İfade olarak:
Hidrotermal = Sıcak çözelti; Alterasyon = Bozunma veya değişim Türkçe İfade= Sıcak çözeltili bozuşma
Bilimsel Olarak:
Sıcak sulu çözeltilerin geçtikleri yollar boyunca yan kayaçla giriştikleri fiziksel ve kimyasal etkileşimler sonucunda, yan kayaçta meydana gelen renksel, kimyasal ve mineralojik değişikliklerdir.
Jenetik (kökensel) alterasyon çeşitleri
Süperjen alterasyon = Yüzeysel bozunma:
Yüzeyden kaynaklanan suların etkisiyle gelişen alterasyondur. Yüzeyden itibaren birkaç metrelik bir zonda gözlenir. Ancak tropikal bölgeler gibi yağışın çok yoğun olduğu bölgelerde metrelerce derine kadar inebilir. Böylece yüzeysel bozunma tipi Al, Ni ve Fe yatakları oluşur.
Hipojen alterasyon = Derinsel bozunma:
Derinsel kökenli çözeltilerin etkisiyle oluşan bozunmadır.
Hidrotermal alterasyon, mm ölçeğinden km ölçeğine kadar değişen genişliklerde olabilir. Fakat genelde yaklaşık 1-2 m kalınlığında bir damarın çevresinde oluşan alterasyon zonunun genişliği 10-20 m arasındadır.
Alterasyon zonunun genişliği,
- ortamda çözelti hareketinin çok fazla olduğunu,
- sıvı-yan kayaç etkileşiminin çok büyük hacimleri etkilediğini gösterir.
Hidrotermal sistemlerde sıvı/kayaç oranı 0.1 – 4 arasında değişir.
Sıvı / kayaç oranı küçük
Sıvı / kayaç oranı çok büyük
Alterasyon zonu çok geniş
Hidrotermal alterasyon sonunda oluşacak olan ürünleri denetleyen faktörler
a) Yan kayacın fiziksel özellikleri: Çatlak ve kırık durumu, porozite – permeabilite,
b) Yan kayacın kimyasal özelikleri: Reaktif mi yoksa değil mi,
c) Hidrotermal çözeltinin Eh ve pH değerleri
d) Hidrotermal çözeltinin gaz basıncı
e) Hidrotermal çözeltinin anyan ve katyon içeriği, yani bileşimi
f) Hidrotermal çözelti-yan kayaç etkileşiminin gerçekleştiği sıcaklık ve basınç
Hidrotermal alterasyona karşı minerallerin direnci:
Dirençsiz mineraller: Karbonatlar, zeolitler, feldspatoitler, Ca’lu plajiyoklaslar Orta derecede dirençli mineraller: Piroksen, amfibol ve biyotitler Dirençli mineraller: Na’lu plajiyoklas, K’lu feldspat, muskovit Aşırı dirençli (değişmeyen) mineraller: Kuvars.
Kısaca, Bowen’in kristallenme sırası, aynı zamanda minerallerin alterasyona karşı artan direnç sırasını da gösterir.
Hidrotermal Çözelti ile Yan Kayaç Arasında Gelişen Reaksiyon Çeşitleri
1) Hidroliz Reaksiyonları
H+ iyonunun etkisini ifade eden bir terimdir. Yani çözeltiden yan kayaca H+ ilavesi sonucunda gelişen bir reaksiyon türüdür. Hidroliz reaksiyonları sonunda hidrotermal çözeltide önemli değişiklikler olabilir. Bunlar:
a) Feldspat gibi susuz silikatlardan muskovit ve kil gibi yeni sulu silikatlar oluşur
b) Bu dönüşüm sonunda çözeltinin H+ içeriği azalır.
c) pH değişimi nedeniyle çözelti içindeki bazı kompleks iyonların duraylılığı bozulabilir ve böylece mineral çökelimi gerçekleşebilir.
Örnek: K’lu feldspattan muskovit oluşturmak üzere H+ iyonunun harcanması,
3 KAlSi3O8 + 2 H+ ====> KAl3Si3O10 (OH)2 + 6 SiO2 + 2 K+
Ortoklas Muskovit Kuvars
3 NaAlSi3O8 + 2H + ====> NaAl3Si3O10 (OH)2 + 6 SiO2 + 2 K +
Albit Paragonit Kuvars
Ayrıca, hidrotermal çözelti içinde taşınan metallerin (HS)- ile reaksiyonu ile sülfürlü mineraller oluşurken, H+ iyonu serbest hale geçer. Bu H + alterasyona neden olabilir. Yani cevherleşmenin kendisi alterasyona sebebiyet verir.
2KAl3Si3O10 (OH)2 + 2 H+ + 3 H2O ====>3 Al2Si2O5(OH)4 + 2 K +
Muskovit Kaolen
2) Hidratlaşma / Dehidratlaşma Reaksiyonları:
Hidratlaşma, hidrotermal çözelti içerisindeki moleküler suyun bir kısmının temas ettiği yan kayaçtaki minerallere kaybıdır.
2 Mg2SiO4 + 2 H2O ===> Mg3Si2O5(OH)4 + Mg2+
Olivin Serpantin
Dehidratlaşma ise yan kayaçta bulunan bazı sulu minerallerin çözülmesi sonucunda hidrotermal çözeltiye suyun ilavesidir. Genellikle alterasyon ortamında sıcaklık ve basıncın artışıyla gerçekleşir.
Al2Si2O5(OH)4 + 2 SiO2 ===> Al2Si4O10(OH)2 + H2O
Kaolen Profillit
3) Alkali ve Toprak Alkali Metazomatizması
Bazı minerallerin yapısında bulunan katyonlardan biri veya birkaçının çözelti tarafından taşınan bazı alkali ve/veya toprak alkali elementler ile yer değiştirmesi sonucunda gerçekleşen reaksiyonlardır. Özellikle kalsitten dolomitin oluşumu, K’lu feldspattan kloritin oluşumu ve feldspat bileşiminin (albitleşme gibi ) değişiminde önemlidir.
2CaCO3S+ Mg2+ ===> CaMg(CO3)2 + Ca2+
Kalsit Dolomit
KAlSi3O8 + Na+ NaAlSi3O8 + K+
Ortoklas Albit
4) Dekarbonatlaşma Reaksiyonları
Çözelti yan kayaç etkileşimi nedeniyle, kalsit veya dolomit içeren birimlerden CO2’in atılması sonucu silikat ve oksitlerin oluşumuna yolaçan bir alterasyon reaksiyonudur.
CaMg(CO3)2 + 2 SiO2(sç) ====> (Ca, Mg)Si2O6 + 2 CO2
Dolomit Diyopsit
MgCO3 ====> MgO + CO2
Manyezit Periklaz
5) Silisleşme Reaksiyonları
Hidrotermal çözeltiden yan kayaca ikincil olarak kuvars veya kalsedon, opal, jasp gibi kuvarsın polimorflarının ilavesidir. Boşluklarda, çözeltiden kuvarsın çökelimi silisleşmeye en bariz örnektir.
SiO2 (sç) ====> SiO2 (K)
(Ca, Mg)Si2O6 + 2 CO2 ====> CaMg(CO3)2 + 2 SiO2
Diyopsit Dolomit Kuvars
6) Silikatlaşma Reaksiyonları
Çözelti yan kayaç etkileşimi sonucunda silikatlı minerallerin oluşumu veya silikatların başka minerallerin yerini almasıdır.
CaMg(CO3)2 + 2 SiO2(sç) ====>(Ca, Mg)Si2O6 + 2 CO2
Dolomit Diyopsit
CaCO3 + SiO2 (sç) ====>CaSiO3 + 2CO2
7) Oksitlenme-İndirgenme Reaksiyonları
Bu tür reaksiyonlar çoğunlukla 2 veya 3 değerlikli Fe ve sülfürlü bileşikleri etkiler. Fakat Mn, V ve U içeren bileşiklerde de etkili olabilir. En önemli oksidasyon reaksiyonu, ortamın oksijen içeriğinin artmasına bağlı olarak manyetitin hematite dönüşümüdür.
Fe3O4 + O2 + H2O ====> 3 Fe2O3 + (OH)2
Manyetit Hematit
Yan Kayaç Alterasyon Çeşitleri
1) Alkali metazomatizması veya potasyum silikat alterasyonu
Sıcaklığın yaklaşık 600-800 oC arasında olduğu durumlarda, kristallenmekte olan bir mağmatik kütleden arda kalan kalıntı sıvılar ile, oluşmakta olan mağmatik kayacın veya kırıkların mevcut olması durumunda yan kayacın etkileşimi sonucunda, gelişen bir alterasyon türüdür.
a) Gelişen kimyasal değişiklikler
- K yerine Na veya Na yerine K eklenmesi (alkali metazomatizma).
- Feldspatların yapısal durumunda değişimler
- Albitleşme
- Mikroklinleşme
- Bazı yeni mikaların oluşumu
b) Tanınması
- Plajiyoklas kalıntılarının K’lu feldspat tarafından sarılması
- Plajiyoklas kristallerinin K’lu feldspat damarcıkları tarafından kesilmesi
- İkincil biyotitlerin oluşumu
- K’lu feldpsatlar içinde albit gelişimi
- Albit damarcıkları, kristal kenarlarında albit büyümeleri
c) Mineral birlikteliği
K’lu feldspat-biyotit-kuvars
K’lu feldspat-klorit
K-feldspat-biyotit-manyetit
------------------------------------
albit, serizit, anhidrit, apatit, rutil
K’lu feldspat: Hematit kapanımlarından dolayı kırmızımsı renkli
Biyotit: Çoğunlukla yeşil renkli ve demirce zengin
d) Bulunuş
Özellikle porfiri tip Cu ve Mo yataklarında, epitermal sistemlerde, alterasyon zonunun merkezinde oluşur. 600-450 °C arasında plajiyoklas ve mafik silikatların bahsedilen mineraller tarafından ornatılması ile oluşur.
K’lu feldpat ve biyotit porfiri tip sistemlerde; Adularya epitermal sistemlerde karakteristiktir.
Resim. Kuvars porfir içerisinde ikincil biyotitlerin gelişimi ve kuvars damarcıkları(Artvin, Gümüşhane köyü porfiri Cu zuhuru). Ö. Gündüz’den
2) Propilitik Alterasyon
Plajiyoklasların yerini alacak şekilde epidot, klorit ve kalsitin; hornblend ve biyotitlerin yerini alacak şekilde de epidot, klorit ve montmorillonitin oluşması ile ortaya çıkan bir alterasyon. Kayaca H2O, H+, CO2 ve S ilave edilir.
a) Bulunuş
Propilitik alterasyon cevherli zonların en dış kesimlerinde yer alır ve genellikle çok geniş bir yayılım gösterir. Bu nedenle varlığı durumunda maden yataklarının aranmasında kullanılabilecek iyi bir yol göstericidir. Bu alterasyon zonunun dışına doğru gidildiğinde,
altere olmamış kayaca ulaşılır.
b) Mineralojik Bileşim
Klorit, epidot, albit, pirit, karbonatlar. Kalsit, dolomit ve ankerit görülen başlıca karbonatlardır. Az oranda serizit, K’lu feldspat ve manyetit ve daha az oranda da zeolit ve montmorillonit oluşabilir.
Resim 1. Mastra (Gümüşhane) altın yatağında propilitik
alterasyon zonu
Resim 2. Mastra (Gümüşhane) altın yatağında propilitik
alterasyon zonunda sondaj çalışması
3) Fillik veya serizitik alterasyon
Hidrotermal çözeltiden yan kayaca OH-, H+, K+ ve S ilavesi ile, feldspat minerallerinin duraylılıklarını kaybetmesi ve kuvars, mikalar, pirit ve kalkopirite dönüşmesi. Serizit mineralinin yoğun olmasıyla tanınır. Özellikle Al’ce zengin kayaçların olduğu ortamlarda mevcuttur.
a) Mineralojik Bileşim
Serizit ve kuvars karakteristik. Pirit de genellikle bunlara eşlik eder. K’lu feldspat, kaolen, kalsit, biyotit, rutil, anhidrit, apatit, lökoksen ve klorit nadir. Yan kayaçta ikincil olarak K’lu feldspatların veya biyotitlerin oluşması durumunda potassik (K-silikat) alterasyona, kaolenin zenginleşmesi ile de arjillik alterasyona geçiş gösterir. Bu zonda S içeriği hacim olarak % 20’ ye kadar çıkabilir. Na, Mg, Fe, Ti, K alterasyon sonucunda kayaçtan yıkanır.
b) Oluşum
En sık rastlanan alterasyon türlerinden biridir. Hemen hemen tüm hidrotermal yataklarda bulunur.
1. Artvin-Gümüşhane köyünde serizitleşmiş porfiri
2. Aynı bölgeden bir diğer resim
3. Murgul (Artvin) Cu yatağında ileri serizitleşme
4) Arjillik alterasyon
Genellikle 100-300 °C arasında, hidrotermal çözeltiden yan kayaca aşırı H+ aktarımı ve bunun sonucunda gelişen asitle yıkama (ve alkali-toprak alkalilerin kayaçtan çözeltiye alınması) nedeniyle kil minerallerinin oluşumu şeklinde ortaya çıkan bir alterasyondur.
a) Mineralojik Bileşim
Kaolen ve montmorillonit türü kil minerallerinin baskın oluşuyla ayırt edilir. Her iki kil mineralleri plajiyoklazların, biyotit ve amfibollerin ayrışmasıyla oluşur. Çok az miktarda serizit mevcut. Kendi içerisinde bir zonlanma gösterebilir. Serizitik zona doğru kaolen grubu killer, propilitik zona doğru ise montmorillonit grubu killer görülür. Kil minerallerinin oluşumu esnasında yan kayaca silis de ilave edilmiş olabilir.
b) Oluşum
Porfiri tip yatakların dış kesimlerine doğru ve epitermal sistemlerde görülür.
5) İleri Arjillik alterasyon
Hidrotermal çözeltiden yan kayaca aşırı H+ aktarımı ile, feldspat ve mafik silikatların tamamen parçalanması ve bünyelerindeki alkali – toprak alkali katyonların tamamen veya büyük bir oranda yıkanması sonucunda kuvars ve kil minerallerinin gelişimine yol açan bir alterasyon.
a) Mineralojik Bileşim
Dikit ve kaolen baskın. Barit, alünit, serizit, pirit, topaz, turmalin de az oranda mevcuttur. Kükürt içeriği çok yüksek ise, pirite ilave olarak kovellin, dijenit ve enarjit te bulunabilir. Sıcaklık 300 °C den yüksek ise, Profillit, andaluzit, kuvars, topaz ve pirit oluşur. Bunlara ilave olarak az oranda serizit, diyaspor, kaolen, rutil, anhidrit, korondum ve kloritoid de oluşabilir.
b) Oluşum
Porfiri tip yataklarda, Hidrotermal damar tip yatakların iç kesimlerinde ve özellikle bol sülfürlü epitermal sistemlerde. Bu tip sistemlerde alünit oluşumu bu alterasyon türünün göstergesidir.
6) Silisleşme
Yan kayaçla hidrotermal çözelti arasındaki reaksiyonlar sonucunda yan kayacın kuvars veya kriptokristalen kuvars içeriğinde bir artışın görülmesidir. Yani, yan kayaca sonradan SiO2 ilavesidir. SiO2 yan kayaca doğrudan hidrotermal çözeltiden katılabileceği gibi, feldspat veya diğer bazı minerallerin alterasyonu sonucu yan ürün olarak ta katılabilir. Silisleşme cevherli zonların ortaya çıkarılmasında kullanılabilecek en önemli yol göstericilerden biridir.
3 KAlSi3O8 + 2H+ ====> KAl3Si3O10(OH)2 + 6 SiO2 + 2 K +
K’lu feldspat Muskovit Kuvars
2 CaCO3 + SiO2(aq) + 4 H+ ====>2Ca2+(aq) + 2 CO2 + SiO2 (K) + 2 H2O
Sislisleşmiş dirençli zonlar Cerattepe
Cerattepe (Artvin) Au yatağı
7) Listvenitleşme
Ultrabazik kayaçlar ile hidrotermal çözelti arasında gelişen reaksiyonlar sonucunda, kayacın karbonat ve silis bakımından zenginleşmesidir. Özellikle ultrabazikler içindeki epitermal sistemlerin karakteristik alterasyon türüdür.
Resim. Kağızman (Kars) yöresinde listvenitleşmiş bir ultrabazik
kayacın parlatılmış kesitleri. (N. Tüysüz’den)
8) Serpantinleşme
Ultrabazik kayaçlara H2O ve CO2 ilavesi ile bu kayaçların bünyesinde bulunan olivin ve piroksenlerin serpantin minerallerine (krizotil, antigorit,lizardit) dönüşmesi ile oluşan alterasyon türüdür. Bazı durumlarda, karbonatlaşmış serpantinitler Au, Ag ve Co yatakları ile ilişkili olabilirler.
Resim. Kop yöresinde serpantinleşmiş bir ultrabazik kayaç
9) Fenitleşme
Karbonatit ve alkalen komplekslerde silikatların çözündürülmesi ve kayaca Na, K, CO2 , CaO ve Al2O3 ilavesi ile alkali piroksen, alkali amfibol, alkali feldspat oluşumuna yol açan bir alterasyon türüdür.
10) Turmalinleşme
B bakımından zengin granitik sokulumlar esnasında gerek yan kayaçlarda, gerekse
grantik kayacın içerisinde mafik silikatların turmaline dönüşümü şeklinde ortaya çıkan alterasyondur. Çoğunlukla kuvarsturmalin şeklindedir. Sn-W yataklarında, turmalinli breş bacalarında ve bazı polimetalik damar tip yataklarda oluşur.
Resim. Turmalinleşmiş bir granit
11) Greyzenleşme
İleri arjillik veya serizitik alterasyona benzer bir mineralojik bileşim gösterir. Fakat bu tür alterasyonda daha fazla serizit veya muskovit bulunurken, profillit görülmez. Bu alterasyonun tipik mineralojisi kuvars, muskovit ve topaz olup, turmalin, flörit, kasiterit, voframit ve manyetit az oranda bulunabilir. Özellikle, killi-kumlu birimler içerisine sokulum yapmış olan granitik kayaçların kenar kesimlerinde gözlenir. Sn- W yataklarında gözlenir.
Resim 1. Greyzenleşmiş bir granit
12) Skarnlaşma
Genel olarak karbonatlı yan kayaca büyük oranda Si, Al, Fe ve Mg ilavesi sonucu amfibol (özellikle aktinolit cinsi), piroksen (özellikle diyopsit), garnet, epidot gibi genellikle Fe’ce zengin olan ve Ca-Mg içeren mineral birlikteliklerinin oluşmasıdır. Skarn tür yatakların en belirgin özelliğidir.
Resim. Dereli (Giresun) Fe madeninde çok iyi gelişmiş bir skarnlaşma.
Garnet, epidot, kuvars, kalsit son derece iyi gelişmiş.
13) Jaspillitleşme
Fe ve Mn yataklarında karbonatlı birimlerin aşırı miktarda silisleşmesi ve demirce
zenginleşmesi sonucunda ortaya çıkan alterasyon türüdür.
Resim. Ocaklı Mn yatağında jaspillitleşmik kireçtaşı