Şirindere (Menderes Masifi, Aydın KB Türkiye) bölgesindeki altın içeren akışkanların karakteristik özellikleri: Mineralojik, jeokimyasal ve akışan kapanım çalışmaları
The characteristics of the gold-bearing fluids at Şirindere Area, Aydın (NW Türkiye): Evidence from minerological, geochemical, and fluid inclusions studies
Yazar: HATİCE NUR BAYRAM
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA KUMRAL
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Jeoloji Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering
Dizin: Altın = Gold ; Jeokimya = Geochemistry ; Jeoloji = Geology ; Jeolojik inceleme = Geological survey ; Kuvars = Quartz

Özet:
Bu çalışma, altın mineralizasyonunun oluşumunu ve bunun metamorfik ve deformasyonel süreçlerle ilişkisini daha iyi anlamak için Aydın'ın (KB-Türkiye) Şirindere bölgesindeki altın içeren solüsyonların özelliklerine odaklanmaktadır. Şirindere bölgesi, Menderes Masifi metamorfik kompleksinin bir parçasıdır. Menderes Masifi'nin temel kayaları ile temsil edilen Prekambriyen yaşlı muskovit şist, muskovit gnays, garnetli granitik gnays ve tremolit-şist birimlerini içerir. Metagranit sokulumları 479±9 My'da oluşmuş ve 230 My'da Triyas döneminde metamorfizmaya uğramıştır. Göktepe Formasyonuna ait Permo-Karbonifer mermerler sahada farklı lokasyonlarda haritalanmıştır. Selimiye Formasyonu muskovit şist ve fillatlardan meydana gelmektedir. Altın içeren kuvars damarları Selimiye mika şistlerinde foliasyonlara uyumlu yerleşmiştir. Damarlar fay hatları ve makaslama zonlarının içinde, K-G doğrultulu olup, mika şistin foliasyon yönüne paralel olarak yer yer budinajlar halinde de yerleşmiştir. 
Kuvars-karbonat damarlarında iki farklı faz kuvars tespit edilmiştir: birinci faz, ikinci fazı gösteren daha küçük poligonal kuvars kristalleri ile çevrili dalgalı sönme ve tırtıklı kenarlara sahip iri kuvars kristalleri ile karakterize edilir.  Saha gözlemleri ve petrografik çalışmalara göre mikaşist içindeki kuvars-karbonat damarları çevresinde meydana gelen hidrotermal alterasyonlar silisleşme, kloritleşme ve serisitleşmedir. Pirit ve hematit, 7,4 ppm'e kadar Au konsantrasyonları olan serbest doğal altınla birlikte, altınlı kuvars damarlarında bulunan cevher mineralleridir. Homojenleşme sıcaklıkları (Th) 178,7 ile 337,3°C arasında değişmektedir. Kuvarsın (klatratsız) ortalama tuzluluk değerleri birincil ve ikincil kapanımlar için sırasıyla ağırlıkça %10.48 ve %8.97 NaCl eşdeğeridir. Klatrat içeren sıvı kapanımlar; kuvars minerallerinin birincil ve ikincil kapanımlar için sırasıyla ağırlıkça %10.84 ve %9.99 NaCl tuzluluk değerleri vermektedir. Klatrat içermeyen kalsit mineralleri sıvı kapanımlarında, birincil ve ikincil kapanımlar için sırasıyla ağırlıkça %12 ve %7.5 NaCl tuzluluk değerlerine sahiptir. Karbonik faz, oda sıcaklığında görülmez, ancak klatrat kapanımlar donduğunda oluşmaktadır. Bu, çözelti sisteminde karbonik fazın var olduğunu gösterir. Bu sıvılar, düşük bir CO2 konsantrasyonuna ve düşük ila orta tuzluluğa (ağırlıkça %0,88–23,89 NaCl eşdeğeri) sahiptir. 178,7 ila 322,5 °C arasında değişen sıcaklıklarda oluşmuştur ve ortalama 277,3°C'de metamorfik bir kaynağa sahiptir.
M1, M2, M3 ve M6 olarak metamorfik süreçlerinin yanı sıra D3 ve D4 deformasyonları dahil olmak üzere çeşitli metamorfik olaylar ve deformasyonel süreçler Şirindere bölgesini etkilemiştir. M1, granat içeren granitik gnaysta meydana gelen yüksek basınç-düşük sıcaklık (YB/DS) koşulları ile karakterize edilmektedir. M2, Ordovisiyen'deki granitik sokulumlarla ve metagranitlerle sonuçlanan ortak erime ve migmatizasyon süreçleriyle oluşmuştur. Şistlerde (tremolit-şist ve mikaşist) M3 metamorfizmasının izleri görülür ve bölgesel metamorfizma tüm masif ile birlikte sahada bulunan birimleri de etklilemiştir. M6, Miyosen genişleme rejimi sırasında meydana gelen, çalışma sahasında bulunan granit sokulumlarının üreten son metamorfik evredir. D3, Erken Miyosen'de granit sokulumlarının yerleşmesi ile orojenik çökmenin neden olduğu K-KKD doğrultulu genişlemeli bir deformasyondur. Neotektonik D4 deformasyonları, K-G yönünde genişlemeden kaynaklanır. 
Kuvars-karbonat damarları ve budinajlar kuzey-güney doğrultusunda uzanır ve D4 deformasyon evresine karşılık gelir. Şirindere bölgesinde altın oluşumunda metamorfizma önemli rol oynar; altın cevherleşmesinin, çalışma alanındaki volkano-sedimanter kayaçların (metamorfizma sonucu Selimiye Formasyonuna ait tremolit ve mikaşistine dönüşmüş) M3 ve M6 metamorfik olayları sırasında hidrasyonu ve dekarbonizasyonu ile oluşan metamorfik sıvıdan kaynaklandığı düşünülmektedir. 
Mineralizasyonun oluşumu sırasında, hidrotermal sıvılar, çalışma alanında tremolit-şist (metagabro) ile temsil edilen daha önce oluşmuş mafik kayadan altını çözerek re-mobilize etmiş ve daha sonra K-G genişlemeli makaslama zonları (D3-D4) boyunca yukarı doğru hareket ettirmiştir. Bu taşıma boyunca değişen fiziko-kimyasal koşullar (sıcaklık ve basınç azalması) altının kuvars damarları ve budinajları içerisinde oluşmasına sebep olmuştur. Deformasyon ve metamorfizma arasındaki ilişki, yapısal olarak elverişli bölgelerde altın cevherleşmesine sebep olmuştur. Elde edilen verilerin tamamı göz önüne alındığında, Şirindere bölgesindeki altın oluşum süreçleri, mezotermal sistem orojenik altın yatakları oluşumuna benzerlik göstermektedir.

Abstract:
This study focuses on the characteristics of gold-bearing fluids in the Şirindere area of Aydin (NW Türkiye), in order to better understand the genesis of gold mineralization and its relationship to metamorphic and deformational processes in the study area. Geochronological studies indicate that magmatism activities in the Menderes Massif occur in 4 main periods; It took place in the Proterozoic, Cambrian, Triassic, and Tertiary.  The Menderes Massif is a complex structure in which asymmetric folds, large-scale thrusts in the cataclassic zones, traces of compression and expansion zones can be seen. Its complex core structure is evidence of its metamorphic past with more than one phase. The number and ages of the phases of the multiple metamorphic complex, whose deformation history is also highly controversial, have not been determined yet. However, these deformations can be examined in two categories; Pre-alpine(D1) and post-alpine (D2, D3, D4). 
The Şirindere region is part of the Menderes Massif metamorphic complex. It includes Precambrian muscovite schist, muscovite gneiss, garnetiferous granitic gneiss, and tremolite-schist units, which are represented by the core rocks of the Menderes Massif. Metagranite intrusions were formed at 479±9 Ma and metamorphosed during the Triassic period at 230 Ma. Permo-carboniferous marbles from the Goktepe Formation were discovered in several locations. Selimiye Formation consists of muscovite schist and phyllite. The gold-bearing quartz carbonate veins are hosted in the mica schists of Selimiye Formation occurred within the fault, and the shear zone trended N-S, having locally boudinage forms parallel to the direction of foliation of the mica schist. 
Two generations of quartz have been detected in quartz-carbonate veins: the first generation is characterized by huge quartz crystals with undulose extinction and serrated borders, surrounded by smaller polygonal quartz crystals indicating the second generation. According to field observations and petrographic studies, the hydrothermal alterations that occurred around the quartz-carbonate veins within the mica schist are silicification, chloritization, and sericitization. Pyrite and hematite are ore minerals found in auriferous quartz veins, together with free native gold with Au concentrations of up to 7.4 ppm. 
By selecting the samples with known ore content, polished sections of the samples were prepared and the minerals accompanying the mineralization were determined. The gold grains are in the free form of quartz minerals, bright yellow in color and 40-50µm in size.Pyrite can be found singly or in goethite minerals. Goethite is light gray and hematite minerals are dark brown.  According to fluid inclusion data from the gold-bearing quartz carbonate vein, the Şirindere gold mineralization originated from aqueous-carbonic ore fluids. In the Şirindere region, inclusions in quartz and calcites were measured. Generally, the inclusions measured in quartz and calcite minerals are primary and biphasic (L-V) inclusions. The dimensions of the inclusions in the mineral crystals found are between 6.8-258µm in quartz minerals and 70.65µm in average, and between 32.7-59.8µm in calcite minerals and 46.25 µm in average.
During liquid inclusion measurements, it is not always easy to discern the eutectic temperature or initial melting temperature of the liquid inclusion. During the investigations, eutectic temperature (Te) values were determined for some samples. The eutectic temperature (Te) ranges between -46.6 and -2.2 °C, whereas the melting temperature of ice (Tmice) ranges between -18.8 and -0.2 °C, and the melting temperature of clatherate (Tmclathrate) ranges between 5.3 and 7.3 °C. The homogeneous temperature (Th) ranges between 178.7 and 337.3 °C. The average salinity values of quartz (without clathrate) are 10.48 and 8.97 wt.% NaCl equivalent for primary and secondary inclusions, respectively. Whereas the FIs-bearing clathrate exhibits typical salinity values of 10.84 and 9.99 wt.% NaCl equivalent for the primary and secondary FIs of quartz minerals, respectively. Calcite mineral FIs do not include clathrate, which has salinity values of 12 and 7.5 wt.% NaCl equivalent for the primary and secondary inclusions, respectively. The carbonic phase is not visible at room temperature, but the clathrate originated when the inclusions froze. This demonstrates that the carbonic phase exists in the solution system. These fluids have a low CO2 concentration and a low to medium salinity (0.88–23.89 wt.% NaCl equivalent) and are created at temperatures ranging from 178.7 to 322.5 °C, with the average of 277.3°C having a metamorphic source.
Several metamorphic episodes and deformational events have influenced the Şirindere area, including M1, M2, M3, and M6, as well as D3 and D4. M1 is distinguished by high pressure-low temperature (HP/LT) conditions that occur in garnet-bearing granitic gneiss. M2 was formed through common melting and migmatization processes that were triggered by granitic intrusions in the Ordovician, resulting in metagranites. M3, or regional metamorphism, has been observed in schist rocks (tremolite-schist and mica-schist). M6 is the latest metamorphic episode generated by granite intrusions that occurred during the Miocene extensional regime. D3 is an N-NNE-trending extensional deformation caused by orogenic subsidence with the emplacement of granite intrusions in the Early Miocene. D4 neotectonic deformations are caused by expansion in the N-S direction. The quartz-carbonate veins and boudinages run north-south and correspond to the D4 deformation phase. 
The metamorphism plays an important role in the gold formation in the Şirindere area; the gold mineralization was supposed to be derived from the metamorphic fluid originated by the hydration and decarbonization of volcano-sedimentary rock in the study area (metamorphosed to tremolite and mica schist of the Selimiye Formation) during the metamorphic episodes M3 and M6.
During the mineralization process, the hydrothermal fluids leached gold from earlier-formed mafic rock, represented in the study area by tremolite-schist (metagabro), and subsequently moved upward along the N-S extentional shear zones (D3-D4). The physicochemical conditions changed (temperature and pressure decreased) throughout this transportation and were deposited in the form of gold-bearing quartz veins and boudinages. The close relationship between deformation and metamorphism induced gold deposition in structurally favorable sites. Overall, the gold-forming processes in the Şirindere area are remarkably analogous to those in mesothermal orogenic gold deposits.