MADEN JEOLOJİSİ BİLİMİNİN TANIMI

Uygulamalı jeolojinin en önemli kollarından biri olan ekonomik jeoloji yerküresini teşkil eden ve ekonomik olarak yararlanılabilen doğal maddelerin bilinmesini ve bulunmasını amaç edinmiştir.
Yerküresini oluşturan mineral toplulukları, kömür, petrol ve hatta su gibi doğal gereçlerden ekonomik olarak yararlanılabilenlere “Maden” adı verilir.
Maden jeolojisi, kömür jeolojisi, petrol jeolojisi ve su jeolojisi (hidrojeoloji) ekonomik jeolojinin dallarını teşkil eder. Buradan da anlaşılacağı gibi Maden Jeolojisi deyimi sadece ekonomik değere sahip mineral topluluklarını inceleyen bilim dalı olarak kullanılmaktadır.
Metal elde edilen mineral toplulukları Metalik Maden Jeolojisi’nin, diğerleri metalik olmayan maden jeolojisinin veya daha çok kullanılan deyimiyle Endüstriyel Hammaddeler Jeolojisi‘nin kapsamına girer. Bu derste metalik maden jeolojisi ve endüstriyel hammaddeler jeolojisi bir arada ele alınacaktır.


TARİHÇE

İnsanlar odun, kemik, deniz hayvanlarının kabuğu gibi gereçlerden sonra taş devrinde sileks, obsidiyen ve kil gibi anorgonik maddelerden de yararlanmayı öğrenmişler, bu maksatla kuyular, galeriler açmışlardır. Daha sonra doğadaki olayları gözleyerek nabit metallerin ve bazı minerallerin eriyebildiklerini öğrenmişler ve buna paralel olarak alivyonlardan itibaren bazı nabit metalleri elde etmeye başlamışlardır.
İlk kullanılan metal M.Ö. 12000 yıllarında altın olmuştur. İnsanlar aynı devirlerde bakır ve kalay unsurlu mineralleri eriterek, bronz yapmaya başlamışlardır. Bakır ve demir 'in elde edilmesi daha geç olmuştur. Demir’in ilk defa M.Ö. 1500 yılarında Anadolu‘da Hitit’ler tarafından kullanılmış olduğu ileri sürülmüştür. Daha sonrada Anadolu ’da eski Yunanlılar, Romalılar, Ermeniler, Cenevizliler, Ruslar ve İngilizler altın, gümüş, demir, bakır, kurşun ve civa gibi unsurları işletmişlerdir. 19. Asrın sonları ile 20. Asrın başları Anadolu’da yeni yatakları bulunup işletile bilmesi bakımından büyük önem taşır. Zonguldak kömür yatakları, Dursunbey krom yatakları, İzmir dolaylarındaki civa, antimuan ve zımpara taşı yatakları bu dönemde bulunmuştur.
Cumhuriyet döneminde madencilikte uğraşan Sümerbank, MTA, Etibank; TPAO ve TKİ kurumları kurulmuştur. Maden arama işlemleri bilhassa MTA (1935) tarafından yürütülmektedir.

MADEN JEOLOJİSİ İLE İLGİLİ TERİMLERİ

Metal: Metalik parıltılı, ısı ve elektriği iyi geçiren, iyonizasyon enerjileri düşük, kolayca oksitlenerek pozitif iyonlar verebilen unsurlardır. Doğada mevcut 92 unsurdan çoğu metaldir. Örneğin; Fe, Cu, Pb, Zn, Cr, Ni, ....... Metal olmayan unsurlar ise şunlardır: H, He, B, C, N, O, F, Ne, Si, P, S, C, Ar, As, Se, Br, Kr, Te, I, Xe, At, Rn.
Faydalı Mineral: Yeterli miktarda olduğunda ekonomik bir değer taşıyan mineraldir. Cevher minerali deyimiyle de adlandırılır.
Cevher: Bir veya daha fazla çeşit faydalı mineral içeren ve ekonomik bir önem taşıyan doğal bir kayaçtır. Sadece faydalı minerallerden müteşekkil olabileceği gibi gang mineralleri de içerebilir.


Maden: Farklı anlamlarda kullanılır;
a) Metal kelimesiyle eş anlamda,
b) Cevher kelimesiyle eş anlamda,
c) Cevher çıkartmak için yapılan işletme anlamında. işletme açık veya kapalı olabilir. Küçük işletmeler için maden ocağı deyimi kullanılır.


Ham cevher veya brüt cevher veya tuvenan cevher: Cevherin madenden (işletmeden) çıkarılmış olduğu andaki doğal şeklidir.

Gang veya Kısırtaş: Cevher içerisindeki ekonomik değeri olmayan kısım veya kayaca verilen addır.
Steril: Gang ile eş anlamda kullanılır.Aynı zamanda günün koşuları altında ekonomik önemi olmayan mineral kütlelerini de ifade eder.
Yan kayaç veya yan taş: Cevher kütlesinin hemen yanındaki kayaçtır. Saçınım veya stokverk şeklindeki cevherleşmeler için, cevherleşmenin içinde bulunduğu kayaçtır.

Maden yatağı: Ekonomik ve teknik olarak işletilebilir cevherli bir kütleyi ifade eder.
Zuhur veya mineralizasyon veya mineralize zon: Etrafındaki kayaçlara oranla faydalı minerallerin derişik halde bulunduğu yerlerdir. Bir zuhurun maden yatağı teşkil edip etmeyeceği incelemelerle anlaşılır.
Belirti: Herhangi bir faydalı mineralin varlığı.

Tenör: Cevherin içerisindeki faydalı mineral, bileşim veya metal oranını belirtir. Ağırlık olarak , gr/ton veya gr/m3 şeklinde ifade edilir.
Sınır tenör veya Limit tenör: Kendinden daha düşük bir tenörle işletmenin yapılamayacağını tenördür.
Klark: Bir elementin yerkabuğundaki ortalama yüzdesidir. Goldschmidt ‘e (1954) göre O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K ve Mg elementinin klarklarının toplamı %98,59 ’dur.
Konsantrasyon: Tenörü, yerkabuğundaki ortalama yüzdesine (klarkına) göre daha yüksek olan bir faydalı mineralin, bileşimin veya elementin (metalin) birikimini ifade eder.
Konsantrasyon Klarkı: Bir elementin (metalin işletilebilmesi için, klarkına oranla kaç defa zenginleşmiş olması gerektiğini belirtir.
Konsantrasyon Klarkı: Sınır Tenörü / Klark

Rezerv: Cevher kütlesinin ton veya metreküp olarak miktarıdır. Bazı hallerde toplam kütle içindeki faydalı mineral, bileşim veya metal miktarı içinde rezerv deyimi kullanılır.
Görünür rezerv: Üç boyutu ile belirlenmiş cevher kütlesi için kullanılır.
Muhtemel rezerv: İki boyutu ile belirlenmiş, üçüncü boyutu tahmin edilen cevher kütleleri için kullanılır.
Mümkün rezerv: Boyutları belirlenmemiş ve varlığı ancak ümit edilelen cevher kütlesi veya kütleleri için kullanılır.
Potansiyel: Varlığı belirlenmiş olmakla beraber işletmesi teknik ve ekonomik nedenlerle günün koşulları altında olanaksız olan, ancak ileride işletilebilecek cevher kütlesinin miktarını belirtir.
Metallojeni: Cevherleri mineralojik, petrografik ve jenetik yönden inceleyen bilim dalıdır.

Maden provensi: Benzer özellikteki maden yataklarının birbirlerine yakın olarak bulundukları arazi parçasıdır.
Örneğin; Doğu Karadeniz Cu, Pb, Zn, Mn provensi, Elazığ- Hakkari Cr, Cu provensi.
Parajönez: Belli bir maden yatağında, benzer kökenli minerallerin gruplanmasıdır.
Süksesyon: Minerallerin oluşum sırasıdır.
Senjenetik veya Eşoluşumlu: Cevher kütlesinin veya cevher minerallerinin içinde bulundukları yan kayaçla aynı zamanda ve benzer koşullarda olduğunu belirtir.
Epijenetik veya Ardoluşumlu: Cevher kütlesinin veya cevher minerallerinin içinde bulundukları yan kayaçtan sonra ve farklı koşullarda olduğunu belirtir.


İç kökenli veya Endojen veya Hipojen: Oluşum nedenlerinin yerküresinin iç olaylarına bağlı olduğunu belirtir. Mağmatizmaya ve metamorfizmaya bağlı maden yatakları iç kökenlidir.
Dış kökenli veya Ekzojen veya Süperjen: Oluşum nedenlerinin yerküresinin dış olaylarına bağlı olduğunu belirtir. Tortullaşmaya, atmosferik etkenlerle ayrışmaya, taşınmaya bağlı maden yatakları dış kökenlidir.
Ante: Önce.
Örneğin; Antetektonik: Tektonizma öncesi.
Post: Sonra.
Örneğin; Posttektonik: tektonizma sonrası.
Zonalite: Belli özelliklerin kuşaklar halinde bulunmasıdır.

MADEN YATAKLARI NIN SINIFLANDIRILMASI

Maden yataklarının sınıflandırılması, benzer özellikteki cevherleşmeleri bir grup içinde toplamaktan ibarettir. Çeşitli yazarlar farklı kriterlere göre değişik sınıflamalar yapmışlardır. Bunlardan bazıları aşağıda verilmiştir.

1) Cevherlerin kullanıldıkları yere göre: (Lilley’den, 1936, değiştirerek)

a) Metaller: Fe cevheri, Cu cevheri, Pb cevheri ....
b) Yakıtlar: Kömür, Petrol, Doğalgaz, ....
c) Yapım malzemeleri: Kum, çakıl, taşlar, çimento malzemesi,....
d) Kimya maddeleri: Tuz, kükürt, barit, ....
e) Gübre maddeleri: Fosfat, potas tuzları, glokonit, ....
f) Seramik maddeleri: Kil, silis, feldspat, ....
g) Refrakter maddeler: Asbest, grafit, manyezit, ....
h) Aşındırıcı maddeler: Korendon, gröna, elmas, ....
ı) İletken olmayan maddeler: Asbest, mika, ....
j) Boya maddeleri: Okr, kil, Diatomit, barit; ....
k) Kıymetli ve yarı kıymetli taşlar: Elmas, zümrüt, yakut, ....

2) Element gruplarına göre: Burada sadece Smirnov’un (1976) metalik elementler için ayırdığı gruplar verilecektir.

a) Demir grubu metaller: Fe, Ti, Cr, Mn.
b) Açık renkli metaller: Al, Li, Be, Mg.
c) Demirsiz metaller: Cu, Zn, Pb, Sb, Ni.
d) Nadir metaller: W, Mo, Sn, Co, Hg, Bi, Zr, Cs, Nb, Ta.
e) Asil metaller: Au, Ag, Pt, Os, Ir.
f) Radyoaktif metaller: U, Th, Ra.
g) Dağınık elementler: Sc, Ga, Ge, Rb, Cd, İn, Hf, Re, Te, Po, Ac.
h) Nadir toprak elementleri: La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tu, Yb, Lu.

3) Jeolojik Sınıflamalar: En çok kullanılan bu sınıflamalar jeolojik olaylara ve jenetik faktörlere göre yapılmıştır. Kullanacağımız sınıflama (ROUTHIER, 1985,değiştirerek) bu çeşittir.

A) DIŞ KÖKENLİ YATAKLAR

1) Yüzeysel ayrışma olaylarına bağlı yataklar
1.a) Kalıntı yatakları
1.b) Oksidasyon sementasyon zonu yatakları
2) Kırıntı yatakları
3) Tortullaşmaya bağlı yataklar


B) İÇ KÖKENLİ YATAKLAR

1) Plütonizmaya bağlı yataklar
1.a) Granitlere bağlı yataklar
1.a.a) Pegmatitik yataklar
1.a.b) Pnömatolitik yataklar
1.a.c) Pirometasomatik yataklar1.a.d) Hidrotermal yataklar
1.b) Nefelinli siyenit ve karbonatitlere bağlı yataklar
1.c) Gabro ve peridoditlere bağlı yataklar

2) Volkanizmaya bağlı yataklar

3) Metamorfizmaya bağlı yataklar

Routher (1958) maden yataklarının ‘Tip’lere ayrılmasını önermektedir. Burada ‘tip’ deyimi, doğa birimlerindeki en dar kapsamlı grup olan ‘cins’ deyimine tekabül etmektedir.
Böylece incelenebilecek bütün özellikler dikkate alınacak ve maden yatağının bir çeşit fişi çıkarılacaktır. Bütün özellikleri birbirlerinin aynı olan iki maden yatağı aynı tipte sayılacaktır.

4) Niggle’nin Maden Yatakları Sınıflaması
I- Plütonik ve İntrüzif
A- Ortamağmatik
1. Elmas, Platin-Krom
2. Titan-Demir-Nikel-Bakır
B- Pnömatolitik-Pegmatitik
1. Ağır Metaller, Alkali Toprak Elementleri, Fosfor-Titan
2. Silisyum-Alkali-Fluor-Bor-Kalay-Molibden-Tungsten
3. Turmalin-Kuvars Birliği
C- Hidrotermal
1. Demir-Bakır-Altın-Arsenik
2. Kurşun-Çinko-Gümüş
3. Nikel-Kobalt-Arsenik-Gümüş
4. Karbonatlar, Oksitler, Sülfatlar, Fluorürler


II. Volkanik veya Ekstrüzif
A- Kalay-Gümüş-Bizmut
B- Ağır Metaller
C- Altın-Gümüş
D- Antimon-Civa
E- Doğal Bakır
F- Sualtı-Volkanik ve Biyokimyasal Yataklar

5) Schneiderhöhn’nin Maden Yatakları Sınıflaması
I. İntrüzif ve Likid Mağmatik Yataklar
II. Pnömatolitik Yataklar
A- Pegmatitik Damarlar
B- Pnömatolitik Damarlar ve Saçınımlar
C- Kontakt Pnömatolitik Ornatımlar

III. Hidrotermal Yataklar
A- Altın ve Gümüş Birliği
B- Pirit ve Bakır Birliği
C- Kurşun-Gümüş-Çinko Birliği
D- Gümüş-Kobalt-Nikel-Bizmut-Uranyum Birliği
E- Kalay-Gümüş-Tungsten-Bizmut Birliği
F- Antimon-Civa-Arsenik-Selenyum Birliği
G- Sülfid Olmayan Birlikler
H- Metal Olmayan Birlikler

IV. Gaz Çıkışlarına Bağlı Yataklar

6) Lindgren’in Maden Yatakları Sınıflaması
I- Yataklar kimyasal proseslerle meydana getirildi. Sıcaklık ve basınç değişimleri geniş limitler arasındadır.

A- Mağmalarda Farklılaşma Prosesleri ile

1. Uyumlu Mağmatik Yataklar, Mağmatik Segregasyon Yatakları, Enjeksiyon Yatakları. Sıcaklık 700-1500 °C arasında; basınç çok yüksek
2. Pegmatitler. Sıcaklık çok yüksek-orta, basınç çok yüksek

B- Kayaçların Kütlelerinde

1. Konsantrasyon kayaca yabancı maddelerin girişi ile gerçekleşir (Epijenetik)
a) Kökeni mağmatik kayaçların patlamasına bağlı olanlar
i. Volkanojenik; yataklar genellikle volkanik kümelerle ilişkilidir. Sıcaklık 100-600°C arasında, basınç orta-atmosferik
ii. Püskürük kütlelerden; sublimleşme ve fumerollerden yataklanma sıcaklık 100-600°C arasında, basınç orta-atmosferik
iii. Sokulum kütlelerinden; Mağmatik-Metamorfik Yataklar. Sıcaklık muhtemelen 500-800°C arasında, basınç çok yüksek

b) Mağmatik kökenli sıcak suların yukarı çıkmasıyla

i. Hipotermal yataklar; yataklanma ve konsantrasyon büyük derinliklerde veya yüksek sıcaklık ve basınçtadır. Sıcaklık 300-500 °C arasında basınç çok yüksek.
ii. Mesotermal yataklar; yataklanma ve konsantrasyon orta derinliktedir. Sıcaklık 200-300 °C arasında basınç yüksek.
iii. Epitermal yataklar; yataklanma ve konsantrasyon az derinliktedir. Sıcaklık 50-200 °C arasında, basınç orta.
iv. Teletermal yataklar; hemen hemen tüketilmiş çözeltilerden yataklanma, sıcaklık ve basınç düşük, hidrotermal alanın üst kısmı.
v. Ksenotermal yataklar; yataklanma ve konsantrasyon sığ derinliklerde fakat yüksek sıcaklıktadır. Sıcaklık yüksek-düşük aralığında, basınç orta ve atmosferik.

c) Köken orta veya az derinlikte meteorik suların dolaşımına bağlıdır. Sıcaklık 100 °C ye kadar, basınç orta.


2. Jeolojik kütlelerin içerdiği maddelerin konsantrasyonu ile

a) Dinamik ve bölgesel metamorfizma ile konsantrasyon. Sıcaklık 400 °C basınç yüksek.
b) Derinlerde dolaşım halindeki yer altı suyuyla konsantrasyon. Sıcaklık 0-100 °C arasında basınç orta.
c) Yüzeye yakın kesimlerde kayacın ayrışması ve bozuşmasından kalanların konsantrasyonu ile gelişen yataklar. Sıcaklık 0-100 °C arasında basınç orta ve atmosferik.

C) Su Kütlelerinde

1. Volkanojenik; volkanizma ile ilişkili sualtı kaynakları, sıcaklık yüksek-orta, basınç düşük-orta.
2. Eriyikleri Etkileşimi ile. Sıcaklık 0-70 °C arasında, basınç orta

a) İnorganik Reaksiyonlar
b) Organik Reaksiyonlar

3. Çözücülerin Buharlaşması ile


II. Yataklar konsantrasyonun mekanik prosesleri ile meydana geldi. Sıcaklık ve basınç orta-düşük.

7) Lındgren (1985) ‘in Geliştirilmiş Maden Yatakları Sınıflaması.

I. Yataklar kimyasal prosesler sonucu oluşturulur. Sıcaklık ve basınç geniş bir aralıkta değişir.

A) Mağmalarda, diferansinasyon prosesleri ile

1. Mağmatik segregasyon, enjeksiyon, katmanlaşmış mafik intrüzyon. Sıcaklık 700-1500 °C arasında basınç çok yüksek
2. Karbonatitler, kimberlitler. Sıcaklık 700-1500 °C arasında, basınç çok yüksek.
3. Anortozitler, gabrolar. Sıcaklık 700-1500 °C arasında basınç çok yüksek.
4. Kısmen porfiri baz metal yatakları (B1 bi). Sıcaklık ve basınç orta
5. Pegmatitler. Sıcaklık yüksek-orta, basınç yüksek


B- Kaya Kütlelerinde

1. Konsantrasyon epijenetik unsurların girişi ile gerçekleşir.

a) Kökeni mağmatik kayaçların patlamasına bağlı olanlar

i. Sığ volkanojenik volkanik birikimlerle ilişkilidir. Sıcaklık 100-1200 °C arasında basınç atmosferik-orta.
ii. Gazlardan kristallenme (sublimate), fumeroller. Sıcaklık 100-600 °C arasında basınç atmosferik.

b) Kökeni mağmatik veya meteorik kökenli hidrotermal sıvıların yukarı çıkmasına bağlı olanlar

i. Porfiri baz metal yatakları ( A4 ) sıcaklık 200-800 °C arasında basınç orta.
ii. Cordilleran damarları; orta ile sığ derinliklerde
iii. Mağma ile metamorfik. Sıcaklık 300-800 °C arasında, basınç düşük-orta.
iv. Epitermal yataklar; sığ ve orta derinliklerde sıcaklık 50-300 °C arasında basınç düşük.


c) Kökeni dolaşım halinde olan meteorik sulara, remobolizasyon eriyiklerine bağlı olanlar

i. Missisipi vadisi tipi yataklar. Sıcaklık 25-200 °C arasında basınç düşük
ii. Batı ülkeleri uranyum yatakları. Sıcaklık 25-75 °C arasında basınç düşük.

d) Kökeni deniz suyu dolaşımına bağlı olanlar

i. Okyanusal kabuk yatakları, bacalar, kızıldeniz. Sıcaklık 25-350 °C arasında basınç düşük.
ii. Volkanik gaz çıkışları

II. Epijenetik veya sinjenetik olarak jeolojik kütlelerin içerdiği maddelerin konsantrasyonu ile

a) Dinamik ve bölgesel metamorfizma ile konsantrasyon. Sıcaklık 25-600 °C arasında basınç yüksek.
b) Derinlerde dolaşım halindeki yer altı suyu ile konsantrasyon. Sıcaklık 0-150 °C arasında basınç orta

i. Athabasca uranyumu

c) Yüzeye yakın kısımda aşındırılarak bozulan ve artan kayalarla konsantrasyon. Sıcaklık 25-50C arasında, basınç atmosferik.


C) Sudaki Kütlelerde, Sinjenetik

1. Volkanojenik; volkanizma ile ilişkili sualtı kaynakları. Sıcaklık 25-350 °C arasında, basınç hidrosferik; okyanusal kabuk yatakları.
a) Masif sülfidler-Kıbrıs
b) Manganez-Nikel-Bakır Nodülleri

2. Volkanojenik; sedimanlarla ilişkili sualtı kaynakları. Sıcaklık 25-75 °C arasında basınç hidrosferik.
a) Ana kaya siyah şeyller

3. Eriyiklerin etkileşimi ile. Sıcaklık 0-70 °C arasında basınç orta
a) İnorganik Reaksiyonlar
b) Organik Reaksiyonlar

4. Çözücülerin buharlaşması ile
a) Evaporitler. Sıcaklık 25-75 °C arasında basınç düşük ve atmosferik

5. Kimyasal tortullaşma ile sıcaklık 25-75 °C arasında basınç düşük
a) Baz metaller
b) Fosfatlar