Bugün bahsetmek istediğim konu hidrotermal damarlar ve mineral zonlanmaları. Burada anlatacağım konu Fransa'daki La Peyratte Graniti özelinde yapılan çalışmadan elde edilen sonuçlar ışığında olacaktır. Aslında farklı kaynaklardan derleyerek bir yazı yazmak isterdim ama şimdilik böyle olsun, bir daha ki konuda derleme bir şeyler yazarız. Faydalı olması dileğiyle. Haydi başlayalım.
Kırık sistemleri içerisinde hidrotermal akışkanların döngüsü iki tip mineral reaksiyonuna sebebiyet verir:
1- Kırıkları kapatan (veya mühürleyen; ingilizcede seal olarak geçer) ve bizlerin damar olarak bildiği mineral çökelimleri.
2- Kırık sistemlerinde çeşitli uzaklıklarda bulunan ve ana kayada farklı renk değişimlerine yol açan duvar kaya alterasyonları. Bunlara alterasyon haleleri denmektedir.
Kalınlıkları mikron boyutunda dahi olsa, alterasyon haleleri sıklıkla zonlanma gösterir. Damardan uzaklaştıkça mineral birlikteliğinde (parajenez olarak bilinir) değişim gözlemlenir. Bu gözlemler pek çok sistemle çok önceki çalışmalardan beri belirlenmiştir (ör; Lovering, 1949). Her zon, değişken mesafeler ile orantılı olarak baskın mineral veya mineral birliktelikleri ile karakterize edilir. (Şekil 1). Bu zonlanmalar izotermal koşullar altında kimyasal difüzyon (yayılım) süreci sonucu oluşmaktadır (Isı yayılım hızı her zaman kimyasal yayılım hızından birkaç on kat daha büyüktür). Halelerin genişliği diğer faktörlerin arasında sistem sıcaklığına bağlıdır. Yani kinetik enerji ne kadar fazla ise orada iş var demektir. 
Şekil 1: Caribou Madenindeki (Idaho) damarın mineral zonlanmasının
şematik gösterimi. Burada hidromika I/S karışık katmanlarını
temsil eder.
Zonlanmanın kökeninin kristallenme kinetiklerinin sonucu olarak oluştuğu düşünülür (Page ve Wenk, 1979). Yazarlar bu sonucu damardan altere kayaca doğru gözlemlenen filosilikat serilerine dayandırmaktadır: damara yakın fengit-illit altere kayaya doğru illit-illit/smektit (I/S) karışım katmanlarının varlığı. İzotermal koşulları varsayarsak, I/S mineralleri illit ve fengit'in metastabil öncülüdür (precursor). Genelde kabul edilen izotermal koşullar son yıllarda yapılan çalışmalarda sorgulanmıştır. Aslında çeşitli ölçeklerdeki termal gradyanlar farklı teknikler kullanılarak gösterilmektedir:
- Ametist damarlarında 100 m üzerinde 200 oC (Horton, 1985)
- Uranyum damarlarında 6 m üzerinde 60 oC (Al Shaara, 1986)
- Fengit damarlarında 11 mm üzerinde 75 oC (Turpault, 1992)
La Peyratte Granitini (Deux Sevres, Fransa) kesen fengit damarlarının civarındaki alterasyon yayılımının mekanizmasının detaylı çalışması termal gradyan kırık içerisinde sıcak akışkanın dereceli akışı tarafından dengelenmektedir. Hidrodinamik rejim duvar kayasındaki kuvars kristalleri içerisinde ikincil sıvı kapanımlarında sıcaklık ölçümlerinden elde edilir. Kırık içerisinde akışkanın geçirdiği zaman ve çıkış sıklığı yüzey gayzerlerinde gözlemlendiği gibi benzer büyüklüktedir yani akışkanın miktarı ile doğru orantılıdır (Turpault ve diğ, 1992).
La Peyratte granitinde genişliği 20-300 μm olan damarlardaki istatistiksel analizler duvar kayası alterasyonlarının iki süreçte geliştiğini göstermiştir.
1- Klorit, albit veya plajioklas (oligoklas) çözünme zonları ile sınırlanan mineral reaksiyonlarının oluşumu, (fronts diye geçer; türkçesi damar önü veya cephesi olarak düşünülebilir)
2- Çeşitli zonlanmalar gibi damar cephesinin yayılımı bağımsız olarak değişim göstermez. Bunun anlamı şudur: Alterasyon yayılımını, kırığı tüm yaşam süresi (aktiflik zamanı) boyunca koruyan tek bir kimyasal mekanizma tarafından kontrol edilir (Şekil 2).
Şekil 2: La Peyratte Granit'ini kesen kırıkların duvar kayası içinde alterasyon
öncüllerinin ilerlemesini gösteren şema. t1: mekanik gerilme kırığın
açılmasını sağlar ve akışkana yol açar; t2: kırık duvar kayasının çözünmesi
t3: kimyasal potansiyel gradyanının sağladığı duvar kaya alterasyonu.
Mineral reaksiyonları zinciri içerisindeki son bağlantı olan bu safhada
fengit kristalizasyonu başlar; t4: Mineral reaksiyonlarının birbirlerinin
yerini alması ile alterasyonun ilerlemesi
Duvar kayası içerisinde bu alterasyon yayılımı sadece akışkanların kontağındaki birincil minerallerin çözünmesi ile açıklanamaz. Mineral ve hidrotermal çözelti arasında kimyasal denge oluştuğu zaman, alterasyon oranı son derece düşük olacaktır. Bu yüzden, her element için kimyasal potansiyel farkını koruyan termal gradyanın olmaması durumunda, hidrotermal damarlarda kütle transferleri ölçülemeyecek kadar az miktarlara düşecektir ve hiç olmayacaktır.
Alterasyon aşağıdaki gibi kimyasal dengeye ulaşacaktır;
1- Kırıktan duvar kayasına doğru H2O transferi (gözenekli kayalarda daha hızlı olur)
2- Kayadan kırığa doğru Si+4, Al+3, K+, Ca+2,
Na+ katyonlarının transferi
3- Si+4 ve Ca+2 haricinde mineral reaksiyonlarında katyonların tamamen tükenmesi
Al+3 gibi düşük çözünürlüklü katyonların hareketliliği kaynak bölge (plajioklas'ın çözünme önü) ile tükenme (altere olan) bölgesi arasındaki (biyotit >> klorit veya oligoklas >> albit reaksiyon önü) bu elementin kimyasal potansiyel farkları tarafından sağlanır. Yani iki reaksiyon sonucunda kimyasal potansiyel boşluğu oluşması halinde Al katyonu taşınabilecektir. Plajioklas çözünme halesinin boyutunun çeşitliliği alterasyon önünün devamlılığı ile alakalıdır (Meunier, 1995). Bunun anlamı akışkan ne kadar çok yan kaya içine sokulabilirse izotermal koşullarda plajioklas çözünme halesi genişleyecektir.
Alterasyon birkaç mineral reaksiyonu gerektirir böylece oluşan besleyici zincir kırığın açık boşluğu içinde fengitlerin kristallenmesini sağlar. Bu zincir kırığın açılmasıyla çalışmaya başlar ve kurucu reaksiyon sonlandığı zaman sona erer. Bütün açık boşluklar doldurulduğu zaman fengit kristalizasyonu durur (Berger ve diğ, 1992). Damar kesinlikle flüorit ve pirit çökelimi ile kapanır. Hemen yeri gelmişken belirtmekte fayda var, burada damar dolgusu yan kayadan sağlanan materyaller ile oluşturulmaktadır. Yani damar dış çeperden içe doğru büyür. Kaldığımız yerden devam edelim: Yığın (Bulk) kaya kimyasal dengesi "Yani kayanın başlangıç kimyası" (kırık + altere duvar kayası) sadece Si+4 ve Ca+2 nin dışarı doğru atıldığını göstermektedir. Tuhaf olan alterasyon süreçlerinin katyonların bakış açısından neredeyse kapalı sistemler içerisinde meydana gelmesidir. Bu iki cümlenin türkçesi altere olan kayadan kırık içine ulaşan sadece yukarıda bahsi geçen iki katyondur, dolayısıyla yan kayaç içerisinde sanki kapalı bir sistem varmış gibi metasomatik bir reaksiyon gelişmez, çözünen mineral farklı bir mineral oluşturmak için bünyede bulunan katyonu kullanır. Alterasyon sıcaklığında (yaklaşık 300 oC) kuvars çözünürlüğü göz önünde tutulacak olursa, kayanın kaybettiği silis'in boşalımı için kırığın birim hacim başına akıttığı akışkanın litre miktarı hesaplanabilir. Retrograd safha (sistemin soğuması) kaya içinde I/S karışım katmanlarının çökelimi ile kayıt edilebilir. Genel Retrograd safhalar burada anlatıldığı gibi damara yakın gelişebilen plajioklasların çözünme zonu içinde gözlenecektir. Aynı şekilde bizler skarn zonlarında granat, piroksen gibi prograd safhaları işaret eden minerallerin çeperlerinde gözlemlediğimiz epidot, klorit ve bunları kesen kalsit damarlarının retrograd safhayı temsil ettiğini görürüz.
Bugünkü yazımda kırık niye oluşur ve bu kırıkların içi niçin dolar,
Peki bu kırıklar dolup damar oluştururken niçin yan kayalarda bazı mineraller alterasyona uğrar,
Alterasyonun nedenleri, (Termal gradyan farkı ve kimyasal potansiyel dengesi)
Hangi elementlerin taşındığı veya taşınmadığı,
Açıkta hangi katyonların kaldığı, gibi soruların cevaplarını vermeye çalıştım. Faydalı olmuştur umarım.
Yazımda son noktayı skarnlardan bir örnek ile doydum, bir sonraki yazımda da skarnlara değinirim artık. Daha sonra da epitermal sistemlerde düşük ve yüksek sülfidasyon ayrımının ne olduğu konusunu açıklamaya çalışırım. Sağlıcakla...
NOT: KONU HAKKINDA EKLEMEK İSTEDİĞİNİZ BİLGİLER VARSA YORUM GÖNDER KISMINDAN LÜTFEN PAYLAŞIN. ÇÜNKÜ BİLGİ PAYLAŞILDIKÇA ÇOĞALIR VE GELİŞİR.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder