Esendal (Yusufeli-Artvin) köyü çevresinin jeolojik özellikleri ve maden yatakları
Geological properties and ore deposits of the environment of the Esendal (Yusufeli̇-Artvin) village
Yazar: ALPER DÜLGER
Danışman: PROF. DR. FETULLAH ARIK
Konya Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Bu çalışmada Artvin ili Yusufeli ilçesine bağlı Esendal, Boyalı ve Bostancı Köyleri arasında yaklaşık 30 km2'lik bir alanı kapsayan bölgenin maden yatağı potansiyelinin araştırılması amaçlanmıştır. Alan Artvin il merkezinin 76 km güneybatısında ve Yusufeli ilçesinin yaklaşık 16 km kuzeyinde yer almaktadır. Doğusunda Erzurum ili Olur ve Oltu ilçeleri, güneyinde Erzurum ili Tortum, Uzundere ve İspir ilçeleri, batısında Rize ili Çamlıhemşin ve Ardeşen ilçeleri, kuzeyinde ise Artvin merkez ve Murgul ilçeleri yer almaktadır. Aynı zamanda çalışma alanı Türkiye'nin tektonik birlikleri arasında yer alan Doğu Pontidlerin kuzey zonu içerisinde bulunmaktadır.
Çalışma alanının temelinde, tabanda kumtaşı, silttaşı ve üste doğru bazik volkanik ara katmanlı epiklastik kumtaşı-çamurtaşı ardalanmalı metamorfik istif olan Liyas yaşlı Berta formasyonu bulunmaktadır. Bu formasyonun oluşum süreçleri boyunca ortamdaki faal volkanizmanın ürünü olan epiklastik kumtaşı, silttaşı, tüf ara katmanlı, bazaltik-andezitik bileşimli lav ve piroklastlardan oluşan Geç Jura yaşlı Mudurnu formasyonu metamorfik istifi üzerlemektedir. Kristalize kireçtaşları, volkanik ara katkılı çakıltaşı ve resifal kireçtaşlarıyla temsil edilen Geç Jura-Erken Kretase yaşlı Öğdem formasyonu Mudurnu formasyonunu uyumsuzlukla örtmektedir. Oluşumunda etkin magmatik süreçlerde asidik ve bazik serilerin etkisinin gözlendiği, yer yer bazaltik lav ara katkılı andezitik-dasitik lavlar ve piroklastlar ile birlikte riyolit-riyodasit gibi felsik kayaçları da içeren Geç Kretase yaşlı Yusufeli formasyonu çalışma alanı içerisindeki resifal kireçtaşları ile uyumsuz olarak bulunmaktadır. Geç Kretase-Paleosen aralığında gelişen ve granit, granodiyorit, monzonit, monzodiyorit gibi magmatik kayaçlardan oluşan Kaçkar granitoyidi Yusufeli formasyonunu keserek ortama yerleşmektedir. Kendinden önceki bütün birimleri uyumsuz olarak örten Kuvaterner yaşlı alüvyonlar ise çakıl, kum, silt, kil gibi çok çeşitli malzemeye sahip tutturulmamış çökellerden oluşmaktadır.
Çalışma alanı içerisinde granitoyidlerin sokulumu esnasında meydana gelen alterasyonla ilişkili, pirit, kalkopirit, hematit, molibdenit, dijenit gibi cevher yapıcı mineraller bulunmaktadır. 
Yusufeli formasyonundan alınan örneklerden yapılan incelemelerde SiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO, CaO, Na2O, K2O, TiO2, P2O5, MnO, Cr2O3 bileşenlerinin ortalama değerleri sırasıyla % 67.60, % 2.31, % 4.29, % 1.51, % 1.87, % 0.13, % 0.17, % 0.11, % 0.08, % 0.05 ve % 0.004 olarak belirlenmiştir. Ayrıca formasyon içerisinden alınan iki adet örnekte 139.5 ve 212 ppm Cu tespit edilmiştir. Yusufeli formasyonundaki korelasyon analizlerine göre kayaç yapıcı minerallerden plajiyoklas, alkali feldispatlar ve mafik minerallerden piroksenlerin oluşumunu sağlayan Al, Fe, Mg, Ca ve Mn bileşenlerinin arasında pozitif korelasyon gözlenmekte olup birlikte hareket ettikleri belirlenmiştir. Kayaç yapıcı minerallerin oluşumunu sağlayan bileşenlerin bulunduğu grup, ana bileşenler grubu olarak belirlenmiştir. Hidrotermal alterasyon grubu, kayaç yapıcı minerallerin bünyesinde bulunan SiO2 miktarından daha fazla SiO2'in ortama gelmesini sağlayan alterasyon esnasında bazı sülfidli minerallerin de ortama katılımında etkili olmuş ve SiO2 ile orta-düşük sıcaklıklı hidrotermal ortamlarda yaygın olarak bulunan (Au, Ag, Sb, Hg) bileşenlerin birlikteliği bu alterasyonu belirlemiştir. Yusufeli formasyonunda değişime etki eden faktörler potasik alterasyon, sıcaklığın nisbi düşüşü ve potasik alterasyondan fillik alterasyona geçiş, granitoyidik sokulum sınırında skarn tip cevherleşme izleri, hidrotermal sıcaklığın düşmesi, granitoyidik sokulumun ıraksak bölgelerindeki propilitik alterasyon ve Hg yerleşimini sağlayan propilitik alterasyonun düşük sıcaklık evreleri olarak sıralanmaktadır.  
Mudurnu formasyonundan alınan örneklerden yapılan incelemelerde SiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO, CaO, Na2O, K2O, TiO2, P2O5, MnO, Cr2O3 bileşenlerinin ortalama değerleri sırasıyla % 52.35, % 5.28, % 7.30, % 3.59, % 6.64, % 0.10, % 0.09, % 0.37, % 0.08, % 0.15 ve % 0.0035 olarak belirlenmiştir. Ayrıca Söğütönü mahallesi civarından alınan formasyona ait örnekte 349 ppm Cu tespit edilmiştir. Mudurnu formasyonundaki korelasyon analizlerine göre SiO2 ve K2O dışındaki ana oksit bileşenlerinin birbirleri ile pozitif korelasyon gösterdikleri belirlenmiştir. Küme analizlerine göre bileşenler, Al-Ti-Mg-Cr grubu, Fe-Mn-Ca grubu ve Si-K grubu olmak üzere üç ana grup olarak değerlendirilmiştir. Ana oksitlerden Al2O3, Na2O, MgO, TiO2 ve P2O5'in aynı grupta yer alması özellikle Na ve Al bulunduran albit bileşimli plajioklasların oluşumunu sağlamıştır. Fe2O3, MnO ve CaO gibi ana oksitlerle birlikte Au, Ag, Cu, Ba, V, Zn, NTE'ni bulunduran grup Mudurnu formasyonunun oluşumundan sonra granitoyidlerin sokulumu sonucu meydana gelen düşük sıcaklıklı hidrotermal alterasyon ile açıklanmıştır. Formasyona ait volkanik kayaçların içerisinde dolaşan hidrotermal çözeltiler ayrışan mineraller yerine yaygın olarak gözlenen silisin çökmesini sağlamış ve bu süreçte Si-K grubu etkin olmuştur. Mudurnu formasyonunda değişime etki eden faktörler potasik alterasyon, fillik alterasyon ve kontakt metasomatizmaya bağlı olarak ikincil kalsit oluşumları ve sülfidli mineralizasyon olarak sıralanmaktadır. 
Kaçkar granitoyidlerinden alınan örneklerden yapılan incelemelerde SiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO, CaO, Na2O, K2O, TiO2, P2O5, MnO, Cr2O3 bileşenlerinin ortalama değerleri sırasıyla % 56.50, % 3.52, % 7.06, % 2.49, % 4.11, % 0.12, % 0.13, % 0.328, % 0.280, % 0.103 ve % 0.001 olarak belirlenmiştir. Ayrıca Bostancı ve Esendal köyü merkezine yakın alınan iki adet örnekte 106.5 ve 96.4 ppm Cu tespit edilmiştir. Kaçkar granitoyidlerindeki korelasyon analizlerine göre SiO2, K2O ve Cr2O3 hariç diğer ana oksitlerin birbirleri ile pozitif korelasyon gösterdikleri belirlenmiştir. Ana bileşenler grubu, kayaç yapıcı mineraller ve alterasyonları sonucu oluşan kloritler, kil mineralleri ve ikincil kalsitler ile temsil edilmiştir. Hidrotermal alterasyon grubu, kabuksal kökenli magmatik kütlenin sokulumu esnasında yan kayaç reaksiyonları sonucu meydana gelen silişleşmeyi ve bu sırada oluşan porfir tip cevherleşmeyi belirlemiştir. Kaçkar granitoyidilerinde değişime etki eden faktörler potasik alterasyon ve hidrotermal alterasyon olarak belirlenmiştir. 
Yapılan incelemeler sonucu örneklerin birlikte değerlendirilmesi açısından alterasyon jeokimyası için derlenen örneklerde yapılan çalışmalara göre SiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO, CaO, Na2O, K2O, TiO2, P2O5, MnO, Cr2O3 bileşenlerinin ortalama değerleri sırasıyla % 60.86, % 3.42, % 5.75, % 2.31, % 3.71, % 0.118, % 0.14, % 0.233, % 0.12, % 0.09 ve % 0.003 olarak belirlenmiştir. Alterasyon örneklerindeki küme analizlerine göre bileşenler, ana bileşenler grubu ve SiO2, K2O ve cevher oluşturan önemli iz elementleri içeren hidrotermal alterasyon grubu olmak üzere iki ana grup olarak değerlendirilmiştir. Hidrotermal alterasyon grubunun potasik alterasyondan başlayarak sülfidli fazlarla sona eren propilitik alterasyona kadar gerileyen alterasyon kuşaklarını temsil ettiği belirlenmiştir. 
Bazı cevherli numunelerde % 6.15'lere ulaşan Cu ve 12.8 ppm Au ile birlikte 45.6 ppm'e ulaşan Ag değerleri, porfir Cu cevherleşmesi ile birlikte altın zenginleşmelerini ve magmadan uzak noktalarda Ag zenginleşmesini sağlayan porfir-hidrotermal sistemi yansıtmaktadır. Esendal köy merkezinden alınan cevherli numunede yapılan analizler sonucu önemli iz elementlerden 17.93 ppm molibden, 35.60 ppm kurşun ve 2300 ppm (% 0.23) çinko içerdiği belirlenmiş olup değerlendirilen bir diğer cevherli numune ile ortalamaları molibden için 9.76 ppm, kurşun için 22.20 ppm ve çinko için 1747.5 ppm (% 0.175) olarak hesaplanmıştır.
Çalışma alanında metalik maden (bakır, altın, gümüş vb) bakımından önemli bir potansiyel vardır. Bölgedeki birimlerde detaylı maden jeolojisi ve jeokimyasal çalışmalar yapılarak potansiyelin ekonomikliği hakkında değerlendirme yapılması uygun olacaktır.

Abstract:
This study was aimed to investigate the ore deposit potential of the region covering an area of approximately 30 km2 between Esendal, Boyalı and Bostancı villages of Yusufeli district of Artvin province. The area is located 76 km southwest of Artvin provincial center and approximately 16 km north of Yusufeli district. Olur and Oltu districts of Erzurum province to the east, Tortum, Uzundere and İspir districts of Erzurum province to the south, Çamlıhemşin and Ardeşen districts of Rize province to the west, and Artvin center and Murgul districts to the north. At the same time, the study area is located within the northern zone of the Eastern Pontides, which is among the tectonic units of Turkey. 
The study area is underlain by the Triassic aged Berta formation, a metamorphic stack consisting of sandstone, siltstone at the base and epiclastic sandstone-mudstone succession with basic volcanic interlayers at the top. Late Jurassic aged Mudurnu formation, which consists of epiclastic sandstone, siltstone, tuff interlayered, basaltic-andesitic composite lavas and pyroclasts, which are the products of active volcanism in the environment during the formation processes of this formation, overlies the metamorphic stack. Late Jurassic-Early Cretaceous aged Öğdem formation composed of crystallized limestones, volcanic interbedded pebbles and reefal limestones unconformably overlies the Mudurnu formation. Late Cretaceous aged Yusufeli formation, which includes andesitic-dacitic lavas and pyroclasts with basaltic lava intercalated andesitic-dacitic lavas and pyroclasts and felsic rocks such as rhyolite-rhyodacite, in which the effect of acidic and basic series is observed in the magmatic processes effective in its formation, is unconformable with the reefal limestones in the study area. Kaçkar granitoid, which developed in the Late Cretaceous-Paleocene interval and consists of igneous rocks such as granite, granodiorite, monzonite and monzodiorite, intrudes into the environment by cutting the Yusufeli formation. Quaternary aged alluvium, which unconformably covers all the preceding units, consists of unconsolidated sediments with a wide variety of materials such as gravel, sand, silt and clay.
Within the study area, there are ore-forming minerals such as pyrite, chalcopyrite, hematite, molybdenite, digenite associated with the alteration that occurred during the intrusion of granitoids.
The average values of SiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO, CaO, Na2O, K2O, TiO2, P2O5, MnO, Cr2O3, 67.60%, 2.31%, 4.29%, 1.51%, 1.87%, 0.13%, 0.17%, 0.11%, 0.08%, 0.05% and 0.004% were determined from the analysis of samples taken from the Yusufeli formation. In addition, 139.5 and 212 ppm Cu was detected in two samples taken from the formation. According to the correlation analyses in the Yusufeli formation, positive correlation is observed between the Al, Fe, Mg, Ca and Mn components that provide the formation of plagioclase, alkali feldspars and pyroxenes from mafic minerals and it is determined that they act together. The group of components that provide the formation of rock-forming minerals is determined as the main components group. Hydrothermal alteration group was effective in the addition of some sulfide minerals to the environment during the alteration that provided more SiO2 to the environment than the amount of SiO2 contained in the rock-forming minerals, and the combination of SiO2 with components commonly found in medium-low temperature hydrothermal environments (Au, Ag, Sb, Hg) determined this alteration. The factors affecting the changes in the Yusufeli formation are potassic alteration, relative decrease in temperature and transition from potassic alteration to phyllic alteration, traces of skarn type mineralization at the granitoid intrusion boundary, decrease in hydrothermal temperature, propylitic alteration in the divergent regions of the granitoid intrusion and low temperature phases of propylitic alteration that provide Hg placement.
The average values of SiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO, CaO, Na2O, K2O, TiO2, P2O5, MnO, Cr2O3, % 52.35%, 5.28%, 7.30%, 3.59%, 6.64%, 0.10%, 0.09%, 0.37%, 0.08%, 0.15% and 0.0035% were determined from the analysis of samples taken from the Mudurnu formation. In addition, 349 ppm Cu was detected in the sample belonging to the formation taken from the vicinity of Söğütönü locality. According to the correlation analysis in the Mudurnu formation, it was determined that the main oxide components except SiO2 and K2O are positively correlated with each other. Cluster analysis shows that the components were evaluated as three main groups: Al-Ti-Mg-Cr group, Fe-Mn-Ca group and Si-K group. The fact that the main oxides Al2O3, Na2O, MgO, TiO2 and P2O5 are in the same group led to the formation of albite composite plagioclases containing Na and Al in the main. Group containing Au, Ag, Cu, Ba, V, Zn, Zn, NTE along with main oxides such as Fe2O3, MnO and CaO is explained by low temperature hydrothermal alteration that occurred as a result of the intrusion of granitoids after the Mudurnu formation. Hydrothermal solutions circulating in the volcanic rocks of the formation enabled the precipitation of the commonly observed silica instead of the weathered minerals and the Si-K group was active in this process. The factors affecting the changes in the Mudurnu formation are potassic alteration, phyllic alteration and secondary calcite formations due to contact metasomatism and sulphide mineralization.
The average values of SiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO, CaO, Na2O, K2O, TiO2, P2O5, MnO, Cr2O3, 56.50%, 3.52%, 7.06%, 2.49%, 4.11%, 0.12%, 0.13%, 0.328%, 0.280%, 0.103% and 0.001% were determined from the analysis of samples taken from the Kaçkar granitoids. In addition, 106.5 and 96.4 ppm Cu was detected in two samples taken near the center of Bostanci and Esendal villages. Correlation analyses of Kaçkar granitoids show that all main oxides except SiO2, K2O and Cr2O3 are positively correlated with each other. The major component group is represented by chlorites, clay minerals and secondary calcites formed as a result of rock-forming minerals and alterations. Hydrothermal alteration group determined the silicification and porphyry type mineralization formed as a result of side rock reactions during the intrusion of the crustal origin igneous mass. Potassic alteration and hydrothermal alteration were determined as the factors affecting the changes in Kaçkar granitoids. 
The average values of SiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO, CaO, Na2O, K2O, TiO2, P2O5, MnO, Cr2O3, 60. 86%, 3.42%, 5.75%, 2.31%, 3.71%, 0.118%, 0.14%, 0.233%, 0.12%, 0.09% and 0.003% were determined from the analysis of samples taken from the alteration samples. Cluster analyses of the alteration samples showed that the components were divided into two main groups: the main component group and the hydrothermal alteration group, which includes SiO2, K2O and important trace elements that make up the ore. It was determined that the hydrothermal alteration group represents alteration belts starting from potassic alteration to propylitic alteration ending with sulfidic phases. 
Cu and Au values reaching up to 6.15% in some ore samples and Ag values reaching up to 45.6 ppm with 12.8 ppm Au show the porphyry-hydrothermal system that provides gold enrichment with porphyry Cu mineralization and Ag enrichment at points far from magma. As a consequence of the analysis of the ore sample taken from Esendal village center, it was determined that it contained 17.93 ppm molybdenum, 35.60 ppm lead and 2300 ppm (0.23%) zinc among the important trace elements and the averages with another ore sample evaluated were calculated as 9.76 ppm for molybdenum, 22.20 ppm for lead and 1747.5 ppm (0.175%) for zinc.
There is a significant potential for metallic minerals (copper, gold, silver, etc.) in the study area. It would be appropriate to conduct detailed mining geology and geochemical studies in the regional units to evaluate the economic potential.