Türkiye Jeoloji Bülteni, Cilt 38, Sayı 1,25-32, Şubat 1995 Geological Bulletin of Turkey, Vol. 38, Mo. 1, 25-32 , February 1995
Doğu Pontidler
fde porfiri Cu-Mo mineralleşmeleri içeren granitoy itler in jeokimyasal özellikleri
The geochemical characteristics of the granitoids bearing porphyry Cu-Mo mineralizations in Eastern Pontids
Bülent YALÇINALP Karadeniz Teknik Üniversitesi, Jeoloji Mühendisliği Bölümü, Trabzon.
Oz
Doğu Pontidler'de yüzeylenen granitik kayaçlar Üst Kretase-Eosen yaşlı olup, genellikle kuzey kesimlerde kuvarslı diyorit- granodiyorit-granit ve tonalit bikşimlidir. Bu granitoyidlere bağlı olarak çok sayıda porfiri bakır ve molibden mineralleşmesi oluş- muştur. Jeokimyasal incelemelerde bu kayaçlarm I-tipinde ve kalk-alkalen karakterli oldukları ayrıca olgunlaşmakta olan bir ada yayı ortamını işaret ettikleri tesbit edilmiştir.
Anahtar Sözcükler: Doğu Pontid, granitoyid, porfiri Cu-Mo, jeokimya.
Abstract
Granitic rocks cropping out in the Eastern Pontids are of Upper Cretaceous-Eocene in age and generally have quartz diorite- granodior ite-granite and tonalite composition in the northern parts. A number of porphyry Cu and Mo mineralizations are formed in relation to these granitoids. Chemical investigations showed that these rocks are ofl-type with calc-alkali affinity In addition they indicate an environment of island-arc which is gradually becomming mature.
Key Words: Eastern Pontid, granitod, porphyry Cu-Mo, geochemistry.
GİRİŞ
Doğu Pontidler'deki ada yayı ortamında, özellikle Üst Kretase'de paroksimal evresini veren magmatizma- ya bağlı olarak gelişen hidrotermal olaylar bir çok tipte maden yatağının oluşmasını sağlamıştır. Bölgenin he- men her kesiminde gözlenen damar tip Pb-Zn-Cu cev- herleşmeleri ve dasitik volkanizmaya bağlı olarak ge- lişmiş çok sayıdaki masif sülfit yatakları bu magmatizmanın ürünüdür. Bölgede saptanan porfiri Cu- Mo mineralleşmeleri de, aynı magmatizmaya bağlı ola- rak Üst Kretase'den itibaren sokulum yapan granitik ka- yaçlara bağlı olarak oluşmuşlardır.
Bu araştırmada porfiri tip mineralleşmelerin içinde geliştiği granitoyidlerin genel jeolojik yerleşimleri, pet- rografik ve petrokimyasal özellikleri incelenmiştir.
JEOLOJİK YERLEŞİM
Doğu Pontid'lerin kuzey kesimini oluşturan incele- me alanının en yaşlı birimi, Artvin'in güney kesiminde yüzeylenen, mikaşist ve mermerlerden oluşan Paleozo- yik yaşlı metamoıfik kayaçlardır (Şekil 1). Çalışma alanının dışında kalan Gümüşhane granitoyidi de aynı yaştadır. Jura-Alt Kretase'de, bazaltik-andezitik lav,tü£, aglomeralar ve nisbeten üstr seviyelerinde kristalize ki- reçtaşı seviyeleri gözlenir. Üst Kretase yaşlı ve geniş
alanlar kaplayan bazaltik-andezitik bilimler volkano- tortul kayaçlarla arakatkılı olarak buluntu*. Bölgedeki masif sülfit cevherleşmelerini içeren dasitik-riyodasitik kayaçlar da Üst Kretase yaşındadır. Bu kayaçlarm üze- rine Paleosen'e geçiş gösteren tortul arakatkılı bazaltik- andezitik birimler gelmektedir. Bölgedeki Eosen volka- nitleri de bazaltik-andezitik karakterdeki volkanitlerden ve tortul kayaçlardan oluşmuştur (Şekil 1). Doğu Pon- tidler'de yüzeylenen ve porfiri mineralleşmeler içeren granitik kayaçlar, Üst Kretase-Eosen yaşlı çok geniş alanlar kaplayan granitoyid kayaçlar olup, "Rize plüto- nu" olarak adlandırılan ve büyük bir batolit konumunda olan yüzlekle birlikte daha küçük plütonlar şeklinde Artvin-Arhavi-Yolgeçen, Rize-Avup Dağı, Trabzon- Zigana ve Gümüşhane-Torul mevkilerinde gözlenirler (Şekil 2).
Rize plütonu, İkizdere, Çamlıhemşin, Yusufeli ve İspir yörelerini içine alan çok büyük bir granitoyid top- luluğu olup, Jura, Üst Kretase ve Paleosen yaşlı birim- leri keserek yer yer dokanak metamorfizmasına uğrat- mıştır. Bu plütonu oluşturan kayaç cinsleri genellikle kuzey kesimlerde kuvarslı diyorit-granodıyorit-granit ve tonalit, güney kesimlerde ise gabro-siyenogabro- siyenit ve monzonit karakterindedir. Plütonun çeşitli mevkilerinde Çoğulu (1975), Taner (1977), Moore ve diğerleri (1980) ve JICA (1986) tarafından yapılan rad-
25
27
YALÇINALP
yometrik yaş tayinleri sonucunda (Şekil 2), granitoyid- lerin genellikle Üst Kretase'den itjbaren sokulum yap- maya başlamış oldukları anlaşılmaktadır. Diğer küçük granitoyid yüzlekleri ise genellikle kuvarslı diyorit, gra- nodiyorit ve granit bileşimli olup, Rize plütonu'yla aynı yaşta oldukları kabul edilmektedir.
PORFİRİ MİNERALLEŞME İÇEREN GRANİTOYİDLERİN PETROKİMYASAL ÖZELLİKLERİ
İnceleme alanında mostra veren granitik kayaçlar- dan çok sayıda profil alınarak porfiri mineralleşme içe- ren kesimler tesbit edilmiştir (Şekil 2). İncelenen mine- ralleşme sahalarının mineralojik ve petrografik özellikleri Tablo l'de özetlenmiştir. Alınan çok sayıda- ki örnekten gerçekleştirilen petrografik incelemelerin yanısıra Artvin - Arhavi - Yolgeçen, Rize - Pazar - Avup dağı, Rize - Çamlıhemşin - Ayder Yayla, Rize - İkizdere - Çimil Dere ve Trabzon - Maçka - Hamsiköy mineralizasyon yörelerinden derlenen toplam 23 adet granitoyid örneğinin KTÜ, Jeoloji Mühendisliği Bölü- mü Laboratuvarlarında ana ve iz element analizleri ya- pılmıştır (Tablo 2). Na2, MgO, FeO ve Fe2O3 haricinde- ki silikat analizleriyle iz element analizleri XRF, Na2O ve MgO analizleri AAF, FeO ve Fe2O3 analizleri ise yaş kimyasal yöntemle yapılmıştır.
Ana elementlerden SiO2, Na2O, K2O ve CaO ilişki- leri granitoyidlerin sınıflandırılmasında önemli rol oy- Tablo 1. Doğu Pontidlerdeki porfiri Cu ve Mo mineralleş-
melerinin genel özellikleri.
narlar. Örnekleri, magmatik serileri alkali, kalkalkali, alkali-kalsik ve kalsik olarak sınıflayan Peacock (1931) diyagramına uyarladığımızda kalk-alkali alana düştük- leri görülmektedir (Şekil 3). AFM diyagramı da (Kuno, 1969) granitoyid örneklerimizin kalk-alkali karakterde olduklarını desteklemektedir (Şekil 4). Chappel ve Whi- te (1974)'e göre, kısmi ergime sırasında S-tipi, granito- yidlerde Na'nııı azalmasına karşılık K artmaktadır. I- tipi granitoyidlerde ise bu oran tamamen terstir. Yani Na/K oranı daha yüksektir. Yazarların bu jeokimyasal verilerine göre Aykol ve Tokel (1991)'in geliştirdikleri K2O ve Na2O diyagramında porfiri cevherleşme içeren sahalara ait granitoyid örneklerinin tümü I-tipi granit alanına düşmektedir (Şekil 5).
Bölümsel ergime sırasında diğer elementlerden fark- lı davranarak oluşan ergiyiğe ilk geçen uyumsuz ele- mentlerin, kondritlere oranla, yeni oluşturdukları for- masyonlardaki derişimlerinin kaç defa zenginleştiğini ortaya koymak amacıyla iz elementlerden Rb, Sr, Zr, Y, Ba, La, Ce analizleri yapılmış ve bunlar K, Ti, P ele- mentleriyle birlikte kondritlerdeki ana değerlere oran- lanmıştır. Brown ve diğerlerinin (1984) geliştirmiş ol- duğu diyagrama uyarlandığında normal ada yayı alanına düştükleri görülür (Şekil 6). Fosfor (P) değerin- deki negatif anomali ise, bu elementin uçucu bileşenler fazında kaybolduğu veya hidrotermal ayrışmaya bağlı olarak fakirleştiği şeklinde açıklanabilir.
Table 1. General characteristics of the porphyry Cu and Mo mineralizations in Eastern Pontides.
28
DOĞU PONTİTLERDE PORFİRİ Cu-Mo
Pearce ve diğerleri (1984), çeşitli tektonik ortamlar- da oluşan granitoyidlerdeki uyumsuz büyük iyon çaplı litofil elementlerle, (LIL) uyumlu kalıcı elementlerin (HFS) karşılıklı ilişkilerini incelemişlerdir. Bu ele- mentler içinde en önemlileri Rb, Nb ve Y dir. Rb, vol- kanik yay gnnitoyidleri ile çarpışma granitoyidleri ara- sında ayırtman özelliğe sahiptir. Pearce ve diğerleri (1984)'nin geliştirmiş olduğu Rb-SiO2 diyagramında,
bölge örneklerinin tümü volkanik yay granitoyidleri (VAG) alanındadır (Şekil 7). Aynı yazarlara ait Nb-Y ve Rb- (Nb+Y) diyagramlarında da, yine tüm granitoyid örneklerinin volkanik yay granitoyidleri alanına düştü- ğü izlenmektedir (Şekil 8 ve 9).
Ada yayının olgunlaşma derecesini ortaya koyan Brown ve diğerlerine (1984) ait Rb/Zr-Y ve Rb/Zr-Nb diyagramlarında, örneklerin, ilkselden normal ada yayı-
Tablo 2. Doğu Pontid granitoyidlerinden alman bazı kayaç örneklerin ana ve iz element analiz değerleri. AY- (1, 2, 3, 4): Çamlıhemşin-Ayder Yayla, Av-(1, 2, 3): Pazar-Avup Dağı, İK-(1, 2, 3): Ikizdere yöresi, YG-(1, 2, 3): Arhavı-Yolgeçen yöresi, GY-(7, 9, 13, 14, 19, 28, 30, 32, 36, 44): Maçka-Güzelyayla yöresi (AK=Ateşte kayıp).
Table 2. Major and trace element analysis results of the se- lected samples taken from the Eastern Pontid gra- nitoids. AY-(1, 2,3, 4): Çamlıhemşin-Ayder Yayla area, AV-(1, 2, 3): Pazar-Avup Dağı area, 1K-(1, 2, 3): İkiz dere area, YG-(1, 2, 3): Arhavi- Yolgeçen area, GY- (7, 9, 13, 14, 19, 28, 30, 32, 36, 44): Maçka-Güzelyayla area (Ll=Loss on ig- nition).
AY-1 AY-2 AY-3 AY-4 AV-1 AV-2 AV-3 İK-1 IK-2 İK-3 YG-1 YG-2
SİO2 % AI2O3TİO2 Fe2O3 FeO MnOMgO CaO Na2OK2O AK/LIP2O5 TOPLAM Rb ppm Zr Sr Nb Y Ba Ce La
68.08 16.150.40 2.761.27 0.181.90 2.323.88 0.1G1.94 114 100.62 108 2Q2 378 22 27 558 68 3
67.54 15120.38 0 8 8 0.151.91 2.103 0 2 3.474.20 0.091.12 )9.98 116 157 295 30 30 736 72 4
68.25 17.440.38 2.261.04 0.202.16 2.572 9 8 0.121.90 100.321.02
120 148 306 27 42 660 63 3
66.92 15.840.42 0.922.00 0.122.25 2.963.79 2.860.10 99.24106
112 136 300 26 28 704 30 5
69.87 13.680.32 0.751.63 0.101.83 3.641.76 4.68Q.08 99.320.98
82 100 284 14 12 921 44 5
68.45 15.120.34 0.821.83 0.151.97 2.054.46 3.770.08 100.091.05
85 175 266 30 18 877 36 4
70.04 13.000.30 0.861.87 0.142.05 3.035.92 0.102.04 100.531.18
94 162 297 12 10 714 48 6
73.58 11.850.24 0.350.76 0.082.41 4.662.32 3.540.05 100.680.84
105 160 312 10 32 689 83 4
70.72 13.080.26 0.420.88 0.081.81 2.164.02 4.890.03 99.250.90
102 178 308 12 30 842 76 4
73.05 13.060.22 0.450.97 0.101.18 2.893.48 3,000.06 99.481.02
96 117 330 18 45 916 80 6
61.34 17.890.30 2.084.52 0.131.96 1.15 5 6 4 2.580.12 99.660.95
80 156 286 16 28 648 89 3
62.48 16.970.28 4.392.02 0.122.00 3.863.53 2.Ş90.08 99.391.00
82 103 299 13 100238 73 3
YG-3 GY-7 GY-9 GY-13 GY-14 GY-19 GY-28 GY-30 GY-32 GY-36 GY-44
SİO2 % AI2O3TİO2 Fe2O3 feO MnO MgO CşONa;2O K2OP2O5 AK/LÏ TOPLAM Rb ppm Zr Sr Nb Y Ba Ce La
65.36 15.840.30 .2.00 4.300.10 2.122.85 3.122.42 0.100.86 99.37 85 92 285 20 , 59626 68 5
67.74 17.630.35 0.591.26 0.172.31 3.413.37 0.091.97 100.841.95
69 203 284 11 28 135815 4
67.79 17.940.38 0.551.17 0.072.41 2.843.13 2.430.08 100.601.86
78 203 323 14 28
r 1205 43 7
70440.38 16.26 0.561.18 0.102.05 3.373.37 2.920.12 100.260.88
103 207 294 13 39 119470 8
65.45 18.050.33 0.581.24 0.142.70 3.773.20 2.090.14 99.742.05
75 210 307 10 33 1252 103 9
66.26 17.940.43 0.581.23 0.081.98 3.803.80 2&0 0.161.72 100.88 105 210 3329
39 1358 81 5
69 30 16.550.43 0.531.14 0.102.18 3.513.16 2.720.05 100.630.96
104 205 296 22 122939 21 3
68.11 17.130.36 0.531.14 0.082.01 2.263.37 2.890.09 99.400.83
106 203 318 16 111239 21 2
69.22 18.270.41 0.631 33 0.122.20 3.371.36 0.073.04 100.202.00
104 199 283 28 141633 54 5
69.13 16.860.40 0.591.25 0.092.11 3.273.40 0.082.29 101.331.86
98 217 339 19 133621 86 6
65.71 18.290.38 0.541.15 0.022.10 3.254.04 2.070.13 99.922.24
83 218 728 8 21 ' 59912 5
29
YALÇINALP
ada yayı ortamını işaret ettiğini göstermektedir. Bu ne- denle, bölgede, Üst Kretase ve daha genç yaştaki grani- toyid sokulumlannin nisbeten yüzeye yakın kesimlerin- de (epizon) yerleşmiş olanlarında yapılacak detaylı jeolojik ve jeokimyasal araştırmalarla, daha bir çok porfiri bakır ve molibden cevherleşmesi ortaya çıkartı- lacaktır.
DEĞİNİLEN BELGELER
Aykol, A., ve Tokel, S., 1991, The geochemistry and tectonic setting of the Demirköy pluton of the Srednogorie- Istranca granitoid chain, NW Turkey, Min. Magazine, 55, 249-256.
Brown, G.C., Thorpe, R.S., and Webb, P.C., 1984, The Geo- chemical Characteristic of Granitoids in Contrasting Arc and Comments on Magma Source: Jour. Geol.
SocLon., 141,413-426.
Chappel, B.W. and White, A.J.R., 1974. Two Contrasting Granite Types: Pasific Geol., 8, 173-174.
Çoğulu E., 1975, Gümüşhane ve Rize Bölgelerinde Petrogra- fik ve Jeokronolojik Araştırmalar: l.T.Ü Kütüphanesi, 1034, 112 s. istanbul.
Gedikoğlu, A., 1978, Harşit Granit Karmaşığı ve Çevre Ka yaçları: Doçentlik Tezi, K.T.Ü. Yer Bil. Fak. Trabzon.
185 s. (Yayımlanmamış).
JICA, 1986, The Republic of Turkey report on the cooperative mineral exploration of Gümüşhane area, consolidated re- port, Japan Inter. Coop. Agency. 147 s. (Yayımlanmamış).
Kuno, H., 1969, Differantiation of Basalt Magma, Interscience Basalts. 2. 623-688.
Mitchell, A.H., Bell, J.D., 1973, Island-Arc Evolution and Related Mineral Deposits: Jour. Geol. 81, 381-405.
Moore, M. J., Me Kee, E.H. ve Akıncı, Ö., 1980, Chemistry and Chronology of Plutonic Rocks, in the Pontid Mountains, Northern Turkey: European Cooper De- posits, 209-216, Belgrade.
Peacock, M.A., 1931, Classification of the Igneous Rock Ser- ies: Jour. Geol. 39, 54-79.
Pearce,J.A., Harris, N.B.W., and Tindle, A.G., 1984 Trace Elements Discrimination Diagram for the Tectonic In- terpretation of Granitic Rock: Journal of Petrology, 25/4, 956-983.
Sawkins, F.J., 1972, Sulfide Ore Deposits in Relation to Plate Tectonics, Jour. Geol., 80, 377-397.
Sillitoe,R.H., 1972, A Plate Tectonic Model for the Origin of Porphyry Copper Deposits: Econ. Geol. 67, 184-197.
Taner, M.F., 1977, Etude Geologique et Petrographique de la Region de Güneşce-lkizdere Situe au sud de Rize (Pontid Oriantales, Turquie): Doktora Tezi, Geneve Üniv. 180 s. (Yayımlanmamış).
Tokel, S., 1981, Plaka Tektoniğinde Magmatik Yerleşimler ve Jeokimya, Türkiye'den örnekler: Yeryuvarı ve İn- san, 6/3-4, 55-65.
Van, A., 1990, Pontid Kuşağında Artvin Bölgesinin Jeokim yası, Petrojenezi ve Masif Sülfit Mineralizasyonları:
Doktora Tezi, K.T.Ü. Jeol.Böl. Trabzon. 220 s. (Yay- ımlanmamış).
Yalçınalp, B., 1992. Güzelyayla (Maçka-Trabzon) Porfiri Cu- Mo Cevherleşmesinin Jeolojik Yerleşimi ve Jeokim- yası: Doktora Tezi, K.T.O. Jeol. Böl. Trabzon. 175 s.
(Yayımlanmamış).
32
