Menderes Masifi (Eşme-Kula-Gördes bölgeleri) plaser rutil yataklarının jeolojik, mineralojik ve jeokimyasal özellikleri
Geological, mineralogical and geochemical features of placer rutile deposits in the Menderes Massif (Eşme-Kula-Gördes regions)
Yazar: KAYHAN IŞIK
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ OYA CENGİZ
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering
Dizin: Jeokimya = Geochemistry ; Manisa-Demirci-Köseler = Manisa-Demirci-Köseler ; Menderes masifi = Menderes massif ; Rutil = Rutile

Özet:
Bu tez çalışması, Gördes İlçesi (Manisa) Köseler köyü çevresi ile Eşme (Uşak) ilçesinin Dervişli köyü ve Kula (Manisa) ilçesinin Eroğlu köyleri arasında kalan bölgedeki plaser rutil oluşumlarının mineralojik ve jeokimyasal özellikleri ile köken araştırmalarını kapsamaktadır. Köseler Köyü çalışma sahasında ana kayaç Paleozoyik yaşlı gnays ve migmatitlerdir. Bu birimi üst Oligosen yaşlı granit birimi kesmektedir. Granit birimi üzerinde allokton olarak yerleşmiş görece küçük mostralar veren İzmir-Ankara zonuna ait Kratese yaşlı ofiyolit birimi bulunmaktadır. Çalışma sahasındaki en genç birim Kuvaterner yaşlı alüvyal birikimlerdir. Plaser rutil zenginleşmeleri bu sahada dere alüvyonları ile yakın çevresindeki küçük taraça ve profillerde gözlenmektedir. Köseler sahası mineralojik incelemeleri sonucunda, kuvars, muskovit, disten, granat, rutil ve ilmenit mineralleri tespit edilmiştir. Dervişli-Eroğlu köyleri arasındaki çalışma alanında, Paleozoyik yaşlı Eşme Formasyonu en eski birimi oluşturur. Bu formasyonda, paragnays alt kısımda yer alırken üst kısımda ince taneli gnays ve şistler gözlenir. Ahmetler Formasyonu ise Pliyosen yaşlı olarak Eşme Formasyonu üzerine uyumsuz bir şekilde yer alır. Çakıl, kum, silt, kil ve dere alüvyonlarından oluşan Kuvaterner yaşlı alüvyal birikintiler Ahmetler Formasyonu üzerine uyumsuz olarak gelmektedir. Plaser rutil zenginleşmeleri Dervişli-Eroğlu sahası içinde, taraça çökelleri ve dere yataklarında alüvyonlarla birlikte bulunur. Dervişli-Eroğlu sahası mineralojik incelemeleri sonucunda, kuvars, albit, biyotit, muskovit, ortoklas, amfibolit, granat, kaolen, rutil, turmalin ve ilmenit minerallerinin rutilli plaserlerde bulunduğu saptanmıştır. Köseler ve Dervişli-Eroğlu sahalarından derlenen rutil örneklerinden yapılan parlak kesitler üzerinde yapılan cevher mikroskopisi çalışmaları sonucu rutil mineralleri içerisinde ilmenitlerin varlığı tespit edilmiş, aynı örnekler üzerinde yapılan EPMA analizleri ile de benzer sonuçlar elde edilmiştir. Köseler sahası rutil örneklerinin majör oksit analiz sonuçları ortalama % 76,49 TiO2, % 22,12 Fe2O3, % 0,98 SiO2, % 0.39 Al2O3, % 0,12 Cr2O3 ve % 0,24 MgO değerlerini almıştır. Dervişli-Eroğlu sahası rutil örneklerinin majör oksit değerleri ise ortalama % 93,99 TiO2, % 1,56 Fe2O3, % 0,56 SiO2, % 0,28 Al2O3, % 0,06 Cr2O3 ve % 0,03 MgO değerlerine sahiptir. Rutil örneklerinin iz element içerikleri Köseler sahasında ortalama 643,42 ppm Nb, 1145,42 ppm V, 410 ppm Cr, 66,14 ppm W, 48,57 ppm Ta, 71,28 ppm Zr, 37,71 ppm Sn ve 3.11 ppm Hf değerlerinde, Dervişli-Eroğlu sahasında da ortalama 1423,35 ppm Nb, 979,37 ppm V, 423,31 ppm Cr, 191,26 ppm W, 93,72 ppm Ta, 72,81 ppm Zr, 65,37 ppm Sn ve 3.63 ppm Hf değerlerindedir. Rutil ve kuvars örnekleri oksijen izotop analiz sonuçları; Köseler sahası için sırasıyla ‰ 1,2 ve ‰ -1,9, Dervişli-Eroğlu sahası ise sırasıyla ‰ 6,1 ve ‰ 13,4 dür. Rutil içerisindeki zirkon jeotermometre analizlerine göre, Köseler sahasının oluşum sıcaklığı ortalama olarak 534°C ile 538°C arasında değerlerde, Dervişli-Eroğlu sahası rutil örnekleri için ise ortalama olarak 535°C ile 538°C arası değerlerde olduğu belirlenmiştir. Köseler sahası rutil ve kuvars örnekleri oksijen izotop değerleri üzerinden yapılan kuvars-rutil jeotermometre çalışmaları hatalı sonuçlar vermesi yanında Dervişli-Eroğlu sahası rutil ve kuvars örnekleri oksijen izotop değerleri üzerinden yapılan kuvars-rutil jeotermometre çalışmaları sonucu ortalama 534°C'lik sıcaklık değeri elde edilmiştir. Köseler ve Dervişli-Eroğlu sahaları rutilleri iz element sonuçlarına göre rutillerin sahalardaki metamorfik kayaçları kesen hidrotermal kökenli kuvars damarlarından kaynaklandığı ve alüvyal ile elüvyal birikim alanlarına taşınarak bu noktalarda deriştiği belirlenmiştir. Rutil içinde Zr termometre ve kuvars-rutil jeotermometresi çalışmaları sonuçları da hidrotermal kökene işaret etmektedir.

Abstract:
This study investigates the mineralogical and geochemical properties and origin research of placer rutile formations in the Köseler village of Gördes District (Manisa), and in the region between the Dervişli village (Eşme-Uşak) and the Eroğlu village (Kula-Manisa). The Köseler area is mainly composed of gneiss and migmatites of Paleozoic aged, which are cut by a granite unit of upper Oligocene-aged. A Cretaceous-aged ophiolite unit belonging to the Izmir-Ankara zone, is allochthonously located on the granite unit and produces relatively small outcrops. The Quaternary alluvial accumulations represent the youngest unit in the study area. Placer rutile enrichments are found in the alluviums of the stream in this area, as well as in the small terraces and profiles nearby. The mineralogical investigations of the Köseler area revealed the presence of quartz, muscovite, kyanite, garnet, rutile, and ilmenite minerals. The oldest unit in the study area between Dervişli-Eroğlu villages is the Paleozoic Eşme Formation. The lower part of this formation consists of paragneiss, while the upper part contains fine-grained gneiss and schists. The Pliocene aged Ahmetler Formation lies unconformably over the Eşme Formation. Quaternary aged alluvial deposits consisting of gravel, sand, silt, clay and stream alluviums unconformably overlie the Ahmetler Formation. Terrace deposits and stream beds within the Dervişli-Eroğlu area contain placer rutile enrichments, along with alluviums. The mineralogical investigation of the Dervişli-Eroğlu rutile field revealed the presence of several minerals, including quartz, albite, biotite, muscovite, orthoclase, amphibolite, garnet, kaolin, rutile, tourmaline, and ilmenite, in rutile placers. Ilmenite was detected in rutile mineral through ore microscopy studies on polished sections of rutile samples collected from Köseler and Dervişli-Eroğlu fields. EPMA analysis on the same samples also yielded similar results.

The rutile samples from Köseler field showed average major oxide values of 76.49% TiO2, 22.12% Fe2O3, 0.98% SiO2, 0.39% Al2O3, 0.12% Cr2O3 and 0.24% MgO. Similarly, the major oxide values of Dervişli-Eroğlu field rutile samples have an average of 93.99% TiO2, 1.56% Fe2O3, 0.56% SiO2, 0.28% Al2O3, 0.06% Cr2O3 and 0.03% MgO. The rutile samples in the Köseler field have an average content of 643.42 ppm Nb, 1145.42 ppm V, 410 ppm Cr, 66.14 ppm W, 48.57 ppm Ta, 71.28 ppm Zr, 37.71 ppm Sn and 3.11 ppm. The Dervişli-Eroğlu field has an average of 1423.35 ppm Nb, 979.37 ppm V, 423.31 ppm Cr, 191.26 ppm W, 93.72 ppm Ta, 72.81 ppm Zr, 65.37 ppm Sn, and 3.63 ppm Hf values. The oxygen isotope analysis results for rutile and quartz samples from the Köseler field are 1.2‰ and -1.9‰, respectively. For the Dervişli-Eroğlu field, the results are 6.1‰ and 13.4‰, respectively. The zircon geothermometer analyses within rutile indicate that the Köseler field was formed at an average temperature of between 534°C and 538°C, while the Dervişli-Eroğlu field was formed at an average temperature of between 535°C and 538°C. The quartz-rutile geothermometer studies conducted on the oxygen isotope values of rutile and quartz samples from the Köseler field yielded inaccurate results. In contrast, the average temperature value obtained from the quartz-rutile geothermometer studies conducted on the oxygen isotope values of the rutile and quartz samples from the Dervişli-Eroğlu field was 534°C. The trace element results of the rutile samples from the Köseler and Dervişli-Eroğlu fields indicate that the rutiles originate from hydrothermal quartz veins that cut through the metamorphic rocks in the fields. Subsequently, they are transported to alluvial and eluvial accumulation areas where they become concentrated. The results of the Zr in rutile thermometer and quartz-rutile geothermometer studies also indicate a hydrothermal origin.