Susurluk skarn yataklarının mineralojik ve jeokimyasal özellikleri (Balıkesir-Batı Anadolu)
Mineralogical and geochemical characteristics of the Susurluk skarn deposits (Balikesir-Western Anatolia)
Yazar: AYŞE ORHAN
Danışman: PROF. DR. HALİM MUTLU
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering
Dizin: Jeokimya = Geochemistry ; Mineraloji = Mineralogy ; Skarn = Skarn ; İzotoplar = Isotopes

Özet:
Bu çalışma Susurluk (Balıkesir) ilçesinin doğusunda yer alan Tersiyer yaşlı Çataldağ Granitoyidi ile Mesozoyik kireçtaşı ve mermer dokanağı boyunca gelişmiş kontak metasomatik skarn zonlarının oluşum ve kökenini belirlemek amacıyla yapılmıştır.Bölgede dar bir alanda izlenen endoskarn zonu plajiyoklaz, piroksen ve granat minerallerinden oluşmuştur. Ekzoskarn zonu ise granat, piroksen, vezüvyanit ve vollastonit şeklinde genel bir zonlanma sunmaktadır. Elektron mikroprob çalışmaları ile granatların andradit-grossular; piroksenlerin ise diyopsit-hedenberjit bileşiminde oldukları ortaya konmuştur. Piroksenlerin Mn/Fe oranları, granatların yüksek andradit (Fe+3) ve düşük spessartin (Mn+2) + almandin (Fe+2) içerikleri oksitlenmiş W skarn tipine işaret etmektedir.Çataldağ Granitoyidi granit-granodiyorit bileşiminde olup sub-alkalen, kalk-alkalen ve peralüminyum karakterli I-S tipi bir plütondur. NTE yönelimlerine göre fraksiyonlanmış ve zayıf Eu anomalisi (Eu/Eu*=0.42?0.93) sunmaktadır. Granitoyitte farklı NTE içeriği ve Eu anomalisi (Eu/Eu*=1.07-2.44) sunan hidrotermal akışkan infiltrasyonuna işaret eden bulgular elde edilmiştir. Skarn zonuna ait kayaçlar majör oksit içeriklerine göre ekzoskarn kalsik karakterlidir. HNTE yönelimleri granitoyidle uyumlu olmasına karşın mermer etkileşimi ile ANTE bileşimleri artmakta ve Eu negatif bir anomali sergilemektedir. Prograd ve retrograd evrelerde hidrotermal ve hidrotermal + meteorik akışkanların etkileri görülmektedir. Andraditlere ait yüksek NTE değerleri ve Eu anomalisi (Eu/Eu*= 0.99?4.07) hidrotermal akışkan infiltrasyonu ve sirkülâsyonuna işaret eden karakteristik parametrelerdir.Sıvı kapanım çalışmalarında homojenleşme sıcaklıkları ve NaCl eşdeğeri tuzluluk değerleri endoskarn mineralleri için >600oC ve >%70; ekzoskarn mineralleri için ise 369oC - >600 ve >%70 ? 14 olarak belirlenmiştir. Granitoyid minerallerinde ölçülen ? 18O (VSMOW) oranları plajiyoklaz için 8.95?, kuvars için 9.53?12? ve biyotit için 2.87?6.82? arasında değişmektedir. Skarn zonlarındaki ? 18O değerleri ise granat için 5.93?7.44?, piroksen için 4.68?9.94?, vollastonit için 4.89?7.45? ve vezüvyanit için 6.65 ? 8.28? arasındadır. Mermer örneklerinden elde edilen ?13C ve ?18O oranları sırasıyla 4.67?5.31? (VPDB) ve 29.83?27.66? (VSMOW) arasında olup bu değerler denizel kökene işaret etmektedir. Skarn kalsitlerinde ise ?13C: ?11.60 ile ?0.02 ? ve ?18O: +1.21 ile +20.62? arasında değişmektedir. Skarn kalsitlerin artan sıcaklık altında devamlı şekilde meteorik su ile reaksiyonu sonucunda ?13C ve ?18O oranları sistematik olarak azalmıştır. Endo ve ekzoskarn zonlarına ait piroksen ve vollastonitlerin farklı ? 18O oranlarına sahip olması skarn minerallerinin oluşumu sırasında dekarbonatlaşmanın etkin olduğuna işaret etmektedir. Dekarbonatlaşma sonucunda açığa çıkan CO2 ve ayrıca meteorik su karışımı kalk-silika minerallerinde ağır oksijen ve karbon izotoplarının azalmasına neden olmuştur.Bölgede ekzoskarn zonunda gelişen sülfit minerallerinin (kalkopirit, bornit) ?34S izotop değerleri ?0.2 ile 2.9? (ort 1.78?) arasındadır. Bu değerler kükürdün magmatik kökenli olduğunu göstermektedir.Anahtar Kelimeler: Susurluk skarn yatağı, mineraloji, jeokimya, metasomatik akışkan, dekarbonatlaşma.

Abstract:
The aim of this work is to determine the mode of occurrence and origin of contact metasomatic skarn zones which occur along the boundary between the Tertiary Çataldağ Granitoid and Mesozoic limestone-marbles exposing at east of the Susurluk town (Balıkesir).The endoskarn zone which is traced in a narrow zone in the area is composed of plagioclase, pyroxene and garnet. The exoskarn zone shows a zonation consisting of garnet, pyroxene, vesuvianite and wollastonite. Electron microprobe analysis yielded that garnets are of andradite-grossular composition while pyroxenes are of diopside-hedenbergite type. Mn/Fe ratios of pyroxenes and higher andradite (Fe+3) and lower spessartine (Mn+2) + almandine (Fe+2) contents are indicative of oxidized W skarn type.The Çataldağ Granitoid with granite-granodiorite composition is of sub-alkaline, calc-alkaline and peraluminum I-S type pluton. Based on REE trends, it displays fractionated and weak Eu anomaly (Eu/Eu*=0.42?0.93). Different REE contents and Eu anomalies (Eu/Eu*=1.07-2.44) of granites suggest hydrothermal fluid infiltration. Considering the major element contents, rocks of the skarn zone are of exoskarn calcic character. Although LREE trends are consistent with granitoid, HREE contents are increased as a result of interaction with marbles. Effects of hydrothermal and hydrothermal + meteoric fluids are noticeable in prograde and retrograde stages. High REE compositions of andradites and Eu anomalies (Eu/Eu*= 0.99?4.07) are characteristic parameters indicating hydrothermal fluid infiltration and circulation.Homogenization temperatures and salinity values (wt. % NaCl equivalent) recorded with fluid inclusion studies are >600oC and >%70 for endoskarn minerals and 369oC - >600 and >%70 ? 14 for exoskarn minerals. ? 18O ratios (VSMOW) of samples from the granitoid minerals are recorded 8.95? for plagioclase, 9.53?12? for quartz and 2.87?6.82? for biotite. ? 18O values of the skarn minerals are 5.93?7.44? for garnet, 4.68?9.94? for pyroxene, 4.89?7.45? for wollastonite and 6.65 ? 8.28? for vesuvianite. The ?13C and ?18O ratios of marble samples are 4.67?5.31? (VPDB) and 29.83?27.66? (VSMOW) that are conformable with the marine origin. ?13C and ?18O values of skarn calcites range from ?11.60 to ?0.02 ? and +1.21 to +20.62?, respectively. Under increasing temperatures, as a result of continuous interaction of skarn calcites with the meteoric water, ?13C and ?18O values of calcites are systematically decreased. Different ? 18O ratios of pyroxene and wollastonites of the endo and exoskarn zones indicate that decarbonation was an effective agent during the skarn formation. CO2 released from decarbonation and meteoric water infiltration resulted in depletion of heavy isotopes of calc-silicate minerals.?34S values of sulfide minerals (e.g., chalcopyrite and bornite) in the exoskarn zone are between ?0.2 to 2.9? indicating that sulfur has a magmatic origin.Keywords: Susurluk skarn deposit, mineralogy, geochemistry, metasomatic fluid, decarbonation.