Kayabaşı (Mustafakemalpaşa, Bursa) kaolen oluşumlarının jeolojik, mineralojik, jeokimyasal incelemesi
Geological, mineralogical and geochemical investigation of Kayabaşi (Mustafakemalpasa, Bursa) kaolin occurences
Yazar: HÜLYA ATEŞ
Danışman: PROF. DR. SELAHATTİN KADİR
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Mineraloji Petrografi Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Mustafakemalpaşa (Bursa) güneyinde Mesozoyik yaşlı temel kayaçları örten riyolitik bileşime sahip Erken Miyosen yaşlı volkanik ve piroklastik kayaçların tektonik aktiviteler etkisi altında oluşan kırıklar boyunca hidrotermal getirime bağlı alterasyon ve/veya kimyasal ayrışmasının sonucu olarak bölgede ekonomik potansiyele sahip kaolen yatakları oluşmuştur. Bu endüstriyel hammadde yataklarının jeolojik, mineralojik, jeokimyasal özellikleri ile oluşum mekanizmalarının irdelenmesi konularında detaylı çalışmalar yapılmamıştır. Bu boşluğu doldurmak amacı ile arazi çalışmaları yapılmış, mineralojik [polarizan mikroskop, X-Işınları difraktometresi (XRD), Fourier Dönüşümlü Kızıl Ötesi Spektrometrisi (FTIR)], mikromorfolojik [(taramalı ve geçirimli elektron mikroskopu (SEM-EDX ve TEM)] ve jeokimyasal (tüm kayaç ve mineral kimyası) analizleri yorumlanmıştır. Bu yatakta kaolinit ve alünit mineralleri egemen olup, bu minerallere genellikle kuvars, simektit, opal-CT ve eser miktarda halloysit eşlik etmektedir. Kaolen yatağında merkezden dışa doğru; kaolinit, alünit+kaolinit, simektit şeklinde bir mineral dağılımı gözlenmektedir. SEM-EDX analizlerinde kaolinit kristallerinin ve buna ek olarak yer yer özşekilli alünit mineralleri ile Fe-oksit oluşumlarının bu mineraller ile birlikte bulunması da ortamdaki hidrotermal koşulların etkisini göstermektedir. Zenginleştirilmiş kaolinit fraksiyonları ve alünit örnekleri, DTA-TG analizlerinde ısıya karşı ideal yansıma eğrileri ve ideal FTIR spektrum eğrileri vermiştir. Hafif Nadir Toprak Elementi (HNTE) / Ağır Nadir Toprak Elementi (ANTE) oranının yüksek olması, kaolinit ve alünit oluşumlarının amfibol, plajiyoklaz ve devitrifiye volkan camından kaynaklandığını göstermektedir. Ayrıca, kaolinit kil fraksiyonlarında yapılan izotop analizlerine ait 18O ve D değerlerinin ‰–4,12 ve ‰1,26 ile ‰–89,94 ve ‰–104,81 arasında değişmesi ve saf alünit örneklerindeki 18O ve 34S değerlerinin ‰–3,3 ve ‰0,4 ile ‰3,6 ve ‰15,3 arasında olması kaolenleşmenin hidrotermal kökenli olduğunu göstermektedir.

Anahtar Kelimeler: Bursa, hidrotermal alterasyon, jeokimya, köken, mineraloji, Mustafakemalpaşa, Türkiye,  volkanizma

Abstract:
In the South of Mustafakemalpaşa (Bursa) district, Early Miocene aged volcanic and pyroclastic rocks having rhyolitic composition covers the Mesozoik basement rocks. As a result of tectonic activities and hydrothermal alteration and/or chemical decomposition of these rocks, kaolinite deposites with economic potential have been formed. There is not any study on the geology, mineralogy, geochemical and occurency process of these deposits. In order to complete this deficiency, field works have been done, and mineralogy [Polarized light microscope, X-Ray diffractometer (XRD), infrared (IR)], micromorphology [(scanning and transmission electron microscobe (SEM-EDX and TEM)] and geochemistry (whole rock and mineral chemistry) analyses are interpreted. For this deposite, kaolinite and alünites are main minerals and generally quartz, smectite, opal-CT and trace amount of halloysite accompany to these minerals. In kaolinite deposit, from center to outer, it is seemed kaolinite, alünite+kaolinite, smektite. Fe-oxide phases, seemed with kaolinite and alünite minerals which cross cutting kaolinizated tuffs as veins, indicates the multi-hydrothermal alteration. In addition, locally co-existing of euhedral alünite minerals and Fe-oxide occurencies shows the effects of hydrothermal conditions in this environment. Enriched kaolinite fractions and alünite samples, gives ideal reflection curves against the heats and ideal FTIR spectrum curves. Detection of high rate LO in Mustafakemalpaşa kaolinites, chemical index of alteration (CIA), high SO3+K2O+Al2O3 values show that alünite accompanies to kaolinite. High Ba, Sr and Zr values of kaolinite samples indicates that Mustafakemalpaşa kaolinite deposite is of hypogen origin. High Light Rare Earth Element (LREE) / Heavy Rare Earth Element (HREE) ratio indicates that kaolinite and alünite occurencies originate from amphibole, plagioclase and devitrified volcanic glass. Additionally, 18O ve D values belong to isotope analys is used on kaolinite clay fractionation change between ‰–4.12 - ‰1.26 and ‰–89.94 - ‰–104.81, 18O and 34S values belong to pure alünite samples are between ‰–3.3 - ‰0.4 and ‰3.6 - ‰15.3.These results show that the kaolinization is of the hypogenic origin.

Key Words: Bursa, geochemistry, hydrothermal alteration, mineralogy, Mustafakemalpaşa, origin, Turkey, volcanism