Kızıldağ ve Kemiklitepe (Ayrancı-Karaman) boksit cevherleşmeleri ve ilişkili kaynak kayaçlarının nadir toprak element içeriklerinin incelenmesi
Investigation of rare earth element contents of the Kızıldağ and Kemiklitepe (Ayrancı-Karaman) bauxite mineralizations and related source rocks
Yazar: BİHTER HEPVİDİNLİ
Danışman: DOÇ. DR. NURULLAH HANİLÇİ
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Jeoloji Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Kızıldağ ve Kemiklitepe boksit cevherleşmeleri Orta Toroslarda yer almaktadır. Bölgede Aladağ Birliği, Namrun Tektonik Dilimi ve Bolkardağ Birliği bulunmaktadır. Kızıldağ ve Kemiklitepe cevherleşmeleri ise jeotektonik olarak Namrun Tektonik Dilimi içerisinde yer almaktadır.

Kızıldağ cevherleşmesinin bulunduğu bölgede tabanda rekristalize kireçtaşları-meta kireçtaşından oluşan Üst Permiyen yaşlı Karlığıntepe Formasyonu, üzerinde Alt Triyas yaşlı kalkşist-metaşeyllerden oluşan Kocatepe Formasyonu, en üstte ise Üst Triyas yaşlı dolomitik kireçtaşlarından oluşan Gökkandil Formasyonu yer almaktadır. Kemiklitepe cevherleşmesinin yer aldığı bölgede ise altta Üst Triyas yaşlı, tabanı rekristalize kireçtaşı-meta kireçtaşlarıyla başlayan ve meta şeyller ile devam eden Karagedik Formasyonu bulunmaktadır. Karagedik formasyonu ise Jura yaşlı rekristalize kireçtaşları tarafından uyumsuzlukla örtülmektedir.

Kızıldağ boksit cevherleşmesi K44D doğrulultulu bir hat boyunca yaklaşık 1.6 km devamlılığa sahip, 5-30 metre görünür kalınlığı olan, koyu kırmızı- kahve renkli, masif, oolitik yapılı lateritik tip boksit cevherinden oluşmaktadır. Kemiklitepe cevherleşmesi D-B doğrultulu ve 1.5 km'lik bir hat boyunca birkaç lokasyonda lateritik ve karstik tip olarak gözlenmektedir.  Cevher kahve renkli olup, masif, oolitik ve benekli cevher yapısına sahiptir.

Kızıldağ ve Kemiklitepe cevherleşmelerinde boksit cevherinin kaynak kayası (protolit), geçiş kayası (saprolit), ve boksit geçişleri yanal yönde ve düşey yönde kesintisiz ve net bir şekilde gözlenebilmektedir. Kızıldağ cevherleşmesinin protoliti kuvars, amesit, şabazit, kaolinit, albit, allanit ve serit mineralleri; saproliti böhmit, diaspor, muskovit ve klorit; boksit zonu ise diaspor, hematit ve seriyanit minerallerinden oluşmaktadır. Kemiklitepe cevherleşmesinin protoliti kuvars, kalsit, profillit ve illit mineralleri; saprolit zonu böhmit, diaspor, hematit ve muskovit; boksit zonu ise diaspor, hematit, manyetit, maghemit, braicit (braitschite), seriyanit, allanit ve sebait mineralleri içermektedir.

Kızıldağ cevherleşmesinin protolitinde, saprolitinde ve boksitinde ortalama Al2O3 değerleri sırasıyla %27,32, %26,54 ve %44,7; ortalama Fe2O3 değerleri sırasıyla %10,58, %24,05 ve %26,51; ortalama SiO2 değerleri sırasıyla %46,43, %34,03 ve %12,98; ortalama TiO2 değerleri sırasıyla %1,57, %1,77 ve %2,76; Nadir Toprak Element (NTE) içeriği ise sırasıyla 1017 ppm, 883 ppm ve 750 ppm'dir.

Kemiklitepe cevherleşmesinin protolitinde, saprolitinde ve boksitinde ortalama Al2O3 değerleri sırasıyla %33,99, %46,38 ve %56,28; ortalama Fe2O3 değerleri sırasıyla %10, %12,12 ve %25; ortalama SiO2 değerleri sırasıyla %41,48, %28,16 ve %2,84; ortalama TiO2 değerleri sırasıyla %1,79, %2,2 ve %1,88, ortalama Nadir Toprak Element (NTE) içeriği ise sırasıyla 436 ppm, 423 ppm ve 1043 ppm'dir.

Ortalama 1071 ppm ∑NTE içeren Kızıldağ boksit cevherleşmesinin kaynak kayasında NTE içeren allanit ve serit minerallerinin varlığı Raman spektroskobisi çalışmaları ile tespit edilmiştir.  Kızıldağ lateritik boksit zonunda ∑NTE'nin 750 ppm'e düşmesi allanit ve serit minerallerinin boksitleşme sürecinde duraylı olmadığını ve NTE'nin çözünerek ortamdan yıkandığına işaret etmektedir. Kemiklitepe boksit cevherleşmesinin protolitinde NTE içeren bir mineralin varlığı tespit edilememesine karşın boksitte braicit (braitschite), seriyanit, allanit ve sebait minerallerinin varlığı tespit edilmiştir. Kemiklitepe cevherleşmesinin protolitinin, boksitinden daha düşük miktarlarda ∑NTE içermesi; boksitleşme koşullarında olasılıkla kil minerallerinin bünyesinde var olan NTE'lerin iyon olarak ayrılarak boksitleşme sürecinde cevheri içinde kendi minerallerini oluşturduğunu göstermektedir.

Anahtar kelimeler: Nadir Toprak Elementleri, Boksit, Ayrancı, Karaman

Abstract:
Kızıldağ and Kemiklitepe bauxite mineralizations are located in the Central Tauride. In this region where the study area is located, there are Aladağ Unit, Namrun Tectonic Section and Bolkardağ Unit. The Kızıldağ and Kemiklitepe mineralizations are geotectonically located within the Namrun Tectonic Unit. In the region where Kızıldağ mineralization is located, the Upper Permian Karlığıntepe Formation is called the recrystallized limestones-meta limestones, the Lower Triassic aged Calcschist-metaseyl formation is formed of Kocatepe Formation, and the Upper Triassic dolomitic limestones of the Gökkandil Formation are at the top. In the region where Kemiklitepe mineralization is located, there is the Karagedik Formation, which starts with the Upper Triassic aged, recrystallized limestone-meta limestones and continues with meta shales. On the Karagedik formation, Jurassic aged recrystallized limestones are unconformably overlain.

Kızıldağ mineralization consists of deep red-brown colored, massive, oolitic and bauxite ore with a thickness of 1.6 km and thickness of 5 to 30 meters. Kemiklitepe mineralization is composed of brown-colored, oolithic, spotted bauxite ore with a E-W direction, continuity of 1.5 kilometers and an average width of 200 meters. The source rock (protolite), transition rock (saprolite), and bauxite deposits of the bauxite ore in Kızıldağ and Kemiklitepe mineralizations can be observed continuously and clearly in the lateral direction and in the vertical direction.

The average Al2O3 ratio in protolith, saprolite and bauxite of Kızıldağ mineralization is 27,32%, 26,54% and 44,70% respectively. The mean Fe2O3 values were; The average SiO2 ratio is 10.58%, 24.05% and 26.51%. 46,43%, 34,03% and 12,98%. The mean TiO2 values were; 1.57%, 1.77% and 2.76%.

Rare Earth Element (REE) content is 1017 ppm in protolite, 883 ppm in saprolite and 750 ppm in bauxite. The mineralogical composition of the protolith of the Kizildag bauxite was determined by quartz, amesite, chabazite, kaolinite, albite, allanite, serhite, diaspor, muscovite, chlorite and bauxite mineralization in seritic saprolite. The average Al2O3 ratio in protolith, saprolite and bauxite of Kemiklitepe mineralization was 33,99%, 46,38% and 56,28%, respectively. The mean Fe2O3 values were; 10%, 12.12% and 25%. The mean SiO2 ratio is; 41,48%, 28,16% and 2,84%. The mean TiO2 values were; 1.79%, 2.2% and 1.88%. The Rare Earth Element (REE) content is 436 ppm in protolite, 423 ppm in saprolite and 1043 ppm in bauxite. In the mineralogical composition of the protolite of bonyite, quartz, calcite, profillite, illite, saprolite bismuth, diaspor, hematite, muscovite and bauxite mineralization, diasporic, hematite, magnetite, maghemite, braitshist, seriyanite, allanite, sebaitite minerals were determined. In the investigations, allanite and serite minerals in the protolite constituting Kızıldağ are a source for REE.

However, the decrease in the total REE values observed in the transition to the bottom shows that these minerals are not stable under the conditions of bauxisation. In Kemiklitepe mineralization, the presence of REE-containing minerals in protolite could not be determined, but the presence of braitshist, cerianite, allanite and sebaitic minerals were determined in boxing. This shows that the protolith of the Kemikşitepe mineralization contains lower amounts of REE than its bauxite; In the mineralization conditions of the clay minerals existing in the body of Si, K, Ca and Mg, such as mobility, high-ion separation of the minerals, secondary enrichment formed their own minerals.

Keywords: Ayrancı, Karaman, Bauxite, Rare Earth Elements