Jeotermal Faaliyetle İlişkili Mineralizasyon

1. Jeotermal Sistemler & Modelleme
Atatürk
Üniversitesi
Yer Bilimleri
Fakültesi
‫ميحرلا نمحرلا هللا مسب‬
Bismillahirrahmanirrahim
Jeotermal Faaliyetle İlişkili
Mineralizasyon
FaisalA.A.Mohamedgread

2. • Jeotermal sistemler bir dizi kabuk ortamında meydana gelir. Bu incelemenin
önemi, aktif veya faal olan volkanik bölgelerinde meydana gelen ve 8 km'ye
kadar olan derinliklerde bulunan magmatik ısının, üst kabukta yeraltı suyunun
konveksiyonuna yol açtığı noktalardır.
• Jeotermal sistemler en çok Pasifik marjı gibi aktif veya yakın zamanda aktif
olan volkanizma bölgelerinde görülür. Bu tür sistemler, enerji kullanımı (örn.,
Kenya, Filipinler, Japonya, İzlanda, Endonezya, Meksika, Orta ve Güney
Amerika ve Yeni Zelanda) için yoğun bir araştırmaya tabi tutulmaktadır ve
elektrik üretimi için veya doğrudan endüstriyel enerji için bir takım sistemler
zaten kullanılmaktadır.
• Bu volkanik jeotermal sistemlerde, sıcaklıklar ~ 2.500 km'den fazla alanlarda
~ 350 °C'ye kadar ulaşabilir. Yakın tarihli derin okyanus araştırmaları Orta
Okyanus Sırtı, Doğu Pasifik Yükselişi ve Galapagos Yayma Merkezi (Green
ve diğerleri, 1981) gibi aktif okyanus yayılımı alanlarında yüzeysel olarak
benzer alt deniz tabanı sistemlerini konumlandırmıştır.

3. • Kaplıcalar; Avrupa Alpleri, Rocky Dağlar, Himalaya ve Yeni Zelanda
tarafından örneklendiği gibi, plaka yakınsaması ile ilişkili aktif tektonik
zonlarda da iyi bilinmektedir. Burada meteorik sular kayalara nüfuz eder.
• Daha istikrarlı kıtasal ortamlarda, Macaristan veya Batı Sibirya gibi derin
sedimanter havzalarda, sıcak su, normal kabuksal jeotermal gradyanları
yansıtan sıcaklıklarda oluşur. Meksika Körfezi gibi kıta kenarlarındaki kalın
sedimanter kamalar ile ilişkili olarak yüksek basınçlı ('jeo-basınçlı')
rezervuarlar bulunmuştur (Kharaka ve diğerleri, 1978).

4. • Jeotermal sistemlerin üst kısmında kaynama sonucu fumarolik aktivite olarak
yüzeye nüfuz edebilen veya sığ yeraltı sularına yoğunlaşması ile sonuçlanan
buhara asidik gazların (CO2 ve H2S) aktarılması ve oksidasyonu ile belirgin
derecede düşük pH’lı sülfat bikarbonatlı sular oluşmaktadır.
• Sıvı eklenmesi, kararlı izotop ve mineral alterasyonu çalışmaları, bugünkü
sistemlerde karşılaşılanlara benzer birçok Tersiyer hidrotermal cevher
yatağında fiziksel ve kimyasal ortamların tanınmasına neden olmuştur.
• Birleşik Devletlerin batısındaki damar tipi altın-gümüş, Carlin tipi altın ve
porfir-türü bakır-molibden çökeltileri özellikle iyi çalışılmış örneklerdir.
Karasal jeotermal sistemlerin alt okyanus tabanı eşdeğerleri, Doğu Pasifik
Yükselişi ve derin deniz araçları gibi okyanus tabanı yayma merkezlerinde
aktif olarak metal sülfidler bırakan deniz tabanı kaplıcalarının
gözlemlenmiştir. Bu ortamlar, Kıbrıs tipi masif sülfit birikim sistemlerine
paralel olabilirken, Kuroko tipi masif sülfit yataklarından sorumlu alt deniz
tabanları sistemleri sonunda ada yayı ortamlarında da karşılaşılabilir.

5. • Sıcak su (ve buhar) akışları kabuğun geçirgenliği ile kontrol edilir ve son
veriler, sekonder geçirgenliğin, özellikle kırıkların baskınlığına vurgu
yapmıştır. Bu sistemlerde 3 km'ye kadar derinliklerde sondaj, bazı sistemlerde
Kaliforniya'daki İmparatorluk Vadisi'nde olduğu gibi, daha yüksek
tuzluluklara rastlansa da, yaklaşık 350 °C'ye kadar sıcaklıklara ve nispeten
nötr pH alkali, klorür içeriği genellikle 500 ile 15.000 mg kg -1 aralığında
olan klorürlü sular bulunur.
• Duraylı izotop çalışmaları, jeotermal sistemlerin çoğunluğunda meteorik bir
kaynağın hakim olduğunu göstermektedir, ancak deniz suyu Reykjanes,
İzlanda gibi bazı bölgelerde baskındır. Bazı sistemlerde suların her iki
kaynaktan karışması da meydana gelir ve bazı magmatik sıvı da bulunabilir.
• Jeotermal akışkanların ana element jeokimyası, klorür ve nadir gaz içerikleri,
bu bileşenlerin (sedimenter veya volkanik kayaçlar, deniz suyu, magmatik
sıvılar, vb.) kaynaklarını yansıtan bağımsız değişkenler gibi görünse de, bir
dizi sıcaklık-bağımlı bir mineral-sıvı dengesi ile belirlenir.

6. Deneysel çalışmalar
Birkaç yüksek sıcaklık deneysel çalışması, Li, Na, K, Rb, Mg, Ca, F, C1, B, SO4
ve NH3 gibi kayda değer konsantrasyonların taze kayaçlardan kolayca
çözündüğünü göstermiştir. Seyreltik jeotermal suların çözünen madde
konsantrasyonları basit bir çözüm mekanizması ile açıklanabilirse de, bazı suların
yüksek tuzluluk dereceleri, muhtemelen su-kayaç oranları etkin olabilecek
muhtemel aralıktaki kayaçlardan basit ekstraksiyon ile açıklanamaz.
Bu deneyler ayrıca, silis, potasyum, kalsiyum, magnezyum, demir, alüminyum,
manganez, florür, karbonat, sülfat ve birçok ağır metal konsantrasyonunun,
mineraller ve solüsyonlar arasındaki basınç-sıcaklığa bağlı denge tarafından
kontrol edildiğini doğrulamıştır.

7. • Barton ve ark. (1977), Bethke ve Çavdar (1979) ve Wetlaufer ve ark. (1979),
günümüz jeotermal sistemleri ile ilişkili olarak Colorado, Creede'deki gümüş-
PbS-ZnS yataklarının cevher oluşturan ortamını tanımlamıştır.
• Damar topluluğundaki redoks koşulları, Sunnyside'a benzer; bu durumda
kaynatmanın yanı sıra kaynamanın yüzey çevresindeki cevher depolamasında
önemli bir rol oynayabileceğini düşündürüyordu. Metal bazlı metal sülfitler
(Galena, sfalerit ...), Tayoltita ve Guanajuato'daki Au-Ag cevher zonlarında ve
altında meydana gelir. Tayoltita'da 283 ton altın ve 14000 ton gümüş üretildi.
Tortullaşma, tahminen 500-600 m derinlikte 300 m dikey aralıkta meydana
geldi, sıcaklıklar 260-290 °C aralığındaydı ve tuzluluk oranı ağırlıkça% 8.4
NaC1 eşdeğeri idi. Guanajuato'da depolanma sıcaklıkları 230 °C civarındaydı,
sıvı tuzluluğu % 3 wt. NaC1 eşdeğeri ve oluşum derinliği yaklaşık 340 m idi
(Buchanan, 1980).

8. • Her iki tortulda da kaynama sıvıları oluştu; Guanajuato'daki çözünmüş CO2'de
cevher yatağında epidota karşı kalsit hakimiyeti daha yüksekti. Sıvı inklüzyon
ölçümleri ile belirlenen Broadlands sıvılarının gözle görülür tuzluluk
dereceleri, solüsyonda ağırlıkça% 3'e kadar CO2 varlığı ile doğrudan rezervuar
sıvılarında ölçülenlerden daha yüksektir. Çözünmüş gazın varlığı, günümüz
jeotermal sistemlerinin çoğunluğunda fiilen bulunan cevher oluşturan sıvılar ile
mevcut cevherleşmeler arasındaki görünür tuzluluk farkını oluşturur.
• Bu epitermal tip yataklar üzerine yapılan genetik çalışmalar, yakın yüzeyli
topografik olarak kontrol edilen sıcak su hidrolojisine daha yakından dikkat
edildikçe ve derin sistem sıvılarıyla olan etkileşimi, bir keşif rehberi olarak
daha uygun olursa, sıklıkla Wairakei jeotermal sisteminin brüt konvektif
özelliklerine uyarlar. Günümüzdeki sistemlerde olduğu gibi, kırıklar veya
hidrotermal patlama menfezleri, derin sistem akışkanlarını yüzey çökelme
ortamlarına odaklayabilir ve Champagne Havuzu, Waiotapu’da olduğu gibi,
etkili bir sıvı karıştırma ortamı olarak işlev görebilir.

9. Kıbrıs tipi masif sülfit yatakları:
Kıbrıs'taki Tethyan Troodos ofiyolit dizisindeki ve daha sonra
Newfoundland'daki Paleozoyik Appalachian ofiyolitlerinde basit bir sülfit
topluluğu (kalkopirit, pirit ve bazı sfalerit) ve yastık bazaltları ile birleşmesi ile
karakterize edilir. Sülfürlü cevherlerin üstünde, demir, magnezyum oksitleri
silika ve alümin içeren amorf bir çökelti (umber) bulunurken, yataklar
kendiliğinden Mn’ca fakir, Fe’ce zengin bir tortu veya denizdibi bozunmasına
maruz kalmaktadır.
Spooner ve Fyfe (1973), Spooner ve ark. (1974, 1977) ve Chapman ve Spooner
(1977), çökellerin okyanusal litosferdeki büyük ölçekli hidrotermal sistemlerin
üzerinde oluştuğunu göstermiştir. Aynı zamanda, Doğu Pasifik ve Kuzey
Atlantik'teki okyanus tabanı yayılımı alanlarındaki derin sondaj ve tarama,
günümüz kabuğundaki bu tür sistemlerin varlığını tespit etti. Bu sistemler, geniş
bir alana yayılmış metalik çökeller, kalınlaşmış manganez kabartmaları ve
jeotermal deşarj noktalarına yakın bol organik büyüme ile karakterizedir.

10. Genel olarak, yüzeydeki sıvıların boşaltılması, nötre yakın klorür açısından
zengin kaplıca suları ile temsil edilir veya asit-sülfatlı kaynayan havuzlarla
karakterize edilebilir. Sonuncusu genellikle, buhar egemen sistemlerde daha
derin klorürden zengin kaynayan sıvılardan ayrılan buharla ilgilidir ve CO2 ve
H2S içeren fumarolik aktivite ile sonuçlanır. Karbonat kayaçlarının bulunduğu
bölgelerde bikarbonat açısından zengin sular yaygındır. Sistemde daha derin
kaynama ve atmosferik oksidasyon seviyelerinin altında sular genellikle hafif
alkalin (pH 6-7) ve hafif tuzludur. İzotop sistematiği, jeotermal sistemlerin
sularının baskın olarak meteor kökenli olduğunu ve muhtemel küçük bir
bileşenin magmatik kaynaklardan türetildiğini göstermektedir.

11. Birçok durumda metal açısından zengin çökelti, örneğin Yeni Zelanda'da çok iyi
bilinen Taupo jeotermal alanları ve Nevada'daki Steamboat Springs jeotermal
alanı gibi jeotermal sistemlerin yüzey ifadelerini karakterize etmektedir. Bu
yüzey çökeltileri, Au, Ag, W, As, Sb ve Tl'nin cevher sınıf metali
konsantrasyonlarını içerebilir ve genellikle klorür bakımından zengin kaplıcaların
etrafında oluşan amorf silisli maddenin (sinterler) birikimleriyle ilşkilidir.
Cu, Pb, Zn, Te ve Bi gibi elementler daha derin seviyelerde yoğunlaşmıştır. Bu
nedenle, daha sonra açıklanacağı üzere, jeotermal sistemlerin derinliğe göre
belirgin metal zonasyonuna sahip olduğu açıktır.

12. Aktif Jeotermal Alanlar

13. Doğu Akdeniz çevresindeki Aktif Jeotermal Sistem:
Veriler aktif jeotermal sistemde iki bileşenli bir rezervuar olduğunu
göstermektedir:
(1) Yüksek entalpi sistemi (Zephyria), deniz seviyesinden 1-2 km aşağıda deniz
suyundan beslenir. Depo sıcaklıkları 250-350 °C aralığındadır ve tahmini
tuzluluk oranı sürekli olarak deniz suyundan (ortalama ağırlıkça % 9 tuz) daha
yüksektir. Bu yüksek tuzluluk, Rayleigh distilasyonundan deniz suyu sızıntıları
olarak giderek daha sıcak olan kayalar yoluyla rezervuara doğru gelir. Yüksek
tuzluluk özelliği nedeniyle, jeotermal akışkan havalandırması, yerel bir iki fazlı
rezervuarın tepesine yakın kaynama ile eşlik eder.

14. (2) Yüksek entalpi sisteminin üstünde sığ bir rezervuar (100-175 °C) bulunur.
Deniz seviyesine yakın (Paleochori Bay) bulunur ve meteorik su ve deniz suyu
girişimi ile beslenir. Çoğunlukla tuzludur (ağırlıkça% 5'e kadar tuzlar) ve alttaki
derin rezervuardan kaçan gazla ısıtılır. Açığa çıkan jeotermal akışkanlar, sığ (100
m) denizaltı ortamında, Fe, Mn, Si ve Ba‘ca zenginleştirilmiş asılı partiküller ve
lokal olarak biriken alüminyum fosfat-sülfat mineralleri, pirit, markasit, barit,
alçıtaşı ve kalsit içerir. Buna ek olarak, derin rezervuar metaliferlidir (Pb: 180
ppb; Zn: 1458 ppb) ve altın konsantrasyonları; 0.3 ppb (Liakopoulos, 1987).

16. Taupo Volkanik Bölgesinin Jeotermal Sistemleri, Yeni Zelanda
TVZ'nin orta kısmı normalden birkaç kat fazla bir ortalama ısı akışı ile
karakterize edilmektedir ve muhtemelen yüzeyde bir düzineden fazla tezahür
eden hidrotermal konveksiyon sistemlerinden kaynaklanmaktadır. Bu
konveksiyon sistemleri muhtemelen alttaki magmaların soğutulmasıyla veya
marjinal havzanın zayıflatılmış kabuğunun altına giren manto malzemesinden
türetilen ısıl enerjinin sonucudur. TVZ jeotermal alanlarının yeri, ana kuzey
kuzeydoğu-uzanımlı yapılarla ikincil fayların kesişmesi ile kontrol edilir. Doğu
tarafındaki jeotermal alanlar en gençlerken, batısındaki jeotermal alanlar
tükenmiş ya da neredeyse tükenmek üzeredir.

17. Değerli maden cevheri sınıfı çökeller, Waimangu, Waiotapu, Ohaki-Broadlands
ve Rotokawa gibi bu alanların birçoğunda, sıcak kaynaklardan ve sondaj
çıkışlarından aktif biçimde oluşmaktadır. Genel olarak, jeotermal sular hafifçe
alkalin-nötrdür ve düşük metal konsantrasyonlarına sahiptir. Duraylı izotop
çalışmaları, bu jeotermal akışkanların öncelikle meteorik kökenli olduğunu
göstermiş olmakla birlikte, belki de %10'a kadar olan magmatik sıvıların
katkısının izotopik olarak saptanamayacağına işaret edilmiştir. Bu tür bir katkı,
başlangıçta Wairakei sisteminde olduğu gibi, yaklaşık 2 wt. NaCI'nin tümü,
klorürün ve ısı bütçesinin % 30'una denk gelebilir.

18. Ewers ve Keays (1977) şu metal zonunu bulmuştur:
(1) Yüzeyin yakınındaki Ti, As, Au ve Sb'nin daha yüksek konsantrasyonları; ve
(2) Derinlerde Bi, Se, Te, Ag daha bol; yüksek sıcaklık bölgelerine doğru artan
Pb, Cu ve Zn. Sülfitler çoğunlukla pirit ve az miktarda sfalerit, galen ve
kalkopirit ile temsil edilmektedir. Sülfitler daha masif ve geçirimsiz kayaçlarda
damarcıklar halinde ve daha gözenekli ve geçirgen litolojilerde yaygın olarak
görülürler. Geniş profillitleşme, silisleşme ve arjilik alterasyon bölgeleri,
sıvıların geçtiği çatlaklar ve kırıkları çevrelemektedir. Profilitik alterasyon,
baskın klorit ve kalsit ile karakterize edilir ve arjillik zonlar illit-montmorillonit
arakatmanlıdır. Damar ve damar sınırı malzemesi kuvartz, adularya ve serisit
içerir. Pirit ve sfen, tüm alterasyon türlerinde her yer de bulunur.

19. Beppu, Japonya Jeotermal Sistemleri:
Beppu, Kyushu'da (Japonya) su baskın bir aktif jeotermal sistemdir. Altın
mineralizasyonu, bu alanın en güneyindeki değiştirilmiş Pleistosen
volkanlarındaki yerlerde bulunur. Andezit ve dasitten oluşan sıralanmış volkanik
klastlardan oluşan alüvyonlu bir fan yatağına 300 m'lik sığ bir kuyu açılmıştır.
Su ve kırıntı örnekleri toplandı ve bir sıcaklık günlüğü gerçekleştirildi. 150-230
m derinlik aralığında ve 126-148 °C sıcaklıklarda ana otojenik mineraller kuvars,
kalsit, K-feldispat, illit/simektit, stilbit ve pirit karışık tabakalardır. Suların
kimyasal verileri, akışın, sığ bikarbonat suları ile derin Na-C1 jeotermal suları
arasında karıştıklarını göstermektedir. Kuyudaki orijinal mineral toplulukları,
güney Kyushu'nun epithermal altın yataklarında bulunan mineral topluluklarına
benzer. Beppu'nun hidrotermal yayları için Au konsantrasyon verileri (0.53 # g /
kg) 148 ° C'de sondaj kuyusunda bulunan sıvıların teorik olarak altın
biriktirebildiğini göstermektedir.

20. Derin Na-C1 sıvıları ile sığ Ca-HCO3-SO4 sıvıları arasında karıştırma
işleminin, Au mineralizasyonları tarafından eşlik edilen masif silikat
çökelmesinden sorumlu olduğu varsayımı mantıklıdır.

21. Kızıldeniz Jeotermal Sistemleri (Atlantis II), Sudan - KSA
Kızıl Deniz Havzası, son 5 milyon yılda oluşan deniz tabanının yayılma olayının
gerçekleştiği aktif bir rift zonudur. Kızıldeniz'in orta bölümünde Atlantis II Derin
tortullarını barındıran derin bir havza oluşturan kuzeybatı yönlü normal
faylardan oluşan eksenel çatlak sistemi hakimdir.
Atlantis II Derin tortullarında önemli kaynak sondajı, 60 km²'lik bir alana
yayılmış ve tipik olarak 11 m kalınlığında bir hidrotermal sedimanter yatağı
tanımlamıştır. Bu çökelmenin, akan sıcak tuzlu suyun kimyasal çökelmesi ve
daha sonra sedimantasyon yoluyla oluştuğu varsayılmıştır. Yüksek çinko, bakır
ve gümüş kalitelerinin dağılımı tuzlu su buharı ile ilgili epijenetik anhidrit
damarları ile güçlü bir korelasyon göstermektedir. Çinko, bakır ve gümüş
mineralizasyonu, aktif havalandırma ve dönüşüm faylarının kesişimi arasında
genel bir ilişki önerilmiştir.

22. Atlantis II Derin hidrotermal sedimanter depozitini içeren Atlantis II Derin
havzasında, yüzölçümü 60 km2'dir ve orta vadide deniz seviyesinden yaklaşık
2.000 m aşağıda bulunur. Sudan'daki Port Sudan ile Suudi Arabistan'daki
Cidde arasındaki Kızıldeniz'in Atlantis II Derin tortullarındaki deniz yatağı,
doğal kaynakların keşfi ve kullanılması için Suudi Sudan Kızıl Deniz
Komisyonu (RSC) tarafından yönetilecek ortak bir ekonomik bölge olarak
tanımlanmaktadır.

23. Kızıldeniz'in eksenel kırılmasında, jeotermal tuzlu su havuzları, tipik olarak
çinko, bakır, demir, önemli miktarlarda çinko, bakır, gümüş, manganez, altın,
kobalt ve ekonomik değere sahip diğer elementlere sahip sülfitler içeren metal
açısından zengin tortuları çöker.
Mayıs 1984'te, 605 ana numuneye dayanan bir kaynak,% 2.06 çinko,% 0.45
bakır ve 38.4ppm gümüş seviyesinde 89.5 milyon ton tortu olarak tahmin edildi.

24. Kaynaklar

25. • Water-Rock Interaction in a Zone of Lateral Flow: A Natural Example from the Active
Geothermal Field and Gold-Mineralized Zone of Beppu (Kyushu Island, Japan), G. Gianelli 1, Y.
Yusa : S. Battaglia 1, and K. Takemura, 1991.
• High Temperature Alteration Minerals and Thermal Brines, Reykjanes, Iceland, Jens
Tdmasson and Hrefna Kristmannsddttir, 1972
• Geothermal Systems Ancient and Modern: A Geochemical Review, R.W. Henley and A.J.
Ellis, 1983
• Application Of Mineral Deposit Concepts To Geothermal Exploration, Ian Bogie and Jim
Lawless, 2000
• Active Geothermal Systems With Entrained Seawater As Modern Analogs For Transitional
Volcanic-hosted Massive Sulfide And Continental Magmato-hydrothermal Mineralization:
The example of Milos Island, Greece, Jonathan Naden , Stephanos P. Kilias , D.P. Fiona
Darbyshire , 2005
• Hydrothermal Alteration In Active Geothermal Fields, P. R. L. Browne, 1978
• Hydrothermal Mineral Deposits, F. Pirajno, 1992
• Hydrothermal Minerals and Precious Metals in the Broadlands-Ohaaki Geothermal
System: Implications for Understanding Low-Sulfidation Epithermal Environments, Stuart F. S
Immons And Patrick R. L. Browne, 1999
• Formation of Clay Minerals in Hydrothermal Environments, A. INOUE, 1995

26. Sabırla
dinlediğiniz için
çok teşekkür ediyorum