Felahiye - Özvatan (Kayseri) bölgesi alkali kayaçları ile ilişkili kompleks cevherleşmelerin (NTE-Th-U) mineralojik ve jeokimyasal yönden incelenmesi

Abstract

Bu çalışmanın amacı, Kayseri ili Özvatan ilçesi güneyinde yer alan alkalen karakterli Özvatan nefelin siyenit-karbonatit kompleksinin petrojenetik özelliklerini ve Nadir Toprak Element (NTE), Toryum (Th) ve Uranyum (U) cevherleşme karakteristiklerini ortaya koymaktır. Son yıllarda gelişen bilgi teknolojileri ve farklı endüstrilerdeki yaygın kullanımı ile hızla artan NTE ihtiyacı yüksek oranda alkali kayaçlar ve karbonatitik komplekslerden sağlanan üretim ile karşılanmaktadır. Özellikle hafif nadir toprak elementleri (HNTE) açısısından zengin karbonatitik kompleksler bu elementlerin yanı sıra yüksek oranda fosfat (P), demir (Fe), niyobyum (Nb), toryum (Th), ve uranyum (U), baryum (Ba), stronsiyum (Sr) gibi elementleri içerebilmektedir. Alkalen-karbonatitik kompleksler ve ilişkili metasomatik zonlar (fenitler) yüksek tenörlü NTE cevherleşmelerine ev sahipliği yapmaları nedeniyle son yıllarda geniş bir bilimsel merak uyandırmışlardır. Çoğu karbonatitik kompleks kıtasal rift vadilerindeki ekstansiyonel rejim ve ilişkili ultra-alkali magmatizma ile ilişkilidir. Bununla birlikte çarpışma sonrası gelişen ortamlardaki alkali magmatizma ile ilişkili karbonatitik intrüzyonlara da rastlanılabilir. Bu bağlamda Orta Anadolu Kristalen Kompleksi (OAKK) içerisinde bulunan ve çarpışma sonrası gelişen Üst-Kretase-Paleosen yaşlı alkalen magmatizma NTE açısından zengin karbonatit kompleksler veya alkali pegmatitlerin gelişimi için uygun koşullara sahip olduğu düşünülebilir. Bu çalışma kapsamında ele alınan Özvatan nefelin siyenit-karbonatit kompleksi OAKK'nın alt masiflerinden olan Akdağ masifinin meta-karbonat türü kayaçlarının içerisine yerleşmiş ve genellikle silika açısından fakir bir ultra alkali-potasik magmatik kayaçlardan oluşan bir kütledir. Kompleksin silikatik kayaçları nefelin siyenitler ile temsil edilirken, bu kayaçların içerisine dayk ve damar benzeri şekilde yerleşen ve genellikle kalsit minerallerinden oluşan karbonatitik kayaçlar tanımlanmıştır. Kompleksin karbonatitik kayaçları mineralojik ve jeokimyasal bileşimleri itibarıyla kalsit-karbonatitler ve siliko-karbonatitler şeklinde iki ana başlık altında incelenebilir. Kalsit-karbonatitler genellikle iri taneli kalsit mineralleri açısından baskın olup bir miktar florit ve sülfid grubu (pirit, kalkopirit, molibdenit veya sfalerit) mineral de gözlenmektedir. Siliko-karbonatit intrüzyonları ise yaklaşık eşit oranda silikat ve karbonat grubu minerallerden oluşmaktadır. Özvatan kompleksinde bulunan karbonatitik kayaçlar silikatik magmanın alkali elementler ile bilirkte gerçekleşen bir desilisifikasyon sürecinde oluşmuştur. Bu elementlerin azalması ile orantılı olarak lantan (La), seryum (Ce), neodimyum (Nd) gibi NTE'lerin yanı sıra, Th ve U gibi radyoaktif elemenler ile Ba, Sr ve Rb gibi büyük iyon yarı çaplı elementlerin de zenginleştiği gözlemlenmiştir. Özvatan karbonatitleri C ve O izotopik bileşimleri, ilksel magmatik köken ve sonrasında gerçekleşen fraksiyonlaşma ve hidrotermal süreçlerin etkilerini göstermektedir. Kalsit-karbonatit türü kayaçlar daha hafif C ve O izotop bileşimlerine sahipken siliko-karbonatitler hidrotermal süreçlerin de etkisi ile O izotopları açısından daha ağır değerlere sahiptir. Bu durum Özvatan karbonatitlerinin, ilsel magmasının karbonat açısından zenginleşmiş bir alkali silikat magması olduğunu ve magma evrimi sırasında fraksiyonlaşma ve fenitleşme süreçleri ile karbonatitik kayaçların geliştiğine işaret etmektedir. Sr ve Nd izotopları ise Özvatan karbonatitlerini oluituran magmanın kıtasal kabuk ile yoğun bir etkileşime girdiğini ve sonrasında yoğun bir magmatik fraksiyonlaşma geçirdiğini göstermektedir. Tüm bu izotopik çalışmalar sonucunda Özvatan karbonatitlerindeki NTE, Th ve U zenginleşmelerinin bu fraksiyonel süreçler sırasında artık magmada kalan uyumsuz element fazlarının karbonatitlerin kristallenmesi ile bu kayaçlarda zenginleştiğine işaret etmektedir. Karbonatitlerdeki sıvı kapanım çalışmalarında ise ilksel karbonat fazlarının yüksek homojenleşme sıcaklıkları ile birlikte yüksek tuzluluk içeren kapanımlar içerdiği gözlemlenmiştir. Floritlerin gelişminde ise meterik çözeltilerin de ilksel magmatik çözeltiler ile karışımı gözlemlenmiştir. Özvatan kompleksindeki karbonatit kayaçlarının etrafındaki metasomatik zonlar ise mineralojik ve jeokimyasal özellikleri dolayısıyla fenit olarak tanımlanmıştır. Bu zonlarda genellikle sodik fenitleşmeyi gösteren ojit-ejirin dönüşümleri ile potasik fenitleşmeye işaret eden yarı özşekilli ikincil K-feldispatlar izlenmektedir. Bununlar birlikte en yüksek dereceli fenitleşmeyi gösteren breşik potasik fenitlerde kompleksteki en yüksek NTE bileşimlerinin yanı sıra Nb açısından da zenginleşme görülmektedir. Bu çalışmanın sonucunda Özvatan kompleksinin NTE, Th, U gibi elementler açısından önemli zenginleşmeler içerdiği, karbonatitlerde bulunan sülfid fazları ile fenit zonlarında gözlemlenen yüksek Pb değerlerinin önemli olabileceği kanısına varılmıştır. Ayrıca tektonik olarak benzer kuşakta bulunan diğer alkalen magmatik kütlelerde de benzer karbonatitik kayaçların ve ilişkili fenit zonlarının bulunması konusunda literatüre bir katkı sunulması amaçlanmıştır.