarını yapmıĢlardır. Bentonitin trakiandezitik proklastik ve breĢlerin hidrotermal bozunması neticesinde meydana geldiğini ve silisleĢmenin yoğun olarak gözlendiğini söylemektedirler (Keskin ve ark. 1998).
Doğu Pontidler'de Espiye, Giresun, Bulancak, Ordu (Ünye), Ulubey, Sayaca,
Akoluk alanlarındaki bozunmuĢ volkanik kayaçlardaki kil minerallerini
araĢtırmıĢlardır. AraĢtırmanın amacı olan Ünye-Fatsa etrafında bulunan kil zuhurlarının da bünyesinde bulunduğu kil zuhurlarının volkanojenik masif sülfit cevherleĢmelerine bağlı olan hidrotermal bozunma ile oluĢtuğunu ifade etmiĢlerdir (Çelik ve ark. 1999).
Ünye-Fatsa (Ordu) bölgesinde yer alan volkanitlerin ve kil zuhurlarının mineralojik-petrografik ve petrolojik karakterlerini incelenmiĢ ve killerin oluĢumunu tespit etmeye çalıĢmaktadır. Ġnceleme alanındaki smektitlerin 20-40 0C derece arasında değiĢen sıcaklıklarda, fazla oranda deniz suyu az oranda ise atmosferik-meteorik su karıĢımıyla, volkanik kül ve proklastik malzemenin sığ denizel bir durumda taĢlaĢması nedeniyle meydana geldiğini söylemektedir (Abdioğlu 2002).
Giresun-Espiye ve Tirebolu ilçelerinde hidrotermal bozunmayla meydana gelen bazı maden yatakları ile yeraltı su kimyası arasındaki alakanın incelenmesine ait gerçekleĢtirilen araĢtırmada, maden yataklarının Geç Kretase yaĢlı volkanik kayaların bünyesinde yoğun ve yaygın hidrotermal bozunmayla meydana geldiğini belirtmektedirler. Bozunmanın kil fazında illit, montmorillonit, kaolinit, sepiyolit, pirofillit ve illit+smektit meydana gelmesine sebep olduğunu söylemektedirler (Karakaya ve ark. 2005).
Çelik ve ark., (1997); Çelik ve Karakaya (1997 a, b); Çelik ve ark., (1999), Çelik ve Karakaya (1998); Çelik ve Karakaya (1999); Çelik ve ark., (1999); Karakaya ve Karakaya, (2001)‟ın çalıĢmalarına göre zenginleĢmeyle alakalı olarak önemli oranlarda ve karakterde hidrotermal bozunma zonları oluĢtuğunu belirtmektedirler. Karakaya ve ark., (2005) hidrotermal bozunma zonlarında özellikle killeĢmenin yanında hematitleĢme, alunitleĢme, turmalinleĢme v.b bozunmaların gözlendiğini ayrıca bölgedeki polimetalik madenlere ait cevherleĢme masif ve ağımsı damarlar
Ģeklinde meydana geldiğini belirtmekte ve polimetalik özelikte, piritçe zengin olduğunu söylemektedir.
Türkiye bentonitlerinden teknolojik ürünler elde edilmesi ĠTÜ-MTA-TÜBĠTAK-MAM, 2009 projesi kapsamında; Üst Kretase yaĢlı Tirebolu formasyonun denizaltı volkanizmasına bağlı olarak meydana gelmesi ve bu ortamda meydan gelmiĢ bentonit bünyesindeki altere olmamıĢ biyotitlerin varlığı hidratasyonun yerinde geliĢerek bentonit zuhurunun gerçekleĢtiği düĢünülmektedir. Mesudiye ve Tirebolu formasyonlarının denizel ortamlarda bulunması sebebi ile dasitik proklastiklerin hidratasyonu sonucu bentonit cevherleĢmeleri meydana gelmiĢtir. Bentonit içerisindeki bozuĢmamıĢ biyotit pulları ve yarı bozuĢmuĢ plajiyoklas kalıntıları da bu tip oluĢumu desteklemektedir. Burada mağmatik kayaç ve/veya bileĢenlerinin bünyesinde yer alan buhar ve gazın reaksiyonuyla bentonitleĢmeler meydan gelmiĢtir. Gaz ve buharın yoğun olduğu yerlerde bentonit oluĢurken zayıf olduğu yerlerde perlit korunmuĢtur. Çatlak ve kırıklardan sonra geliĢen volkanik-hidrotermal faaliyetler sonucu aragonitleĢmeler sekonder bir oluĢum olarak meydana gelmiĢ ve manganlı çözüntülerle karıĢarak siyah, kahverengi bir renk sahibi olmuĢtur.
2. MATERYAL VE YÖNTEM
Arpalık-Fatsa-(Ordu) yöresinde oluĢan bentonit yataklarında gerçekleĢtirilen bu çalıĢma arazi (gözlemleri, araĢtırmaları ve derlemeleri), laboratuar (incelemeleri ve değerlendirmeleri) ve büro (yazım ve çizim) iĢleri olarak üç kademeli yapılması planlanmaktadır.
2.1. Arazi Çalışmaları
Arpalık (Fatsa-Ordu) yöresinde gerçekleĢtirilen çalıĢma genel ve detay olarak ele alınmıĢtır. Genel çalıĢma Arpalık (Fatsa-Ordu) yöresinde daha önce yapılan 1/100.000 (MTA Genel Müdürlüğü Jeoloji Etütleri Dairesi) ve 1/25.000 (MTA Genel Müdürlüğü Jeoloji Etütleri Dairesi) ölçekli jeoloji haritaları baz alınmıĢtır. ÇalıĢmada (yaklaĢık) 132 km2‟lik çalıĢma sahası yeniden incelenerek revize edilmiĢtir.
Arpalık dolayında gerçekleĢtirilen detay çalıĢma sahası ise (yaklaĢık) 20 km2‟lik bir sahayı kapsamaktadır. Ġnceleme sahasında 1/25000 ölçekli jeolojik revize haritası (EK 1) yapılmıĢ, formasyon sınırları yeniden değerlendirilmiĢ, litostratigrafik birim kurallarına göre çizilmiĢ, kil sahalarında incelemeler gerçekleĢtirilmiĢtir. ÇalıĢma jeokimyasal ve petrografik değerlendirmelerde kullanılmak üzere 10 adet numune (kil ve kayaç olarak) alınmıĢtır. Belirlenen birimlerin sahada gözlemsel olarak incelenmiĢtir. Saha çalıĢmalarında 1/25.000 ölçekli topografik harita kullanılmıĢtır. Jeolojik birimlerl ve sınırları haritaya geçirilmiĢtir.
2. 2. Laboratuvar Çalışmaları
2.2.1. Petrografik analizler
Ġnce kesit çalıĢmaları, 1 adet numunede (MTA genel Müdürlüğü MAT Dairesi)
gerçekleĢtirilmiĢtir. Sedimanter kayaça ait ince kesitin mineralojik ve petrografik özellikleri mikroskopta değerlendirilerek; kayaç incelenmiĢ, tanımlaması yapılmıĢ ve fotoğraflanmıĢtır.
2.2.2. Kimyasal analizler
2.2.2.1. Taramalı elektron mikroskop (SEM) incelemeleri
Ġnceleme alanından derlenen numunenin taramalı elektron mikroskobunda (SEM) incelenmesi sonucunda minerallerin bileĢimi, dokusal, kristallenmesi, morfolojik ve oluĢum özellikleri hakkında bilgi edinilmesi hedeflenmiĢtir.
Kimyasal analizler bentonitler ve kil franksiyonu üzerinde incelenmiştir. Diğer minerallerin ve kil mineralleri ile olan hacim, ilişki ve formları (Taramalı elektron mikroskop (SEM) incelemeleri) Afyon Kocatepe Ünivesitesi’nde (AKÜ) çekilmiştir.
ACME Analiz Laboratuarı'na (Kanada) belirlenen numunelerin; ICP-AES aletinde; ana ve iz element incelemeleri değerlendirilmiĢtir. ICP-MS aletinde ise; nadir toprak elementleri değerlendirilmiĢtir. Ġncelemede ppm değerinde sonuçlar verilmiĢtir.
2.2.2.2. X-Işınları difraksiyonu (XRD) incelemeleri
Ġnceleme alanında yer alan Tirebolu formasyonu içerisinde yer alan bentonit oluĢumlarına ait kil ve diğer mineral bileĢenlerinin oranın belirlemek için ile üç örnekte çalıĢılmıĢtır.
ÇalıĢma alanından derlenen numuneler öğütülmüĢ ve toz haline getirilmiĢtir. Toz haline getirilen numuneler; oluklu bir numune tutucu ile cam üzerine yerleĢtirilmiĢtir. Tarama hızı 1°/2θ dak olarak ayarlanmıĢ 2° ile 70° (2θ) açılarda tüm kayaç çekimleri yapılmıĢtır. Tüm kayaç çekimleri TÜBĠTAK-MAM (Gebze-Kocaeli) tarafından ve detay kil analizlerinin çekimleride Hacattepe Üniversitesinde gerçekleĢtirilmiĢtir. Detay kil analizleri için öğütülmüĢ kil numuneleri (<2µm) ilk aĢamada bir beherdeki saf su içine konulup 10–15 saniye karıĢtırılarak süspansiyon elde edilmiĢtir. Süspansiyon yaklaĢık 3 saat 40 dakika bekletilerek içersindeki kil olmayan mineraller çöktürülmüĢtür. Sifonlama ile süspansiyonun üst kısmından bir miktar alınarak 3 adet lam üzerine birer miktar konulmuĢ ve oda Ģartlarında (25°C) kurutulmuĢtur. Üç lam üzerindeki numunelerden normal, etilen glikollü, 490°C‟de
dört saat fırınlanmıĢ numuneler üzerinde üç adet çekim yapılmıĢtır. Birinci lam üzerindeki numune kuruduktan sonra normal çekime tabi tutulmuĢtur. Ġkinci lam ise içinde etilen glikol bulunan bir desikatöre konulmuĢ, daha sonra bu desikatör de bir etüve konularak 65° C de dört saat etilen glikolle doyurulmuĢ ve çekimi yapılmıĢtır. Üçüncü lam ise 490° C dört saat süreyle fırında ısıtılarak alınan numunelerden çekimleri yapılmıĢtır. Detay kil analizleri için çekilen difraktogramlar alttan üste doğru (Normal (N), Etilen Glikollu (EG), Fırınlı 490°C) üst üste konularak Ģekiller halinde ayrıca verilmiĢtir.
2.2.2.3.Diferansiyel termik analiz (DTA) incelemeleri
Killerin ısı artıĢına bağlı olarak oluĢan faz farklılaĢmalarının, kütlesel azalma değerlerinin ve tam sıcaklıklarının bilinmesine yönelik olarak (MTA Genel Müdürlüğü‟nde) yapılmıĢtır. Laboratuvar ortalama sıcaklığı; 18.7°C ile 1100° C arasında gerçekleĢtirilen incelemelerde, dakikada 20° C olacak Ģekilde ısı artıĢı ayarlanmıĢtır.
2.2.2.4. Teknolojik analizler
2.2.2.4.1. Kağıt sanayi açısından inceleme
Arpalık (Fatsa-Ordu) yöresi bentonitlerinin kağıt sanayinde kullanılabilirliğinin belirlenmesi için TS 10521 (1992) “Talk- Kağıt Sanayiinde Kullanılan” standardı esas alınmıĢtır (beyazlık testini kapsar). Örnekler belirlenen sıcaklıkta (55 ± 5 °C) sabit tartıma ulaĢıncaya kadar ısıtıldıktan sonra 200 meshlik elekten geçecek Ģekilde öğütülür. Örneklerin yüzeylerinin pürüzsüz ve düz olması sağlanır. Beyazlık ve a, b değerleri okunarak değerlendirilir.
2.2.2.4.2. Yağ sanayii açısından inceleme (Ağartma testi)
Arpalık (Fatsa-Ordu) yöresi bentonitlerinin Yağ sanayinde kullanılabilirliğinin belirlenmesi için; örnekler belirlenen sıcaklıkta (55 ± 5 °C) sabit tartıma ulaĢıncaya kadar ısıtıldıktan sonra 200 meshlik elekten geçecek Ģekilde öğütülür. Ağırlığı 1 gr olarak belirlenen örnek numune tüpüne konur. Örnek üzerine 20 ml ağırlığında ham
petrol/ benzol (% 0.18) karıĢımı eklenir. Bu karıĢım 10 dk çalkalanır ve kolorimetreden geçirgenlik (% T) değeri 24 saat sonra okunur.
2.2.2.4.3. Döküm sanayii açısından inceleme
Döküm sanayii açısından incelemeler “TS 5360 (1996) Döküm Bentoniti Çamuru Maddeleri- Özellikler ve Deneyler” Standardına ve DöktaĢ prosedürlerine uygun olarak ele alınmıĢtır. Örnekler belirlenen sıcaklıkta (55 ± 5 °C) sabit tartıma ulaĢıncaya kadar ısıtıldıktan sonra 200 meshlik elekten geçecek Ģekilde öğütülür. Bu öğütülmüĢ olan örnekler üzerinde ĢiĢme katsayısı, jelleĢme katsayısı, katyon değiĢtirme kapasitesi, piĢme ve pH analizleri gerçekleĢtirilmiĢ ve değerlendirilmiĢtir.
2.2.2.4.3.1. Şişme testi
Bentonit numunenin ĢiĢme özelliğini tespit etmek amacı ile aĢağıdaki iĢlem uygulanmıĢtır.
105°C‟ye ayarlanmıĢ fırında su içeriği uzaklaĢtırılarak öğütülen örnekden 2 gr alınır. Bu örnek100 ml saf su ile topaklanmasını önleyecek Ģekilde yavaĢ yavaĢ karıĢtırılır. KarıĢtırma iĢlemi bittikten sonra numunenin özelliğine göre 2-24 saat sonra hacim okunur.
2.2.2.4.3.2. Jelleşme testi
Örnekler belirlenen sıcaklıkta (55 ± 5 °C) sabit tartıma ulaĢıncaya kadar ısıtıldıktan sonra 200 meshlik elekten geçecek Ģekilde öğütülür. Bu öğütülmüĢ olan örneklerden 0.9-1.0-1.1-1.2 gr ağırlıklarında alınarak 4 adet cam tüplere katılırlar. Bu tüplere 10‟ar ml. saf su katılarak iyice karıĢtırılır ve 24 saat beklenir. Tüpler 45° eğime gelinceye kadar çevrilir. Tüplerdeki sıvının dökülmesi 1 dk‟yı geçen ilk tüpteki örnek miktarı gr olarak belirlenir.
2.2.2.4.3.3. (KDK-Metilen mavisi testi) yöntemi
Katyon değiĢtirme kapasitesi su ile karıĢmıĢ ince taneli (çamur-Ģeyl) örnekdeki aktif kil miktarını tespit etmek için uygulanır. Katyon değiĢtirme kapasitesi testi için API (American Petroleum Institute)‟un standartlarından faydalanılmıĢtır. Katyon değiĢtirme kapasitesi testi için; tüpte 25 ml saf su ile katı madde oranı yaklaĢık % 6 değerinde ayarlanarak 1.571 gr öğütülen örnekle, yaklaĢık 10 dk çalkalanır. Bu karıĢımdan 3 ml alınır ve daha önce hazırlanmıĢ olan 15 ml % 3‟lük H2O2, 0,5 ml 5 normal H2SO4 ve 10 ml saf su bulunan erlenmayer içine dökülür. Erlenmayerdeki karıĢım, manyetik karıstırıcı yaklaĢık 10 dk üzerinde düĢük devirde ve düĢük sıcaklıkta karıĢtırılarak kaynatılır. Bu iĢlemden sonra oda sıcaklığına kadar soğutularak hacmi 50 ml‟ye artırılır. Bu karıĢıma daha önce hazırlanarak elde edilen metilen mavisi ve saf su karıĢımından 1 ml eklenir ve karıĢtırıcı ile 1 dk daha karıĢtırılır. KarıĢımdan 1 damla alınıp Filtre kağıdının üzerine damlatılır. mavi bir hale oluĢmamıĢsa 1 ml daha metilen mavisi karısıma eklenmiĢ ve 1 dk daha karıĢtırılmıĢtır. Tekrar cam çubukla bir damla alınır ve kağıda damlatılmıĢtır. Bu isleme damlatılan damlanın etrafında mavi hale olusana dek devam edilmiĢtir. Mavi hale oluĢtuktan sonra harcanan metilen mavisi miktarı bulunup aĢağıdaki katyon farklılaĢma kapasitesi hesabı yapılmıĢtır.
2.2.2.4.3.4. Pişme testi yöntemi
PiĢme testi yöntemi TS 5360 (1996) göre değerlendirilmiĢtir. Örnekler belirlenen sıcaklıkta (55 ± 5 °C) sabit tartıma ulaĢıncaya kadar ısıtıldıktan sonra 200 meshlik elekten geçecek Ģekilde öğütülür. Elekten geçen örneklerden alınarak hazırlanan seramik ve döküm numunesinden piĢirme konisiyle kalıplara konularak etüvde 1150°C ve 1300°C 'da 15 dakika süre ile ısıtılır. 15 dk.sonra sinterleĢip sinterleĢmediği belirlenir.
2.2.2.4.3.5. pH Tayini
pH tayini belirlenmesinde; kullanım alanlarına göre farklı değerler elde edilmektedir. Farklı değerlerin bulunmasının sebebi karıĢımdaki bentonit ve karbonat miktarlarınden ötürüdür. Döküm sanayiinde 100 ml saf suya 6-8 gr bentonit eklenirek pH değeri bulunur. Ġlaç sanayiinde 200 ml saf suya 4 gr bentonit eklenerek pH değeri bulunur. pH değeri pH metre sabit kalıncaya kadar 30 saniyede tespit edilir.
2.2.2.4.4. Sondaj sanayii açısından inceleme
Arpalık (Fatsa-Ordu) yöresi bentonitlerinin sondaj sanayii açısından incelemelerde “TS EN ISO 13500 (2006) Petrol ve Doğal Gaz Sanayi-Sondaj Çamuru Maddeleri- Özellikler ve Deneyler” Standardına uygun olarak değerlendirilmiĢtir. 200 meshlik elekten geçen örneklerde filtrasyon ve viskozite analizleri gerçekleĢtirilmiĢtir.
2.2.2.4.4.1. Viskozite ölçümleri
Kuru elekten geçmiĢ örnekle katı oranı %6 olacak sekilde 22.5 gr. Tek ve çok değerlikli değiĢen katyonların deriĢimlerinde toplam 350 cc.‟lik pülpte karıĢım hazırlanır. Örnek 11000 devir/dk hızındaki karıĢtırıcı ile 30 dakika karıĢtırıldıktan sonra viskozimetreyle önce 600 devir/dk sonra 300devir/dk „da çalıstırılarak viskozite değerleri alınır. Alınan değerlerden sonra numunenin pH değeri alınır. Örnek 24 saat sonra 5 dakika daha karıĢtırma islemi yapıldıktan sonra tekrar viskozite ölçümü alınır. Havada asılı haldeki malzemenin belirlenen devirde dönen diske karsı uyguladığı direncin alet yardımıyla gerçekleĢmektedir. Bu değer “görünür viskozite” değeridir. Viskozite görünür ve plastik viskozite diye 2‟ye ayrılmaktadır.
2.2.2.4.4.2. Filtrasyon kaybı
Değerler viskozite değerlerinde kullanılan örnekler 1 gün bekletildikten sonra yapılmaktadır. Belirlenen koĢullarda 1 gün bekletilerek viskozite ölçümleri yapılan örnek pH değeriölçüldükden sonra filtre presi bölmesine konulur. Sıvı azot (N) basıncı (6.8 bar) altında, ilk ölçüm kronometre 7.5 dk iken süzüntünün toplandığı ölçü değiĢtirilir ve hacmi belirlenir. ikinci ölçümde 30 dk olana kadar süzülen
malzemenin derlenmesine devam edilir. Ölçü alınır ve derlenen süzüntü hacmi belirlenir.
2.3. Büro çalışmaları
Büro çalıĢmalarında; arazi çalıĢmalarında ve laboratuar çalıĢmalarında yaptığımız çalıĢmalarla bulduğumuz sonuçlar incelenmiĢ ve değerlendirilmiĢtir. Daha sonra yorumlanarak bu çalıĢma oluĢturulmuĢtur. Arazide yapılan çalıĢmalardan revize edilerek çizilen jeolojik harita ve grafikler bilgisayar ortamına Corel Draw 14 programı ile aktarılmıĢtır. Analizler neticesindeki değerler Spss 15 programı ile değerlendirilmiĢtir. Microsoft, Office-2007 paketi ile bilgisayarda tez yazımı ve düzenlemesi gerçekleĢtirilmiĢtir.
3. ARAŞTIRMA SONUÇLARI
3.1. Genel Jeoloji
Ġnceleme sahası, Ordu ilinin yaklaĢık 30 km batısında yer alan Fatsa ilçesinin güney ve güneybatısında bulunan yaklaĢık 130 km2‟lik bir alanı kapsamaktadır (Ek-1). Ġnceleme alanında Geç Kretaseden günümüze kadar oluĢmuĢ magmatik ve sedimanter birimler yüzeylemektedir. ÇalıĢma sahasının genelleĢtirilmiĢ sütun kesiti ġekil 3.1‟de verilmiĢtir.
3.1.1. Mesudiye Formasyonu
Geç Kretase yaĢlı denizaltı volkanizması ve kırıntıları ile temsil edilen Mesudiye formasyonu temeli oluĢturmaktadır.
ÇalıĢma sahasında yüzeyleyen volkanik kökenli birimler (bazalt andezit lav ve piroklastikleri) ile sedimanter birimler (kumtaĢı, kırmızı kireçtaĢı, çamurtaĢı, silttaĢı) ve tüfit ara seviyelerinden oluĢan istife Mesudiye Formasyonu adı verilmiĢtir (Keskin ve ark., 1998).
ÇalıĢma sahasında Mesudiye Formasyonu; Nefsikarahamza, Keçili, Arpalık ve Buruncuköy köyleri ve mahalleleri civarlarında gözlenmektedirler.
Şekil 3.1. Çalışma sahasının genelleştirilmiş stratigrafik kesiti (Keskin ve ark., 1998’den
Mesudiye formasyonunu meydana getiren volkanik birimleri (andezit, bazalt ve lavları) yer yer zeolit ve kalsit dolguludur. Hidrotermal bozuĢması nedeniyle gri ve tonlarında grimsi-siyah, yeĢilimsi gri gibi renklerde bulunmaktadırlar. Kayaçlardaki baĢlıca bozuĢmalar killeĢme, kloritleĢme, silisleĢme, piritleĢme, ve serisitleĢme oalrak gözlenmektedir. Polimetalik cevherleĢmelerin (Cu, Pb, Zn içeren) yer aldığı kesimlerde bozuĢmaların arttığı gözlenmektedir. Mesudiye formasyonunda piroklastiklerin daha baskın bir Ģekilde gözlenmektedir. pelajik kireçtaĢları (kırmızı renkli) mercekler halinde, halinde kiltaĢı, çamurtaĢı, ince kumtaĢı ve tüfitler ara düzeyler tipinde yer almaktadır (Keskin ve ark., 1998).
Aglomeralar; siyahımsı kahverengi, koyu gri, gri renklerde izlenmektedir. Tabaka gözlendiğinde çok kalın tabakalanma göstermektedir. Aglomera çakılları çeĢitli çakıl boyutundaki andezit ve bazaltdır. Aglomeralar proklastik ve volkanik çakıllı çimentoya sahip olup yer yer sıkı ve yer yer de gevĢek tutturulmuĢ olarak gözlenmektedir. Aglomeraların; lav Ģeklinde yüksek tepeler ve sarp kayalıklar oluĢturduğu gözlenmektedir. Aglomeraların kalın ve masif katmanlı seviyelerinin üstünde ğözlenmektedir. Bu proklastik düzeyleri daha çok kızıl ve gri renklidir.
Buralarda aglomeralardan proklastiklere geçiĢ yaptığı gözlenmektedir.
Aglomeralarda bozuĢma ve parçalanma izlenmektedir.
Proklastikler, sarımsı beyaz ve sarımsı yeĢil renklidir. Aglomera seviyelerinin üst düzeylerinde, proklastik-kumlu kireçtaĢı-kiltaĢı ardalanması veya formasyonun daha üst kesimlerinde kiltaĢı-proklastik ardalanması Ģeklinde izlenmektedir.
Formasyonda bazalt, dasit ve andezit daykları bulunmaktadır. Andezitik dayklar daha fazla gözlenmektedir. BentonitleĢme genellikle dasitlerle olan dokanaklarında yeralmaktadır. (Keskin ve ark., 1998).
Mesudiye Formasyonu KireçtaĢları, Tabaka kalınlıkları ince-orta tabaka kalınlığında ve kalınlıkları değiĢkendir. KireçtaĢları kırmızı, pembe, bordo renkli olup yer yerde ara seviye ve yer yer de mercekler, Ģeklinde yer alır (Keskin ve ark., 1998).
Mesudiye Formasyonu ve daha sonraki çökel kayaların oluĢmasına ortam hazırlayan jeolojik oluĢum ise; Erken Kretase‟de Neotetis okyanusunun kuzeye doğru hareketlenerek dalmaya baĢlamıĢ olması ve magmatizma hareketinin de Kampaniyen‟de artmıĢ olmasıdır. Alçalan bölge üzerinde kuzey kesimlerinde bir magmatik yay geliĢmeye baĢlamıĢtır ve formasyon bir yay volkanizması ürünüolarak meydana geldiği görülmektedir. Zaman zaman da denizaltı volkanizmanın etkin olduğu ortamlar da yer yerde fliĢ çökelimini sağlayan uygun Ģartlar gerçekleĢmiĢtir.
Şekil 3.3. Arpalık Köyü Dere Yatağında gözlenen bentonit oluşumları.
3.1.2.Tirebolu Formasyonu
Tirebolu formasyonu, çalıĢma sahasında yüzeyleyen andezit, dasit-riyodasitik proklastik-breĢ, riyodasit, trakiandezit, bentonitleĢmiĢ dasitik proklastik,
bentonitlerden oluĢan birime Tirebolu formasyonu adı verilmiĢtir (Keskin ve ark., 1998).
Birim ilk defa Güven (1993) tarafından Tirebolu formasyonu olarak adlandırılmıĢ, (Çınar ve ark., 1988) tarafından ise trakiandezitik lav ve piroklastikleri olarak tanımlanmıĢtır.
Birim çalıĢma alanı Ünye güneyi ve güney batısında izlenmekte ve geniĢ alan kapsamaktadır. Gönsek mah. Goyunsak mah. Kızılkaya mah. Kadirli mah ve Kızılkaya T. Erkiz T. dolaylarında yüzeylenir. Formasyon arazide sarp kenarlı, koni Ģekilli sivri tepeler oluĢturur (ġekil 3.4). Alterasyondan dolayı sütlü kahve, grimsi-beyaz, pembemsi gibi çeĢitli renklerde gözükürler. Yer yer kolon debisi sunarlar
Abdioğlu (2002), bölgede yapmıĢ olduğu çalıĢmada kil oluĢuklarının, sert kaya niteliği taĢıdığını büyüklüklerinin 0.5 cm'den küçük kayaç parçaları bulundurduğunu bazı bölgelerdelerde killerde ignimbiritik akıntı izleri gözlendiğini ve, aglomeraların ayrıĢarak kil minerallerini oluĢturduğunu bildirmektedir. Ayrıca yer yer silisleĢmeler ve hematitleĢmelerin olduğunu ifade etmiĢtir.
Bentonit cevherleĢmelerininde yer aldığı, bentonitleĢmiĢ dasitik proklastik, dasit-dasitik proklastik ve bentonitlerden meydana gelen birim Erkiz üyesi olarak tanımlanmıĢtır. Birim Dasitler lav akıntısı formunda gözlendiğinden akıntı yapısı formunda gözlenmektedir. Birimde gözlenen dasitler pembe, açık yeĢil, sarımsı beyaz, ve gri renkte gözlenmektedirler.
Dasitik proklastikler yer yer bentonitlerle ardalanmalı ve ince-orta tabakalı olarak yer alırlar. SilisleĢmenin yaygın olarak gözlendiği proklastiklerde limonitleĢmenin ve killeĢmenin de meydana geldiği görülmektedir.
Dasitik proklastiklerde bol oranda biyotit ve kuvars kristalleri ile seritleĢmiĢ ve kloritleĢmiĢ plajiyoklaslar izlenmektedir. Proklastiklerin çimentosu ise kalsit, çeĢitli kristal parçaları, opak mineraller ve serisitlerden meydana gelmiĢtir..
Bentonite dönüĢmüĢ dasitik proklastikler bej, krem, yeĢil ve açık yeĢil renkli olarak gözlenmektedirler.
Cam proklastiklerin amuru tamamen kil minerallerinden oluĢmuĢ ve bünyesinde volkanik kayaç parçaları, kuvars ve cam parçaları gözlenen volkanik bir camdır.
BentonitleĢme dasitik proklastiklerin alt kesimlerinde yaygın olarak gözlenmektedir ve dasitik proklastiklerin ve proklastiklerin hidrotermal bozuĢma neticesinde oluĢtuğu gözlenmektedir. (Keskin ve ark., 1998)
Şekil 3.5. Karahamzalı mahallesi bentonit oluşumu.
ÇalıĢma alanında bentonit yatakları arazide genellikle yaygın bir engebeye sahip olmakla birlikte yer yer toprak kaymalarına da neden olduğu görülmektedir. Genel
olarak yeĢil ve açık yeĢil renkleri, yapıĢkanlığı ve mısır patlağı görünümü ile kolayca gözlenirler.
Ġnceleme alanında Tirebolu Formasyonunun kalınlığının arazi gözlemleri ve jeolojik kesitlerden 250-400 m arasında değiĢtiği belirlenmiĢtir.
Şekil 3.6. Karahamzalı mahallesi bentonit yatağı.
3.1.3. Akveren formasyonu
Blumenthal (1950) Gerze tipi kalkerli fliĢ olarak tanımladığı birimi, Badgley ve Gayle (1959) lk kez Akveren Formasyonu olarak adlandırılmıĢtır.
Akveren formasyonunun Tirebolu formasyonu üzerine uyumlu olarak geldiği gözlenmektedir.
Akveren formasyonu, kiltaĢı, silttaĢı, ı marn kumlu-killi kireçtaĢı, kireçtaĢı, ve kumtaĢı birimlerinin ardalanmasından oluĢtuğu gözlenmektedir. Akveren formasyonunda yer yer ardalanmalı tüfıt düzeyleri yer almaktadır.
Akveren formasyonu orta-kalın katmanlı bordo beyaz, gri, sarımsı-beyaz, renkli, kireçtaĢları KB eğimli ve KD-GB doğrultuludur. KireçtaĢlarında bol makro kavkı parçaları bulunmaktadır.
Abdioğlu (2002)‟de Fatsa, Ünye, Cevizdere, Arpalık Mahallesi etrafında gözlenen Akveren formasyonu birimleri içerisinde Globotruncana Stuari (de 'Lapp), Globotruncana sp., Globolruncanella sp., Rosita sp., Heterohelix sp., Globigerinidal Gansserina sp., Globigerinidal Pithonella sp., Stamiosphaera sp. mikro fosilleri bulunduğundan birimin yaĢı Senoniyen (Maestrihtiyen) olarak yaĢlandırılmıĢtır. Ancak; Akveren formasyonunun tamamı gözlendiğinde, formasyonun yaĢı Üst Kretase-Paleosen olarak tespit edilmiĢtir (Keskin ve ark., 1998).
Genel görüntüsüyle Akveren formasyonu bir fliĢ istifidir. Formasyon; karbonat erime derinliği üzerindeki bir derin deniz yükseliminde gerçekleĢen çökelimi ifade etmektedir (Hakyemez ve ark. 1989).
Akveren formasyonu içindeki kireçtaĢı, kumtaĢı, marn, çamurtaĢı ve proklastik-tüfit seviyelerinden oluĢan kesim Tekkiraz üyesi (Kta1) olarak adlandırılmıĢtır. KiltaĢı, silttaĢı ve marn çalıĢma sahasında geniĢ düzlükler meydana getirmektedir. Marn - kiltaĢı ince katmanlı olup kahverengi, sarımsı gri, ve beyaz renkte gözlenmektedir. Marn düzeyleri orta katmanlı bol planktonik foraminifer içermektedir (Keskin ve ark., 1998). Kumlu kireçtaĢları, ince katmanlı, kirli sarımsı beyaz renkte gözlenmektedir. KiltaĢları, bordo-gri, sarı ve boz renkte gözlenmektedir. SilttaĢları, ince - orta katmanlı yeĢilimsi gri renktedir. KumtaĢları, ince taneli, karbonat çimentolu, açık gri ve yeĢilimsi renkli olarak gözlenmektedir.
Akveren formasyonu içindeki masif kireçtaĢı-marn ardalanmasından meydana gelen kesimlere ise Kaleköy üyesi adı verilmiĢtir (Keskin ve ark., 1998). Kaleköy üyesinı meydana getiren kireçtaĢları orta-kalın katmanlı, gri-bej, beyaz, renkli ve. yer yer de tüfit seviyeleri içermektedir. Beyaz, bej sarımsı, renkli olan kumlu kireçtaĢı seviyeleri oldukça sert masif ve eklemli olarak gözlenmektedir. Alt kesimlerde karbonatiçerikli kumtaĢı düzeyleri yer almaktadır. KireçtaĢlarında fosil kavkı
parçaları gözle görülmektedir. Grimsi beyaz ve sarımsı renkli olan marn düzeyleri ince-orta katmanlı olarak gözlenmektedir.
3.1.4. Tekkeköy Formasyonu
Tekkeköy formasyonu bazalt, andezit lav ve piroklastikleri ile kumtaĢı, silttaĢı, marn tüfıt ara seviyelerinden oluĢmaktadır. Tekkeköy formasyonuna ilk defa YoldaĢ ve ark. (1985) tarafından ad verilmiĢtir.
Tekkeköy formasyonu içinde yer alan çamurtaĢı, silttaĢı ve kumtaĢı ardalanması ile çakıltaĢı ara düzeylerinden oluĢan kesim ÇaybaĢı üyesi olarak adlandırılmıĢtır (Keskin ve ark., 1998). ÇamurtaĢları, kirli yeĢil ve boz-gri renkli olarak gözlenmektedir. SilttaĢları gri renkli, ince-orta tabakalı, orta derecede tutturulmuĢ ve karbonat çimentolu olarak gözlenmektedir. KumtaĢları orta-kalın tabakalı karbonat çimentolu ve gözle görülen fosiller içermektedir. Boz-kahverengi renkli çakıltaĢları ise orta - kalın tabakalı ve çok kötü boylanmalıdır. Hamuru ise volkanik parçalı materyallerden meydana gelmektedir.
Formasyon yer yer derin deniz ve, yer yerde sığ deniz ortamlarında meydana gelmiĢtir. Formasyondan derlenen örneklerin değerlendirilmesi neticesinde elde edilen planktonik foraminiferlere verilen yaĢ Üst Ġpreziyen-Priyaboniyen aralığını vermektedir. (Hakyemez, 1991).
3.1.5. Alüvyon
Ġnceleme sahasında genç (Kuvaterner) yaĢlı alüvyon; çakıl-kum-kil boyutunda yer yer değiĢen çökellerden meydana gelmektedir. Alüvyon içerisindeki malzemeleri genelde volkanik kökenli kayaç parçaları meydana getirmektedir. Alüvyonun inceleme sahasındaki yaklaĢık kalınlığı 10-15 m kadardır. Akıntılardan dolayıgenelde çapraz tabakalanma göstermektedir.
3.2. Bentonit Yatakları
3.2.1. Tarihçe, tanıtım
Bentonit tanım olarak alüminyum ve magnezyum oranı yüksek olan proklastik, volkanik kül, ve lavların kimyasal ve fiziksel olarak ayrıĢması ve alterasyonuyla meydana gelen çok küçük kristallere sahiptir. Çoğunluğu montmorillonit olan kil minerallerinden oluĢan, genelde açık renkli gözenekli, yumuĢak ve kolayca Ģekil verilebilen bir kayadır.
Bentonit smektit grubu kil minerallerinden meydana gelen montmorillonit oranı fazla olan kil minerallerinin adıdır. Bentonit kelimesi Kayaç adıdır. 19.yüzyılda, Wyoming‟in doğusunda, Rock Creek bölgesinde Kretase yaĢlı Benton Formasyonuna ait Benton ġeyline verilen isimle birlikte kullanılmaya baĢlanmıĢtır..
Ticari olarak bentonitin anlamı ise; suyla temas ettiğinde ĢiĢebilen, asitle aktifleĢtirilebilen, geniĢ yüzey alanı veren sondaj çamurlarının yoğunluğunu artıran bir kil mineralidir (Grim, 1968).
Bentonitin kökeni ve jeolojik oluĢumu önemsenmeden, fiziksel özellikleri içinde oran olarak fazla bulunan kil mineralince belirlenen ve asıl smektit grubu killerden meydana gelen değiĢik özellikteki kullanım alanlarına sahip olan bir kildir.
3.2.2. Fiziksel özellikleri
Bentonitin kuru halde iken yoğunluğu 2.7–2.8 gr/cm3 arasında değiĢmektedir. Bentonitler bej, açık sarı veya beyaz renkte gözlemlenmektedirler. ÖğütülmüĢ ve sıkıĢtırılmıĢ haldeki bentonitlerin yoğunluklarının 0.8–1.1 gr/cm3‟e kadar düĢtüğü görülmektedir.
Bentonitler üç ana grupta sınıflandırılırlar. Bu sınıflama su ile temasa geçtiğinde suda bentonitin ĢiĢme jelleĢme ve suyu emme özelliğine göre yapılmaktadır.
a) Su ile temasında ĢiĢen bentonit Na – bentonit,
b) Su ile temasında ĢiĢmenin daha az olarak gözlendiği bentonit kalsiyum-sodyum (karıĢık) bentonit,
c) Su ile temasında ĢiĢmeyen bentonit ise C - bentonitdir.
Na bentonitler bünyelerine yaklaĢık 1-15 kat su alabilme özelliğini gösterirler. Su ve bazı kimyasal sıvı ile karıĢtırıldığı ortamda hacim olarak büyümesi bu tür killere geniĢ bir kullanım alanı oluĢturmaktadır.
Si-O tetrahedral yaprağında bir silis atomunun etrafında O2 atomları bulunan düzgün tetraederin dört köĢesinde bulunurlar. Tüm tetrahedral sıralanıĢta dört O2 atomundan üçü komĢu tetrahedral kafes tarafından kullanılır. Sonuncu O2 atomu yukarı ve aĢağı yönelmektedir. Al-O-OH oktaedral yapraklarında, Al ortada bulunması Ģartıyla düzgün bir oktaederin köĢelerinde O2 atomları veya OH grupları bulunur.
Smektit grubundaki killerin montmorillonit‟in kristal oluĢumuna göre teorik
olarak formülü; 5Al2O3.2MgO.24SiO2.6H2O(Na2O,CaO) Ģeklinde meydana
gelmektedir. Zamanla tetraedral kafesteki Si yerine Al iyonları yer alabilir. Oktaedral kafesteki Al yerine Mg, Fe, Zn veya Li Ġyon iyonları yer alabilir. Bu Ģekildeki iyon farklılaĢmaları oluĢumun elektriksel yük dengesinin bozulmasına ve pozitif (4) yük eksilmesine sebebiyet vermektedir. Pozitif (+) yük eksikliği birim tabakalar arasına toprak alkali veya alkali iyonların yerleĢmesi ile çözüme ulaĢmaktadır.
Negatif (-) yüklü olarak gözlenen kil minerallerinin (bentonit), bünyelerini yüksüz konuma getirmek için (+) yük alırlar. Killerdeki (+) yük alımının yapıldığı pozitif yüklü iyonların baĢlıcaları; H+
, Ca+2, Mg+2, Na+, K+, NH+4, Al+3dur. Kil minerallerinin esas Si-Al yapısında yer almazlar ve zayıf elektriki güçlerle yapıĢırlar Kil mineralinin bir çözelti ortamında yer alması halinde ortamdaki pozitif yüklü iyonlar baĢka pozitif yüklü iyonlarla yer değiĢtirebilirler. Montmorillonit minerali
pozitif iyon değiĢtirme iĢlemlerine en uygun kil minerali olmasından dolayı sanayide çeĢitli alanlarda kullanılmaktadır.
3.2.3. Kil minerallerinin sınıflanması
Bailey (1980) tarafından önerilen, kil minerallerinin 1:1 ve 2:1 yapısındaki sınıflaması Çizelge 3.1‟de verilmektedir. Bu sınıflama her bir sınıf içinde sınıflama değerleri olarak birim formül yükü veya tabaka yükü kullanılmaktadır. Alt bölümlemelerde di- veya trioktahedral yapı türleri tanımlanmıĢtır. Diğer değerler gerçek ve belirgin iken, tabaka yüküne dayalı sınıflamalar kesin olmayıp araĢtırmacılara göre değiĢebilmektedir.
Smektit adı; verilen kil minerallerinin sınıflandırılmasında (Çizelge 3.1) her birim formülde su ile ĢiĢen ve tabaka yükü 0.2–0.6 arasında olan kil mineral grubunun adlandırılmasıdır.
Çizelge 3.1. Kil minerallerinin sınıflandırılması (Eslinger ve Pevear, 1988).
Tabaka Türü Grup Alt Grup Türler
1:1 Serpantin-Kaolin (z ~ 0) Serpantinler (Tr) Kaolinler (Di)
Krizotil, antigorit, bertiyerin,odinit Kaolinit,dikit,nakrit,halloysit 2:1 Talk-pirofillit (z ~ 0) Talk (Tr) Pirofillit (Di) Smektit (z ~ 0.2-0.6) Tr-smektit Di-Smektit Saponit, hektorit Montmorilonit, baydelit, nontronit
Vermikülit (z ~ 0.2-0.6) Tr-vermikülit Di-vermikülit Ġllit (0.6>z<0.9) Tr-illit ? Di-Ġllit Ġllit-glokonit Mika (z ~ 1.0) Tr-mika Di-mika
Biyotit, flogopit, lepidolit Muskovit, paragonit
Kırılgan Mika (z ~ 2.0) Di-kırılgan mika Margarit
Klorit (z değiĢken)
Tr,Tr-Klorit Di,Di-klorit Di,Tr-klorit Tr,Di-klorit
Fe+2,Mg, Mn,Ni bileĢimliler Donbasit Sudoyit,kokeyit (Li) Tür bilinmiyor 2:1 Sepiyolit- Paligorsit Ters-papyonlar (z değiĢken)
Bentonitlerdeki esas kil mineralini smektit grubuna ait kil mineralleri oluĢturmaktadır. Smektit grubu kil mineralleri;
a) dioktahedral kil mineralleri
b) trioktahedral kil mineralleri olmak üzere iki alt gruba ayrılırlar.
Dioktahedral smektitler ise; nontronit, beydellit ve montmorilonit mineralleridir. Trioktahedral smektitler ise hektorit ve saponit kil mineralleridir. Trioktahedral smektitler ise bentonit tanımı içinde yer almazlar.
Moore ve Reynolds, (1997) smektit grubuna ait en uygun formülleri aĢağıdaki sınıflamada vermektedir. Bu sınıflamada VI oktahedral - IV tetrahedral yaprak ve yükünü ve R+
tabaka arasındaki değiĢebilir pozitif iyonu göstermektedir
Smektit Grubu Kil Mineralleri
Ana Mineral Kimyasal Bileşim
Montmorilonit R+0.33(Al1,67Mg0,33) Si4,O10(OH)2 Beydellit R+0.33Al2(Si3,67Al0,33)O10(OH)2
Nontronit R+0.33Fe3+2(Si3,67Al0,33)O10(OH)2 VI=-0.33 IV=0
Saponitler R+0.33(Mg2,67R3+0,33) (Si3.34,Al0.66) O10(OH)2 VI=-0.33 IV=0
4. MİNEROLOJİK İNCELEMELER
4.1. XRD incelemeleri
Çokluk oranına göre; en yaygın tüm kayaç mineral parajenezlerini smektit grubu kil minerali + kuvars + feldispat grubu mineral, opal-CTden meydana gelmektedir. Bu birlikteliğe az da olsa kalsit+dolomit eĢlik eder. GerçekleĢtirilen XRD çekimlerinde oluĢumlardaki yoğun kil minerali Na-smektit olarak tespit edilmiĢtir.
4.2. DTA incelemeleri
Kimyasal analizi yapılmıĢ olan numunelerden 3 tanesine uygulanmıĢtır. Termogramlar ġekil 4.2‟de verilmiĢtir. Smektitler esasında üç adet endotermik pike sahiptir. Piklerden birincisi adsorbe. Ġkincisi yapraklar arası suyun ve sonuncusu da oktaedrik hidroksil suyunun ayrılmasına denk gelir (Abdioğlu, 2002).
Smektitlerin ikinci ve üçüncü endotermik sıcaklık pikleri arasındaki iliĢkiler gözlendiğinde smektit minerallerinin benzer özellikleri verdiği tespit edilmiĢtir. DTA eğrilerinin genel özellikleri incelendiğinde düĢük sıcaklık endotermik piki 100°C'ye ulaĢtığında, ikinci endotermik piki 500-600°C‟ye ulaĢtığında 0, son endotermik pikin de 890-950°C arasında olduğu belirlenmiĢtir. 840°C nin üzerindeki ekzotermik pikler yeni bir mineral fazının (bir çeĢit mullit) kristallenmesini ifade etmektedir (Smykatz-Kloss, 1974). Bu özellikleri açısından çalıĢma sahasındaki killer incelendiklerinde literatürde bulunan (Smykatz-Kloss. 1974) montmorillonitlere benzerlik gösterirler. Piklerdeki ilk endotermik pikler incelendiğinde Ca ve/veya ara tip montmorillonit olabileceği düĢünülmektedir (ġekil 3.8).
4.3. SEM incelemeleri
Smektitlerde bol olarak gözlenen zayıf tutturulmuĢ taneler Keller (1978) tarafından mısır patlağı dokusu olarak adlandırılmıĢtır.
Numunelerin detaylı olarak analiz edilmesi neticesinde ilksel malzemeden baĢlayarak killeĢmenin oluĢumu ile ilgili veriler elde edilmektedir. Ġlk kademede cam içerisinde bulunan mikro çatlaklar boyunca sıvının hareket etmesi sonucunda sıvının ilerlemesine dik olacak bir Ģekilde bozuĢmalar oluĢmaya baĢlar. Ġkinci kademede bozuĢmanın ilerlemesinden dolayı cam çözünmeye baĢlar ve süngerimsi bir yapı elde eder. Üçüncü ve son kademede cam kıymıklarından baĢlayan kilin oluĢumu ve artan silis miktarının opal CT'yi meydana getirmesi düĢünülür. Bu ortamda smektit, süngerimsi yapıda cam kıymıkları ve opal CT beraber bulunmaktadırlar. Smektitlerin bağlayıcısı vitrik malzemeden oluĢmaktadır.
4.4. JEOKİMYA İNCELEMELER
Ġnceleme alanı etrafında gözlenen malzemenin ana, iz ve nadir toprak element miktarları belirlenerek, jeokimyasal nitelikleri tespit edilmiĢtir. Bunun için sahadan derlenen 9 adet numunenin ana, iz ve nadir toprak element analizi gerçekleĢtirilmiĢtir. Elde edilen sonuçlar değerlendirilerek bentonitlerin meydana gelmesine neden olan ana kayacın ve bozuĢmasının durumu değerlendirilmiĢtir (Çizelge 4.1).
Ana kaya Ana kaya
ES-1 ES-2 ES-3 ES-4 ES-5 HO-1 HO-2 HO-4 HO-5
SiO2 61.32 62.37 64.80 60.18 67.21 66.12 59.21 58.12 60.0 Al2O3 13.82 14.4 15.03 13.68 16.04 20.4 15.98 16.57 15.9 Fe2O3 4.76 4.74 5.1 5.13 1.7 0.14 4 4.11 1.26 MgO 3.33 2.34 2.75 2.94 0.29 0.01 2.99 3.55 3.69 CaO 2.27 2.41 1.17 3.48 0.21 0.07 3.51 2.5 1.07 Na2O 1.05 2.18 4.4 0.56 0.3 0.5 2.16 2.42 2.19 K2O 3.07 3.04 3.28 3.53 10.96 7.29 0.6 0.6 1.01 TiO2 0.54 0.55 0.58 0.52 0.17 0.32 0.4 0.41 0.38 P2O5 0.12 0.11 0.12 0.12 0.02 0.04 0.12 0.14 0.11 MnO 0.1 0.08 0.09 0.1 0.01 0.01 0.09 0.1 0.19 Cr2O3 0.015 0.017 0.013 0.012 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 Sc 15 15 15 14 3 3 8 7 1 LOI 9.4 7.5 2.4 9.5 2.9 5.0 10.7 11.2 38.4 Sum 99.77 99.77 99.77 99.79 99.85 99.88 99.76 99.75 99.9 Mo 2.5 0.8 1.2 1 0.1 0.1 0,3 0.2 0.1 Cu 26.3 22.3 23.1 21.3 0.1 1.4 6.6 10.9 2.7 Pb 6.6 5.4 15.9 10.4 7.5 5.4 14.9 6.1 3.4 Zn 65 61 67 68 10 1 18 11 7 Ni 18.3 17.2 20 15 0.9 0.2 0.7 0.1 3.1 As 0.5 2.4 8.6 0.5 1.7 2 6.1 0.5 2.2 Sb 0.1 0.2 0.3 0.1 0.1 0.5 0.1 0.1 0.1 Bi 0.1 0.2 0.2 0.1 0.2 0.1 0.2 0.1 0.1 Au 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 1.4 0.5 0.6 0.5 Hg 0.02 0.01 0.01 0.01 0.01 0.07 0.01 0.01 0.01 Tl 0.1 0.1 0.2 0.2 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 Se 0.5 00. 5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 Ba 554 689 623 534 650 462 473 499 255 Be 2 2 3 2 2 1 3 3 1 Co 11.8 11.4 12.3 11.3 1 0.2 7.6 6.8 1.7 Cs 2.5 2.9 2.2 7.4 2.6 1 2.2 2.4 1.6 Ga 15 16.1 16.4 15.2 12.2 16.4 13.4 13.7 18.6 Hf 4.5 5.3 4.5 3.7 3.5 5.1 3.2 3.2 6.3 Nb 10.6 10.7 11 9 10.7 11.8 10.4 9.9 10.2 Rb 101.6 108.6 118.6 115.6 194 114.9 41.4 41.6 35.4 Sr 88.2 81.2 147.4 80 37.7 55.8 481.6 478.9 221.5
Ta 0.8 0.8 0.7 0.7 1 0.8 0.6 0.7 5.3 Th 10.5 10.7 10.7 11.3 31.1 19 8.6 9.3 10 U 2.4 3.3 3.5 2.9 3.6 3.7 2.8 2.5 0.8 V 93 93 97 92 22 37 71 58 0.1 W 2.3 2 2.1 2.2 9.6 2.5 5.8 5.5 3.5 Zr 150.6 164.9 159.4 133.1 118.4 170.7 121.2 119.9 179 Y 21.1 21.3 23.4 20.8 10.1 7 17.1 19.2 29.2 La 26.9 29.5 30.6 25.8 29.2 24.1 24.5 26.7 22.3 Ce 58 61 62.6 53.9 59.1 36.3 48.9 53.9 104.8 Pr 6.52 6.93 7.06 6.07 4.96 2.8 5.34 6.05 7.21 Nd 24.5 26.1 26.4 22 16 7.4 21 24.2 21.8 Sm 4.3 4.49 4.65 4.18 2.25 0.86 3.49 4.06 1.26 Eu 0.94 0.97 0.99 0.9 0.38 0.18 0.99 1.19 0.26 Gd 3.97 3.9 4.26 3.8 1.62 0.67 3.07 3.41 0.73 Tb 0.67 0.67 0.7 0.64 0.27 0.13 0.49 0.61 0.63 Dy 3.47 3.73 3.84 3.47 1.4 0.86 2.74 3.08 4.07 Ho 0.74 0.75 0.8 0.7 0.37 0.23 0.58 0.68 0.9 Er 2.02 2 2.21 1.93 1.14 0.79 1.65 1.98 3.12 Tm 0.32 0.34 0.36 0.33 0.2 0.15 0.28 0.33 0.54 Yb 2.04 2.16 2.21 2.05 1.47 1.17 1.9 2.13 3.91 Lu 0.31 0.31 0.34 0.31 0.27 0.19 0.31 0.33 0.6 TOT/C 1.68 1.28 0.1 1.74 0.02 0.02 0.45 0.24 10.14 TOT/S 0.02 0.03 0.07 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 REE 134.7 142.9 147 126.1 118.6 75.83 115.2 128.7 176.8 LREE 115.9 123.5 126.7 107.8 109.3 70.6 99.74 110.9 156.1 MREE 14.09 14.51 15.24 13.69 6.29 2.93 11.36 13.03 12.55 HREE 4.69 4.81 5.12 4.62 3.08 2.3 4.14 4.77 8.17 HFSE 3928 3959 4176 3788 1240 2281 3057 3203 2959 LILE 26333 26225 28241 30137 91994 61238 6072 6099 9050 TRTE 332 336.2 323.4 303.7 50.69 56.49 133.9 27.5 45.99 Eu* 0.89 1.03 0.61 1.13 0.77 0.77 0.99 0.89 1.04 Ce* 0.99 1.01 1.03 1.03 0.68 1.03 1.03 1.99 1.02 (La/Sm) N 2.74 2.92 3.72 7.28 4.14 17.60 4.42 11.13 4.14 (La/Yb) N 3.33 2.83 8.68 13.70 9.33 13.89 8.69 3.85 8.45 (Gd/Yb) N 0.85 0.70 1.36 0.96 1.37 0.41 1.14 0.13 1.13 Rb/La 2.99 2.98 2.29 0.17 1.38 4.77 1.69 1.59 1.56 Ba/La 14.0 12.7 16.0 6.68 2.94 19.2 19.3 11.43 18.7 K/La 1221 1899 722 163 813 465 203 376 187 Th/La 0.24 0.21 0.38 0.36 0.54 0.38 0.35 0.45 0.35
