Kırıkkale-Yozgat yöresi demir, bakır-molibden ve kurşun cevherleşmelerinin oluşumunda magma karışım süreçlerinin rolü
The role of magma mixing processes in the formation of iron, copper-molybdenum and lead mineralizations of Kirikkale-Yozgat region
Yazar: OKAN DELİBAŞ
Danışman: DOÇ. DR. YURDAL GENÇ
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering
Dizin: Bakır yatakları = Copper deposits ; Cevher = Ore ; Cevher mineralojisi = Ore mineralogy ; Cevherleşme = Mineralization ; Demir cevheri = Iron ore ; Maden yatakları = Ore deposits ; Magma etkileşimleri = Magma interactions ; Magmatik kayaçlar = Igneous rocks ; Molibden = Molybdenum

Özet:
Geç Kretase yaşlı, kalk-alkalin Karacaali Magmatik Kompleksi (KMK), Orta Anadolu Kristalin Masifi içerisinde baskın olarak magma karışım süreçleri (mingling/mixing) ile gelişmiş plütonik ve volkanik kayaçların tipik bir örneğidir. Komplekste lökogranitten gabroya kadar değişen bileşimlerde plütonik kayaçlar gözlenirken, volkanik kayaçlar genellikle farklı yapı-doku ve mineralojiye sahip bazaltik ve riyolitik kayaçlardan oluşur.Kompleks, önemli magma karışım dokuları sunmaktadır. Bölgede felsik ve bazik magmaların karışımına işaret eden başlıca makro ve mikro veriler şunlardır: a) Granitik kayaçlar içerisinde mafik magmatik anklavlar (MME), b) MME içeren granitik kayaçlarda, feldispatlar içerisinde biyotit ve iğnemsi apatit kapanımları, c) granit-gabro karışım zonundaki kayaçlarda farklı tip amfibol mineralleri, d) karışım zonlarında poikilitik dokulu kuvarslar, e) bazaltlarda ve karışım zonlarında hücremsi dokulu plajiyoklazlar, f) porfirik lökogranit ve riyolitler içerisinde mafik kapanımlar. Kimyasal açıdan bakıldığında ise, plütonik kayaçlarda SiO2'ye karşı çizilen ana element değişim diyagramlarındaki farklı yönelimler, plütonik kayaçlarda SiO2'ye karşı çizilen ana ve iz element değişim diyagramlarında artan SiO2 ile doğru orantılı Cr2O3 ve Ni içerikleri, porfirik kuvars monzonitlerdeki ortoklazların Ba içeriğinin bir profil boyunca merkezde düşük, kenar zonlarda ise merkeze göre daha yüksek olması, porfirik kuvars monzonitlerde ters ve normal zonlanma gösteren plajiyoklazlar, MME'lerde ters ve normal zonlanma gösteren plajiyoklazlar ve plajiyoklazlarda düzensiz kalsik zonlar, asidik ve bazik magmaların karışımını gösteren önemli kimyasal verilerdir.Komplekste matriks tipi demir±bakır cevherleşmesi ve damar-boşluk dolgusu tipi demir+bakır±molibdenit±kurşun±çinko cevherleşmesi olmak üzere iki tip cevherleşme saptanmıştır. Manyetitten oluşan matriks tipi cevherleşme, bazaltların matriksini oluşturur şekilde gözlenirken, damar-boşluk dolgusu tipi cevherleşme bölgedeki bazalt, gabro ve porfirik kuvars monzonitleri kesen damarlar şeklinde, breşik yapılı bazaltların boşluklarında ve bazaltların gaz boşluklarını doldurur şekilde gözlenir. Matriks tipi cevherleşmelerin ana mineralleri manyetit ve kalkopirit, damar-boşluk dolgusu tipi cevherleşmenin ana mineralleri ise manyetit, kalkopirit, pirit, molibdenit, galenit ve sfalerittir.Matriks tipi cevherleşmelerde manyetitlerin yüksek V2O3 ve TiO2 içerikleri ve diğer tip cevherleşmelerdeki manyetitlere göre düşük MgO, SiO2 ve MnO içerikleri matriks tipi manyetit zenginleşmelerinin birincil (magmatik) demir-oksit cevherleşmeleri olabileceğini göstermektedir. Ayrıca matriks tipi cevherleşmelerin akma dokusu göstermesi, yaygın gaz boşlukları içermesi, yer yer farklı tip bazaltlar içerisinde mikro ölçekli dayklar şeklinde yer alması, matriks tipi cevherleşmelerin ve içinde bulunduğu yan kayaçların apatit içermesi ve yan kayaçlarda gözlenen aktinolitleşme ve aktinolit damarları, demir-oksit fazının, bazik magmadan ani olarak ayrımlanmasının en önemli göstergeleridir.Matriks tipi cevherleşmede manyetitlerle birlikte kalkopiritlerin gözlenmesi, monzonit-gabro karışım zonlarında anhidrit mineralleri, damarlarda manyetitler içinde damlacıklar şeklinde kalkopiritler ve jeokimyasal olarak bazalt ve gabrolarda yüksek Cu değerlerinin elde edilmesi bazik magmanın Fe, Cu ve S elementlerinin ana kaynağı olduğunu göstermektedir.Bu veriler; Fe, Cu ve S elementlerince zengin okside bazik magmanın, yarı kristallenmiş asidik bir magma içerisine sokulumu ile bazik magmadan ani olarak ayrılan oksit fazının matriks tipi cevherleşmelere yol açtığını, geriye kalan Ca2+, Mg2+, Si4+ ve Cl- elementlerince zengin artık sulu fazdan itibaren ise bölgede gözlenen damar ve boşluk dolgusu tipi hidrotermal oksit ve sülfid cevherleşmelerin geliştiğine işaret etmektedir.

Abstract:
The Upper Cretaceous calc-alkaline Karacaali Magmatic Complex (KMC), in the Central Anatolian Crystalline Complex, is a typical example of plutonic and volcanic association, mainly resulted from magma mixing/mingling processes. Volcanic rocks grading from basalt to rhyolite have different structures-textures and mineralogy. Coeval plutonic rocks range in composition from gabbro, through quartz-monzonite, porphyritic quartz-monzonite, fine-grained granite to porphyritic leucogranite.Substantial geological, petrographic and geochemical evidence of mingling and mixing between mafic and felsic magmas has been observed. Some of this evidence are: a) Mafic micro-granular enclaves (MME) in granitic rocks. b) Biotite and acicular apatite inclusions in the feldspars of the granitic rocks with MME. c) Observation of two different types of amphiboles in mixing zones. d) Quartz with poikilitic textures in the mixing zone. e) Cellular plagioclase phenocrysts in basalts and mixing zone. f) Mafic inclusions in quartz-porphyry and rhyolite. On the other hand, increasing Ni and Cr2O3 contents of the granitic rocks with increasing SiO2 values and highly variable SiO2 content (% 47,38-% 63,21) of basic volcanic and mixing zone rocks. All these are further evidence pointing towards interaction between felsic and mafic magmas.Two types of mineralizations are observed in the KMC: 1) iron ± copper matrix-type and 2) iron+copper±molybdenite±zinc±lead vein-vesicle-filling-type. While the matrix-type mineralization, which mainly consists of magnetite, molds the basaltic matrix, the vein-vesicle-filling-type mineralization is observed crosscutting both the gabbro and porphyritic quartz monzonite. This second type may also fill cavities and vesicles of brecciated basalts. The main minerals of the matrix type mineralization are magnetite and chalcopyrite. On the other hand, the main minerals of vein-vesicle filling type mineralization are magnetite, chalcopyrite, pyrite, molybdenite, galena and sphalerite.The observation of chalcopyrite with magnetite in the matrix type mineralization and anhydrite in the monzonite-gabbro mixing zones, chalcopyrite droplets observed within the magnetite in the veins and geochemically, high Cu (56.4 ppm and 33 ppm) contents of basalt and gabbro indicate that basic magma is the main source of the Fe, Cu and S elements.The matrix-type-magnetite mineralization, with high V2O3- and TiO2- and low MgO, SiO2 and MnO contents, is likely to be of magmatic origin. Furthermore, this mineralization is characterized by clear flow texture, orbicular-vesicles, micro-scaled dykes within different basalts types, high apatite-contents in both mineralization and host rocks. These features together with actinolitization and actinolite veins formation in host rocks could indicate sudden unmixing of an iron-oxide melt from a silica-rich melt. In the monzonite-gabbro hybrid zones we observe chalcopyrite-magnetite association and anhydrite. In the veins chalcopyrite droplets are also observed within the magnetite. High Cu (56.4 ppm and 33 ppm) contents, for both basalt and gabbro, indicate that the basic magma is the main source for Fe, Cu and S elements.Our studies point towards a sudden separation or unmixing of an iron-oxide-rich melt, with the intrusion of oxidized, Fe, Cu and S-rich basic magma and further intrusion into a semi-solidified acidic magma. This process originated the matrix-type mineralization and residual Ca2+, Mg2+, Si4+ and Cl--rich aqueous liquids, giving rise to the vein-vesicle filling type hydrothermal oxide and sulphide mineralization.