Süperjen Zenginleşme Nedir?

WHAT IS SUPERGENE ENRICHMENT - SÜPERJEN ZENGİNLEŞME NEDİR?

Şekil 1. Yeryüzünden derinlere inildikçe damar içerisinde değişen zonlanmalar. Ölçeksizdir.

Cevher yataklarında, hipojen süreçler ile oluşmuş ana mineraller (pirit, kalkopirit, galenit, sfalerit gibi sülfitler) yüzeye yakın düşük sıcaklıklarda oksitlenmiş aşağı doğru süzülen meteorik sular ile altere olabilirler ve ikincil veya diğer bir ifade ile süperjen minerallere (süperjen cevherler) dönüşebilirler. Bu dönüşüm süreci içerisinde aşağı doğru inen yeraltı suyu birincil sülfit minerallerini oksitler ve çözer. Sonucunda çözünmüş metaller (Cu, Zn, Pb, Fe gibi) çözelti içinde sıklıkla aşağıya doğru hareketlenir ve böylece iki farklı ikincil mineral zonunu oluştururlar. Bunlardan birincisi yeraltı su seviyesinin üzerinde diğeri ise altında kalmaktadır. Su seviyesinin üzerindeki koşullar genelde oksitleyicidir. Buralarda oluşan ikincil mineraller, oksit koşullarda stabil kalabilen mineraller olacaktır. Bunlar bakır (Cu) mineralleri için malakit (malahit de denir), azurit ve kuprit; çinko (Zn) için genelde simitsonit ve kurşun (Pb) için ise piromorfit, vanadinit olarak sıralanabilir. Su seviyesinin altında kalan bölgede koşullar ya daha az oksik ya da indirgendir (redüklenmiş), işte bu bölgede oluşan mineraller süperjen zenginleşmeyi sağlamaktadır. Bu mineraller bakır (Cu) için kovellin, bornit, enarjit, kalkosit ve dijenit; kurşun (Pb) anglezit şeklinde örneklenebilir. Hatta bakır ve altın gibi doğal metaller bile bu zonda oluşabilmektedir. 

1- Gossan Zonu: Birincil cevher zonunun kalıntısı olan bu zon bütün birimleri örter ve Fe-oksitler (hematit-götit-limonit) ile ifade edilirler. Bunun yanında kuvars, pirit, alunit gibi minerallerde olabilmektedir. Asıl kayadan yıkanan minerallerin yerine asitik ve düşük oksitleyici koşullarda hareketsiz kalan Fe iyonları, (özellikle pirit) oksijen ve/veya hidroksit ile yükseltgenerek çözeltilmektedir (Reaksiyon 1). Kuvars'ın varlığı da beklenen bir durumdur ki bu koşullarda (düşük sıcaklık burada önemli) alterasyona son derece dayanıklı bir mineraldir. Gossan örtüsünün olduğu yataklar daha iyi korunabilmektedir. Bu zonun kimyasal içeriği de altta yatan cevherleşme hakkında bizlere bilgiler vermektedir. Örneğin, yüksek kurşun içeriği ve/veya ikincil kurşun (arsenat) karbonat ve sülfat (anglezit-serusit-bödantit) minerallerinin gossan zonlarında bulunması.

Gossan zonlarında kalıntı olarak gelişmiş olan değerli metaller bulunabilmektedir. VMS (volkanojenik masif sülfitler) yataklarında bu durum not edilmiştir.

2- Yıkanma Zonu (Leached Zone): Gossan zonunun alt kısmında bulunur. Yoğun derecede ana kayadan mineraller yıkanmıştır. Nedeni ise üst kısımda bulunan Fe yükseltgenmesi sonucu oluşan karbondioksitli, sülfatlı akışkan, sülfürik asit (H₂SO₄) ve karbonik asit (H₂CO₃) üreterek bu zonda aşırı yıkanmalara sebep olur.

Reaksiyon 1: 2Fe₂S + 7O₂ + 2H₂O ---> 2FeSO₄ + 2H₂SO₄ 

Yukarıdaki reaksiyon bize gösteriyor ki pirit'in varlığı aslında bütün olayın başı, yani pirit yoksa zenginleşmede yok, pirit varsa zenginleşme de var. Pirit'in bu reaksiyonu aslında sadece hematit ve limonit gibi minerallerin oluşmasını sağlamıyor. Asıl önemli olan yan ürün olarak sülfürik asitin üretilmesi, bu ürün daha alttaki yıkanma zonundan minerallerin taşınabilmesini sağlıyor. Pirit'in hematite ve limonite dönüşümü ile ilgili reaksiyonu da yazayım da tam olsun :)

Reaksiyon 2: 2Fe₂S + 7.5O₂ + 4H₂O ---> Fe₂SO₃ + 4H₂SO₄ 

Reaksiyon 3: 2Fe₂S + 7.5O₂ + 5H₂O ---> 2FeOOH + 4H₂SO₄ 

Not: Dikkat edecek olursanız 3 reaksiyonda da girenler aynı ama ürünler farklı, işte burada çözelti içeresindeki oksijen ve su moleküllerinin miktarları önem kazanıyor. Aynı zamanda termodinamiksel parametreler ile reaksiyonların gibbs serbest enerjilerinin de bilinmesi gerekecektir.

3- Oksitlenmiş Zon (Oxidised Zone): Yıkanma zonundan aşağıya doğru süzülen çözeltiler sülfat, karbonatlar ve bütün oksitlenmiş zonlarda bulunan limonit gibi ikincil mineralleri oluşturmak için oksit zon içerisinde diğer birincil mineraller ile reaksiyona girerler. Öncelikle birincil sülfür mineralleri sülfatlara ve daha sonra ikincil karbonatlı minerallere dönüşürler.

4- Zenginleşmiş Zon (Enriched Zone): Yüzeyden taşınmış Cu, Pb, Zn gibi iyonların indirgen zonlarda zenginleşme zonudur. Mineralleri yukarıda verilmiştir.

5- Ana Zon (Primary Zone): Altere olmamış birincil mineralleri içerir. Yukarıda minerallerini verdim.

Son bir söz: Anlatılan süperjen zenginleşmeleri hem denizaltı (submarine) hem de karasal (subaerial) ortamda gelişebilmektedir.

MİNERALLER HAKKINDA BİLGİ

Anglezit: http://www.mta.gov.tr/v3.0/bilgi-merkezi/anglezit
Azurit: http://www.mta.gov.tr/v3.0/bilgi-merkezi/Azurit

Bornit: http://www.mta.gov.tr/v3.0/bilgi-merkezi/bornit
Bödantit: http://www.mindat.org/min-652.html

Dijenit: http://www.webmineral.com/data/Digenite.shtml#.WEYZrfmLTIU

Enarjit: http://www.mta.gov.tr/v3.0/bilgi-merkezi/enarjit

Galenit: http://www.mta.gov.tr/v3.0/bilgi-merkezi/galenit

Kalkosit: http://webmineral.com/data/Chalcocite.shtml#.WEYZ0fmLTIU

Kalkopirit: http://www.mta.gov.tr/v3.0/bilgi-merkezi/kalkopirit

Kovellin: http://www.mta.gov.tr/v3.0/bilgi-merkezi/kovellin

Kuprit: http://www.mta.gov.tr/v3.0/bilgi-merkezi/kuprit

Malakit: http://www.mta.gov.tr/v3.0/bilgi-merkezi/malahit

Pirit: http://www.mta.gov.tr/v3.0/bilgi-merkezi/pirit

Piromorfit: http://www.mta.gov.tr/v3.0/bilgi-merkezi/piromorfit

Sfalerit: http://www.mta.gov.tr/v3.0/bilgi-merkezi/sfalerit

Simitsonit: http://www.mta.gov.tr/v3.0/bilgi-merkezi/simitsonit

Bu yazımızın da sonuna geldik. Fakat aşağıdakileri de okumayı unutmayın. Aynı zamanda blogu ve youtube kanalımı takip etmeyi ihmal etmeyin.

Youtube Kanalım: https://www.youtube.com/user/lifetvizle

İSTEK: Yazımı okuyan meslektaşlarıma sesleniyorum. Yazmış olduğum konular hakkında bilgisi olan, bir şeyler eklemek isteyenler lütfen yorum yazsınlar. Öğrenci arkadaşlara da sesleniyorum araştırma konularınızdan olan konulara eklemek istediğiniz bilgiler olursa yazın, es geçmeyin. Ben de sizlerden bir şeyler öğreneyim, belki konular hakkında eksik kalmış şeyler olabilir, benim bilmediğim kısımlar olabilir, sizler de paylaşın ki eksik kalmayalım.

YAZAN-ANLATAN-ARAŞTIRAN

Yüksek Jeolog Kemal Anıl TÖZÜN