Bayburt (KD Türkiye) yöresi eosen yaşlı tüflerde gelişen zeolitleşmenin mineralojisi, jeokimyası ve kökeni

Abstract

Bayburt yöresi Eosen yaşlı, dasit-riyodasit bileşimli ve kalk-alkali karakterli, vitrik ve vitrik-kristal tüflerde gelişen zeolitleşmenin mineralojisi, jeokimyası ve kökeni; optik mikroskopik, XRD, DTA-TGA, SEM-EDX, FTIR, konfokal Raman spektroskopisi, mineral kimyası, tüm-kayaç ve duraylı izotop jeokimyası ile ortaya konulmuştur. Bol miktarda camsı bileşen (V ve Y şekilli cam kıymıkları ve uzamış lifi pomzalar) ve daha az pirojenik mineraller (plajiyoklas, kuvars, biyotit ve sanidin) içeren tüflerde zeolitleşme çoğunlukla camsı bileşenlerden itibaren gelişmiştir. Ana zeolit minerali klinoptilolit olup, analsim ve mordenit (?) daha az oranda bulunmaktadır. Kil mineralleri (bol simektit ve az kaolen), opal-CT, kalsit ve dolomit eşlikçi diğer ikincil minerallerdir. SEM çalışmalarına göre; camın çözünmesi ile sırasıyla mısır patlağı dokulu simektitler ve tabular klinoptilolitler gelişmiştir. Klinoptilolit kristalleri üzerinde bulunan opal-CT kürecikleri eş zamanlı ve ortamda kalan silis fazlalığı ile kristallenmeyi ifade eder. Lifi mordenitler (?), klinoptilolitler üzerinde gelişmiştir. Klinoptilolitler için Rr=0.81-0.82, Si/Al=4.20-4.70'dir ve K+ baskın değişebilir katyon (0.39-3.30) olup, Ca+2 (0.39-2.25) ve Na+ (0.02-2.16) diğer katyonlardır. Analsimlerde Rr=0.68-0.72, Si/Al=2.09-2.55 ve Na/(Na+Ca)=0.50-0.72'dir. Tüflerdeki zeolitleşme, camsı bileşen içeriğiyle orantılı olarak artmaktadır. Ayrıca zeolitleşme SiO2/Al2O3 oranı (4.93-7) ile kontrol edilmekte olup, K2O/Na2O oranı (0.76-10.77) K-klinoptilolit oluşumu ile ilişkilidir. Klinoptilolitce zengin tüflerin δ18OV-SMOW (‰ 22 ile 25.6) ve δDV-SMOW (‰ -96 ile -111) bileşimleri, zeolitleşmenin düşük sıcaklıklarda (30-55ºC) sıvı-kayaç etkileşimiyle oluştuğuna işaret etmektedir. İncelenen tüflerde camsı bileşenlerin devitrifikasyonu ile ilk olarak simektit oluşmuş ve sıvının (Na++K++Ca+2)/H+ aktivitesi ve pH'ının (9-10) artmasıyla düşük sıcaklıklarda kapalı tuzlu-alkali bir ortamda zeolitler oluşmuştur.

Mineralogy, geochemistry and origin of the zeolitization in the Eocene aged, vitric- and vitric-crystal, dacitic-rhyodacitic and calc-alkaline tuffs from the Bayburt area were investigated by means of optical microscopy, XRD, DTA-TGA, SEM-EDX, FTIR, confocal Raman spectroscopy, mineral chemistry, whole-rock and stable isotope geochemistry. Zeolitization generally affected on glassy constituents of the tuffs, made of mainly V- and Y- shaped glass shards, compacted fibrous pumice fragments and pirogenic minerals as plagioclase, quartz, biotite and sanidine in a lesser extent. Clinoptilolite is a major zeolite mineral, accompanied by analcime and mordenite (?), clay minerals as mainly smectite and rarely kaolinite, opal-CT, calcite and dolomite. SEM studies revealed that corn flake textured smectites and platy clinoptilolites were formed by dissolution of glass, respectively. The opal-CT spheres on the clinoptilolite crystals indicate coeval crystallization and formation from excess silica. The fibrous mordenites (?) were developed on the clinoptilolites. The clinoptilolites have Rr value from 0.81 to 0.82, Si/Al ratio between 4.20-4.70 and contain K+ as a major exchangeable cation (0.39-3.30) in addition to Ca2+ (0.39-2.25) and Na+ (0.02-2.16). The analcimes are represented by Rr values 0.68-0.72 and Na/(Na+Ca) ratios 0.50-0.72. Zeolitization in the tuffs increases with increasing glassy component. Besides, zeolitization is controlled by SiO2/Al2O3 ratio (4.93-7), and K2O/Na2O ratio (0.76-10.77) varies in relation to K-clinoptilolite occurrence. δ18OV-SMOW(22-25.6‰) and δDV-SMOW (-96 and -111‰) values of the clinoptilolite rich tuffs imply zeolitization with water-rock interaction at low temperatures (30-55oC). In the studied tuffs, smectite formed by devitrification of the glassy constitutes, followed by development of zeolites with increasing (Na++K++Ca+2)/H+ activity and pH (9-10) in a closed saline-alkaline lake environment at low temperatures.