Eskişehir–Erenköy bölgesi manyezitlerinin oluşum mekanizmalarının jeokimyasal ve petrografik incelemesi

Eskişehir – Bilecik sınırında Erenköy civarında gözlenen manyezit oluşumları kriptokristalen tane boylarında olup, yaygın ayrışma ve alterasyon geçirmiş ultrabazik kayaçlar ile ilişkili olarak genellikle süreksizlik düzlemlerine bağlı olarak yataklanmışlardır. Bölge jeolojisinin Geç Kretase döneminde Neo-Tetis okyanusunun kapanması ile gelişen İzmir-Ankara sütur zonu oluşumu çerçevesinde oluştuğu düşünülmektedir. Bu bölge Türkiye'nin manyezit yataklarının yaygın olduğu üç manyezit provensinden biri olan Kütahya – Eskişehir bölgesi sınırları içerisinde olup Türkiye'nin işletilen en önemli yatakları bu bölgede yer almaktadır. Merkezinde Erenköy'ün yer aldığı inceleme alanı kuzeybatı Türkiye'de Eskişehir ve Bilecik il sınırları içerisinde yer almaktadır. Bölgesel jeoloji tabanda mavişist fasiyesine ait metamorfitler, bunları üzerleyen serpantinit, peridotitlerin oluşturduğu ofiyolitik kayaçlar, radyolaritli çört, pelajik kireçtaşı, bazalt, mavişist metamorfik kayaçlarının karışımından oluşan ofiyolitik melanj birimi ve bunların hepsini üzerleyen neojen yaşlı kumtaşı – kiltaşı ardalanmasından oluşan sedimanter birimlerden oluşur. İnceleme alanında tektonizma etkileri son derece yaygın gözlenmektedir. Manyezit ve yan kayaç oluşumları yer yer son derece çatlaklı ve parçalanmış bir yapı sergilemektedir. Tektonik unsurlar çok çeşitli doğrultularda gelişmiş ve buna bağlı olarak da manyezit unsurları genellikle birbirini kesen veya birbiri ile iç içe girmiş damar, ağ, bloklar halinde saçınım, bozulmuş lens ve katmanlar halinde yerleşim sergilemektedirler. Manyezit oluşumları makro örneklerde çeşitli tiplerde gözükmektedir, a) Çok sert silis ve demir oksit çimentolanması ile beraber bulunan karnabahar (yumru) manyezit oluşumları, b) dağılgan manyezit oluşumları, c) karnabahar tipinde manyezit oluşumları, d) çoğunlukla konsantrik ve konkoidal kırılmalı olarak gözüken masif manyezit oluşumları. Sondajlarda manyezitlerin 30 metre kadar derine devam ettiği görülmektedir. Arazide yaygın görülen demir oksit alterasyon ürünleri ve silis oluşumları manyezit oluşumlarına eşlik etmektedir. Geçmiş araştırmalarda görüldüğü üzere, manyezit oluşumları genel olarak dört ana grupta sınıflandırılmaktadır. Bunlar; a) karbonatlarla ilişkili iri taneli manyezitlerin tanımladığı "Veitsch tipi", b) ultramafik kayaçlarla ilişkili kriptokristalen tane boylu manyezitlerin tanımladığı "Kraubath tipi", c) genellikle ultramafik kayaçların çevresinde konuşlanmış olan tatlı su gölsel sedimanter birimler ile ilişkili kriptokristalen – mikrokristalen tane boylu manyezitlerin tanımladığı "Bela Stena tipi" ve d) yüksek Mg içeriğine sahip metamorfizma geçirmiş ultramafik kayaçlarla ilişkili manyezitlerin tanımladığı "Greiner tipi" olarak sırlanabilir. İnceleme alanında Erenköy civarında gözlenen manyezit yatakları bu sınıflamalardan Kraubath tipine dahildir. Kraubath tipi manyezit oluşumlarının; CO2 içerikli sıcak suların süreksizlikler vasıtasıyla ultramafik kayaçların içerisinde dolaşarak, kayaçlardan magnezyumu çözmesi ve böylece çözeltilerin Mg karbonatları açısından süpersatüre olması ve ardından karbonatların uygun boşluklarda çökelmesi şeklinde gerçekleştiği öne sürülmüştür. Bu tip yatakların oluşumu hakkında oluşuma sebep olan çözeltilerdeki CO2'in kökeni tartışmalıdır. Aynı zamanda bu tip manyezit oluşumlarından sorumlu olduğu düşünülen kimyasal reaksiyonların fizikokimyasal koşullar açısından gerçekleşebileceği sınırların da tespit edilmesi ve analizlerden elde edilen veriler ile karşılaştırılması önemlidir. Saha çalışmaları ve polarizan mikroskop çalışmaları ile beraber XRD ve E-SEM ve bağlısı EDAX ünitesi analizleri ile beraber inceleme alanının jeolojisi ve petrografisi ortaya konmuştur. Böylece mineral parajenezi ve mineral ilişkileri tespit edilmiş ve minerallerin mikro ölçekteki kimyasal bileşimleri saptanmıştır. Bu sayede minerallerdeki atomik yer değiştirmelerin oranı tespit edilebilmiştir. Tetkikler sırasında bölge mineral oluşumlarının zengin bir parajeneze sahip olduğu görülmüştür. Bu parajenez başlıca manyezit, dolomit, kalsit, krizotil, lizardit, kuvars, opal-ct ve talk minerallerini içermektedir. Ana kayaçlar genellikle elek dokusunun hakim olduğu serpantin ve iç içe geçmiş ağlar ve ince damarcıklar halinde görülen manyezit ve dolomit minerallerinden oluşmaktadır. Manyezit ve dolomitin yanı sıra kuvars, opal-ct minerallerinin de özellikle ana kaya içerisindeki çatlaklı yüzeylerde varlığı tespit edilmiştir. Silis mineralleri bazı örneklerde manyezit ve dolomit oluşumlarının etrafını sarar şekilde bulunmaktadır. Fakat tam tersi şekilde silisin manyezit ve dolomit tarafından çevrelendiği örnekler de bulunmaktadır. Bölgede manyezite eşlik eden en yaygın karbonat minerali dolomittir. Kalsit nadiren rastlanmaktadır. Ana kayaç serpantinit oldukça yaygın olarak ayrışmıştır. Elek dokusu oluşturacak şekilde çatlaklar içerisinde gelişen ayrışma ve alterasyona ek olarak genellikle dış çeperde gelişen demir oksit mineralleri ve paligorskit gibi kil mineralleri oluşumu şeklinde gelişen alterasyon da bölgede mevcuttur. Manyezit ve yan kayaç örneklerinin majör, minör ve iz elementler açısından jeokimyasal incelemesi ICP-ES, ICP-MS ve XRF yöntemleriyle gerçekleştirilmiştir. Mg, Ca, Si gibi ana elementlerin yan sıra Cu, Ni, Cr, Co, B, Hg, Fe, Mn, NTE, Ba ve Sr elementleri özellikle manyezitlerin jeokimyasal açısından incelenmesi açısından önem arz etmektedirler. Bu elementlerin varlığı ya da yokluğu mineral oluşumlarında değişik sonuçlara işaret etmektedir. Genellikle bu elementlerden manyezit atomik kafes yapısı içerisinde yer alabilmekte olanlar daha zengin olarak bulunmaktadırlar. NTE ve diğer iz elementler ise diğer jeolojik formasyonlardaki oranlarla karşılaştırılarak mineral oluşumuna sebep olan çözeltilerin kökenine yönelik ipucu teşkil etmektedirler. Analiz sonuçlarında ilk dikkat çeken unsur, manyezit oluşumlarında yer yer silis oluşumlarına işaret eden SiO2 içeriğinin MgO içeriğinin çok üzerinde değerler sergilediğidir. Bu arazideki silisik alterasyonun yaygınlığını kanıtlar nitelikte bir bulgu olarak karşımıza çıkmaktadır. Fe2O3 içeriği ise yer yer %1'in üzerine çıkan rakamlara ulaşmaktadır. Bu da arazide manyezit oluşumları ile beraber sık sık görülen demir oksit ürünleri açısından zengin ayrışma zonlarının varlığını destekler niteliktedir. Al2O3 içeriği nispeten düşük gözükmektedir. Manyezitlerin ana kayacı ultrabazikler olduğundan dolayı içerisinde minör miktarda Cr ve Ni element içeriği mevcuttur. İz elementlerinde Ba, Sr ve Co içeriği dikkat çekmektedir. Sr ve Ba atomlarının Mg ile yer atomik yer değiştirme kabiliyeti olmadığından dolayı bu elementlerin manyezit içerisindeki diğer ikincil Ba ve Sr karbonat ve sülfat mineral fazlarına işaret ettiği düşünülmektedir. Mineral oluşumlarında sürekli çökelme, çözülme ve taşınmanın iz element içeriği üzerinde düzenli bir azalışa sebep olduğu bilinmektedir. Dolayısıyla birincil mineral oluşumlarından uzaklaşıp yüzeye yaklaştıkça mineral oluşumuna eşlik eden çözeltilerin iz elementler açısından daha fakir olduğu görülmektedir. NTE içeriği Kraubath tipi yataklarda genellikle çok düşük (çoğunlukla analiz yönteminin en düşük tespit sınırının altında) olup, Erenköy yataklanmalarında da bu şekilde olmakla birlikte bazı örneklerde Al2O3 oranı ile beraber yüksek nispeten daha yüksek seviyelerde içeriğe sahip olması bu örneklerde sepiyolit, paligorskit gibi kil minerali oluşumlarına işaret edebilir. Bununla beraber manyezitler La – Pr serisini ve dolomitler ise tüm NTE serisinin davranışlarını sergelimektedirler. Özellikle Ce ve Eu elementlerinin davranışları manyezit ve dolomitleri oluşturan çözeltilerin kökeni ve oluşum öncesi taşınmaya yönelik önemli bulgular sunmaktadır. W içeriği beklenilenden yüksek çıkmış olup olası bir derin kontak metamorfik olaya işaret ettiği düşünülmektedir. Bunu destekler şekilde inceleme alanında yer yer lokal olarak Si, Fe, Mn, Cr gibi elementler zengin içerik sunmaktadırlar. Önceki çalışmalarda oluşum sıcaklığı olarak öne sürülen 80 oC'de reaksiyonlar değişik Log fCO2 değerleri açısından test edilmiştir. R1 reaksiyonun gerçekleşmesi için en düşük Log fCO2 değeri -10 olup R2 için -3,1 ve R3 için -1,15tir. Bu bilgilerin ışığında olivin alterasyonu sonucu manyezit oluşabilmesi için nispeten düşük CO2 fügasitesine, manyezitin serpantinin alterasyonu ile oluşabilmesi için ise daha yüksek fügasiteye ihtiyaç vardır. İnceleme alanında gerek makro gerekse mikroskobik gözlemlerde serpantin son derece yaygın bir yan faz olarak görülmekte fakat olivine çok nadiren rastlanmaktadır. Bu verilerin ışığında serpantinlerin ilk olarak CO2 içeriği düşük bir evrede oluştuğu ve manyezitlerin daha sonra serpantinlerin ve kalıntı peridotitlerin alterasyonu ile oluştuğu öne sürülmüştür. Bunun yanında inceleme alanında silisli minerallerden yaygın olarak bulunan opal-ct'nin oluşumu için -2,2 civarında Log aSiO2(aq) değerleri gerekmektedir. Bu değer güncel kuzeybatı Anadolu termal suların en üst seviyedeki değeri olan -2,2'den daha yüksektir. Bu da, manyezitlerin oluşum yaşı olan Geç Kretase – Neojen döneminde bölgedeki termal sular vasıtası ile silis getiriminin güncelden daha yüksek olduğuna işaret eder. Bunun sebebi bölgede tektonik faaliyetlerin yaygın olması sonucu gelişen ileri derecede ayrışma ve alterasyon olayları olarak düşünülmektedir. δ13C ve δ18O içerikleri son derece ilginç sonuçlar vermiştir. Buna göre Erenköyün batısında bulunan oluşumlarda +5-8 ‰ içerik tespit edilmiştir. Bu Kraubath tipi manyezit oluşumları için yeni bir bulgudur. Oksijen izotop verileri ise yüksek değerlerde olup düşük sıcaklıkta oluşumu temsil eder. Genel olarak atmosferik kaynaklı meteorik kökenli suların derine hareketi ile gelen ve derinlerden yukarı doğru çıkarken denizel karbonatlı sedimanları kontak metamorfizmaya uğratarak ağır karbon içeriğine kavuştuğu düşünülen iki farklı kökenli çözeltinin yüzey koşullarında karışıp manyezitlerin oluşumundan sorumlu oldukları hipotezi tarafımızdan öne sürülmektedir.