Origin of the Fluids in the Handeresi, Bağırkaçdere, and Fırıncıkdere (Kalkım, Yenice-ÇANAKKALE) Pb-Zn±Cu Distal Skarn Deposits

Year 2014, , 141 - 168, 01.04.2014

Sinan Akıska Gökhan Demirela

https://doi.org/10.17824/huyuamd.90366

Cited By: 2

Abstract

Handeresi, Bağırkaçdere and Fırıncıkdere deposits located in the south of Kalkım (Yenice) and at the east of Biga Peninsula are some of the important Pb-Zn±Cu deposits in Turkey. The distal Pb-Zn skarn formations in the area have occurred in the contact between the epidote-sericite-graphite schist-metasandstone and calc schist-marble and/or in fault zones of these units. These occurrences are controlled both structurally and lithologically. While the endoskarn zone are not seen in the area, the exoskarn zone consists of garnet (grossularite-andradite), clinopyroxene (Mn-hedenbergite-johannsenite and very rare diopside), amphibole (very rare actinolite-tremolite), epidote, quartz (quartz-I) and calcite (calcite-I). The ore minerals are galena, sphalerite, pyrite, chalcopyrite, arsenopyrite, magnetite and hematite. Late-stage barren quartz (quartz-II) and barren calcite (calcite-II) veins and veinlets cut both all the mineralization zones and all the wall rocks. Fluid inclusion studies shows that the homogenization temperatures (and salinities) of clinopyroxene, sphalerite, quartz-I, and calcite-II are between 300-340 oC (5.6 - 8.0 % NaCl equiv.), 272-338 oC, 157-319 oC (1.4 - 9.1 % NaCl equiv.), and 68-75 oC, respectively. Because the sphalerite and calcite-II contain very small inclusions, the salinity could not be measured. C-O isotope analyse results of calcite-I associated with the mineralization shows that δ13CVPDB values range between -3.9 ‰ and 0.6 ‰, while δ18OSMOW values range between 1.82 ‰ and 12.76 ‰. When all data are evaluated together, the fluid, responsible for skarn-associated mineralizations, is probably magmatic origin and develops at/above ~340 C (prograde-retrograde stage transition). On cooling, quartz-I accompanies with early formed clinopyroxene. With the temperature decreases below 300 oC, meteoric water was incorporated into fluids of the retrograde stage and has led to decrease the salinity. The mineralization has begun to form from approxiamtely prograde-retrograde stage transition, but has mainly occurred in the retrograde stage. C-O isotope studies indicate that the carbon in the calcite associated with the mineralization is magmatic origin at first, but in the later stages, the recrystallized marine limestone is the source of carbon while oxygen is also magmatic origin at first, but incorporating meteoric water into the system has changed the oxygen isotope values

Keywords

fluid inclusion, skarn, Handeresi, Biga, distal, stable isotope, carbon, oxygen

Handeresi, Bağırkaçdere ve Fırıncıkdere (Kalkım, YeniceÇANAKKALE) Pb-Zn±Cu Distal Skarn Yataklarında Akışkanların Kökeni

Abstract

Biga Yarımadası’nın doğusunda yer alan Kalkım (Yenice) beldesinin güneyinde bulunan Handeresi, Bağırkaçdere ve Fırıncıkdere yatakları Türkiye’deki önemli Pb-Zn±Cu yatakları arasında yer almaktadır. Bölgedeki distal Pb-Zn skarn oluşumları, Kalabak Formasyonuna ait epidot-serizit-grafit şist ve metakumtaşları ile kalk şist ve mermer dokanaklarında ve/veya bunların kırık-çatlaklarında meydana gelmiş olup, hem litolojik hem de yapısal kontrollü cevherleşmelerdir. Bölgede yapılan çalışmalar sırasında endoskarn zonuna rastlanılmamış olup, eksoskarn zonunda görülen mineraller, grossular-andradit türü granatlar, Mn-hedenberjit-johansenit (çok nadiren diyopsit) türü klinopiroksenler, aktinolit-tremolit türü amfiboller (çok nadir), epidotlar, kuvars (kuvars-I) ve kalsittir (kalsit-I). Cevher mineralleri olarak ise galenit, sfalerit, pirit, kalkopirit, arsenopirit, manyetit ve hematit saptanmıştır. Gerek cevherli zonları gerekse de tüm yan kayaçları kesen ve damar dolgusu şeklinde gözlenen ayrı bir kuvars (kuvars-II) ve kalsit (kalsit-II) jenerasyonu da belirlenmiş olup bunlar cevher içermeyen geç evre oluşumlarıdır. Klinopiroksen, sfalerit, kuvars-I ve kalsit-II örnekleri üzerinde yapılan sıvı kapanım çalışmalarında klinopiroksen minerallerinin 300-340 oC (% 5,6 ile % 8 arası NaCl eşdeğeri tuzluluk), sfalerit minerallerinin 272-338 oC, kuvars-I minerallerinin 157-319 oC (% 1,4 ile % 9,1 arası NaCl eşdeğeri tuzluluk) ve kalsit-II minerallerinin 68-75 oC arasında oluştukları saptanmıştır. Kapanımların çok küçük olmaları sebebiyle sfalerit ve kalsit-II minerallerinden tuzluluk ölçümleri yapılamamıştır. Cevherleşme ile ilişkili kalsit (kalsit-I) minerallerinde yapılan C-O izotop analizleri sonucunda δ13CVPDB değerlerinin ‰ -3,9 ile ‰ 0,6 arasında, δ18OSMOW değerlerinin ise ‰ 1,82 ile ‰ 12,76 arasında yer aldıkları görülmüştür. Tüm veriler bir arada değerlendirildiğinde, bölgedeki bu oluşumları meydana getiren akışkanın olasılıkla magmatik kökenli olduğu ve yaklaşık 340 oC veya üzerindeki bir sıcaklıkta (prograd-retrograd evre geçişi) meydana geldiği sonucuna varılabilir. Sıcaklığın düşmesi ile birlikte, ilk olarak oluşan klinopiroksenlere kuvars-I mineralleri de eşlik etmiştir. Sıcaklığın yaklaşık 300 oC altına düşmesi (retrograd evre) ile meteorik sular sisteme katılıp tuzluluk değerlerinin düşmesine sebep olmuşlardır. Cevherleşme ise yaklaşık prograd-retrograd evre geçişinden itibaren oluşmaya başlamış ancak esasen retrograd evrede meydana gelmiştir. Yapılan C-O izotop çalışması ile de cevherleşme ile ilişkili kalsitlerdeki karbonun kökeninin öncelikle magmatik olduğu ancak cevherleşmenin ilerleyen evrelerinde yan kayaçlardaki rekristalize denizel kireçtaşlarının da karbona kaynaklık ettiği, oksijenin ise yine magmatik kaynaklı olduğu ancak ilerleyen evrelerde meteorik su etkisi ile oksijen izotop değerlerinin değiştiği saptanmıştır

Keywords

Sıvı kapanımı, skarn, Handeresi, Biga, distal, duraylı izotop, karbon, oksijen

References

• Ağdemir N., Kırıkoğlu S., Lehmann B. and Tietze, J., 1994. Petrology and alteration geochemistry of the epithermal Balya Pb-Zn-Ag deposits, NW Turkey. Mine- ralium Deposita, 29, 366-371.
• Akıska, S., 2010. Yenice (Çanakkale) Bölge- si’ndeki Cu-Pb-Zn oluşumları. Anka- ra Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Doktora Tezi, Ankara. (yayımlanmamış).
• Akıska, S., Sayılı, İ.S. and Demirela, G., 2013. Geology, mineralogy and the Pb, S iso- tope study of the Kalkım Pb-Zn±Cu de- posits, Biga Peninsula, NW Turkey. Jo- urnal of Geosciences, 58 (4), 379-396.
• Akyol, Z., 1977. Balya madeni civarının jeolojisi. Jeoloji Mühendisliği Dergisi, 3, 19-27.
• Aldanmaz, E., Pearce, J.A., Thirlwall, M.F., and Mitchell, J.G., 2000. Petrogenetic evo- lution of late Cenozoic, post-collision volcanism in western Anatolia. Turkey. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 102, 67-95.
• Altınlı, İ.E., 1975. Orta Sakarya Jeolojisi, Cumhuriyet’in 50. Yılı Yerbilimleri Kong- resi Tebliğleri, 159-191.
• Anıl, M., 1984. Yenice (Arapuçandere-Kurttaşı- Sofular ve Kalkım-Handere) Pb-Zn-Cu cevherleşmelerinin köken sorunu ve
• Tersiyer volkanizmasıyla ilişkileri. Jeoloji
• Mühendisliği Dergisi, 20, 17-29.
• Ataman, G., 1975. Plutonisme calc-alkalin d’age Alpin en Anatolie du nordquest. C.R. Acad. Sc. Paris, D 280, 2065-2068.
• Audétat, A., Pettke, T., Heinrich, C.A. and Bod- nar, R.J., 2008. Special Paper: The Composition of Magmatic-Hydrother- mal Fluids in Barren and Mineralized Intrusions. Economic Geology, 103 (5), 877-908.
• Ayan, M., 1979. Geochronological and petrolo- gical studies of the Eybek granodiorite pluton (Edremit). Communications, 22, 19-31.
• Aysal, N., Ustaömer, T., Öngen, S., Keskin, M, Köksal, S., Peytcheva, I. And Fanning, M., 2012. Origin of the Early-Middle De- vonian magmatism in the Sakarya Zone, NW Turkey: geochronology, geoche- mistry and isotope systematics. Journal of Asian Earth Sciences, 45, 201-222.
• Beccaletto, L., 2004. Geology, correlations, and geodynamic evolution of the Biga Pe- ninsula (NW Turkey). Faculté des Scien- ces de l Université de Lausanne, Thèse de doctorat, Lausanne. (unpublished).
• Beccaletto, L. and Jenny, C., 2004. Geology and correlation of the Ezine Zone: a Rhodo- pe fragment in NW Turkey? Turkish Jo- urnal of Earth Sciences, 13, 145-176.
• Bingöl, E., Delaloye, M. and Ataman, G., 1982. Granitic intrusions in western Anatolia: contribution to the geodynamic study of this area. Eclogae Geologicae Helve- tiae, 75, 437-446.
• Bodnar, R. J., 1993. Revised equation and table for determining the freezing point dep- ression of HO-NaCl solutions. Geochi- mica et Cosmochimica Acta, 57, 683- 684.
• Bozkaya, G.,  Gökçe, A.  and Grassineau, N.V., 2008. Fluid inclusion and stable isotope characteristics of the Arapuçandere Pb-Zn-Cu deposits,  northwest Turkey. International Geology Review, 50 (9),  848-862.
• Bozkaya, G. and Gökçe, A., 2009. Lead and sulfur isotope studies of the Koru (Ça- nakkale, Turkey) lead-zinc deposits.
• Turkish Journal of Earth Sciences, 18, 127-137.
• Bozkaya, G., 2011. Sulphur- and lead-isoto- pe geochemistry of the Arapuçandere lead-zinc-copper deposit, Biga Penin- sula, northwest Turkey. International Geology Review, 53(1), 116-129.
• Brinkmann, R. 1966. Geotektonische Gliede- rung von Westanatolian. Neues Jahr- buch für Geologie und Paläontologie Monatshefte, 603-618.
• Brinkmann, R., 1971. The geology of western Anatolia. Geology and History of Tur- key, ed. A.S. Campbell, Petroleum Expl. Soc. Libya, Tripoli., 171-190.
• Çağatay, A., 1980. Batı Anadolu kurşun-çinko yataklarının jeoloji-mineraloji etüdü ve kökenleri hakkında görüşler. T.J.K. Bül- teni, 28 (2), 119-132.
• Deines, P. and Gold, D.P., 1973. The isotopic composition of carbonatite and kimber- lite carbonates and their bearing on the isotopic composition of deep-seated carbon. Geochimica et Cosmochimica Acta, 37, 1709-1733.
• Delaloye, M. and Bingöl, E., 2000. Granitoids from western and Northwestern Anato- lia: Geochemistry and modeling of ge- odynamic evolution. International Geo- logy Review 42, 241-268.
• Demirela, G., 2011. Çataltepe (Lapseki/Çanak- kale) Pb-Zn-Cu-Ag yatağının jeolojisi ve kökeni, Ankara Üniversitesi Fen Bilimle- ri Enstitüsü Doktora Tezi, Ankara. (ya- yımlanmamış).
• Duru, M., Pehlivan, Ş., Dönmez, M., Ilgar, A. ve Akçay, A.E., 2007. 1:100000 ölçekli
• Türkiye Jeoloji Haritaları-Balıkesir-İ18
• paftası. MTA Rapor No: 97, Ankara (ya- yımlanmamış).
• Ercan, T., 1979. Batı Anadolu, Trakya ve Ege adalarındaki Senozoyik volkanizması,
• Jeoloji Mühendisliği Dergisi, 10, 117- 137.
• Fytikas, M., Giuliani, O., Innocenti, F., Marinelli, G. and Mazzuoli, R., 1976. Geochrono- logical data on recent magmatism of the Aegean Sea. Tectonophysics, 31, 29-34.
• Fytikas, M., Innocenti, F., Manetti, P., Maz- zouli, R., Peccerillo, A., and Villari, L.,
• 19 Tertiary to Quaternary evoluti
• on of volcanism in the Aegean region.
• The Geological Evolution of the Eastern
• Mediterranean, J.E. Dixon and A.H.F.
• Robertson (eds.). Geological Society
• Special Publication, 17, 687-699.
• Genç, Ş.C., ve Altunkaynak, Ş., 2007. Eybek graniti (Biga yarımadası, KB Anadolu) üzerine: Yeni jeokimya verileri ışığın- da yeni bir değerlendirme. Yerbilimleri, 28(2), 75-98.
• Goldstein, R. H. and Reynolds, T.J., 1994. Systematics of fluid inclusions in diage- netic minerals. Society for Sedimentary Geology Short Course, 31, 199 pp.
• Heinrich, C.A., 2005. The physical and chemi- cal evolution of low-salinity magmatic fluids at the porphyry to epithermal transition: a thermodynamic study. Mi- neralium Deposita, 39, 864-889.
• Ketin, İ., 1966. Anadolu’nun tektonik birlikleri. MTA Bülteni, 66, 23-34.
• Krushensky, R. D., 1975. Neogene calc-alkaline extrusive and intrusive rocks of the ka- ralar-yesiller area. Bulletin Volcanologi- que, 39, 336-360.
• MTA, 1993. Türkiye’nin kurşun-çinko envanteri, MTA Yayını, No: 199, 94 s.
• Ohmoto, H. and Rye, R. O., 1979. Isotopes of sulfur and carbon. Geochemistry of Hydrothermal Ore Deposits. Barnes HL (ed). J Wiley and Sons, 509-567.
• Okay, A.İ., 1984. Distribution and characteris- tics of the northwest Turkish bluesc- hists. Geological Society, London, Spe- cial Publications, 17 (1), 455-466.
• Okay, A.İ., 1989. Tectonic units and sutures in the Pontides, northern Turkey. In: Tec- tonic evolution of the Tethyan region. Şengör A.M.C. (ed). NATO ASI Series (259), 109-116.
• Okay, A.İ., Siyako, M. ve Bürkan, K. A., 1990. Biga Yarımadası’nın jeolojisi ve tektonik evrimi. TPJD Bülteni, 2(1), 83-121.
• Okay, A.İ., Satır, M., Maluski, H., Siyako, M., Mo- nie, P., Metzger, R. and Akyüz S. 1996. Paleo- and Neo-Tethyan events in nort- hwest Turkey: geological and geochro- nological constraints. Tectonics of Asia. A. Yin, M. Harrison (Eds.). Cambridge University Press, 420-441.
• Okay, A.İ., and Satır, M., 2000. Coeval pluto- nism and metamorphism in a latest Oli- gocene metamorphic core complex in northwest Turkey. Geological Magazi- ne, 137, 495-516.
• Okay, A.İ., Monod, O. and Monié, P. 2002. Tri- assic blueschists and eclogites from northwest Turkey: vestiges of the Pa- leo-Tethyan subduction. Lithos, 64, 155-178.
• Okay, A.İ., Satır, M. and Siebel, W., 2006. Pre- Alpide orogenic events in the Eastern Mediterranean region. European Lit- hosphere Dynamics. In: Gee, D.G., Stephenson, R.A. (Eds.). Geological Society London, Memoirs, 32, 389-405.
• Okay, A.İ., Bozkurt, E., Satır, M., Yiğitbaş, E., Crowley, Q.G. and Cosmas, K.S., 2008. Defining the southern margin of Avalo- nia in the Pontides: Geochronological data from the Late Proterozoic and Ordovician granitoids from NW Turkey.
• Tectonophysics, 461, 252-264.
• Orgün, Y., Gültekin, A.H. and Önal, A., 2005. Geology, mineralogy and fluid inclusion data from the Arapucan Pb-Zn-Cu-Ag deposit, Çanakkale, Turkey. Journal of Asian Earth Sciences, 25, 629-642.
• Roedder, E., 1984. Fluid inclusions. Volume 12 in Reviews in Mineralogy, Mineralogical Society of America. Washington.
• Pehlivan, A. N. ve Çetin, A., 1997. Edremit (Ba- lıkesir) Ezine-Bayramiç-Yenice (Çanak- kale) çevresinin altın ağırlıklı polimetal ve ağır mineral çalışmaları raporu. MTA Derleme Raporu, No : 10061, Ankara (yayımlanmamış).
• Prokofiev, V., Kamenetsky, V.S., Kovalenker, V., Bodon, S.B. and Jelen, S., 1999. Evo- lution of magmatic fluids at the Bans- ka Stiavnica precious and base metal deposit, Slovakia; evidence from melt and fluid inclusions. Economic Geology, 94(6), 949-955.
• Saner, S., 1978. The depositional associations of Upper Cretaceous-Paleocene-Eoce- ne times in central Sakarya and petro- leum exploration possibilites. Türkiye 4. Petrol Kong. Tebliğleri, 95-115.
• Seyitoğlu, G., Anderson, D., Nowell, G., and Scott,B., 1997. The evolution from Mi- ocene magmatism in western Turkey: Implications for enrichment processes in the litospheric mantle. Journal of Vol- canology and Geothermal Research, 97, 127-147.
• Shimazaki, H., Shimizu, M. and Nakano, T.,
• 19 Carbon and oxygen isotopes of
• calcites from Japanese skarn deposits.
• Geochemical Journal, 20, 297-310.
• Şengör, A.M.C., and Yılmaz, Y., 1981. Tethyan evolution of Turkey: a plate tectonic approach. Tectonophysics, 75, 181- 241.
• Taylor, H.P.Jr., 1979. Oxygen and hydrogen isotope relationships in hydrothermal mineral deposits. Geochemistry of Hydrothermal Ore Deposits. Barnes HL (ed). J Wiley and Sons, 236-272.
• Topuz, G., Altherr, R., Schwartz, W.H., Dokuz, A. and Meyer, H.P., 2007. Variscan amp- hibolites-facies rocks from the Kurtoğ- lu metamorphic complex (Gümüşhane area, Eastern Pontides, Turkey). Inter- national Journal of Earth Sciences, 96, 861–873.
• Tufan, A.E., 1993. Karaydın Köyü (Yenice-Ça- nakkale) çevresinin jeolojik ve petrogra- fik özellikleri ile kurşun-çinko zuhurları- nın jenetik incelemesi. Selçuk Üniversi- tesi Fen Bilimleri Enstitüsü Doktora Tezi, Konya. (yayımlanmamış).
• Yılmaz, Y., 1989. An approach to the origin of young volcanic rocks of western Turkey. Tectonic Evolution of the Tethyan regi- on. A.M.C. Şengör (ed.). Kluwer, 159- 189.
• Yılmaz, Y., Genç, Ş.C., Karacık, Z. and Altun- kaynak, Ş., 2001. Two contrasting mag- matic associations of NW Anatolia and their tectonic significance. Journal of Geodynamics, 31 (3), 243-271.
• Zimmermann, J.L., Saupe, F., Öngen, S. and Anıl, M., 1989. Oligocene-Miocene K-Ar ages of the quartz-monzonite stocks from Nevruz-Çakıroba (Yenice, Çanak- kale, Northwest Turkey). Fifth Meeting of the European Union of Geosciences (EUG V), Terra Cognito, 354-355.