Ilgın (Konya) kuzeyi metavolkanik kayaçlarının jeolojisi ve feldspat potansiyelinin araştırılması

Abstract

Gelişmekte olan ülkemiz için hammadde kaynaklarımızın en iyi şekilde değerlendirilmesi ve işlenmesi ülke ekonomisi bakımından büyük önem taşımaktadır. Feldspatlar özellikle seramik, porselen ve cam endüstrisinin vazgeçilmez hammaddelerinden biridir. Ülkemizde giderek artan sanayileşme, alkali feldspat ihtiyacını arrtırmakta ve özellikle seramik endüstrisinde üretim ve kalite sorunlarını da beraberinde getirmektedir. Ülkemizde sodyum feldspat rezervi ve üretimi konusunda bir sorun yaşanmamaktadır. Ancak, potasyum feldspat üretimi açısından bir yetersizlik mevcuttur. Eldeki rezervler ve üretim ülkemizin ihtiyacını karşılayamamakta ve her yıl ithalat yöntemiyle temin edilmektedir. Her geçen gün artan seramik hammadde talebinin karşılanması yönündeki faaliyetler kapsamında, Ilgın (Konya) kuzeyinde yer alan metavolkanik kayaçlardaki potasyum feldspat varlığı önem arz etmektedir. Bu çalışmada, Ilgın (Konya) kuzeyinde yer alan metavolkanik kayaçların jeolojik, mineralojik – petrografik ve jeokimyasal özellikleri ile seramik üretiminde feldspat kaynağı olarak kullanılabilme potansiyelinin araştırılması amaçlanmıştır. Çalışma alanında Paleozoyik ve Mesozoyik yaşlı iki ayrı metamorfik kayaç grubu yer almaktadır. Bu kayaçların üzerine uyumsuz bir şekilde Neojen yaşlı çökeller ve alüvyon yerleşmiştir. Paleozoyik yaşlı metamorfik grup metasedimanterler ve metakarbonatlardan oluşmaktadır. Tabanı metakonglomeralardan oluşan bu metamorfikler üste doğru metakumtaşı, metakuvarsit, fillat, şist, metaçört ve en üstte metakarbonatlar şeklinde devam etmektedir. Mesozoyik yaşlı metamorfik grup da benzer şekilde metasedimanterler, metavolkanikler ve metakarbonatlardan oluşmaktadır. Tabanda metakonglomeralar yer almakta, üstüne şistler ve metakumtaşları gelmektedir. En üst birim ise metakarbonatlardır. İki grup arasındaki en temel fark Mesozoyik yaşlı metamorfik grubun metavolkanik kayaçları içermesidir. Bu tez çalışmasının asıl inceleme konusu olan metavolkanikler çalışma alanı içinde beş farklı lokasyonda mostra vermektedir. Bunlar; Küçüktokmak Tepe, Kocatokmak Tepe, Göleç Tepe, Avdan Köyü ve Dereköy – Kurtlukaya Tepe'dir. Bu lokasyonlarda mostra veren metavolkanikler genelde bejimsi, grimsi, yeşilimsi renklerdedir. Genellikle masif metalavlar halinde gözlenen metavolkanikler bazı bölgelerde iyi derecede şistozite göstermektedir. Kuvars, feldspat, muskovit minerallerinin yer yer gözle görülebildiği kayaçlar bazı bölgelerde kuvars damarlarıyla da kesilmiştir ve yer yer demir oksit getirimleri de gözle görülebilmektedir. Bu çalışmanın asıl inceleme konusunu oluşturan metavolkanik kayaçlar metariyolitik – alkali metariyolitik kayaçlardır. Kayaçlar ortalama %40-50 oranında matriks ve %50-60 oranında kuvars, alkali feldspat, muskovit ve plajioklaz minerallerinden oluşmakta ve hemikristalen porfirik doku sergilemektedir. Kayaçların matriksleri ise ince taneli kuvars, alkali feldspat ve serizit minerallerinden oluşmaktadır. SiO2 içerikleri %63,60-71,97; K2O içerikleri %3,4-10,52; Al2O3 içerikleri %15,78-18,56; Fe2O3 içerikleri %0,94-4,26 ve TiO2 içerikleri %0,02-0,57 arasında değişmektedir. Kayaçlar kalk-alkalen ve şoşonitik karakterlidir. Ayrıca kayaçlar peralüminli ve silikaca doygun özelliktedir. İz element analizlerine göre kayaçlarda Ba yüksek (88 – 391 ppm) değerlerdedir. Zr değeri özellikle Avdan Köyü ve Dereköy örneklerinde (424 – 597 ppm) yüksektir. Aynı örneklerde Rb değeri de (190 – 360 ppm) yüksektir. Örneklerin neredeyse tümünde Eu değerlerinin düşük (0,06 – 0,55 ppm) olduğu saptanmıştır. Eu değerinin düşük olması ve Ba değerinin yüksek olması kabuksal kirlenme olasılığını arttırmaktadır. Kayaçlarda başta Eu olmak üzere Sr, Hf ve Ti elementlerince fakirleşme diğer elementlerce zenginleşme görülmektedir. Burada Sr ve Eu elementlerinde görülen negatif anomali feldspatların fraksiyonel kristallenmesini gösterirken Ti elementinin negatif anomalisi Fe ve Ti açısından zengin minerallerin fraksiyonel kristallenmesini göstermektedir. Th, Nb, Zr gibi elementlerde görülen zenginleşme ise kabuk kontiminasyonunu işaret etmektedir. Kayaçlar göreceli olarak LREE açısından zengin, HREE açısından fakir bir bileşim sergilemekte ve kondrite göre normalleştirilmiş dağılım desenlerinde LREE'den HREE'lere doğru bir fraksiyonlanma sergilemektedir. Kayaçların oluşumu fraksiyonel kristalizasyon, asimilasyon-fraksiyonel kristalizasyon, magma karışımı ve kabuksal kirlenme olaylarını içermektedir. Ilgın metavolkanik kayaçları levha içi ortamda orojenez sonrasında çarpışma ile eş zamanlı olarak gelişen bir magmatik aktivite sonucu meydana gelmiştir. Yüksek potasyumlu asidik kayaç kimyası sergileyen Ilgın (Konya, Türkiye) metavolkanik kayaçları, K2O ve SiO2 içeriği açısından seramik endüstrisinde kullanılmaya uygun olsa da Fe2O3 ve TiO2 içeriği açısından kalite sınırlarının altında kalmaktadır. Seramik üretiminde hammadde olarak kullanılacak potasyum feldspatların sağlaması gereken kimyasal şartlar vardır. Bu bağlamda K2O değerleri en az %8 olmalı, Fe2O3 ve TiO2 değerleri de en fazla %0,1 olmalıdır. Tüvenan halde bile K2O standartını sağlayan metavolkaniklerde demirli ve titanlı minerallerin uzaklaştırılarak ilgili değerlerin kalite standartlarına uygun hale getirilmesi gerekmektedir. Bu bağlamda örneklere manyetik seperesyon, flotasyon ve asitte çözdürme gibi cevher zenginleştirme yöntemleri uygulanmıştır. Böylece demirli ve titanlı bileşenlerin uzaklaştırılması ve alkali bileşenlerin daha da zenginleştirilmesi amaçlanmıştır. Tüvenan örneklere doğrudan manyetik ayırma yöntemiyle kayaçlardaki demirli ve titanlı bileşenlerin uzaklaştırılamadığı görülmüş ve tüvenan örneklere flotasyon deneyleri yapılmıştır. Tane serbestleşme boyutunun zenginleşmeye etkisini anlayabilmek için -500 mikron altı, -300 mikron altı ve -150 mikron altı tane boyutlarında deneyler gerçekleştirilmiştir. Bu deneyler sonucunda demirli-titanlı minerallerin uzaklaştırılması ve feldspatın zenginleştirilmesi için en uygun tane boyutu aralığının -150 mikron tane boyutu olduğu görülmüştür. Flotasyon deneylerinde DernA-7, A4, DAHC, R801, R825, Duomeen ve HF türü reaktifler kullanılmıştır. Yapılan deneyler sonucunda hem demirli-titanlı bileşenlerin uzaklaştırılması hem de feldspatın zenginleştirilmesi için en uygun reaktif kombinasyonunun DAHC+R801+R825 reaktif kombinasyonu olduğu anlaşılmıştır. Flotasyon deneyleriyle eş zamanlı olarak XRD analizleri de gerçekleştirilmiştir. Kimyasal analiz sonuçları ve XRD analizi sonuçları birlikte yorumlanmıştır. Flotasyon deneyleri sonucunda Avdan köy merkezinde yer alan metavolkaniklerdeki potasyum zenginleşmesinin muskovit minerallerinden kaynaklandığı anlaşılmıştır. Ilgın/Konya bölgesinde yer alan bölgeler arasında potasyum feldspat potansiyeli en yüksek olan bölge Dereköy bölgesidir. Yapılan zenginleştirme çalışmaları sonrası Dereköy bölgesinden alınan DR-1 kodlu örnek endüstrinin istediği değerlere yakın sonuçlar vermiştir. Tüvenan halde %10,52 K2O, %1,54 Fe2O3 ve %0,36 TiO2 içeren Dereköy metavolkanik kayaçlarından yapılan zenginleştirme işlemleriyle flotasyon sonucunda %13,89 K2O, %0,32 Fe2O3 ve %0,13 TiO2 içeren ürün elde edilmiştir. Bu ürün K2O değeri açısından endüstrinin istediği standartlara uygun hatta daha iyidir. Fe2O3 ve TiO2 oranları %0,1 seviyesine indirilebilirse seramik endüstrisinde kullanılmaya tamamen uygun hale gelecektir. Özetle, Ilgın/Konya bölgesinde özellikle Dereköy civarında yer alan metavolkanik kayaçlarda potasyum feldspat potansiyeli oldukça yüksektir fakat kayaçlardan demirli-titanlı minerallerin uzaklaştırılması gerekmektedir. İleride yapılacak çalışmalarda farklı zenginleştirme yöntemleri kullanılarak kayaçlarından seramik endüstrisinde kullanılmaya uygun standartlarda ürün elde edilebilir ve ülke ekonomisinin gelişimine büyük katkılar sağlanabilir. Anahtar Kelimeler: Feldspat, Ilgın (Konya, Türkiye), jeoloji, metavolkanik kayaç, seramik.