Güneydoğu Anadolu Otoktonu (Mardin-Mazıdağı) apsiyen-alt Kampaniyen yaşlı Karababa Formasyonunun litolojik, mineralojik ve jeokimyasal özelliklerinin İncelenmesi
The graduate school of natural and applied science of Batman University the degree of master of sciencein geological engineering
Yazar: MESUDE YILDIRIM
Danışman: DOÇ. DR. SEMA TETİKER
Batman Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
İnceleme alanı Arap Plakası'nın kuzeyini temsil eden Güneydoğu Anadolu Otoktonu (GDAO) olarak tanımlanan alanda yer alan Mardin-Mazıdağı yöresinde Üst Kretase yaşlı sedimanter kayaçlarla temsil edilen Karababa Formasyonu'dur. Birimin üç farklı litolojiye sahip üyeleri ayırt edilmiştir. Lokasyon I olarak tanımlanmış alan Karataş köyünde incelenmiş olup, elipsoyidal çört yumruları ve bol fosil kavkıları içeren gri bej renkli çok ince taneli, ayrışmış karbonatlı fosforit seviyeleri ile temsil edilmektedir. Lokasyon II olarak seçilen Ekinciler köyü kesitinde yer yer dolomitik seviyeler içeren bej renkli kireçtaşı, konkoyidal kırıklı killi kireçtaşları ve marn ardalanmasından oluşmaktadır. Lokasyon III olarak belirlenen üçüncü alan Evciler Köyü kesitinde ise sarımsı-bej renkli çört yumruları içeren kireçtaşı ve gri-bej renkli yapraklanmalı ayrışmış görünümde killi kireçtaşı ardalanması ile temsil edilmektedir.
Birimi temsil eden kayaçlarda yapılan petrografik incelemelerden optik mikroskop incelemelerine (OM) göre sedimanter (çört) ve kimyasal kökenli olarak tanımlanan karbonat kayaçları (fosfopelmikrit, pelmikrit, mikrit, biyomikrit, mikrosparit, biyomikrosparit) farklı tane boyu, mineralojik bileşim ve dokusal ilişkiler göstermektedir. Karababa formasyonunda ortokemi mikritik ve sparitik çimento, allokemleri kavkı, pellet, kemik parçaları (balık dişleri), silt boyutunda kuvars, feldispat, serizit, mika (muskovit) ve ender tali mineraller (apatit) oluşturmaktadır. Bu kayaçlarda az miktarlarda kuvars, feldispat (plajiyoklaz), bulunmaktadır. Pellletler 50-200 m arasında değişen boyutlara sahip, küresel ve elipsoyidal şekilde olup, izotrop görünüm sergilemektedir. Kemik parçaları levhamsı bir görünüm sunmakla birlikte renksiz olarak gözlenmektedir. Çört türü kayaçlar bütünüyle mikrokristalin silis minerallerinden oluşmaktadır. Bu kayaçlarda özşekilli kalsit mineralleri ve silis dolgulu bıçak şekilli 500-2000 m arasında değişen boyutlara sahip balık dişleri (fish teeth) de saptanmıştır. Taramalı Elektron Mikroskop İncelemelerine (SEM) göre apatit mineralleri küresel ve elipsoyidal şekiller sunmakta olup, boyutları 100-200 m arasında değişmektedir. Taneler oldukça gevşek ince taneli fosfat çimento malzemesi tarafından doldurulmuştur. Apatit mineralleri EDS spektrum sonuçlarında ağırlıkça yaklaşık 80 % CaO ve 20 % P2O5 oranları saptanmıştır. Bu kayaçlarda apatitleşmiş kalın levhamsı kemik parçaları, gözeneklerde yapraksı smektit, kalın yapraklar biçiminde C-V, kalın (lata) şekilli ve/veya 1-2 m uzunlukta ışınsal ağsı kümeler şeklinde paragonit/sepiyolit lifleri de gözlenmiştir.
X-ışınları Difraksiyon (XRD) yöntemi ile saptanan fosfatlı (fosforit, karbonatlı fosforit, silisli fosforit), silisli (çört), ve karbonat (fosfatlı kireçtaşı, kireçtaşı, silisli kireçtaşı, killi kireçtaşı, dolomit, marn) kayaçlarını oluşturan minerallerin genel ortalama değerlerine göre bollukları; kalsit, fillosilikat, apatit, kuvars, opal-CT, feldispat ve dolomit şeklinde sıralanmaktadır. Birimde fillosilikat/kil türü mineraller smektit, paragonit, illit, kaolinit, klorit, sepiyolit ve karışık tababakalı I-V ve C-V saptanmıştır.
v
Karababa Formasyonu kilt minerallerinde yapılan jeokimyasal analiz sonuçlarında toplam eser element derişimi 1000 kat zenginleşme gösterirken, 10 kat fakirleşme gözlenmektedir. Minerallerin toplam eser element değerleri ortalama 1578 ppm olarak saptanmıştır. Ortalama derişimlere göre; geçiş metalleri (Cu, Zn); W (granitoyid elementleri); As (karışık davranışlı); Be (halojen); Rb, Ba, Sr ve Ga (kalıcılığı düşük elementler); Ta, Nb ve Zr (kalıcılığı yüksek elementler) pozitif anomali göstermekedir. Co, Sc, Pb, Bi, Mo, Sb, Ag, Cs, Tl, Ta, ve Hf elementleri ise negatif anomali gözlenmiştir. Kil minerallerinde kondrit değerleri ile karşılaştırıldığında; köken kayaca, mineral ve elementlere göre zenginleşme ve fakirleşme olmakla birlikte, örneklerde gözlenen desenler ve Kuzey Amerikan Şeylleri'nden (NASC) ayrılmaktadır. Fillosilikat/kil mineralleri kondrit bileşimine göre belirgin bir şekilde ayrımlaşma sergilemekte ve minerallerinin ortalama iz element derişimi U, Ta, Nb ve Ti elementleri dışında diğer örneklerde NASC'ten daha düşük derişim sergilemektedir. İz elementlerin toplam derişimleri kondrite normalize edilmiş desenlerinde, uranyum (U) için 254.17, Ta için 62.96, Nb için 105.83 ve Ti için 42.24 (ppm) derişimleri belirlenmiş olup, NASC'e göre daha yüksek konsantrasyonlar elde edilmiştir. İz element desenlerinde U, Ta, Nd ve Ti elementleri için pozitif; K, Sr, P ve Eu için negatif anomali gözlenmektedir. Fillosilikat/kil minerallerinde toplam Nadir Toprak Element (REE) içerikleri 138.05-223.81 ppm arasında olup, ortalama 171.61 ppm değerindedir. Kil minerallerinin LREE'in bollukları, HREE'e göre bir azalma göstermektedir. Fillosilikat/kil minerallerinde La-Lu konsantrasyonu için 60-5 kat zenginleşme, Eu elementi NASC ve diğer tüm kil minerallerinde kısmen negatif anomaliye sahiptir.
Karababa Formasyonu apatit minerallerinin eser element konsantrasyonları 2391-2411 ppm arasında değişmekte olup, Cu, V, Zn (Geçiş metalleri); W (granitoyid); As (karışık davranışlı); Be (halojen); Ba, Sr ve Ga (kalıcılığı düşük element); Zr, Y ve U (kalıcılığı yüksek element) elementleri pozitif anomali sergilemektedir. Ayrıca Co, Sc, Pb, Bi, Mo, Sb, Cs, Tl, Ta, Th ve Hf elementleri negatif anomali göstermektedir. Apatit minerallerinin kondrit normalize toplam derişimleri (ppm) sırasıyla uranyum için 6950.00, Sr için 208.33, P için 664.98 ve Y için 33.66 ppm olarak NASC den daha yüksek miktarlara sahiptir. Apatit mineralleri Ba, U, Ta, La, Sr, P, Sm ve Y elementleri için pozitif; Th, K, Nb, Ce, Nd, Hf ve için negatif anomaliye sahiptir. REE içerikleri NASC'ten düşük olmakla birlikte, kondrite göre artış sergilemektedir. Apatit minerallerinin toplam REE derişimleri 230.16-232.78 ppm arasında olup, ortalama 231.47 ppm değerindedir. Apatit minerallerinin Hafif Nadir Toprak Elementleri (LREE) derişimleri, Ağır Nadir Toprak Elementlerine (HREE) göre azalma eğilimi göstermektedir. La-Lu derişimi 8-69 kat zenginleşme sunarken, Ce ve Eu elementleri negatif anomali göstermektedir.
Optik Mikroskop, Taramalı Elektron Mikroskop, X-ışını Difraksiyonu ve jeokimyasal incelemelere göre; Karababa Formasyonu farklı üyelerinde gözlenen apatit türü fosfat ve paligorskit/sepiyolit türü kil mineral oluşumları denizel ortamda kimyasal kökenli çökelimler olup, OM ve SEM incelemeleri paligorskit ve sepiyolit minerallerinin kayaç gözeneklerinde otijenik olarak geliştiğini göstermektedir. Karışık tabakalı minerallerin oluşumlarının ise neoformasyon ve/veya transformasyon süreçleriyle oluştuğu, matrikste rastlanılan smektit mineralleri ise otijenik bileşenleri temsil etmektedir.
Elde edilen veriler ışığında Kretase yaşlı Karababa Formasyonu litolojik üyelerinde gözlenen yanal ve düşey yöndeki tüm kayaç ve fillosilikat/kil mineralojisindeki farklılıklar basenin jeolojik zamanlarda Kretase dönemindeki tektonik hareketlere bağlı deniz tabanındaki beslenmeden kaynaklanan çökelimlerin ve mineral oluşum süreçlerinin gerçekleştiği, sepiyolit/paligorskit ve fosfat oluşumlarının yaygın olarak koloidal ve çözünmüş bileşenler ve nispeten koyu renkli ferromagnezyum detrital mineralleri ile birlikte havzaya taşınan malzemenin, inceleme alanını çevreleyen Güneydoğu Anadolu Ofiyolit Kuşağı arasında yakın bir ilişki olduğu biçiminde değerlendirilmiştir.

Abstract:
The study area is the Karababa Formation represented by Upper Cretaceous old sedimentary rocks in the Mardin-Mazıdağı region, which is defined as the Southeastern Anatolian Autochthonous (GDAO), which represents the north of the Arabian Plate. The members of the unit with three different lithologies were distinguished. The area identified as Location "I" was investigated in Karataş village and represented by gray-beige very fine grained, decomposed carbonated phosphorite levels containing ellipsoidal chert nodules and abundant fossil shells. It is composed of including partly dolomitic levels beige colored limestone, concoidal fractured clayey limestones and marl intercalations in the section of Ekinciler village chosen as Location "II". The third area identified as Location "III" is represented by the alternation of limestone with yellowish-beige chert nodules and gray-beige foliated clayey limestone intercalations in the Evciler Village section.
According to the optical microscopy (OM) of petrographic investigations in rocks representing the unit, carbonate rocks (phosphopelmicrite, pelmicrite, micrite, biomicrite, microsparite, biomicrosparite), which are defined as sedimentary (chert) and chemical origin, show different grain size, mineralogical composition and textural relations. In Karababa formation, is composed of orthochemia micritic and sparitic cement, allokems shells, pellets, bone fragments (fish teeth), silt sized quartz, feldspar, sericite, mica (muscovite) and rare secondary minerals (apatite). Small amounts of quartz, feldspar (plagioclase) are present in these rocks. The pellets are spherical and ellipsoidal shape in size ranging between 50-200 m and have an isotropic appearance. The bone fragments have a plaque appearance but are colorless. The chert type rocks consist entirely of microcrystalline silica minerals. In these rocks, euhedral calcite minerals and silica-filled knife-shaped fish teeth with sizes ranging between 500-2000 m were also detected. According to Scanning Electron Microscopy (SEM), apatite minerals offer spherical and ellipsoidal shapes and their size varies between 100-200 m. The grains were filled by a relatively loose fine-grained phosphate cement material. Results of in the EDS spectrum apatite minerals were determined approximately 80 % CaO and 20 % P2O5. In these rocks were observed apatitized thick plaque-shaped bone fragments, leafy smectite in the pores, C-V in the form of thick leaves, leaves (lath) shaped and / or of 1-2 m length paragonite / sepiolite fibers in the form of radial reticulated clusters.
X-ray diffraction (XRD) method determined by phosphorus (phosphorite, carbonated phosphorite, siliceous phosphorite), siliceous (chert) and carbonate (phosphate limestone, limestone, siliceous
vii
limestone, clayey limestone, dolomite, marl) according to the general average value of the minerals forming rocks abundances; calcite, phyllosilicate, apatite, quartz, opal-CT, feldspar and dolomite. Phyllosilicate / clay type minerals smectite, paragonite, illite, kaolinite, chlorite, sepiolite and mixed layered I-V and C-V were detected in the unit.
In the results of geochemical analysis of clay minerals of Karababa Formation, total trace element concentration is 1000 times enrichment and 10 times depletion. The total trace element values of the minerals were determined as 1578 ppm. According to the average concentrations; transition metals (Cu, Zn); W (granitoid elements); As (Miscellaneous); Be (halogen); Rb, Ba, Sr and Ga (Low Field Strength Elements); Ta, Nb and Zr (High Field Strength Elements) show positive anomaly. Co, Sc, Pb, Bi, Mo, Sb, Ag, Cs, Tl, Ta, and Hf elements were negative anomalies. When compared with chondrite values in clay minerals; Although the origin is enrichment and depletion according to rocks, minerals and elements, the patterns observed in the samples and are different from the North American Shales (NASC). Phyllosilicate / clay minerals exhibit a distinct separation with respect to chondrite composition and the average trace element concentration of minerals is lower than NASC in other samples except U, Ta, Nb and Ti elements. Total concentrations of trace elements in chondrite normalized patterns, for uranium (U) 254.17, for Ta 62.96, for Nb 105.83 and for Ti 42.24 (ppm) concentrations were determined, higher concentrations were obtained than NASC. Trace element patterns were positive for U, Ta, Nd and Ti elements; Negative anomaly is observed for K, Sr, P and Eu. Total Rare Earth Element (REE) contents of phyllosilicate / clay minerals are between 138.05-223.81 ppm and average value is 171.61 ppm. LREE abundance of clay minerals shows a decrease compared to HREE. 60-5 times enrichment for La-Lu concentration in phyllosilicate / clay minerals, Eu element has a partially negative anomaly in NASC and all other clay minerals.
Trace element concentrations of apatite minerals of Karababa Formation vary between 2391-2411 ppm, Cu, V, Zn (Transition metals); W (granitoid); As (Miscellaneous); Be (halogen); Ba, Sr and Ga (Low Field Strength Elements); Zr, Y and U (High Field Strength Elements) elements show positive anomaly. In addition, Co, Sc, Pb, Bi, Mo, Sb, Cs, Tl, Ta, Th and Hf elements show negative anomalies. The normalized total concentrations of chondrite (ppm) of apatite minerals are higher than NASC as 6950.00 for uranium, 208.33 for Sr, 664.98 for P and 33.66 ppm for Y. Apatite minerals are positive for Ba, U, Ta, La, Sr, P, Sm and Y elements; has negative anomalies for the Th, K, Nb, Ce, Nd and Hf elements. Although REE contents are lower than NASC, that show an increase compared to chondrite. Total REE concentrations of apatite minerals are between 230.16-232.78 ppm and average value is 231.47 ppm. Light Rare Earth Elements (LREE) concentrations of apatite minerals tend to decrease compared to Heavy Rare Earth Elements (HREE). While the concentration of La-Lu is 8-69 times enrichment, Ce and Eu elements show negative anomalies.
Optical Microscope, Scanning Electron Microscope, X-ray Diffraction and geochemical studies; Apatite type phosphate and paligorskit / sepiolite type clay mineral formations observed in different members of Karababa Formation are chemical deposits in marine environment and OM and SEM investigations show that paligorskite and sepiolite minerals develop autogenic in rock pores. The formation of mixed layered minerals is formed by neoformation and / or transformation processes, while smectite minerals in the matrix represent autogenic components. According to the data obtained, all the rock and phyllosilicate / clay mineralogical differences observed in the lithological members of the Cretaceous Karababa Formation were observed to occur due to the tectonic movements of the basin due to the tectonic movements during the Cretaceous period and mineral formation processes. Sepiolite / palygorskite and phosphate formations have been evaluated as a close relationship between the Southeast Anatolian Ophiolite Belt surrounding the study area of the material carried together with colloidal, dissolved components and relatively dark ferromagnetic magnesium detrital minerals.