Trakya ve Batı Anadolu bölgeleri silisleşmiş ağaçlarının jeolojik, jeokimyasal ve gemolojik özelliklerinin karşılaştırılması
Geological, geochemical and gemological investigation of the silicified woods in the Thrace and Western Anatolian regions
Yazar: BURCU ÜNER
Danışman: PROF. DR. SABAH YILMAZ ŞAHİN ; PROF. DR. ÜNAL AKKEMİK
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Jeoloji Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering
Dizin: Eser elementler = Trace elements ; Kuvars = Quartz ; Meşe ağacı = Oak ; Silis = Silica ; Özgül ağırlık = Specific gravity

Özet:
Trakya ve Batı Anadolu'da farklı lokasyonlarda saptanan silisleşmiş ağaçların jeolojik, jeokimyasal ve gemolojik özelliklerinin karşılaştırmalı incelemesi doktora tez çalışması ile gerçekleştirilmiştir. Bu bölgeler, Trakya'da; Keşan (Tekirdağ), Malkara (Edirne), Yalıköy (İstanbul), Silivri (İstanbul), Beylikdüzü (İstanbul) ve civarı ile Batı Anadolu'da; Tavşanlı (Kütahya), Osmancalı (Manisa), Banaz (Uşak) ve civarını kapsamaktadır. Her iki bölgenin jeolojisinde, Tersiyer (Neojen) yaşlı karasal kırıntılı sedimanter kayaçlar içerisinde yer alan silisleşmiş ağaçlar ve çevre kayaçlarıyla ilişkisi incelenmiştir.
Silisleşmiş ağaçlar, karasal ortamda kırıntılı sedimanlarla birlikte gömülen odun dokularına, silisçe zengin suların mineralizasyonu ile oluşan fosillerdir. Bulundukları bölgede gerçekleşen eş zamanlı volkanik aktivite ile doğrudan ilişkili olan bu silisleşme mekanizması sonucunda, oduna ait dokular kısmen veya tamamen korunmaktadır. İçerdikleri silis polimorflarının incelenmesi ile petrifikasyon (taşlaşma) süreci hakkında bilgiler elde edilmektedir. Ayrıca, odun dokusunun korunduğu örneklerde, fosil ağaç cinslerinin tespiti ile yaşadıkları dönemin botanik, klimatolojik ve coğrafik özellikleri hakkında yorumlar yapılabilmektedir. 
Silisleşmiş ağaç örneklerinden, odun anatomisine uygun şekilde enine, teğet ve radyal olmak üzere üç yönlü ince kesitler alınmış ve mineralojik-petrografik açıdan incelenen örneklerde silisin polimorfları olan kuvars, kalsedon, moganit, opal-CT ve opal-A tespit edilmiştir. Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), X-Işını Kırılım Yöntemi (XRD), Raman ve Konfokal Raman Spektroskopisi (CRS), Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR) analizleri ile polarizan mikroskop altında tanımlanan silisin polimorflarının farklı yöntemlerle de tanımlanması sağlanmıştır. Jeokimyasal çalışmalar kapsamında, silisleşmiş ağaçların ana ve iz element içerikleri, SEM-Enerji Dağılım Spektroskopisi analizi (EDS), LA-ICP-MS, ICP-OES yöntemleriyle analiz edilmiştir. Buna göre, Trakya ve Batı Anadolu'daki silisleşmiş ağaç örnekleri %95,16-99,30 arasında SiO2 içerirken, Al2O3, Fe2O3, TiO2, MnO, CaO, MgO, K2O, Na2O ve P2O5 gibi diğer oksit değerlerini ise genellikle %1'in altında içerdiği saptanmıştır. Yalnızca Osmancalı (Manisa) örneğinin Fe2O3 değeri %1,26 olarak ölçülmüştür. İz elementler açısından ise Rb, Sr, Ba, Zr, Sc, Li, As, V ile Cu, Pb, Zn, Cr gibi elementler bakımından zenginliği gözlenmiştir. Nadir Toprak Elementleri (REE)'nden hafif REE'ce ise nispeten zenginleşmiştir. Her iki bölgenin örneklerinde ölçülen Toplam Karbon (TC) değerleri ortalama 0,05 ile 7,30 ve Toplam Kükürt (TS) analizleri ise ortalama 0,19-23,76 olarak tespit edilmiştir.
Paleobotanik çalışmalar kapsamında, Trakya Bölgesinde Glyptostroboxylon rudolphii (Bataklık servisi - Trakya Oligosen-Erken Miyoseninde ilk defa), cf. Quercoxylon caucasicum (Herdem yeşil meşe) ile cf. Ginkgoxylon lesboense (Ginkgo) (Türkiye'de ilk defa), Taxodioxylon gypsaceum (Bataklık servisi), cf. Sassafrasoxylon sp. (Defneler), Dichrostachyoxylon zirkelii (Fosil akasya), Pterocaryoxylon tuncayi (Cevizler), Laurinoxylon sp. (Defneler) ve Quercus sect. Ilex (Herdem yeşil meşe) odun cins ve türleri saptanmıştır. Batı Anadolu Bölgesinde ise, Taxodioxylon (Bataklık servisi), Pinuxylon (Çam), Pterocaryoxylon (Cevizler) ve Quercoxylon (Herdem yeşil meşe) fosil ağaç cinsleri tayin edilmiştir. Saptanan silisleşmiş ağaçların yaşam ortamları göz önüne alındığında, Trakya ve Batı Anadolu Bölgelerinde benzer özelliklere sahip olarak günümüzden daha sıcak, nemli subtropik bir iklimin varlığı ortaya konmuştur.
Gemolojik çalışmalar kapsamında yapılan ölçümlerde, silis polimorfları olan opal-kalsedon-kuvarsların zengin olduğu örneklerin özgül ağırlıkları 1,9-2,6 g/cm3 arasında iken; kırılma indisleri (Refraktif İndeks- RI) 1,53-1,55 değerleri arasında ölçülmüştür. Silisleşmiş ağaçlardan seçilen örneklerde kabaşon ve daha az örnekte faset formda kesimler yapılmıştır. Sonrasında cilalanan örnekler, gümüş ile montürlenerek takıya dönüştürülmüştür. Gemolojik çalışmalar; silisleşmiş ağaçların sert malzemeler olmalarına karşın, zayıf zonlar içermeleri, dayanımsız olmaları, renk/desen çeşitliliği açısından kısıtlı ve heterojen özellik sergilemeleri nedeniyle süstaşı olarak kullanıma çok da uygun olmadığını göstermiştir. Bu nedenle, ülkemizde sınırlı alanlarda ve miktarlarda bulunan, bilimsel açıdan bulunduğu ortamın jeolojik ve paleocoğrafik evrimini tanımlamada önemli veriler sununan silisleşmiş ağaçların, jeolojik miras kapsamında yerlerinde korunmaları ve açık hava müzesi olarak topluma sunulmaları önerilmektedir.

Abstract:
A comparative study of the geological, geochemical and gemological properties of silicified woods found at different locations in two different regions in West-Northwestern Anatolia was carried out. These regions are in Thrace; Keşan (Tekirdağ), Malkara (Edirne), Yalıköy (Istanbul), Silivri (Istanbul), Beylikdüzü (Istanbul) and its vicinity and in Western Anatolia; it covers Tavşanlı (Kütahya), Osmancalı (Manisa), Banaz (Uşak) and its surroundings. In the geology of both regions, silicified woods in Tertiary (Neogene) aged terrestial clastic sediments were investigated.
Silicified woods are fossils formed by the mineralization of silica-rich waters into wood tissues buried with clastic sediments in the terrestrial environment. As a result of this silicification mechanism, which is directly related to the simultaneous volcanic activity in their region, the tissues of the wood are partially or completely preserved.  By examining the silica polymorphs they contain, information about the petrification process is obtained. In addition, in the samples where the wood texture is preserved, it is possible to make comments about the climate and paleogeography of the period in which they lived, by determining the fosil wood species.
Using Scanning Electron Microscopy (SEM), X-Ray Diffraction Method (XRD), Raman and Confocal Raman Spectroscopy (CRS), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) analysis, polymorphs of silica identified under polarizing microscope can be identified by different methods. Within the scope of geochemical studies, major and trace element contents of silicified woods were analyzed by SEM-Energy Distribution Spectroscopy analysis (EDS), LA-ICP-MS, ICP-OES methods. Accordingly, silicified wood samples in Thrace and Western Anatolia contain between 95.16-99.30% SiO2, while other oxide values such as Al2O3, Fe2O3, TiO2, MnO, CaO, MgO, K2O, Na2O and P2O5 are generally found below 1%. In only one sample, the Fe2O3 value of the Osmancalı (Manisa) sample was measured as 1.26%. In terms of trace elements, it is rich in metals such as Rb, Sr, Ba, Zr, Sc, Li, As, V and Cu, Pb, Zn, Cr. Relatively enriched in REE lighter than Rare Earth Elements (REE). Average Total Carbon (TC) values measured in the samples of both regions were found to be between 0.05 and 7.30, and Total Sulfur (TS) analyzes were determined as 0.19-23.76.
Paleobotanical studies, Glyptostroboxylon rudolphii (Swamp cypress - for the first time in Thrace Oligocene-Early Miocene), cf.  Quercoxylon caucasicum (Evergreen oak) with cf. Ginkgoxylon lesboense (Ginkgo) (for the first time in Turkey), Taxodioxylon gypsaceum (Swamp cypress), cf. Sassafrasoxylon sp. (Laurel), Dichrostachyoxylon zirkelii (Fossil acacia), Pterocaryoxylon tuncayi (Walnut), Laurinoxylon sp. (Laurel) and Quercus sect.  Ilex (Evergreen oak) wood genus and species were determined in Thrace Region.  In the Western Anatolia Region, fossil tree species Taxodioxylon (Swamp cypress), Pinuxylon (Pine), Pterocaryoxylon (Walnut) and Quercoxylon (Evergreen oak) were determined. Considering the identified silicified wood species living environments, a similarly warmer, humid subtropical climate than today was found in Thrace and Western Anatolia regions.
In the measurements made within the scope of gemological studies, the specific gravity of the samples rich in silica polymorphs opal-chalcedony-quartz was between 1.9-2.6 g/cm3; refractive indices (Refractive Index-RI) were measured between 1.53-1.55. Cabochon cuts were made in samples selected from silicified woods, and facet cuts were made in less samples. Afterwards,  the polished samples were turned in to jewelry by mounting with silver. Gemological studies showed that although silicified woods are hard materials, they are not very suitable for use as gemstones because they contain weak zones, are unstable and exhibit limited and heterogeneous features in terms of color/pattern diversity. Consequently, it is recommended that silicified woods which are scientifically found in limited areas and quantities in our country and are important guiding materials in describing the geological and paleogeographic evolution in their own scientific environment should be preserved in situ within the scope of geological heritage and presented to the public as an open-air museum,