Manisa-Salihli-Köprübaşı uranyum zuhurunun incelenmesi
Investigation of the Manisa-Salihli-Köprübaşı uranium ore deposit
Yazar: HÜLYA KAÇMAZ
Danışman: PROF.DR. M. ERAN NAKOMAN
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering
Dizin: Hidrojeokimya = Hydrogeochemistry ; Jeokimya = Geochemistry ; Uranyum = Uranium

Özet:
Köprübaşı uranyum yatağı Türkiye'deki en büyük uranyum yataklarından biridir.Yatak konglomera ve kumtaşları ile ara tabakalanma gösteren ince çamur, silt, kiltaşlarından oluşmuş Neojen akarsu sedimentleri içerisindedir. Sedimentler genelliklebasenin kenar kısımlarındaki metamorfik kayaçlardan türemiştir. Sedimentleriçindeki uranyumun kaynağı yüksek miktarda uranyum içeren metamorfik kayaçlarve tüflerdir.Kasar, Ecinlitaş, Çetinbaş, Topallı, Uğurlu (Tomaşa) ve Kayran sektörleri başlıcaçalışma alanlarıdır. Cevherleşme bu bölgelerdeki kumtaşları ve konglomeralariçerisinde yaygın olarak görülmektedir.Cevher minerallerini ve alterasyon ürünlerini belirlemek amacıyla X-ışınıdifraktometre ve SEM/EDS analizleri yapılmıştır. Sedimentler içerisinde torbernit[Cu(UO2)2(PO4)2·10H2O], meta-torbernit [Cu(UO2)2(PO4)2·8H2O] ve meta-otünit[Ca(UO2)2(PO4)2·6H2O] gibi uranyum mineralleri ile birlikte jarosit ve klorit-kaolinitgibi alterasyon mineralleri belirlenmiştir. Makroskobik torbernit ve otünit kumtaşlarıve konglomeralar içerisinde yeşil ve sarı yeşil kristalleri ile çıplak gözle görülürken,mikroskobik otünit kristalleri kumtaşı ve konglomeralar içerisindeki gözeneklerdesaçınmış halde ultraviyole ışık altında kolaylıkla görülebilir.Sedimentler içinde uranyum tenörü değişken olup, genellikle düşük ile ortaderecededir (% 0,01 ile % 0,4 U3O8). Bununla birlikte, demirce zengin sedimentlerdebu değer % 1,06'ya kadar çıkmaktadır. Genel olarak bakıldığında, sedimentlerdekiuranyum zenginleşmesinin kayaçtaki demir miktarı ile ilişkili olduğu görülmektedir.Bu nedenle, demir oksitlerin ikincil uranyum fosfatların çökeliminde önemli bir roloynadığı düşünülmektedir.Sığ yeraltı sularında (2 ile 6 m), nötür'e yakın pH değerleri (6,1-6,7) ve oksitlikoşullar (Eh=119 ile 275 mV) görülmektedir. Sular genellikle Ca-Na-Mg-HCO3tipindedir. Kalsit, anhidrit, jips, bakımından doygunluk değerinin altındaki bu sular,hematit, götit, illit, kaolinit, korendon diyaspor, böhmit, jipsit ve kuvars bakımındandoygunluk değerinin üzerindedir. Bu durum sığ yeraltı sistemindeki esashidrokimyasal sürecin silikat ayrışması olduğunu göstermektedir.Uranyum fosfat içeren sedimentlerle kontak halinde olan yeraltı suları 1,71 ?g/lile 23, 97 ?g/l arasında değişen düşük uranyum içeriğine sahiptir. Yeraltı sularındakiuranyum ile fosfor arasında görülen mükemmel korelasyon sudaki çözünmüşuranyumun, uranyum fosfatlarla ilişkili olduğunu göstermektedir. Yeraltı sularındakidüşük uranyum konsantrasyonları, oksitli akifer kayacı içerisindeki uranyum fosfatminerallerinin nötre yakın koşullardaki düşük çözünürlüğündendir.Anahtar Kelimeler: Köprübaşı, Mineraloji, Jeokimya, Uranyum fosfat, Hidrojeoloji

Abstract:
The Köprübaşı (Manisa) uranium deposit is one of the largest uranium deposits inTurkey. The deposit is hosted in Neogene fluvial sediments which consist ofsandstone and conglomerate interlayered with siltstone, claystone and mudstone.Sediments were largely derived from metamorphic rocks adjacent to the basins ofdeposition. The metamorphic rocks and tuffs containing high U content areconsidered to be the sources of the uranium ore in the study area.There are six main districts at the Köprübaşı. These are Kasar, Ecinlitaş, Çetinbaş,Topallı, Uğurlu (Tomaşa) and Kayran. The sandstones and conglomerates are themost widespread sediments in these districts and host the majority of the U ore.X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) with energydispersiveX-ray spectroscopy (EDS) analysis were used to identify the ore mineralsand associated alteration products. The uranium minerals are torbernite[Cu(UO2)2(PO4)2·10H2O], meta-torbernite [Cu(UO2)2(PO4)2·8H2O] and metaautunite[Ca(UO2)2(PO4)2·6H2O], whereas jarosite and chlorite-kaolinite are themain alteration minerals of the host sedimentary rocks. Macroscopic torbernite andautunite can be easily seen with the naked eye as green and yellow-green crystalswithin conglomerate and sandstone. In addition, microscopic autunite crystals can beseen under ultraviolet light as disseminated in the pore of conglomerate andsandstone.The uranium ore grade of the sediments varies widely, but is generally low tomedium grade (0.01 to 0.4 U3O8 %). However, samples from the iron-rich sedimentsshow elevated U3O8 values as much as 1.06 %. The enrichment of uranium in thesediment seems to be related with increasing Fe content. Presumably, Fe oxides playa significant role in the precipitation of the secondary uranium phosphates.Groundwater samples from well located at shallow depths (2 to 6 m) show nearneutral pH values (6.2-6.7) and oxidizing conditions (Eh=119 to 275 mV). They aremostly characterized by Ca-Na-Mg-HCO3. All samples are undersaturated withrespect to calcite, anhydrite, and gypsum. On the other hand, they are saturated withrespect to hematite, goethite, illite, kaolinite, corundum, diaspor, boehmit, gibbsiteand quartz. This indicates that the main hydrogeochemical process is weathering ofthe silicates in the shallow groundwater system.The ground waters kept in contact with sediments containing uranium phosphatesshow low U content in the range 1.71 to 23.97 ?g/l. The excellent correlationcoefficient between U and P indicates the dissolved uranium in waters would beassociated with uranium phosphates. The low U concentrations in groundwatersamples is due to low solubility of stable U(VI) phosphate minerals under nearneutral conditions in the oxidizing host rock aquifer.Keywords: Köprübaşı, Mineralogy, Geochemistry, Uranium phosphate,Hydrogeology