Gevrekseydi (Kütahya) ve yakın çevresindeki kil yataklarının jeolojisi, mineralojisi, jeokimyası ve jenezi

Batı Anadolu'da, Miyosen yaşlı riyolitik-dasitik bileşimli volkanik kayaçların hidrotermal alterasyonu ile oluşan kaolen yatakları bulunmaktadır. Bu yataklarda bulunan kil minerallerini tespit etmek, fiziksel-kimyasal özellikleri ve potansiyel endüstriyel kullanım alanları açısından oldukça önemlidir. Bu çalışmada; benzer volkanik kayaçların hidrotermal alterasyonu sonucunda Gevrekseydi köyü ve çevresinde (Kütahya, Türkiye) oluşmuş kaolen yataklarının jeolojisi, mineralojisi ve jeokimyasal incelemeleri yapılarak kil minerallerinin türleri, çalışma alanındaki dağılımları ve oluşum mekanizmaları saptanmıştır. Mineralizasyon ve karakterizasyon çalışmaları için X-ışınları difraksiyonu (XRD), taramalı elektron mikroskop (SEM), Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR), diferansiyel termal ve termogravimetrik analiz (DT/TGA) ve elementel analiz metodları kullanılmıştır. XRD çalışmalarında kil mineralleri olarak; kaolinit, halloysit, simektit, illit ve vermikülit bulunmuştur. Kil dışı mineraller olarak ise silis grubu (kuvars, kristobalit, tridimit), demir grubu (hematit, manyetit, götit), sülfat grubu (alunit, natro-alunit, minamit), silikat grubu (muskovit, biyotit, piroksen, sanidin, albit, şabazit), karbonat grubu (kalsit, dolomit, manyezit, ankerit) mineraller ve titanyum mineralleri (rutil, anataz) tespit edilmiştir. Taramalı elektron mikroskop incelemelerinde kaolinit kristallerinin altıgen yapraksı morfoloji, halloysitlerin tüp şekilli, uzamış şekilli ve kısa tüpler şekilli morfoloji, simektitlerin ise gül yapısında morfoloji gösterdikleri tespit edilmiştir. Ayrıca, SEM görüntülerinde kil minerallerinin ana kayaçta bulunan volkan camının ve feldispat mineralerinin çözünmesi neticesinde oluştukları, halloysitlerin ayrıca kaolinit kristallerinin transformasyonu sonucunda oluştuğu belirlenmiştir. TGA eğrilerinde, kaolinit ve halloysit'in kristal suyunun ayrılmasını gösteren 530-590 oC arasında gelişen ana endotermik reaksiyon piki ve FTIR analizlerinde kaolinit'in 3690,52 cm-1 ve 3619,91 cm-1 bantları tespit edilmiştir. İzotopik δ18O ve δD verileri ile kaolenlerin oluşum sıcaklığı 57-108 °C arasında, simektitlerin oluşum sıcaklığı ise 50-97 °C arasında hesaplanmıştır. Ana oksit, iz element ve nadir toprak element analizleri hidrotermal alterasyon sürecinde kil yataklarında elementel mobilitenin gerçekleştiğini göstermiştir. Kimyasal alterasyon indeksi (CIA) sonuçları bölgede ileri derece arjilik alterasyon gerçekleştiğini ve Ba+Sr'a karşı Ce+Y+La ile δ18O'e karşı δD diyagramları bölgedeki yatakların hipojen kökenli olduğu ortaya koymuştur. Kütle değişim diyagramı SiO2 ve Al2O3'ün ana kayaca göre kaolinitik ve simektitik zonda zenginleştiğini, Fe2O3, CaO ve Na2O'nun kaolinitik zonda yıkandığını, MgO ve K2O'nun ise simektitik zonda zenginleştiğini göstermiştir. İz elementlerden Ba+2 ve Sr+2 ana kayaca göre alunitik ve kaolinitik zonlarda önemli oranda zenginleşmişken simektitik zonda geçiş metallerinden Ni 93 kat, Zn 51 kat, Co 19 kat artmıştır. Örümcek diyagramında nadir toprak elementlerinin kaolinitik ve simektitik zonlarda ana kayaca göre azaldığı, alterasyon derecesi daha yüksek olan kaolinitik zonda ise tüketilmenin daha fazla olduğu tespit edilmiştir. Gevrekseydi köyü ve çevresindeki kil yataklarının asidik, yüksek sülfidasyonlu epitermal bir sistemde oluştuğunu gösteren kökensel bir model öne sürülmüştür. Bu sistemde mineralizasyon faylar tarafından kontrol edilen hidrotermal akışkanlar ile sağlanmıştır ve yataklardaki başlıca mineralizasyon üstten alta doğru opal silis şapka, kaolinit + alunit + halloysit, kuvars + kaolinit + alunit + simektit ve alunit + kaolinit + halloysit + kuvars şeklinde gerçekleşmiştir.