17. MANGAN YATAKLARI
17. 1. Temel Jeokimyasal Özellikleri Mangan atom numarası 25, atom ağırlığı 54.94 olan bir elementtir. Periyodik cetvelde VIIA grubunda yeralmaktadır.
Mangan' ın Mn2+, Mn3+ ve Mn4+ olmak üzere 3 önemli iyonu bulunmaktadır. En yaygın iyonu Mn2+ olup, derin ortam koşullarında Fe2+ iyonuna, yüzeysel ortam koşullarında ise Ca2+ iyonuna benzer özellikler ve dağılımlar göstermektedir.
Manganın clark sayısı, çeşitli kayaç türlerindeki ve ortamlardaki bollukları aşağıda olduğu gibi belirlenmiştir (Krauskopf, 1979 ve Rose ve diğ., 1979' dan).
Clark sayısı 1000 ppm
Ultramafik kayaçlarda 1040 ppm
Mafik kayaçlarda 1500 ppm
Granitik kayaçlarda 390 ppm
Kireçtaşlarında 1100 ppm
Åžeyllerde 850 ppm
Toprakta 320 ppm
Bitki külü 6700 ppm
Akarsular 15 ppb
Deniz suyunda 50 ppb
Mangan, magmanın kristallenmesi sırasında Fe2+ iyonu ile birlikte mafik minerallerin yapısına girmekte ve özellikle amfibol grubu minerallerin ve biyotitlerin yapısında zenginleşmektedir. Çok ender olarak spinel grubu minerallerin yapılarına da girdiği görülmektedir.
Pegmatitik ve pnömatolitik evreler Mn zenginleşmesi bakımından önemsizdir. Granitoyitik ve andezitik bileşimli magmatik faaliyetlerle ilişkili ve/veya bu kayaçları etkileyen hidrotermal çözeltilerden itibaren zaman zaman damar ve kontak tipi zenginleşmeleri gelişebilmektedir.
Yüzeysel sulu ortamlarda Mn iyonlarının hareketlilikleri Fe iyonlarına göre yüksek olup, bozunma sırasında manganın daha erken çözeltiye geçtiği, olağan Eh ve pH koşullarında mangan Mn2+ iyonu şeklinde çözeltide kalırken demirin oksitli mineraller oluşturarak tutuklandığı, Mn minerallerinin Fe minerallerine göre daha bazik ve oksidan koşullarda çökelebildikleri görülmektedir. Bunun sonucu olarak, derin ortam koşullarında yakın beraberlik gösteren Fe ve Mn iyonları yüzeysel koşullarda birbirlerinden ayrılmaktadırlar.
17. 2. Önemli Cevher Mineralleri Mangan içeren önemli cevher mineralleri aşağıda sıralanmıştır;
Polianit / pirolusit MnO2
Manganit MnOOH
Rodokrosit MnCO3 (Mn'lı kalsit veya Ca'lu rodokrosit arabileşimli)
Manganomelan/Vadcevheri; X-[Mn8O16.H2O] kompleks mineralleri;
Kriptomelan K4-2 [..............]
Hollandit Ba<2 [................]
Koronadit Pb2 [................]
Todorokit (Mn2+,Mn4+)8 (OOH)16
Psilomelan Mn5(Ba,H2) O16
Hausmanit Mn3O4
Rodonit MnSiO3
Braunit 3Mn2O3.MnSiO3
Hausmanite kadar olan mineraller yüzeysel koşullarda oluşan Mn mineralleridir. Rodonit ve braunit metamorfizma geçirmiş Mn yataklarında izlenebilmektedirler. Derin ortam koşullarında hausmanit ile birlikte ender olarak Galaksit (MnAl2O4), Jakopsit (MnFe2O4), Franklinit ((ZnMnFe) (FeMn)2O4),Profanit (MnTiO3) gibi Mn mineralleri gözlenebilmektedir. Alabandit (MnS), hauerit (MnS2), samsonit (2AgS.MnS.Sb2S3) ve Vurtzit (Zn(MnFe)S2) gibi Mn sülfürlü mineraller çözünürlükleri çok fazla olmakla birlikte ender de olsa gözlenebilmektedirler.
17. 3. Önemli Maden Yatakları ve Oluşumları 1. Volkanik ve Volkano-sedimanter Birimler Içindeki Mangan Yatakları
2. Ofiyolitik ve epiofiyolitik kayaçlar ile ilişkili yataklar
3. Taneli Tortul Kayaçlarla Ilişkili (Nikopol Tipi) Mangan Yatakları
4. Karbonatlı Kayaçlarla Ilişkili (Morocco Tipi) Mangan Yatakları
5. Okyanus Tabanlarındaki Güncel Manganlı Yumrular
6. Bataklık ve Göl Ortamlarında (Tatlı Sulu) Oluşmuş Mangan Yatakları
7. Kimyasal Kalıntı Tipi Mangan Yatakları
8. Metamorfik Mangan Yatakları
17. 3. 1. Volkanik ve Volkano-sedimanter Birimler İçindeki Mangan Yatakları Andezitik ve bazaltik volkanik kayaçların yer aldığı volkanik ve volkanosedimanter birimler içinde, yaygın olarak küçük boyutlu mangan yatakları gözlenmektedir. Genellikle hidrotermal süreçlerin etkisi belirgin olup, gerek su altı volkanizması sırasında sinjenetik olarak, gerekse daha sonraları epijenetik olarak gelişen sıcak sulu çözeltilerce çevredeki volkanik kayaçlardan çözülen Mn iyonlarının Eh' ın yükseldiği ve asitikliklerinin azaldığı yerlerde oksitli mineraller şeklinde çökelmesi sonucu oluştukları düşünülebilir.
Genellikle düzensiz dış şekilli ve masif iç yapılı kütleler şeklindedirler. Ancak yer yer, tabakalı, stratabound, stockwork ve damar tipi gibi değişik yataklanma şekilleri gösterebilmektedirler. Mn minerallerinin çökelimi volkanik kütlelerin üst seviyelerinde olabileceği gibi, Mn iyonlarının hareketliliklerinin yüksek olması nedeniyle volkanik kütlenin biraz uzağında tortul kayaçlar içinde de gelişebilmektedir.
Mn ile birlikte çözeltiye geçebilecek Fe iyonlarının Mn iyonlarına göre daha erken çökelerek özellikle volkanik kütle içinde ve biraz daha derin kesimlerde zenginleştikleri ve yan kayacın kırmızı renk kazanmasına neden oldukları görülmektedir. Çeşitli yayınlardan yararlanılarak (Roy, 1976 gibi) bu yatakları;
i- Bazik subvolkanik kayaçlarla ilişkili yataklar;
a- Jasperoidlerle (silisleşmiş karbonat kayaçları) ilişkili yataklar,
b- Silisli ÅŸeyllerle iliÅŸkili yataklar
ii- Asitik subvolkanik kayaçlarla ilişkili yataklar;
a- Porfiritik kayaçlarla ilişkili yataklar
b- Silisli ÅŸeyl ve karbonatlarla iliÅŸkili yataklar
şeklinde sınıflandırmak mümkündür.
17. 3. 2. Ofiyolitik ve epiofiyolitik kayaçlar ile ilişkili yataklarOfiyolitik karışıklarla kaplı sahaların, özellikle bazaltik ve gabroik kayaçların hakim olduğu kesimlerinde, hidrotermal süreçlerden kimyasal kalıntı tipi süreçlere kadar oldukça değişik süreçlerle oluşmuş, küçük boyutlu zenginleşmeler şeklinde mangan yatakları gözlenmektedir.
Hidrotermal süreçlerle oluşmuş olanları, volkanosedimanter görünümlü olmayıp, genellikle düzensiz dış şekilli ve devamlılıkları fazla olmayan zenginleşmeler şeklindedirler. Bu yatakların, içlerinde bulundukları kayaçların oluşumu sırasında artçı hidrotermal çözeltilerin ürünü olarak mı, okyanusal kabuğun hareketi sırasında gelişmiş epijenetik hidrotermal süreçlerle mi, yoksa kıtasal kabuk üzerine yerleşimlerinden daha sonra gelişen hidrotermal süreçlerle mi oluştukları kesin olarak belli değildir. Özellikle radyolaryalı çörtler çevresinde daha yaygındırlar.
Kimyasal kalıntı tipi yataklar ise, çok daha düzensiz dış şeklli ve devamlılıkları fazla olmayan, demir içerikleri yüksek, örtüler şeklindedirler.
Bu yataklardan bir kısmının okyanusal kabuk evresinde okyanus tabanlarında çökelmiş mangan yumruları (paleo-) oldukları da düşünülebilir.

Şekil 17.1: Nikopol tipi mangan yataklarının tip kesiti (Varentsov, 1964; Evans, 1987; Şekil 19.11' den)
Bu mangan yatakları çeşitli kaynaklarda "Nikopol Tipi", "Ortokuvarsit- Glokonit-Kil Birliği Tipi", "Terrigenous (Karasal Kökenli) Tipi" mangan yatakları şeklinde de tanımlanmaktadırlar (Stanton, 1972 ve Roy, 1976 gibi).
Bu yataklar özellikle Mn içeriği yüksek andezitik ve granitoyitik kayaçlarla kaplı bölgelerle kıyısı olan sığ sulu, denizel (deniz kıyısı) ortamlarda oluşmaktadırlar. Tip şekilleri Şekil 17.1' de görüldüğü gibi olup, tabanlarında açık renkli ortokuvarsitik taneli kayaçlar ve glokonitler, üstlerinde ise değişik karışımlar halinde kumlu-siltli-killi kayaçlar bulunmaktadır. Yan kayaçlar içinde önemli miktarlarda sığ denizel gastropod kavkıları, köpek balığı dişleri, tuzlu su lamellibranşları ve mercanlara ait fosiller gözlenmektedir. Ortamda glokonitlerin varlığı iklimin soğuk olduğunu düşündürmekte olup, ayrıca çeşitli kaynaklarda bölgesel olarak iklimin sıcak ve yağışlı bir dönemden soğuk ve yağışlı bir döneme geçtiği belirtilmektedir.
Bu yataklarda mangan cevherleşmesi, yan kayaçların tabakalanma düzlemleri ile uyumlu bantlar ve tabakalar şeklindedir. Kalınlıkları genellikle çok ince (1m' den daha az), devamlılıkları ise çok fazladır (100' lerce km.). Bazan birden fazla bant veya mercek üst üste gelebilmektedir.
Bu yatakların; kıtaya yakın kesimleri oksitli (pirolusit, psilomelan), açık deniz tarafındaki kesimleri ise karbonatlı (Mn-kalsit, rodokrosit) minerallerden oluşmakta olup, arada bir geçiş zonu bulunmaktadır. Özellikle Fe içeriklerinin düşük oluşu ve Mn/Fe oranının çok yüksek oluşu ile karakteristiktirler. Cevherleşmelerde pizolitik ve nodüler iç yapı hakim olup, bu yapının çökelme sırasında ortamın çalkantılı olması nedeniyle veya daha sonra diyajenez sırasında yeniden kristallenme sonucu gelişmiş olabileceği düşünülmektedir.
Bu yataklar çevresinde eş zamanlı magmatik faaliyetlerin görülmemesi, andezitik ve granitoyitik kayaçlarla kaplı bölgelerle kıyısı olan sığ denizel ortamlarda oluşmuş olmaları gibi nedenlerle yatakları oluşturan manganın özellikle bol yağışlı ve sıcak iklim koşullarında karalardan yüzey sularınca çözülerek getirildiği, çözülme işleminin çökelme ortamı içinde biriken kırıntılı malzeme içinde de devam ettiği, zenginleşen Mn iyonlarının başlangıçta Mn(OH)2 veya Mn(OH)4 şeklinde çökeldikleri, daha sonra Mn-oksitli minerallere dönüştükleri kabül edilmektedir. Mn-karbonatlı minerallerin ise diyajenez sırasında oksitli minerallerden dönüşüm yoluyla ikincil olarak oluştukları düşünülmektedir. Yataklarda Fe içeriğinin düşük oluşu ise demirin bozunma bölgesinde kaldığı şeklinde açıklanmaktadır.