Physicochemical properties and availability of Tahar-Güzelöz (Nevşehir) diatomite

Year 2018, Volume: 157 Issue: 157, 165 - 184, 15.12.2018

Ayşegül Yıldız , Ali Gürel Dilan Okutan

https://doi.org/10.19111/bulletinofmre.428305

Abstract

In this study, the use areas of diatomites located within the late Miocene-Pliocene volcano sedimentary units, which formed due to the volcanism and outcropped around the Tahar and Güzelöz localities, Nevşehir, were investigated in terms of raw materials. To do this, three stratigraphic sections were measured in the study area, one of which was measured in the Tahar area (TK), and two others were measured in the Güzelöz area (GÜ1 and GÜ2). Various physicomechanical, chemical, mineralogical and analytical methods were applied on the collected samples. The analysis results of diatomites in the investigated area were determined as follows; the amount of acid-insoluble matters; 74,20 - 84,20%, the amount of water-insoluble matters; 99,80 %, the loss on ignition ratios (950 °C de); 8,18 -  22,82 %, whiteness;   80,45 -  84,79%, the particle sizes;  0,7-209 µ , pore sizes;  1,448 e-03A – 5,888 e-04A, pore volumes; 1,148 e-02  – 8,515 e-02 cc/g, specific gravities;  2,33 – 2,49 g/cm3 , total porosities;  57 –60%, cumulative specific surface areas;  4,047 e+01 – 5,160 e+01 m2/g, pH; 5-7 (acid and neutral),  filtration rates; 138 – 351 ml/min and SiO2  contents; 38,16 – 67,77%. It was determined that samples did not contain any palynological material and these generally were formed from long and coarse diatom genus and species. The evaluation of analysis results showed that diatomites of none of three locations were suitable as construction material, carrier, abrasive, cleaner and insulating material. At the same time, it was also determined that diatomites of the Tahar and Güzelöz–1 locations could not be used as the filling material. In addition, it was also detected that these diatomites could be used in the manufacture of silicate and as percolator by the SiO2 enrichment. Also, the diatomites of Güzelöz-2 can be used as the filling material in rubber and paper industries.

Keywords

Diatomite, Industrial Raw Materials, late Miocene-Pliocene, Güzelöz, Kızılkaya Ignimbrite, Nevşehir, Tahar, Tahar Ignimbrite

References

• Açıkalın, N. 1991. Dünyada ve Türkiye’de Diyatomit. Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü, Ankara.
• Aruntaş, H.Y., Albayrak, M., Saka, H.A., Tokyay, M. 1998. Ankara-Kızılcahamam ve Çankırı-Çerkeş yöresi diyatomitlerinin özelliklerinin belirlenmesi. Turkey Journal of Engineering and Environmental Science 22, pp.337–343.
• Atabey, E. 1989. 1/100000 ölcekli açınsama nitelikli Türkiye jeoloji haritaları serisi, Kayseri-H19 paftası. Maden Tetkik ve Genel Müdürlüğü, Ankara.
• Atabey, E. 2013. Kapadokya, Nevşehir ili ve ilçeleri, jeolojisi, maden ve enerji kaynakları, tıbbi jeolojik unsurları ve halk sağlığı. Nevşehir Belediyesi Yayını 400 p.
• Atabey, E., Papak, İ., Tahran, N., Aksu, B., Taşkıran, M., Adil, A. 1987. Ortaköy (Niğde)-Tuzköy (Nevşehir)-Kesikköprü (Kırşehir) yöresinin jeolojisi raporu. Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü Report No: 8156 (unpublished).
• Atabey, E., Tarhan, N., Yusufoğlu H., Canpolat, M. 1988. Hacıbektaş, Gülşehir, Kalaba (Nevşehir)-Himmetdede (Kayseri) arasının jeolojisi raporu. Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü Report No: 8523 (unpublished).
• Ataman, G. 1972. A Study on the radiometric age of Cefalikdağ, one of the granite-granadiorite bodies outcropping on the south-east Ankara, Hacettepe Science and Engineering Journal 2, pp.44-49.
• Aydar, E. 1992. Edude volcano-structurale et magmatologique du strato-volcan Hasandağı (Anatolie Centrale-Turquie). These de Doctorat, Universitute Blaise Pascal, 200 p. France.
• Aydar, E., Gourgaud, A. 1998. The geology of Mount Hasan stratovolcano, Central Anatolia, Turkey. Journal of Volcanology and Geothermal Research 85, pp. 129–152.
• Aydar, E., Çubukçu, H.E., Şen, E., Akın, L. 2012. Central Anatolia’n Plateau, Turkey: incisin and paleoaltimetry recorded from volcanic rocks. Turkish Journal of Earth Sciences 22, pp. 739–746.
• Ayhan, A., Papak, İ., Atabey, E. 1988. Göçlük (Misli)-Derinkuyu-Sulucaova civarının jeolojisi raporu. Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü Report No: 8345 (unpublished).
• Ayrancı, B. 1970. Orta Anadolu’da Kayseri civarında Erciyes Volkanik Bölgesi’nin kantitatif incelemelerine istinaden petrolojisi ve jeolojisi. Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü Dergisi 74, pp. 13–24.
• Batum, I. 1978. Geology and petrography of Acıgöl and Göllüdağ volcanics at southwest of Nevşehir Central Anatolia (Turkey). Yerbilimleri 4, 1–2, pp. 70–88.
• Beekman, P.H. 1966. The Pliocene and Quarternary volcanism in The Hasandağ-Melendizdağ Region, Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü Bülteni 66, pp. 99–106.
• Besang, C., Eckhardt, F.J., Harre, W., Kreuzer, H., Müller, P. 1977. Radiometrische altersbestimmungen an Neogen Eruptivgesteinen der Türkei. Geol. Jb. B-25, pp. 3-36.
• Bentli, İ. 2001. Kütahya-Alayunt diyatomit cevherinin zenginleştirilebilirliğinin araştırılması. 4. Endüstriyel Hammaddeler Sempozyumu, 2001, Köse, H., Arslan, V., Tanrıverdi, M. (Ed.), İzmir, pp. 119-126.
• Bozkurt, R. 1999. Diyatomit, Türkiye'de Endüstriyel Mineraller Envanteri. İstanbul Maden İhracatçıları Birliği (İMİB), Yurt Madenciliği Geliştirme Vakfı Önal, Y., Özpeker, G., (Ed.), İstanbul, pp. 42-47.
• Brady, G. S., Clauser, H. R. 1991. Materials Handbook. Mc Graw-Hill.
• Cummins, A.B., 1960. Diatomite, Industrial Minerals and Rocks (Nonmetallics other than fuels). The Am. Inst. of Mining and Metallurgical Engineers, New York.
• Dhont, D., Chorowicz, J., Yürür, T., Froger, J.L., Köse, O., Gündoğdu, N. 1998. Emplacement of volcanic vents and geodynamics of Central Anatolia, Turkey. Journal of Volcanology and Geothermal Research 85, pp. 33–54.
• Dönmez, M., Türkecan, A., Akçay, E.A. 2003. Kayseri-Niğde-Nevşehir yöresi Tersiyer volkanikleri raporu. Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü Report No: 10575.
• Duritt, T. H., Brenchley, P.J., Gökten, Y. E., Francaviglia, V. 1995. Late Quaternary rhyolitic eruptions from the Acıgöl complex, Central Turkey. Journal of Geological Society of London 152, pp. 655–667.
• Froger, J.L., Lenat, J.F., Chorowicz, J., Le Pennec, J.L., Bourdier, J.L., Köse, O., Zimitoglu, O., Gündoğdu, N.M., Gourgaud, A. 1998. Hidden calderas evidenced by multisource geophysical data; example of Cappadocian Calderas, Central Anatolia. Journal of Volcanology and Geothermal Research 85, pp. 99–128.
• Gevrek, A. İ., Kazancı, N. 1994a. Occurrence and evolution of Narköy maar in SE Cappadocia. AVCE, 1994, Ankara.
• Gevrek, A.İ., Kazancı, N. 1994b. Material-rich and poor maars with examples from Central Anatolia, Turkey. AVCE, 1994, Ankara.
• Göncüoğlu, M. C. 1986. Orta Anadolu Masifi’nin güney ucundan jeokronolojik yaş bulguları. Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü Dergisi 105–106, pp. 27–28.
• Göncüoğlu, M.C., Toprak, V. 1992. Neogene and Quaternary volkanism of Central Anatolia: a volcano structural evoluation. Bulletin de la Section de Volcanologie 26, pp. 1–6.
• Güner, Y., Emre, Ö. 1983. Erciyes Dağı’nda Pleyistosen buzullaşması ve volkanizma ile ilişkisi. Jeomorfoloji Dergisi 11, pp. 23–34, Ankara.
• Gürel, A., Yıldız, A. 2006. Diatom communities, lithofacies characteristics and paleoenvironmental interpretation of Pliocene diyatomite deposits in the Ihlara-Selime plain (Aksaray, Central Anatolia, Turkey). Journal of Asian Earth Science 30, pp. 170–180.
• Gürel, A., Kadir, S. 2006. Geology and mineralogy and origin of clay minerals of the Pliocene fluvial-lacustrine deposits in the Cappadocian Volcanic Province, Central Anatolia, Turkey. Clay and Clay Minerals 54, pp. 555–570.
• Gürel, A., Kadir, S., Kerey, E.İ. 2007. Orta Anadolu volkanik bölgesinin (CAVP) güneydoğu bölümündeki erken Miyosen yaşlı killi kayaların sedimantolojisi ve mineralojisi. Kapadokya Bölgesi’nin Jeolojisi Sempozyumu, 2007, Niğde, pp. 133–147.
• Gürel, A., Kadir, S. 2008. Geology and mineralogy of Late Miocene clayey sediments in the southeastern part of the Central Anatolian Volcanic Province, Turkey. Clay and Clay Minerals 56, 3, pp. 307–321.
• Gürel, A., Kerey, E.İ., Özcan, S. 2008. Sedimentology and mineralogy of late Miocene paleosol and calcrete rich sediments in the western part of Central Anatolian Volcanic Province (CAVP), Turkey. SGEM Conference, 2008, Bulgaria, 25.
• Göz E., Kadir S., Gürel A., Eren M. 2014. Geology, minerology, geochemistry, and depositional environment of a late Miocene/Pliocene fluviolacustrine succession, Cappadocian Volcanic Province Central Anatolia, Turkey. Turkish Journal of Earth Sciences 23, pp. 386–411.
• Innocenti, F., Mazzuoli, G., Pasquare, F., Radicati Di Brozolo, F., Villari , L. 1975. The Neogene calcalkaline volcanism of Central Anatolia geochronological data on Kayseri-Niğde area. Geological Magazine 112, 4, pp. 349–360.
• Işık, I. 1984. Diyatomit. Anadolu Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Maden Mühendisliği Bölümü, Eskişehir, pp. 81-98.
• Kadir, K., Gürel, A., Lepetit, P., Davarcıoğlu, B. 2006. Preliminary approach to mineralogy and depositional environment of upper Miocene Cappadocian Volcanic Province, Ürgüp-Başköy-Güzelöz (Nevşehir, Central Anatolia, Turkey). Fourth Mediterranean Clay Meeting, 2006, Ankara, 1, 73p.
• Karayolları Teknik Şartnamesi. 2013. Karayolları Genel Müdürlüğü 30p.
• Kayalı, R., Gürel A., Davarcıoğlu, B., Çiftçi, E. 2005. Orta Anadolu Bölgesi’ndeki endüstriyel ham maddelerinden kil ve diyatomitlerin spektroskopik yöntemlerle nitelik ve niceliklerinin belirlenmesi. TÜBİTAK Rapor No: ÇAYDAG-101Y067, 157 p.
• Koçyiğit, A., Beyhan, A.A. 1998. New Intracontinental transcurrent structure: The Central Anatolian Fault Zone, Turkey. Tectonophysics 284, pp. 317–336.
• Kürkçüoğlu, B., Şen, E., Aydar, E., Gourgaud, A., Gündoğdu, M.N. 1998. Geochemical approach to magmatic evolution of Mt. Erciyes stratovolcano Central Anatolia, Turkey. Journal of Volcanology and Geothermal Research 85, pp. 473–494.
• Le Pennec, J.L., Bourdier, J.L., Froger, J.L., Temel, A., Camus, G., Gourgaud, A. 1994. Neogene ignimbrites of the Nevşehir plateau (Central Turkey): stratigraphy, distribution and source constraints. Journal of Volcanology and Geothermal Research 63, pp. 59–87.
• Le Pennec, J.L., Temel, A., Froger, J.L., Şen, Ş., Gourgaud A., Bourdier, J.L. 2005. Stratigraphy and age of the Cappadocia ignimbrites, Turkey: reconciling field constraints with paleontologic, radiochronologic, geochemical and paleonmagnetic data. Journal of Volcanology and Geothermal Research 141, pp. 45–64.
• Lepetit, P. 2010. Kohlenstoff-Isotopie miozaner Calcretes in Kappadokien (Turkei). PhD Thesis, Friedrich-Schiller-Universitat Jena, 123 p. , Jena.
• Lepetit, P., Viereck, L., Piper John, D.A., Sudo, M., Gürel, A., Çopuroğlu, İ., Gruber, M., Mayer, B., Koch, M., Tatar, O., Gürsoy, H. 2014. 40Ar/39Ar dating of ignimbrites and plinian air-fall layers from Cappadocia, Central Turkey: Implications to chronostratigraphic and Eastern Mediterranean palaeoenvironmental record. Chemie der Erde-Geochemistry 74, pp. 471–488.
• Mete, Z. 1982. Batı Anadolu Diyatomit yataklarının bazı özelliklerinin belirlenmesi ve kullanım alanlarının araştırılması. Thesis of Assoc. Prof., Ege University, İzmir.
• MTA. 1989. 1/100, 000 ölçekli Türkiye Jeoloji Haritası, Kayseri-H 19 Paftası. Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü, Ankara.
• Nuhoğlu, İ., Elmas, N. 1999. Alayunt diyatomit yataklarının oluşumu ve ekonomik olarak incelenmesi. l. Batı Anadolu Hammadde Kaynaklan Sempozyumu, 1999, İzmir, pp. 82–95.
• Özbey, G., Atamer, N. 1987. Kizelgur (Diyatomit) Hakkında Bazı Bilgiler. 10. Türkiye Madencilik Bilimsel ve Teknik Kongresi, 1987, Ankara, pp. 493–502.
• Özkuzey, S., Önemli, Ö., F. 1977. Acıgöl (Nevşehir) perlitlerinin petrografisi ve ekonomik jeolojisi. I. Ulusal Perlit Kongresi, 1977, Ankara, pp. 137–147.
• Pasquare, G. 1968. Geologie of the Senozoic volkanic area of Central Anatolia. Atti della Acad. No. Delince, Menorie Serie, 1968, Roma, VIII, IX, pp. 55–204.
• Pasquare, G., Poli, S., Venzolli, L., Zanchi, A. 1988. Continental arc volcanism and tectonic setting in Central Anatolia, Turkey. Tectonophysics 146, pp. 217–230.
• Sarıiz, K., Nuhoğlu, İ. 1992. Endüstriyel Hammadde Yatakları ve Madenciliği. Anadolu Üniversitesi Yayını, No:636, 452 p.
• Sassano, G. 1964. Acıgöl bölgesinde Neojen ve Kuvaterner volkanizması raporu. Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü Report No: 6841.
• Schumacher, R., Keller, J., Bayhan, H. 1990. Depositional characteristics of ignimbrites in Cappadocia, Central Anatolia, Turkey. In: M.Y. Savaşçın and A.H. Eronat (Eds.), International Earth Science Congress on Aegean Regions, 1990, 2, pp. 435–449.
• Schumacher, R., Schumacher, U.M. 1996. The Kızılkaya İgnimbrite an unusual low-aspect-ratio ignimbrite from Cappodocia, Central Turkey. Journal of Volcanology and Geothermal Rescarch 70, pp. 107–121.
• Sekizinci beş yıllık kalkınma planı madencilik özel İhtisas komisyonu raporu, endüstriyel hammaddeler alt komisyonu genel sanayi mineralleri IV. çalışma grubu raporu, 2001. Devlet Planlama Teşkilatı, Ankara.
• Seymen, İ. 1981. Kaman (Kırşehir) dolayında Kırşehir Masifi’nin stratiğrafisi ve Metamorfizması. TJK Bülteni 24–2, pp. 7–14.
• Temel, A. 1992. Kapadokya eksplosif volkanizmasının petrolojik ve jeokimyasal özellikleri. PhD Thesis, Hacettepe University, 209 p. Ankara.
• Temel, A., Gündoğdu, M. N., Gourgaud, A. 1998a. Petrological and geochemical characteristics of Cenozoic high-K calc-alkaline volcanism in Konya, Central Anatolia, Turkey. Journal of Volcanology and Geothermal Research 85, pp. 327–354.
• Temel, A., Gündoğdu, M.N., Gourgaud, A., Le Pennec, J. L. 1998b. Ignimbrites of Cappadocia Central Anatolia, Turkey petrology and geochemistry. Journal of Volcanology and Geothermal Research 85, pp. 447–471.
• Toprak, T. 1996. Kapadokya Volkanik Çöküntüsü’nde gelişmiş Kuvaterner yaşlı havzaların kökeni, Orta Anadolu. 30. Yıl Sempozyumu, 1996, Trabzon, pp. 327–329.
• Toprak, V. 1998. Vent distribution and its relation to regional tectonics, Cappadocian Volcanics, Turkey. Journal of Volcanology and Geothermal Research 85, pp. 55–67.
• Türkiye Diyatomit Envanteri, 1968. Maden Tetkik ve Arama Enstitüsü 138p., Ankara.
• Uygun, A. 1976. Geologie und Diyatomit - Vorkommen des Neogen - Beckens vorc Emmiler-Hırka (Kayseri-Türkei). PhD Thesis, Bonn University, 137p (unpublished).
• Uygun, A. 2001. Diyatomit jeolojisi ve yararlanma olanakları. Maden Mühendisleri Odası Dergisi 15, pp. 31–39.
• Viereck-Götte, L., Gürel, A. (2003). Klima-und Vegetationswechsel dokumentiert in obermiozaenen Paläoböden Kappadokiens, Zentralanatolien', Berichte der Deutschen Mineralogischen Gesellschaft. Beihefte zum European. Beihefte zum European Journal of Mineralogy 15, 211p.
• Viereck-Goette, L., Lepetit, P., Gürel, A., Ganskow, G., Çopuroğlu, İ., Abratis, M. 2010. Revised volcanostratigraphy of the upper Miocene to lower Pliocene Ürgüp Formation, Central Anatolian Volcanic Province, Turkey. Special paper of the geological society of America 464, pp. 85–112.
• Yavuz-Işık N., Toprak, V. 2010. Palynostratigraphy and vegetation characteristics of Neogene continental deposits interbedded with the Cappadocia ignimbrites (Central Anatolia, Turkey). Internaional Journal of Earth Science 99, pp. 1887–1897.
• Yedinci beş yıllık kalkınma planı madencilik özel İhtisas komisyonu raporu, 1996. Asbest, bentonit, fluorit, diyatomit (kizelgur), kalsit, kıymetli ve yarı-kıymetli taşlar (süs taşları), lityum, titanyum, zirkonyum ve hafniyum. Devlet Planlama Teşkilatı, Ankara.
• Yıldırım, T. , Özgür, R. 1981. Acıgöl Kalderası. Jeomorfoloji Dergisi 10, pp. 59–70.
• Yıldız, A., Gürel, A. 2005. Diatom community and palaeoenvironmental interpretation of Pleistocene-Holocene lacustrine diyatomite deposits in the Çiftlik Basin (Niğde, Central Anatolia, Turkey). 12th RCMNS Congress, 2005, Wienna, 82p.
• Yıldız, A., Gürel, A., 2014. Karacaören-Ürgüp yöresi (Nevşehir) diyatomitlerinin fosil diatom topluluğu ve paleoortamsal özellikleri. 67th Türkiye Jeoloji Kurultayı, 2014, Ankara, pp.748-749.
• Yıldız, A., Gürel, A., Dursun, Y.G. 2016. Karacaören yöresi (Nevşehir) diyatomitlerinin fizikokimyasal özellikleri ve kullanım alanları. Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü Dergisi 152, pp.67-185