Oysu grafitinin jeolojik konumu, kimyasal ve petrografik özellikleri, Altıntaş-Kütahya
Geological setting, chemical and petrographical properties of Oysu graphite, Altintaş-Kütahya
Yazar: HASAN YARADILMIŞ
Danışman: PROF. DR. ALİ İHSAN KARAYİĞİT
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Maden Yatakları ve Jeokimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Oysu (Altıntaş-Kütahya) civarında yer alan grafit yatağının oluşumu, oluşum koşulları ve bölgedeki Murat Dağı granit intrüzyonunun grafit oluşumunda bir etkisininin bulunup bulunmadığının incelenmesi bu çalışmanın amacını oluşturmaktadır. Tez kapsamında incelenen Oysu grafitleri, ülkemizde işletilen en önemli bir sahayı oluşturmaktadır.  Oysu grafitleri, Geç Triyas-Orta Jura yaşlı Kıyır Formasyonu içerisinde yer almaktadır ve kalınlığı yaklaşık 50 m'lik metamorfik bir zon içerisinde bulunmaktadır ve açık-ocak yöntemiyle işletilmektedir. Üretilen grafit, öğütüldükten sonra fabrikada zenginleştirmek için kimyasal olarak liçing işlemine tabi tutulmaktadır. Bu çalışmada açık ocak işletmesinde üretilen madenden, sondaj karotlarından, liçlenmiş ve konsantre grafit örneklerinden olmak üzere toplam 119 adet grafit ve 4 adet kayaç örneği alınmış ve değerlendirilmiştir. Tez kapsamında alınan örneklerden seçilen örneklerin kaba kimyasal (nem, kül ve uçucu madde), elementer (toplam C ve S), mineralojik (XRD-TK, XRD-KF, SEM-EDS), petrografik, mikro-Raman (mikro-Raman) spektroskopisi, FTIR anazileri gerçekleştirilmiş ve tüm analiz sonuçları tez kapsamında değerlendirilmiştir. İncelenen örneklerin çoğunda X-ışınları toz difraktogram (XRD-TK) yardımıyla kuvars, karbonat mineralleri (kalsit, dolomit ve iz oranda siderit), kil mineralleri (illit, kaolinit ve klorit), pirit ve az oranda feldspat grubu mineralleri belirlenmiştir. Ayrıca 8 örnekte yapılan SEM-EDS analizleri, örneklerde XRD ile tespit edilenlerin dışında aksesuar mineraller olarak ankerit, apatit, arsenopirit, galen, kalkopirit, monazit, sfalerit, Ti-oksit, zirkon ve margarit? saptanmıştır. Kil fraksiyonu (XRD-KF) yapılan 12 adet sondaj karot örneğinde illit kristalinite değerleri, 0,25-0,29 ∆ °2θ aralığında saptanmıştır. Parlatma blokları üzerinden yapılan organik/kömür petrografisi analizlerde örneklerin breşik bir dokuya dokuya sahip oldukları, karbonlu (organik/amorf) maddelerin çoğunlukla <200 µm'den daha küçük, saçınım halinde ve anizotropik tanelerden oluştuğu gözlenmiştir. Ayrıca, bazı örneklerde çok nadir olarak ilksel dokularının korunduğu olasılıkla meta-vitrinit maseralleri de tespit edilmiştir. İncelenen örneklerden yapılan vitrinit yansıtma ölçümlerine göre en yüksek 11,00 %R'mak ve en düşük 0,55 %R'min değeri saptanmıştır. Seçilen üç örnekte yapılan mikro-Raman spektroskopisi analizlerinde birinci sıra Raman spektrumundaki tespit edilen D1 bandının pozisyonu ortalama 1348 cm-1 ve G bandının pozisyonu 1603 cm-1 olarak ölçülmüştür. Ayrıca D1 bandı şiddeti (intensitesi) 63-181 (a.u.) ve G bandı şiddeti 34-91 (a.u.) aralıklarında tespit edilmiştir. Buna ek olarak mikro-Raman analizi yapılan örneklerde D2 bandı tespit edilmemiştir. İncelenen örneklerden yapılan mikro-Raman verileri kullanılarak 313°C veya 342°C pik metamorfizma sıcaklıkları hesaplanmıştır. Mikro-Raman verileri yardımıyla Oysu grafitinin daha düşük yeşilşist fasiyesinde metamorfizma geçirmiş organik maddece zengin bir sedimanter kayaçtan türediği saptanmıştır. İlk kez bu çalışma kapsamında tüm analitik veriler temel alınarak, Oysu grafitinin semi-grafit (amorf grafit) aşamasında olduğu saptanmıştır.   Diğer taraftan incelenen alanın içinde bulunduğu Murat Dağı'nda Paleosen-Erken Eosen yaşlı monzogranit (Baklan Graniti) intrüzyonu ile incelenen grafit oluşumları arasında doğrudan bir dokanak görülmemiştir. Bu nedenle, bu grafit oluşumlarında kontak metamorfizmanın doğrudan bir etkisinin olmadığı söylenebilir.

Abstract:
This thesis aims to examine the formation of the graphite deposit located around Oysu (Altıntaş-Kütahya), determine formation conditions, and find out whether the Mount Murat granite intrusion in the region has any impact on the graphite formation. The investigated Oysu graphite field is the most important graphite field in Türkiye. The graphite zone with approximately 50 m thickness is located within the metamorphic rocks of the Late Triassic–Middle Jurassic Kıyır Formation, and it is exploited using open-pit mining methods. After grinding, the raw graphite ores are enriched using chemical leaching processes on site in order to concentrate graphite. In this thesis, a total of 119 graphite and 4 rock samples, including open-pit mine, drill cores, and leached and concentrated graphite samples, were obtained and evaluated. Proximate (moisture, ash and volatile matter), ultimate (total C and S), mineralogic (XRD-TK, XRD-KF, SEM-EDS), petrographic, micro-Raman spectroscopy, and FTIR analyses were performed from selected samples, and all analytical results were evaluated within the scope of the thesis. Quartz, carbonate minerals (calcite, dolomite, and a trace amount of siderite), clay minerals (illite, chlorite, and kaolinite), pyrite, and a minor amount of feldspar minerals were detected in the studied samples according to whole-rock X-ray powder diffractogram (XRD-TK) analysis. Besides XRD results, SEM-EDS analyses performed on eight samples revealed that ankerite, apatite, arsenopyrite, galena, chalcopyrite, monazite, sphalerite, Ti-oxide, zircon, and margarite? are accessories in the samples. Illite crystallinity values of X-ray clay-fraction diffractogram (XRD-KF) analysis from twelve-drill core samples are from 0.25-0.29 ∆ °2θ. According to the organic/coal petrography analyses performed on the polishing blocks, the samples had a brecciated texture, and the carbonaceous (organic/amorphous) substances mostly consisted of dispersed and anisotropic grains smaller than <200 µm. In a few samples, possible meta-vitrinite grains, which preserve primary textures, are also observed barely. According to vitrinite reflectance measurements, the highest %R'max and the lowest %R'min values are measured as 11.00, and 0.55, respectively.  The micro-Raman spectroscope analyses of three selected samples show that the average positions of the D1 band are 1348 cm-1 and the G band are 1603 cm-1 in the first-order Raman spectra. Moreover, the intensity of the D1 band is detected between 63 and 181 (a.u.), while the intensity of the G band varies from 34 to 91 (a.u.). In addition, no D2 band is detected in the analyzed samples. The peak metamorphism temperatures are calculated as 313 °C or 342 °C according to the micro-Raman data. Thus, the Oysu graphite is derived from organic-rich sedimentary rock, which was developed under lower greenschist metamorphic facies. For the first time in this study, based on all analytical data, it has been determined that Oysu graphite is in the semi-graphite (amorphous graphite) stage. On the other hand, no direct contact was observed between the studied graphites and the Paleocene-Early Eocene-aged monzogranite (Baklan Granite) intrusion on Mount Murat, where the study area is located. Therefore, it can be concluded that contact metamorphism does not have any direct effect on the studied graphites.