Polatlı Sivrihisar Neojen Havzasındaki evaporitlerinin jeokimyasal ve jeoistatistiksel incelenmesi (Demirci Köyü, KD Sivrihisar-İç Anadolu)

Polatlı-Sivrihisar Neojen Havzasındaki Üst Miyosen yaşlı Sakarya formasyonu Jips Üyesi, beş farklı alt litofasiyesle temsil olur. Bunlar; a) masif yapılı ikincil jipsler, b) laminalı birincil anhidritler, c) breşik-nodüler yapılı ikincil jipsler, d) kırıntılı jipsler (jipsarenitler) ve e) şevron yapılı selenitik jipsler'dir. Bunlardan masiv jipslerdeki demirli-manganlı ara bantlar ile seyrek elementer kükürt kristallenmeleri ve laminalı birincil anhidritlerdeki stromatolitik alg yaygıları oluşum mekanizmaları açısından oldukça önemlidirler. Bu alt fasiyeslere ait farklı mineralleşme tiplerini karakterize eden jips-anhidrit örneklerinin jeokimyasal ve jeoistatistiksel açıdan değerlendirilmesi, bunların oluşumlarına kökensel bir ön yaklaşım sağlamıştır. Bunun için 24 adet farklı tipteki örneğin 13 adet ana oksit, 15 adet eser element ve 13 adet nadir toprak elementi analizi sonuçları üzerinde; element çiftlerine özgü korelasyon katsayı hesaplamaları ile istatistiksel grafik çizimleri yapılmıştır. Bu jeoistatistiksel çalışmalar sonucunda üç ana grup element birlikteliği belirlenmiştir. Bunlardan birinci grup; SiO2, A12O3, K2O, Rb, $Sigma$ Fe2O3, MgO, MnO, As, V, TiO2, P2O5, Zr, Zn, Ni, Co ve Cu ile ikinci grup; Ba, Sr, Mo, Pb, W, F, Au ve Na2O ve üçüncü grup; CaO ve SO3 element birliktelikleridir. Bu birlikteliklere göre, evaporitler içerisinde yoğun diyajenetik kil mineral sıvamaları ve/veya dolguları ile karbonatlaşmaların bulunduğu saptanmıştır. Diğer yandan jeokimyasal analizlerdeki eser element değerlerinin, evaporitik playa göl çökelme ortamı jeokimyası değerlerinden yüksek olduğu gözlenmiştir. Bunun nedeni olarak; Üst Miyosen paleo gölünün evaporitleşme sırasında zemin-tatlı su girişlerine, kısa periyotlarla değişebilen iklimsel şartlara (kuraklık ve yağış gibi), gölün izole olmuş alanlarında gelişen sınırlı indirgeyici ortam koşullarına ve depolanma sonrası etkin olan hidrotermal çözeltilere bağlı olduğu düşünülmektedir. Üst Miyosen yaşlı Sakarya Formasyonu Jips Üyesine ait evaporitlerin jeokimyasal ve jeoistatistiksel değerlendirmesinde bunların; paleo iklimsel koşulların, dönemsel karasal volkanizmanın, depolanmayla eş zamanlı tektonizmanın ve farklı litolojilere (silisiklastik ve karbonatik gibi) sahip depolanma sistemlerinin etkin olarak geliştiği playa gölü kompleksinde çökeldiği belirlenmiştir.

Geohemical and geostatistical investigation of Upper Miocene evaporites in the Polatlı-Sivrihisar Neogene Basin (Demirci Village, NE Sivrihisar; Central Antolia, Turkey)

The gypsum member of the upper Miocene aged Sakarya formation in the Polatli-Sivrihisar Neogene basin is represented by five different sub-lithofacies. These are: a) secondary massive gypsums b) primary laminated anhydrite c) secondary laminated brecciated-nodular gypsum d) clastic gypsum (gypsum arenite) ande) chevron selenitic gypsum. Among these, massive gypsum with iron-manganese bands separated by sparse sulphur crystals and primary laminated anhydrite with algal stromatolithic structures are important in respect of their formation mechanisms. The geochemical and geostatistical evaluation of different minerallization types from gypsumanhydrite samples of these sub-facies provide evidence of their possible source of origin. For this purpose 24 samples of different types including 13 major oxides, 15 trace elements and 13 rare earth elements were analyzed and from these results the correlation coefficient values for couple elements were determined and statistical graphics were prepared. After these geostatistical studies, three main groups of elements were identified. Among these: Group-I comprised SiO2, A12O3, K2O, Rb, $Sigma$ Fe2O3, MgO, MnO, As, V, TiO2, P2O5, Zr, Zn, Ni, Co and Cu, GroupII comprised Ba,Sr,Mo,Pb, W, F,Au and Na2O and Group III comprised CaO and SO3 combinations. These combinations commonly show excessive vug-filling diagenetic clay minerals and/or carbonization within evaporites. On the other hand, the results of geochemical analysis of trace elements show higher values than the chemistry of evaporitic playa lake sedimentary environments. The reasons for these high values are considered to be: the fact that during the evaporation process the upper Miocene paleolake was under the influence of fresh ground water input, variation in climatic conditions for a short period of time (like dryness and wetness), limited reducing environmental conditions in isolated parts of the lake and post depositional hydrothermal dissolutioning. The geochemical and geostatistical evaluation of upper Miocene evaporites of the gypsum member of Sakarya formation have identified that these evaporites were deposited in a play a lake complex with different depositing lithologies (siliciclastics and carbonates) which were affected by paleoclimatic conditions, periodic terrestrial volcanism and syn-sedimentary tectonics.

PDF

___

A.S.T.M., 1972. Inorganic index to the powder diffraction file. Joint committee on powder diffraction standards. Pensylvania, 1432s.
Aydoğdu, M. N., 2004. Oğlakçı ve Demirci köyleri (KD Sivrihisar) civarı Üst Miyosen yaşlı evaporitik birimlerin sedimantolojisi. Ank. Üniv. Fen. Bil. Enst. Yüksek Lisans Tezi., 75s. (yayınlanmamış), Ankara.
Bain, R.J., 1990. Diagenetic non-evaporitic origin for gypsum. Geology, 18,447-450.
Baysal, O. ve Ataman, G., 1979. Sedimentology, mineralogy and geochemistry of a sulfate series, Sivas-Turkey. Sediment. Geol., 25,67-81.
Calvo, J.P., Zarza, A. M. A. ve Garcia, D. C, 1989. Models of Miocene marginal lacustrine sedimentation in response to varied depositional regimes and source areas in the Madrid Basin (Central Spain). Palaeogeography Palaeoclimatology Palaeoecology, 70,199-214.
Cody, R.D., 1991. Organo-crystalline interraction in evaporite system: The effect of crystallization inhibition. Jour, of Sed. Petro., 61,704-718.
Cody, R.D. ve Cody A.M., 1998. Gypsum nucleation and crystal morphology in analog saline terrestrial environments. Jour, of Sed. Petro., 58,247-255.
Dean, W. E ve Anderson, R. Y., 1974. Trace and minor element variations the Permien Castile Fm. Delaware Basin. Texas and New Mexico revealet by varve calibration, Forthy International Symposium on Salt, Cleveland, Northern Ohio Geological Society, 1,275-285.
Derman, S., 1980. Tuz Gölü ve kuzeyinin jeolojisi. TPAO. Rap. No: 1512, Ankara
Emelyanov, E.M. ve Shimhus, K.M., 1986. Geochemistry and sedimentology of the Mediterranean Sea. 176s. Paris.
Gençoğlu, H., 1996. Eskişehir-Sivrihisar-Oğlakçı Köyü ÖİR:5877 No'lu sepiyolit sahasına ait maden jeolojisi raporu. MTA Rapor No: 9858.
Gençoğlu, H. ve İrkeç, T., 1994. Ankara-Polatlı-Türktaciri ÖİR-4790 No'lu sepiyolit sahasına ait maden jeolojisi raporu. MTA Rapor No: 9687.
Gözler, M.Z. Cevher, F. Ergül, E. ve Asutay, H.J., 1996. Orta Sakarya ve güneyinin jeolojisi, MTA Derleme Rapor no: 9973.
Hardie, L.A. ve Eugster, H.P., 1971. The depositional environment of marine evaporites: A case for shallow, clastic accumulation: Sedimentology, 16, 187-220.
Hardie, L.A., 1984. Evaporites: Marine or non-marine. Amer. Jour. Scien., 284,193-240.
Hasselöv, M. Lyven, D. Haraldsson, C. ve Sirnawin, W., 1999. Determination of continous size and trace element distrubition of field-flow fractination with ICPMS. Anal. Chem., 71,3497-3502.
Holiday, D. W., 1970. The Petrology of secondary gypsum rocks: A review. Jour of Sed. Petro., 40,2,734-744.
Hsü, K.J., Cita, M.B., Ryan, W.B.F., 1973. The orijin of the Mediterranean evaporites. In: Ryan, W.B.F., Hsü, K.J., et al., (Eds.) , Inital Rep. Deep Sea Drill. Prog., vol. 13, U.S. Govt. Printing Office, Waskington, DC, 1203-1231.
Karadenizli, L., 1995. Beypazarı havzası (Ankara Batısı) Üst Miyosen-Pliyosen jipsli serilerinin sedimantolojisi., Türkiye Jeoloji Bülteni, 38/1, 63-74.
Karakaş, Z., 1992. Ballıhisar-İlyaspaşa (Sivrihisar-Eskişehir Güneyi) yöresinin jeolojik, petrografik ve mineralojik incelemesi, A.Ü. Fen Bil. Enst. Doktora Tezi, 184 s.
Karakaş, Z. ve Varol, B., 1994. Sivrihisar Neojen Basenindeki gölsel dolomitlerin petrografisi ve oluşum koşullarının duraylı izotoplar (81SO; 813C) yardımıyla yorumlanması. MTA Dergisi, 11, 81-95.
Krauskopf, K.B. ve Bird, D.K., 1995. Introduction to Geochemistry, 3rd. Ed.: McGraw-Hill, New York,647s.
Magee, J.W., 1991. Late Quaternary lacustrine, groundwater, aeolian and pedogonic gypsum in the Prungle lakes, Southeastern Australia. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 84,3-42.
Mandado, J. ve Tena, J.M., 1985. A peel technique for sulfate and carbonate rocks: Research methods papers, 548-549.
Necdet, M. ve Anıl, M., 2006. The geology and geochemistry of the gypsum deposits in northern Cyprus. Geosound, 48-49,11-49.
Norrish, K. ve Chappel, B. W., 1977. X-Ray fluorescence spectrometry: Phsyical Methods in Determinative Minerology, 2nd.ed, Academic Press, 201-272.
Ogniben, L., 1955. Inverse graded bedding in primary gypsum of chemical deposition. Jour, of Sed. Retro., 25, 273-281.
Oktay, F., 1982.Ulukışla ve çevresinin stratigrafisi ve jeolojik evrimi,TJK Bült, 25,15-23 s
Orti, C. F., 1976. An approach to the petrological study of secondary gypsum microstructures and their origin. Unpublished D. I. C. Thesis, Imperial College; 140s.
Orti, F., 1997. Evaporitic sedimentation in the South Pyrenean~ Fore-deep and the Ebro basin during Tertiary: a general view. In: Busson, G., Schreiber, B. C. (Eds.), Sedimentary Deposits in Rift and Foreland Basins in France and Spain. Columbia University Press, New York, 319-334,
Orti, F., Gündoğan, İ., ve Helvacı, C., 2002. Sodium sulphate deposists of Neogene Age: the Kirmir Formation, Beypazarı Basin, Turkey: Sedimentary Geology, 146,305-333.
Orti, F., Rosell, M., Ingles, M., ve Playa, E., 2007. Depositional models of lacustrine evaporites in the SE margin of the Ebro Basin (Paleogene, NE Spain). Geologica Acta, 5/1,19-34.
Palmer, M.R., Helvacı, C., ve Fallick, A. E., 2004. Sulphur, sulphate oxygen and strontium isotope composition of Cenozoic Turkish evaporites. Chemical Geology, 114,101 -117.
Playa, E. Orti, F. ve Rosell, L., 2000. Marine to non marine sedimentation in the upper Miocene evaporites of the Eastern Betics, SE Spain: sedimentological and geochemical evidence. Sedim. Geol., 133, 135-166.
Rouchy, J. M. ve Caruso, A., 2006. The Messinian salinity crisis in the Mediterranean basin: A reassessment of the data and an integrated scenario. Sedimentary Geology, 188-189,35-67.
Sinha,R. ve Raymahashay,B.C.,2004.Evaporite mineralogy and geochemical evolution of the Sambhar Salt Lake, Rajasthan, India. Sediment. Geology, 166, 59-71.
Sonnenfeld, P., 1984. Brines and evaporites. Academic Press, 631s.
Tekin, E., 1995. Sivas Tersiyer Havzası (Ulaş KB'sı) Sölestin oluşumlarının kökeni, sedimantolojik ve petrografik özellikleri. A, Ü. Fen Bil. Enst. Doktora tezi, 173 s. (yayımlanmamış).
Tekin, E., 2001. Stratigraphy, geochemistry and depositional environment of celestite-bearing gypsiferous formations, in Tertiary Ulaş- Sivas Basin, Turkey. TÜBİTAK Turkish Journal of Earth Science, 10, 35-49.
Tekin, E. ve Varol, B., 1993. Sivas (İç Anadolu) havzasındaki sölestin yataklarının petrografik incelemesi. A. Suat Erk Jeo. Simp. Bildiri., 319-327, Ankara.
Tekin, E., Ayan, Z. ve Varol, B., 1994. Sivas- Ulaş sölestin oluşumlarının (Tersiyer) mikrodokusal özellikleri ve sıvı kapanım çalışmaları. Türkiye Jeoloji Bülteni, 37/1,61-76,
Tekin, E., Çiftçi, D. ve Özgönül, R., 1998. Körtuzla sölestin yatağı (Ulaş kuzeyi Sivas) sölestin oluşumlarının kökenine jeoistatsitiksel açıdan bir ön yaklaşım. Fırat Üniv. Jeo. Müh. Eğitiminin 20. Yılı Simp. Bildiri., s. 509-520, Elazığ.
Tekin, E., Ayyıldız, T., Güngör, P. ve Aydoğdu, N., 2005. Demirci Köyü (KD Sivrihisar) civarı Miyo- Pliyosen yaşlı evaporitli serilerin jeokimyası ve kökeni. TÜBİTAK, Proje No: YDABAG- 102 Y 125, s. 113, Ankara, (yayımlanmamış).
Temel, A. 2001. Post-collisional Miocene alkaline volcanism in the Oğlakçı region, Turkey: Petrology and Geochemistry. International Geology Review, 43, 610-660.
Umut, M. ve Acarlar, M. 1991. Çifteler-Holanta (Eskişehir), Çeltik (Konya) ve dolayının jeolojisi. MTA Rapor No: 9204 (yayımlanmamış).
Usdowski,. E., 1973. Das geochemiche Verhalten des strontiums bei der genese und diagenese von Cacarbonat und Ca-sulfat: minerallen cont. Mineral Petrology, 38,177-195.
Ünlü. T. ve Stendal, H., 1989. Jeokimya verilerinin çok değişkenli jeoistatsitik analizlerle değerlendirilmesine bir örnek: Divriği bölgesi demir yatakları, Orta Anadolu. MTA Dergisi, 109, 127-140.
Varol, B., Kazancı, N. ve Tekin, F. G., 2000. (Özler kitabı) Tuzgölü ve yakın civarı Eosen-Oligosenjipslerinin sedimantolojik ve izotopik özellikleri, Haymana- Tuzgölü-Ulukışla basenleri uygulamalı çalışma (Workshop), N. Ü. Aksaray Mühendislik Fakültesi, Jeoloji Mühendisliği Bölümü, s. 38, Aksaray.
Varol, B., Araz, H., Karadenizli, L., Kazanci, N., Seyitoğlu, G. ve Sen, S., 2002. Sedimentology of the Miocene evaporitic succession in the north of Çankırı-Çorum Basin, central Anatolia, Turkey. Carbonate Evaponte, 17/2,197-209.
Varol, B., Tekin, E., Aydoğdu, M. N. ve Güngör, P., 2003. Demirci Köyü (KD Sivrihisar) Erken Pliyosen evaporitlerinin fasiyes analizi ve mikrodokusal özellikleri., 16th National Electron Microscopy Congress (With International Participation), s. 83, İzmir.
Varol, B.,Tekin, E., Ayyıldız, T. ve Karakaş, Z., 2005. Polatlı- Sivrihisar Neojen Baseni gölsel evaporitlerinin sedimantolojisi., 58. Türkiye Jeoloji Kurultayı, s. 113-117, MTA-Ankara.
Warren, J., 1999. Evaporites: their evolution and economics. Blackwell Science Ltd., 438s, London.
Weingart, W. ve Erol, O., 1954. 56/2, 56/4 (Sivrihisar) ve 57/1, 57/3 (Ankara) paftalarının jeolojisi. MTA Rapor No:2473 (yayımlanmamış).
Yağmurlu, F. ve Helvacı, C., 1994. Sedimentological characterisitcs and facies of the evaporite-bearing Kirmir Formation (Neogene), Beypazarı Basin, Central Anatolia, Turkey. Sedimentology, 41, 847-860.