Koru(Çanakkale) yöresi kurşun-çinko cevherleşmelerinin oluşum mekanizmasının jeokimyasal modellenmesi
Geochemical modelling of formation processes of pb-zn mineralization in koru district (Çanakkale)
Yazar: DEMET KIRAN  YILDIRIM
Danışman: PROF. DR. FİKRET SUNER ; DOÇ. DR. MUSTAFA KUMRAL
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
İnceleme alanında yer alan Koru (Çanakkale) bölgesindeki damar tipi Pb-Zn cevherleşmeleri, Tersiyer yaşlı volkanitlerin içerisinde yer almaktadır. Bu cevherleşmelerin yakın çevresinde yüzeyleyen birimler, Eosen yaşlı Akçaalan andeziti formasyonu, Oligosen yaşlı Adadağı piroklastikleri formasyonu, Miyosen yaşlı Dededağ dasiti formasyonu, Pliyo-Kuvaterner yaşlı Karaömerler bazaltı formasyonu şeklinde ayırtlanmışlardır. Bu cevherleşmeler, trakit-dasit-riyolitik bileşimli tüf ve aglomeralardan oluşan Adadağ piroklastikleri formasyonu içerisinde gözlenmektedir. 
İnceleme alanındaki Eosen ve Oligosen yaşlı volkanik kayaçlardan alınan örneklerin major oksit analizleri için XRF yöntemi kullanılmıştır. Yapılan ana oksit analiz sonuçları, yankayaç sınıflaması (TAS) diyagramına yerleştirilerek, harker diyagramları çizilmiştir. İnceleme alanındaki yankayaçlar, öncelikle Le Maitre (1989)?a ait SiO2-Na2O+K2O diyagramına aktarıldığında, bazaltik andezit, trakiandezit, andezit,  trakidasit ve riyolit alanlarına düştüğü gözlenmektedir. Bölgedeki volkanik kayaçların oluşum mekanizması, MELTS algoritması ile geliştirilen modellemeler ile deneştirilmiştir.  Bu algoritma ile, bölgedeki kayaçların kompozisyonu %95 başlangıç kayacı ile %5 riyolitin 1000 bar toplam basınçta, QFM+1 oksijen fugasitesinde,  ve 2 ağırlık (%) su içeriğinde karışması ile oluşmaktadır. Bu koşullar hem total alkali silika diyagramında hem de harker diyagramlarında test edilmiş olup uyumluluk sağlanmıştır. Her ne kadar bölgedeki volkanik kayaçların farklılaşmasına ilişkin çalışmalar olsa da, bu tezde kullanılan MELTS algoritması ile diferansiyasyon mekanizmasının kantitatif biçimde yorumlanması yapılmaktadır. Bölgede yapılan araştırmalar arasında bu diferansiyasyon mekanizmasının bilinirliği bu teze farklı bir yaklaşım sunmaktadır. 
Koru Bölgesi?nde bulunan Eskikışla ve Tahtalıkuyu cevherleşmeleri,  masif damarlar, yer yer de volkanik kaya parçalarının etrafını sarar şekilde breşik cevher şeklinde oluşmaktadır. Cevher mineralleri olarak sfalerit, galenit, pirit, kalkopirit, markazit, kovellit, kalkosit, gang minerali olarak barit, az miktarda kuvars minerali gözlenmektedir. İnceleme alanındaki Eskikışla, Tahtalıkuyu ve İkinci Viraj bölgelerinden alınan örneklerde, cevher mikroskobisi çalışmaları sonucu, cevher minerallerinin birbirleri ile olan dokusal ilişkileri göz önüne alınarak, birincil (I) ve ikincil evre (II) oluşumları şeklinde ayrılmış olup, oluşum evreleri ve sıraları  parajenetik süksesyon grafiğinde gösterilmiştir.
Cevherleşme-yankayaç ilişkisini irdelemeye yönelik olarak makro ve mikro incelemeler yapılmış, ince kesit yorumları sunulmuştur. Cevher mineralleri, kayaçlarda damar şeklinde oluştuğu için; ?Dissemine olmuş cevherin ne şekilde çözülüp sulu çözeltilerle çatlaklara nasıl taşınıp yeniden nasıl damar mineralleri şeklinde oluştuğu? sorusuna jeokimyasal açıdan yorum getirilmeye çalışılmış, inceleme alanındaki cevherli minerallerin termodinamik koşulları belirlenmiştir. Cevher ve gang minerallerini oluşturan tepkimelerin 1000 bar basınç ve 150 ve 2500C sıcaklık koşullarında denge sabitleri SUPCRT yöntemi ile hesaplanmış  ve cevher minerallerine (Galenit-Sfalerit) ilişkin duraylılık sınırları logfO2-pH ilişkisi kullanılarak irdelenmiştir. 
İnceleme alanındaki cevher oluşumu sistematiğine ışık tutması amacı ile derlenen örnekler üzerinde izotop çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Bu izotop verileri Zartman ve Doe (1981) tarafından geliştirilen plumbotektonik modeline göre değerlendirildiğinde, homojen bir izotopik bileşim dağılımı gösterdiği görülmektedir. Bu değerler, aynı zamanda kurşunun orojenik ve üst kabuk kökenli olduğuna işaret etmektedir.
Kükürt izotopları analizi yapılan galenit-sfalerit mineral çiftinin arasındaki izotopsal ayrımlanma farkından yararlanılarak, kükürt izotop termometresine göre sıcaklıklar hesaplanmıştır. Bu hesaplamalar sonucunda bulunan sıcaklık değerleri 172-431 °C (±10-40 °C) arasında değişmektedir. Eskikışla ve Tahtalıkuyu Bölgeleri galenit ve sfaleritlerinin kükürt izotop analiz değerleri ile Granitik kayaçlar, Volkanik sülfit ortamlarına girdiği yorumuna gidilmektedir. 
Sıvı kapanım çalışmaları sonucu yapılan ölçümlerden elde edilen değerler, tuzluluk miktarı ve homojenleşme sıcaklığı diyagramına düşürülerek diğer cevher oluşumları ile karşılaştırılmalı gösterilmiştir. Buna göre bölgedeki cevherleşmelerin çoğunlukla Epitermal ve Kuroko alanına düştüğü görülmektedir.

Abstract:
The study area which was dominated by vein type Pb-Zn mineralization and located in Koru (Çanakkale) region mainly comprimised by Tertiary aged volcanics. Volcanic rocks in the vicinity of mineralization include Eocene Akçaalan andesites, Oligocene Adadağ pyroclastics, Miocene Dededağ dacites, and Plio-Quaternary Karaömerler basalts. Mineralization is commonly observed in Adadağ pyroclastics which was made up trachytic-dacitic-rhyolitic tuff units and aglomera. 
XRF has been used for the major oxides in the analysis of samples from the study area. Results have been evaluated with total alkali versus silica (TAS) (Le Maitre, 1989) and various harker diagrams. According to the TAS diagrams, rocks have been classified as basaltic andesite, trachyandesite, andesite, trachydacite, and rhyolite. Compositional diversity observed in these volcanics can be produced by mixing of  5% rhyolite and 95% parental basaltic andesite between the pressure 1000 bars, oxygen fugacity of QFM+1, and water content of 2 wt%. These conditions are tested both for classification in TAS diagram as well as various harker diagrams and a suitable match has been attained between the natural rocks and computed melt compositions. Although other studies exist on the differentiation of volcanic rocks in this region, this study provides a quantitative interpretation of the differentiation mechanisms while offering a different approach.
Eskikışla and Tahtalıkuyu mineralization in Koru Region is observed as massive veins as well as brecciated blocks in the volcanic rocks. Ore minerals include sphalerite, galena, chalcopyrite, markasite, and covellite-chalcosite while the gang minerals are listed as quartz and barite. Based on the ore microscopy studies, the mineralization in the samples from Eskikisla, Tahtalikuyu, and Ikinci Viraj is classified as primary and secondary stage with a successive paragenetic diagram along with the textural relationships. 
In order to understand mineralizationand wall rock interaction, macroscopic and microscopic investigations have been made along with the petrographic observations. Since the ore minerals are deposited as veins in the volcanic rocks, the question of  ?how does the mineralization deposited in a disseminated form within the volcanic rocks and carried as ore bearing solutions through the veins? has been geochemically investigated by studying the thermodynamic conditions of ore minerals within the volcanics. Solubility constant for the reactions for ore and gang minerals at 1000 bar pressure and 150-250 0C temperatures have been calculated by SUPCRT algorithm and stability fields for galena and sphalerite have been studied in logfO2-pH diagrams. 
Isotopic studies have been performed for the study area samples and distribution of isotopes has been found to be homogeneous when compared to plumbotectonic models of Zartman and Doe (1981). These distributions also leads to the conclusion that the origin of Pb is orogenic and upper mantle originated.  Based on the S isotopic discrimination between galena-sphlaerite mineral pairs, the temperature of ore forming solutions have been calculated as 172-431 oC (±10-40 oC). These values thought to  imply volcanic sulfur environment.

Measurements based on the fluid inclusion studies were compared with other ore forming environments in the homogemization temperature and salt content diagrams and mineralization in this region constrained to the Epitermal and Kuroko field.