Orta Sakarya Vadisi Bentonit Yataklarının Jeolojisi, Mineralojisi ve Jeokimyasal Özellikleri

Orta Sakarya Vadisi (Eskişehir) Bentonit Oluşumlarının Jeolojisi, Mineralojisi ve Jeokimyasal Özellikleri
The geology, mineralogy and geochemistry of bentonite deposits from Middle Sakarya Valley (Eskişehir)


Dumlupınar İ.¹, Kocabaş C.², Arıtan E.³, Bağcı M.⁴, Yıldız A.⁵, Çoban F.⁶ ve Kibici Y.^7
1Afyon Kocatepe Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Maden Mühendisliği Bölümü, Afyonkarahisar

[e-mail]

²Dokuz Eylül Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Jeoloji Mühendisliği Bölümü, İzmir

[e-mail]

³Afyon Kocatepe Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Maden Mühendisliği Bölümü, Afyonkarahisar

[e-mail]

⁴Afyon Kocatepe Üniversitesi, İscehisar Meslek Yüksekokulu, Afyonkarahisar

[e-mail]

⁵Afyon Kocatepe Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Maden Mühendisliği Bölümü, Afyonkarahisar

[e-mail]

⁶Balıkesir Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Jeoloji Mühendisliği Bölümü, Balıkesir

[e-mail]

⁷Afyon Kocatepe Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Maden Mühendisliği Bölümü, Afyonkarahisar

[e-mail]

ÖZ
Eskişehir’in Mihalgazi ve Sarıcakaya ilçelerinin bulunduğu Orta Sakarya Vadisi’nde, andezitik ve dasitik bileşimli volkanik kayaçlar ayrışarak bentonite dönüşmüştür. Bölgedeki bentonitler stratigrafik olarak dört farklı seviyede oluşmuşlardır. Bunlar; andezitik bileşimli lavlar (1. grup) ve aglomeralarla (2. grup) ilişkili bentonitler, dasitik bileşimli lavlar (3. grup) ve tüflerle (4. grup) ilişkili bentonitler şeklindedir. Andezitik ve dasitik bileşimli lavlarla ilişkili bentonitlerde küresel ayrışma karakteristik olarak gözlenirken, dasitik bileşimli tüflerde yanal yönde zonlanma belirgindir. Bentonitleşme şeklinde gerçekleşen ayrışma yaklaşık D-B doğrultulu bindirme hattı boyunca yükselen hidrotermal eriyiklerin etkisiyle oluşmuşlardır.
X-Işınları difraktoğramı (XRD) çalışmaları bölgedeki bentonitlerin başlıca dioktahedral simektitlerden meydana geldiğini göstermiştir. 1, 2 ve 3. grup bentonitler ortaç (Na-Ca) bentonit bileşimli iken, 4. gruptaki oluşumlar ise Na-bentonit bileşimlidir. Ayrıca kaolinit, karışık tabakalı illit/simektit, illit ve kloritler bentonitlerde gözlenen diğer kil mineralleridir. Kuvars, feldspat, jips, kristobalit/opal-CT, kalsit ve dolomit ise bentonitlerdeki kırıntılı minerallerdir.
Ayrışma süresince örneklerin toplam Fe₂O₃, MgO ve TiO₂ içeriklerinde farklı davranışlar gözlenmiştir. toplam Fe₂O₃ ve TiO₂ 1, 2 ve 3. grup bentonitlerde ayrışma süresince azalırken, 4. grup bentonitlerde ise zenginleşmiştir. Ayrışma süresince MgO elementi ise tam tersi bir davranış göstermiştir. Dört grupta da SiO₂ ve Al₂O₃ hemen hemen hiç değişmezken, K₂O alterasyon süresince kayba uğramıştır. Elementlerin kazanç ve kayıpları alterasyon olayının açık sistem koşullarında gerçekleştiğini ortaya koymuştur. MgO, Fe₂O₃ ve TiO₂ elementleri ana kayaca göre 3 katından fazla zenginleşmiş olup, söz konusu zenginleşme ikincil fazlarla birlikte çökelme olayları için belirteçtir.
Anahtar Kelimeler: Eskişehir, bentonit, oluşum, XRD, hidrotermal ayrışma.

ABSTRACT
The bentonite deposits occurred by alteration of andesitic and dasitic volcanic rocks in Mihalgazi and Sarıcakaya districks, Middle Sakarya Valley. These bentonites are classified in four stratigraphic levels. These units; deposits in andesitic lava (Group 1) and agglomerate (Group 2), deposits in dacitic lava (Group 3) and tuffs (Group 4). The first and third group deposits are distinguish with spherical alteration and the lateral alteration zonation is shown in the deposits at fourth group deposits. Bentonitization formed by the influence of hidrothermal solutions, rise across thrust fault lines of approximately E-W strike direction.
X-ray diffraction (XRD) studies have shown that all bentonites are composed mainly of dioctahedral smectite. While first, second and third groups bentonites are neutral (Na-Ca), group 3 bentonites are Na-bentonite in composition. Moreover, kaolinite, mixed layer illite/smectite (I/S), illite and chlorite are other clay mineral types in bentonites. Quartz, feldspar, gypsum, kristabolite/opal-CT, calcite and dolomite are non clay minerals in bentonites.
The differences on contents of total Fe₂O₃, MgO and TiO₂ are observed during alteration. While total Fe₂O₃ and TiO₂ reduce in first, second and third group bentonites, these elements gain in fourth group bentonites. MgO also show contrary behavior from total Fe₂O₃ and TiO₂. While SiO₂ and Al₂O₃ behave immobile in all bentonites, K₂O also lost during alteration. The gains and loss of elements are revealed that alteration formed in open system conditions. According to parent rocks, the triple enrichments of MgO, total Fe₂O₃ and TiO₂ indicated precipitation with secondary phases.

Keywords: Eskişehir, bentonite, occurrence, XRD, hidrothermal alteration.