DURMUŞTEPE (MADEN-ELAZIĞ) ÇEVRESİNDEKİ DEMİR VE MANGAN CEVHERLEŞMELERİNİN CİVARINDAKİ TOPRAK VE SEDİMANLARIN AĞIR METAL KİRLİLİĞİ

Abstract

Bu tez kapsamında Elâzığ il merkezine 60 km, Maden ilçe sınırları içerisinde yer alan Durmuştepe Köyü civarında Mn içeren Maden Karmaşığı'na ait kırmızı renkli toprak ve sedimalarda, X-Isınları difraksiyonu (XRD) tüm kayaç ve ve kil fraksiyonu incelemeleri, jeokimyasal analiz (XRF, ICP-AES ve ICP-MS), taramalı elektron mikroskop çalışmaları (SEM) yapılmıştır. İnceleme alanında yaşlıdan gence doğru; Üst Jura-Alt Kretase yaşlı Guleman Ofiyolitleri, Maastrihtiyen-Alt Eosen yaşlı Hazar Grubu, Orta Eosen yaşlı Maden Karmaşığı, Kuvaterner yaşlı alüvyonlar yer almaktadır. Çevresinde inceleme yapılan Mn-Fe mineralizasyonu çoğunlukla Maden havzasıyla sınırlı olan mercekler ve stratiform katmanlar halinde meydana gelmiştir. XRD çalışmalarında feldispat, kil, kalsit, kuvars, piroksen mineralleri saptanmıştır. Killer, illit ve klorit mineralleridir. SEM çalışmaları ile bu minerallerin mikroskobik özellikleri ortaya çıkarılmıştır. Düzenli bir rombohedral morfoloji gösteren kalsit parçacığı pürüzsüz bir yüzeye sahip kalsit parçacıklar şeklinde ayrıca yeniden kristalleşmesinin kanıtı olarak çok sayıda tek kristalin yüzey alanı gösteren kalsit parçacığı şeklindedir. Klorit, büyümeler üzerinde kuvars ve kalsit ile çevrilidir. İllit parçacıkları şerit benzeri parçacıklar olarak iplik şekilli, kurdelemsi şekillerdedir. Log (SiO2/Al2O3) değerine karşı Log Fe2O3/K2O Herron (1988), diyagramına göre örneklerin Fe ce zengin şeyl alanına düşmesinin sebebi örneklerin Fe'ce zengin mafik kayalaçla olmasından kaynaklanmaktadır. [Fe/ (Al + Fe + Mn)], [Al/ (Al + Fe + Mn)] ve [(Fe + Mn) /Al] değerlerine göre sedimanlar hidrotermal aktiviteden etkilenmiştir. La/Sc, Sc/Th, Co/Th oranlarına göre örneklerin mafik kayaç bileşiminde olduğu söylenebilir. Örneklerin Zr/Sc-Th/Sc diyagramına göre andezit, bazalt aralığında olduğu ortaya çıkmıştır. Genel olarak toprak ve sedimanlarda NTE içerikleri cevherden düşük orandadır. Toprak örneklerinde elementlerin ortalamaları esas alındığında elementlerin bulunma sırası Fe> Mn> Cr> Ni> Cu >Zn>Co>Pb>As>Mo>Cd. Mo ile Cd, Fe, Mn, Co, Ni, Zn, As, Pb arasındaki korelasyonlar sülfid fazını yansıtmaktadır. Zenginleşme faktörü (EF) değerlerine göre Katran Tepe'de ve Durmuştepe 'de cevherleşmenin 3 metre yakınından alınan örneklerde mangan yüksek çıkmıştır. Onun dışında Katran Tepe 'de 3,5,7,21 örneklerinde nikel yüksek çıkmıştır. Cr Katran Tepe örneklerinde ve cevherleşmeden uzak örneklerde EF 1.5' dan yüksek olması ancak yakın olması minimum zenginleşmeye yakın olması, minimum zenginleşmeye işaret eder. Jeoakümülasyon indeksi I geo değerlerine göre Mn ve Ni 3, 5 , 7, 8, 12 örneklerinde yüksektir. Mn 28, 30, 32, 35 de Durmuştepe örneklerinde kirlilik mevcuttur. Cevherleşmeden uzak örneklerde kirlilik yoktur. Cr 5,7,8,12,19,22,29 cevhereşmeden çok bazik magmatik çevre kayaçlardan gelmiş olabilir. Cd, Cu, As metallerinde zenginleşme cevherleşme ve uzak kesimlerde olması bu metallerin de Mn cevherleşmesinden çok çevre kayaçlara bağlı olduğunu gösterir. Mo, Co ve Pb metalleri açsından toprak ve sedimanlarda kirlilik tespit edilmemiştir.The aim of this thesis, X-Ray diffraction (XRD), whole rock and clay fraction studies, geochemical analysis (XRF, ICP-AES ve ICP-MS), scanning electron microscope studies (SEM) were carried out on red soil and sediments belonging to the Mn-bearing Maden Complex around Durmuştepe Village, 60 km from Elazığ city center, within the borders of Maden district. In the study area, from old to young, Upper Jurassic-Lower Cretaceous Guleman Ophiolites, Maastrichtian-Lower Eocene Hazar Group, Middle Eocene Maden Complex, Quaternary alluviums are located. The Mn-Fe mineralization examined in the surrounding area mostly occurred as lenses and stratiform layers limited to the Maden basin. Feldspar, clay, calcite, quartz, pyroxene minerals were detected in XRD studies. Clays are illite and chlorite minerals. Microscopic features of these minerals were revealed with SEM studies. Calcite particles showing a regular rhombohedral morphology are in the form of calcite particles with a smooth surface and in the form of calcite particles showing numerous single crystal surface areas as evidence of recrystallization. Chlorite is surrounded by quartz and calcite on the growths. Illite particles are in the form of ribbon-like particles with thread-shaped, ribbon-like shapes. According to the Log (SiO2/Al2O3) value versus Log Fe2O3/K2O diagram Herron (1988), the reason why the samples fall into the Fe-rich shale area is that the samples are Fe-rich mafic rocks. According to the [Fe/ (Al + Fe + Mn)], [Al/ (Al + Fe + Mn)] and [Fe + Mn)/Al] values, the sediments were affected by hydrothermal activity. And the La/Sc, Sc/Th, Co/Th ratios show that the samples have mafic rock composition. According to the Zr/Sc-Th/Sc diagram, the samples were found to be in the andesite, basalt range. In general, the REE contents in soil and sediments are lower than the ore. When the averages of the elements in soil samples are taken as basis, the order of occurrence of the elements is Fe > Mn > Cr > Ni> Cu >Zn>Co>Pb>As>Mo>Cd. The correlations between Mo and Cd, Fe, Mn, Co, Ni, Zn, As, Pb reflect the sulfide phase. According to the enrichment factor (EF) values, manganese was found to be high in samples taken from 3 meters close to the mineralization in Katrantepe and Durmuştepe. Apart from that, Nickel was found to be high in samples 3,5,7,21 in Katrantepe. Cr In Katran Tepe samples and samples far from mineralization, EF being higher than 1.5 but being close indicates minimum enrichment. According to geoaccumulation index I geo values, Mn and Ni were high in samples 3,5,7,8,12. There is contamination in Durmuştepe samples in Mn 28,30,32,35. There is no contamination in samples far from mineralization. Cr 5,7,8,12,19,22,29 may have come from basic magmatic surrounding rocks rather than mineralization. The presence of Cd, Cu, As metals in mineralization and in remote areas shows that these metals are also dependent on the surrounding rocks rather than Mn mineralization. No pollution was detected in soil and sediments in terms of Mo, Co and Pb metals.