Sisorta (Ortakent-Koyulhisar-Sivas) yöresi altın yatağının jeolojik ve jeokimyasal özellikleri
Geological and geochemical features of Sisorta (Ortakent-Koyulhisar-Sivas) gold deposit
Yazar: ÇİĞDEM ŞAHİN DEMİR
Danışman: PROF. DR. ALİ UÇURUM
Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Bu çalışma Sisorta Bölgesinde Güzelyurt Köyü Evliya Tepe civarında yer alan altın cevherleşmesinin jeolojik ve jeokimyasal özelliklerini belirlemek amacıyla hazırlanmıştır.  
İnceleme alanı Sivas il merkezinin yaklaşık 200 km kuzey doğusunda Sisorta Bölgesinde yer alan Güzelyurt Köyü, Evliya Tepe civarında yer almakta ve yaklaşık 42 km2'lik alanı kapsamaktadır. İnceleme alanının tabanında Alt Kretase yaşlı andezitik aglomeralar, onları üzerleyen Üst Kretase yaşlı andezitik lavlar ve bu birimleri kesen Üst Kretase yaşlı plütonik kayaçlar yer almaktadır. Ayrıca andezitik lavlar içerisinde Üst Kretase yaşlı hidrotermal breşler (freatomagmatic) yüzlek vermektedir. 
Kayaç petrografisi, alterasyon petrografisi, XRD analizi ve PIMA sonuçlarına göre inceleme alanında, yüksek sülfidasyon epitermal yatakları için de karakteristik olan profilitik, arjilik alterasyon, ileri arjilik, boşluklu silika ve silisleşme türü alterasyonlar belirlenmiştir. 
Cevher petrografisi çalışmaları ile, pirit, kalkopirit, bornit, enarjit, dijenit, tennantit-tedrahedrit, kovelin, kalkosin, pirotin, sfalerit, hematit, manyetit, götit cevher mineralleri tespit edilmiştir. Saptanan, tennantit-enarjit mineral birlikteliği yüksek sülfidasyon düzeyini göstermektedir.
Volkanik kayaçların (andezitik aglomera ve lavlar) nadir toprak element değerlerinin ortalaması, ortalama ilksel manto değerine ve ortalama kondrite göre zenginleştiği gözlenmektedir. Ancak, çalışma alanında hidrotermal aktiviteden yoğun olarak etkilenen silisleşmiş andezitik volkanik kayaçlarda ve hidrotermal breşlerde nadir toprak elementlerinin tüketilmiş olduğu gözlenmektedir.
Sisorta altın yatağında kükürt izotop değerleri; piritlerde ‰ -0,4 ile ‰ -10,0 arasında, kalkopiritlerde ‰ 1,5 ile ‰ 2,3 arasında, K-alünitlerde ‰ 21,8 ile ‰ 22,0 arasında ve baritlerde ‰ 16,2 ile ‰ 18,6 arasında değişmektedir. Bu sonuçlarda cevherleşmenin oluşumunda etkili olan S'ün kaynağının ilk evrelerinde hafif S izotopunun etkin olduğu daha sonraki evrelerde ise ağır S izotopunun etkin olduğu (özellikle hidrotermal evrenin son saflarında baritin oluşması sırasında) gözlenmektedir. Bu da magmatik kökenden itibaren S izotopunun girdiği reaksiyonlar ve değişen sıcaklıkla değiştiğini göstermektedir. 
Gang minerallerinde yapılan oksijen ve döteryum analizlerine göre; kuvarslarda  elde edilen δ18O değeri ‰ 7,1 ile ‰ 15,6 arasında değişirken ortalama değeri ‰ 11,5 dir. K-alünitlerde elde edilen δ18O değeri ‰ 10,1 ve ‰ 11,4 dir. Na-alünitlerden elde edilen δ18O değerleri ‰ 8,5 ve ‰ 12,4 tür. Kuvarslarda ölçülebilen tek δD değeri ‰ -77 dir. K-alünitlerden elde edilen  δD değerleri -55,2 ve -57,6 dır. Na-alünitlerden elde edilen δD değerleri ‰ -25,3 ve ‰ -61'dir. Bu sonuçlara göre yüksek sülfürlü epitermal altın yatağının oluşumunda etkin olan çözeltinin meteorik kökenli ve kısmen de magmatik suyun katılımı ile geliştiği düşünülmektedir. 
Yapılan 40Ar/ 39Ar yaş analizleri sonucunda K-alünit minerallerinde; plato yaşı 78,85±0,94 My ve 76,59±2,19 My, izokron yaşı 78,25±0,42 My ve 75,30±0,90 My olarak, bozunmamış andezitik volkanik kayaçlardan elde edilen hornblend mineralinde ise plato yaşı 80,44±0,84 My elde edilmiştir. Bu sonuçlar altın cevherleşmesinde etkin olan hidrotermal alterasyonun ana kayacın yerleşiminden 3 My sonra geliştiğini göstermektedir. 
 Sisorta yüksek sülfidasyon altın yatağında bulunan bakır minerallerinde elde edilen 65Cu ‰ izotop değerleri , -5.502 ile 3.032 arasında değişim göstermektedir. Derin kotlardaki 3,032 değeri, derinlerde bir bakır zenginleşmesinin olduğunu, onun altında da kayıt edilen 0, 9097 değerinin plutona yakın kesimleri işaret ettiği ve -5,502 değerinin ise yüzeye yakın oksidasyon zonunu belirtmesi bakımından önemlidir.  Buna göre Sisorta yüksek sülfidasyon altın yatağının altında gömülü bir porfiri Cu veya porfiri Cu ± Au olma olasılığının güçlendirmektedir. 
Raman spektral ve termometrik analiz verilerine göre yüksek sülfidasyon epitermal altın yatağının oluşumunda etkin olan çözelti NaCl+H2O sisteminde, L (sıvı) fazı olarak H2Oliquid ve V (gaz) fazı olarak da H2Ogas tespit edilmiştir. NaCl de sıvı fazın içerisinde çözünmüş olarak bulunmaktadır. Sıvı kapanım termometre analizine göre birincil kapanımlarda homojenleşme sıcaklıkları (Th L-V) 100-350 oC arasında olduğu, NaCl eşdeğeri tuzluluğun ise % 0, 71 ila % 22, 38 arasında değiştiği gözlenmiştir.

Abstract:
This study has been aimed to determine geological and geochemical features of gold deposit located in Sisorta area located in  Evliya Tepe at Güzelyurt village.
The investigation area is cover 42 km2 land and located in 200 km NW of Sivas province in Sisorta area at Evliya Tepe, Güzelyurt village. The geological columnar section of the investigation area is starts with Lower Cretaceous andesitic agglomerate and overlain by Upper Cretaceous andesitic lavas. All of the volcanic units intruded by Upper Cretaceous plutonic rocks. Later hydrothermal (phreatomagmatic) breccia occurred. 
Alteration as propylitic, argillic, advance argillic, vugy quartz and vugy silica have been determined by using XRD and PIMA analytical data  from the study area, which is characteristics of high sulphidation epithermal gold deposits.
Pyrite, chalcopyrite, bornite, enargite, digenite, tennantite-tetrahedrite, covellite, chalcocite, pyrrhotite, sphalerite, hematite, magnetite, and goethite have been defined by using ore microscopy-petrography. Tennantite-enargite mineral association, which has been observed on numerous polished sections, is good indication of high sulphidation stage.
The average REE element distribution of Cretaceous andesitic agglomerates and lavas show enrichment with compare to average values of Primitive Mantle (PM) and C1 Chondrite (C1-C). Whereas, hydrothermally effected silicified andesitic volcanic rocks and hydrothermal breccia show depletion in REE element distribution with compare to average values of PM and C1-C. 
δ 34S ‰ isotope values are ranging from -0,4 and ‰ -10,0 in pyrites; ‰ 1, and ‰ 2,3 in chalcopyrite; 21,8 and ‰ 22,0 in K-alunites; ‰ 16,2 and ‰ 18,6 in barites from high sulphidation epithermal gold deposits in Sisorta. At the early stage of mineralization S isotope value number is light and later S isotope value shows heavy numbers especially during the last stage of hydrothermal processes (specially during the formation of barite). This is indicating that the S isotope was originated from magma and evaluated by changing temperature in the last stage of hydrothermal process. 
δ18O isotope values of gangue minerals are ranging from; ‰ 7,1 and ‰ 15,6 however, with the average value of ‰ 11,5 in quartz, ‰ 10,1 and  ‰ 11,4 in K-alunite. δ18O isotope data of Na-alunite are ‰ 8,5 and ‰ 12,4. The only quartz sample yield δD value as ‰ -77. δD value is ranging from ‰ -55,2 and -57,6 in K-alunite, ‰ -25,3 and ‰ -61 in Na-alunite samples. Combining δ18O with δD from quartz and K-alunite, and Na-alunite samples, it can be say that the water which is played important role in the formation of high sulphidation Au deposits was derived from meteoric origin with the less interaction of magmatic water. 
40Ar/ 39Ar age dating is ranging from 78,85±0,94 Ma and 76,59±2,19 Ma as a plateau age and 78,25±0,42 Ma and 75,30±0,90 Ma as isochron age in K-alunite, 80,44±0,84 in hornblende minerals from unaltered andesitic volcanic rocks. This shows that hydrothermal gold mineralization is deposited 3 Ma later than the volcanic host rock eruption. 
δ 65Cu ‰ values from copper-bearing minerals associated with Sisorta gold deposits are ranging from -5.502 ‰ to 3.032 ‰. These data may indicate as; cu-enrichment zone with δ 65Cu= 3,032 ‰ at depth, near pluton zone with δ 65Cu= 0, 9097  ‰ value, and near surface oxidation zone with δ 65Cu= -5,502 ‰ result. According to these data, possibility of barren porphyry Cu and/or porphyry Cu ± Au beneath the Sisorta high sulphidation gold deposit is growing. 
According to Raman spectral data and thermometric analysis of fluid inclusions from high sulphidation gold deposit, type of solution which is responsible for the formation of deposit, is NaCl+ H2O system and H2Oliquid as liquid phase, and H2Ogas as gas phase have been determined. NaCl has been defined as dissolved in liquid phase. Homogenization temperature (Th L-V), and wt. % NaCl equivalent salinity from primary inclusions is ranging from 100 to 350 oC, and from % 0, 71 to % 22, 38 respectively.