Gökçeyayla ile Akhisar köyleri (Han-Eskişehir) arasında kalan grafit yataklarının jeolojisi, mineralojisi ve jeokimyasal özellikleri
Geology, mineralogy and geochemical properties of graphite deposits between Gökçeyayla and Akhisar (Han-Eskişehir)
Yazar: ERAY ÇAKIN
Danışman: DOÇ. DR. METİN BAĞCI
Afyon Kocatepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering
Dizin: Afyonkarahisar = Afyonkarahisar ; Amorf = Amorphous ; Eskişehir-Han = Eskişehir-Han ; Grafitler = Graphites ; Jeokimya = Geochemistry ; Mineraloji = Mineralogy ; İzotoplar = Isotopes

Özet:
Eskişehir İli Han İlçesi Gökçeyayla, Akhisar ve Peçene ve çevresinde yapılan bu çalışmada metamorfik kayaçlar içerisindeki grafitler incelenmiştir. Gelişmiş ülkeler tarafından kritik hammaddeler içerisinde yer alan grafitlerin; 1960'lı yıllarda işletilen grafit ocağının yeni teknoloji ile jeolojik ve jeokimyasal özellikleri ortaya konulması amaçlanmıştır. Çalışma alanının temelinde yer alan Paleozoik yaşlı Afyon Metamorfitleri yer almaktadır. Bu metamorfik istif içinde ince ve orta kalınlıkta koyu siyah renkli değişik karbon oranları içeren amorf grafit oluşumları bulunmaktadır. Afyon Metamorfikleri üzerinde uyumsuz olarak gelen Triyas yaşlı Çakmak Kuvarsiti ve Loras Formasyonu bulunmaktadır. Bunun üzerinde uyumsuz olarak Miyosen yaşlı Gebeceler Formasyonu ve yine uyumsuz olarak Seyrediler İgnimbiriti yer almaktadır. İnceleme alanının en genç birimlerinin Kuvaterner yaşlı Alüvyon birimleri oluşturmaktadır. 
Arazi çalışmaları inceleme alanında 3 farklı lokasyonda yürütülmüştür. Bu lokasyonlar Ataklı Deresi, Elma Deresi ve Kezban Alanından oluşur. Arazi çalışmaları sırasında grafit içeren kayaçlar ve bunun çevresinde bulunan yan kayaçlardan toplam 35 tane örnek alınmıştır. Amorf grafit örnekleri arasından seçilen 10 örnek üzerinde minerolojik - petrografik incelemeler kapsamında; Polarizan Mikroskop, X ışınları difraktoramı (XRD), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM/EDX) ve Raman Spektromu incelemeleri yapılmıştır. Ayrıca bu örnekler üzerinde jeokimyasal analiz çalışmaları yapılmıştır. Bu kapsamda örneklerin Ana Oksit, İz ve Nadir Toprak Element (REE) Analizleri ile Duraylı İzotop (δ13C, δ18O) analizleri yapılmıştır.
Polarizan Mikroskop incelemelerinde özellikle mermer örneklerinde mikro kırık ve çatlaklar içerisine grafitin yerleşmiş olduğu belirlenmiştir. XRD incelemelerinde 3.34 ve 2.12 pik değerleri bulunmuştur.  SEM/ EDX incelemeleri Agf 3 ve Agf 11 örnekleri üzerinde yapılmıştır.  EDX analizlerinde Agf 3 örneğinde karbon içeriği %44.05, Agf 11 örneğinde karbon içeriği % 56.23 olarak bulunmuştur. Raman spektorumu çekimleri sonucunda grafitlere ait pikler D bantı 1343, G bandı 1574, ve 2D bandı 2679 pik değerleri bulunmuştur. 
Jeokimyasal incelemeler kapsamında Ataklı Deresi, Elma Deresi ve Kezban Alanı Lokasyonlarından alınan amorf grafit içeren kayaçların analiz sonuçlarına göre tüm bölgelerde SiO2 içeriği ( 39.98 - 90.16 wt%) en yüksektir. SiO2 içeriğinin artmasına karşılık diğer ana oksit içeriklerinin azaldığı gözlenmiştir.  Karbon içeriği (CM) Ataklı Deresi Lokasyonunda 8.59 wt%  ile en yüksek içeriğe sahiptir. İz element içeriklerine göre Rb, Sr, U ve Zr içeriklerinin diğer iz elementlere göre tüm bölgelerde daha zenginleştiği gözlenmiştir. Ayrıca örümek diyagramlarına göre nadir toprak element (REE) içerikleri incelendiğinde Eu'un negatif anomali verdiği görülmüştür. Son olarak δ13C duraylı izotop analiz 

Anahtar Kelimeler: Afyonkarahisar, Amorf Grafit, Jeokimya, Duraylı İzotop, XRD, Raman Analizi

Abstract:
Daha sonra doldurulaThere are amorphous graphite formations in the metamorphic rocks widely distributed around Gökçeyayla, Akhisar and Peçene (Eskişehir/Han). The geological, mineralogical and geochemical properties of graphite formations were investigated within the scope of this study. Graphite, which is among the critical raw materials by developed countries; It is aimed to reveal the geological and geochemical characteristics of the graphite quarry, which was operated in the 1960s, with the new technology. Paleozoic aged Afyon Metamorphites are located at the base of the study area. In this metamorphic succession, there are thin and medium thickness dark black colored amorphous graphite formations containing different carbon ratios. Triassic aged Çakmak Quartzite and Loras Formation overlie the Afyon Metamorphics unconformably. Above this, the Miocene aged Gebeceler Formation is unconformably overlain by the Seydiler Ignimbrite. Quaternary aged Alluvium units constitute the youngest units of the study area.
Field studies were carried out in 3 different locations in the study area. These locations consist of Ataklı Stream, Elma Stream and Kezban Field. During the field studies, a total of 35 samples were taken from the rocks containing graphite and the surrounding rocks. Within the scope of mineralogical - petrographic studies on 10 samples selected from amorphous graphite samples; Polarizing Microscope, X-ray diffractor (XRD), Scanning Electron Microscope (SEM/EDX) and Raman Spectrum examinations were performed. In addition, geochemical analysis studies were carried out on these samples. In this context, Major Oxide, Trace and Rare Earth Element (REE) analyzes and Stable Isotope (δ13C, δ18O) analyzes of the samples were carried out.
In Polarizing Microscope examinations, it was determined that graphite was settled in micro fractures and cracks, especially in marble samples. In XRD examinations, peak values of 3.34 and 2.12 were found. SEM/EDX examinations were performed on Agf 3 and Agf 11 samples. In EDX analysis, the carbon content of Agf 3 sample was 44.05%, and the carbon content of Agf 11 sample was 56.23%. As a result of Raman spectra acquisition, the peak values of the graphites were found to be 1343 in the D band, 1574 in the G band, and 2679 in the 2D band.
According to the analysis results of amorphous graphite-containing rocks taken from Ataklı Stream, Elma Stream and Kezban Area locations within the scope of geochemical investigations, SiO2 content (39.98 - 90.16 wt%) is the highest in all regions. It was observed that the other main oxide contents decreased while the SiO2 content increased. Carbon content (CM) has the highest content with 8.59 wt% in Ataklı Stream Location. According to the trace element contents, Rb, Sr, U and Zr contents were observed to be richer in all regions compared to other trace elements. In addition, when the rare earth element (REE) contents were examined according to the knitting diagrams, it was seen that Eu gave negative anomaly. Finally, according to the δ13C stable isotope analysis results, the graphite samples were determined to be of biogenic origin.


Keywords: Afyonkarahisar, Amorphous Graphite, Geochemistry, Stable Isotope, XRD, Raman Analysis