7. PLAKA TEKTONİĞİ VE METALİK MADEN YATAKLARI
7.1. Giriş Plaka tektoniği kuramı, pek çok jeolojik olayın açıklanmasında olduğu gibi, yeraltı zenginliklerinin yer kabuğundaki dağılımlarının ve jeotektonik konumlarının aydınlatılmasında da oldukça yararlı sonuçlar ortaya çıkarmıştır.
Bilindiği gibi plaka tektoniği kuramına göre, yerkürenin dış kısmını oluşturan litosfer büyüklü küçüklü plakalardan meydana gelmiştir (Şekil 7.1).
Şekil 7.1: Yer kabuğunda gözlenen önemli plaka sınırları ve büyük plakaların konumları (Burke ve Wilson, 1976' dan)
Plakalar sınırları boyunca;
- birbirlerinden uzaklaşarak
- birbirlerine yaklaşarak
- birbirlerinin yanından kayarak hareket etmektedirler.
Yeraltı zenginliklerinin büyük bir kısmı, güncel veya paleo plaka sınırları boyunca dağılım göstermekte ve büyük metalojenik zonları oluşturmaktadır.
Maden yatakları plaka hareketleri ile ilişkileri bakımından;
(i) Plaka içi bölgelerle ilişkili maden yatakları
(ii) Uzaklaşan plaka sınırlarıyla ilişkili maden yatakları,
(iii) Yaklaşan plaka sınırlarıyla ilişkili maden yatakları,
(iv) Transform faylı plaka sınırlarıyla ilişkili maden yatakları (önemsiz),
şeklinde sınıflandırılmaktadırlar. Ancak, transform faylı plaka sınırlarında gözlenen cevherleşmeler çok ender olup oluşumları tartışmalıdır.
7.2. Kıtasal Plaka İçi Bölgelerle İlişkili Maden Yatakları Burke ve Wilson (1976)'a göre, astenosfer içindeki konveksiyon akımları sonucu oluşan madde döngüsü, üstteki katı litosferde çekme kuvvetlerinin oluşmasına ve zamanla zayıf zonların gelişmesine neden olmaktadır. Bu zayıf zonlara doğru yükselen astenosfer malzemesi, üstteki litosferi kubbeleştirmekte (Şekil 7.2a), altındaki çekme kuvvetlerinin etkisiyle bu kubbeleşmiş kısım bir süre sonra üç kol halinde kırılıp yarılmaya başlamakta (Şekil 7.2b) ve bu kollardan ikisi açılmaya devam ederek uzaklaşan plaka sınırlarını oluşturmakta, üçüncüsü ise zamanla körelip, yeni çökelme ortamına malzeme taşıyan büyük bir akarsu yatağı haline (koyak ya da karkıl) (aulacogen) gelmektedir (Şekil 7.2c).
Bu olayların, yarılmaya kadar olan erken evresi kıtasal plaka içi olaylar, açılma başladıktan sonraki ileri evresi ise uzaklaşan plaka sınırları ile ilişkili olaylar şeklinde kabul edilmektedir. Ancak her yarılma olayının bir uzaklaşan plaka sınırına dönüşme zorunluluğu bulunmamaktadır.
Şekil 7.2: Astenosferde gelişen konveksiyon akımlarının etkisi ile kıtasal kabuğun domlaşması ve ileri evrelerde riftlerin oluşumu (Burke ve Vilson, 1976' dan değiştirilerek)
Şekil 7.4: Atlas Okyanusunun her iki tarafındaki kıtaların birleştirilmesi ile elde edilen üç kollu yarılım noktalarının dağılımı (Burke ve Wilson, 1976' dan değiştirilerek)
Şekil 7.13 : Kıtasal plaka içi bölgelerde gelişen magmatik olaylar ve ilişkili maden yatakları
Bu olaylar sırasında zayıf zonlar boyunca yükselen astenosfer malzemesi sıcak noktalar (hot spot) olarak tanımlanmakta, hem üzerlerindeki dış basınç azalması nedeniyle kendi içlerinde eriyen kısmın miktarı artmakta hem de çevrelerindeki litosfer malzemesini ısıtarak kısmi erimesine neden olmaktadır (Şekil 7.13).
Litosfer içine doğru yükselmiş ve kısmi erimeye uğramış astenosfer malzemesinin;
i. Plütonik derinliklerde kristallenmesi sonucu mafik ve ultramafik intrusif kompleksler ve ilişkili olarak sıvı ayrışım tipi sülfürlü yataklar (Ni-pirotin ± Co, Cu ve Pt yatakları) oluşur.
ii. İç basıncın dış basıncı geçeceği kadar sığ derinliklere yükseldiği yerlerde gelişen patlama bacaları içinde kristallenmesi sonucu alkali ultramafitler (kimberlit bacaları, karbonatitler ve lamproitler gibi) ve ilişkili olarak elmas, niyop, tantal, bakır, nadir toprak elementleri, apatit, florit ve barit yatakları oluşur.
iii. Yüzeye kadar çıkıtıkarı yerlerde volkanik peridotitler (komatitik bileşimli lavlar) ve ilişkili olarak sıvı ayrışım tipi sülfürlü yataklar (Ni-pirotin ± Co, Cu ve Pt yatakları) oluşur.
iv. Büyük kütleler halinde çıkıp önce dış basınç azalması nedeniyle tamamen erimeleri, daha sonra da magmatik sedimantasyon olarak tanımlanabilecek derecede ayrımlanarak kristallenmeleri sonucu ve tabakalı ultramafik kayaçlar ve ilişkili olarak tabandaki peridtitik seviyelerde bantlar halinde kromit yatakları (stratiform / bushweld tipi), üstteki gabroik seviyelerde ise bantlar halinde manyetit yatakları (stratiform tip) oluşur.
Diğer yandan yükselen bu sıcak astenosfer malzemeleri çevrelerindeki malzemelerin de sıcaklıklarını artırarak erimelerine neden olurlar.
i. Yükselme derinliği ve ısıtma; litosferin üst manto seviyesi içinde olur ise, üst manto malzemesi kısmi erimeye uğrar ve I tipi granitoyitik eriyikler oluşur. Bu eriyiklerin kristallenmesi sonucu; gabroyik, anortozitik ve I tipi granitoyitik (bazan alkalilerce aşırı zengin) bileşimli kayaçlar ve ilişkili Fe-Ti yatakları oluşur.
ii. Yükselme derinliği ve ısıtma; litosferin kıtasal kabuk seviyesi içinde olur ise, kıtasal kabuk malzemesi kısmi erimeye uğrar ve S tipi granitoyitik eriyikler oluşur. Bu eriyiklerin kristallenmesi sırasında ise S tipi granitoyitik kayaçlar ve ilişkili Sn-W yatakları oluşur.
Belirtilen oluşumlardan intrüzif peridotitlerin ve gabroik ve anortozitik kayaçların yüzeyleyebilmesi için kıtasal kabuğun ileri derecede (derince) aşınması gerekir. Tabakalı ultramafik kompleksler ise oldukça büyük kütleler halinde olup, astenosfer malzemesinin yüzeye kadar çıkması sonucu üzerindeki litostatik basıncın kalkması nedeniyle önce tamamen erimesi, daha sonra magmatik sedimantasyon olarak tanımlanabilecek derecede ayrımlanarak bantlar halinde yeniden kristallenmesi şeklinde oluştukları düşünülmektedir. Bu massiflerin alt seviyelerdeki ultramafik kayaçlar içinde kromit bantları, üst seviyelerdeki gabroik ve anortozitik seviyeler içinde ise manyetit bantları gözlenmektedir (Şekil 7.14).
Şekil 7.14: Tabakalı ultramafik komplekslerin iç yapısına bir örnek; Bushveld kompleksinin iç yapısı (Edwards ve Atkinson, 1986; Şekil 2.5' ten derlenmiştir)
7.2. Uzaklaşan Plaka Sınırları ve Ilişkili Maden Yatakları Yukarıda belirtildiği gibi kıtasal plaka içi bölgelerde gelişen yarılmalar bazan açılmalar sonucu uzaklaşan plaka sınırlarına dönüşürler. Açılma hareketi kademeli bir şekilde gelişir ve sırasıyla patlama bacaları, riftleşme ve grabenleşme, kaba taneli sedimantasyon, karbonatlı sedimantasyon, ince taneli sedimantasyon, volkanik faaliyetler, deniz tabanı yayılması ve okyanusal kabuk oluşumu gibi olaylar gelişir (Şekil 7. 3). Açılma olayının ilk dönemleri “erken evre”, deniz tabanı yayılması ve okyanusal kabuk oluşumu dönemleri ise “ilerlemiş evre” olarak kabul edilir.
Uzaklaşan plaka sınırlarında, gelişim evresine bağlı olarak, sırasıyla aşağıda sıralanan cevherleşmeler oluşabilmektedir (Şekil 7.3).
i- Domlaşma evresinde, patlama bacaları içinde breş dolgusu tipi sülfürlü cevherleşmeler,
ii- Riftleşme başlangıcında oluşan kırık ve çatlaklar içinde damar tipi sülfürlü cevherleşmeler,
iii- Yarılma başlangıcında, iri taneli çökeller içinde boşluk dolgusu tipi sülfürlü cevherleşmeler,
iv- Karbonatlı kayaçlar içinde strata-bound tipi sülfürlü cevherleşmeler,
v- Ortamın derinleşmesinden sonra ,ince taneli sedimanlar içinde stratiform (eksalatif sedimanter) tip sülfürlü ve oksitli cevherleşmeler,
vi- Okyanusal kabuk oluşumundan sonra üst seviyelerdeki volkanik faaliyetlere bağlı olarak değişik tiplerde volkano-sedimanter ve eksalatif sedimanter cevherleşmeler (kıprıs tipi bakır yatakları ve okyanus tabanlarındaki manganlı yumrular gibi),
vii- Okyanusal kabuğun derin kesimlerindeki peridotitik seviyeler içinde Alpin tipi kromit yatakları.
Şekil 7.3: Uzaklaşan plaka sınırlarının gelişimi ve oluşabilecek maden yatakları (I. vii. sıralaması metin içindeki sıralama ile aynıdır)
Uzaklaşan plaka sınırları boyunca gözlenen açılma hareketi, aynı zamanda hem yaklaşan plaka sınırlarının, hem de transform faylı plaka sınırlarının gelişimini ve etkinliklerini denetlemekte ve /veya yönlendirmektedir. Dolayısıyla uzaklaşan plaka sınırları, plaka tektoniği kuramında en önemli etken durumundadır.
Bu oluşumların paleo örnekleri, Afrika kıtasının batı sahilleri ile G. Amerika kıtasının doğu sahillerinde gözlenmekte olup, bu kıtaların birleştirilmesi ile Şekil 7.4 ortaya çıkmaktadır. Bu kıtaların parçalanıp birbirinden ayrılmaları olayının başlangıç aşamasında yukarıda sıralanan ilk 5 sıradaki cevherleşmelerin oluştukları, geride kalan vi. ile viii. tip cevherleşmelerin ise Atlas Okyanusunun tabanında hala oluşmaya devam ettikleri düşünülmektedir. Özellikle Zambiya’ da bulunan stratiform bakır yatakları, v. sıradaki cevherleşmelerin tipik örnekleri olup, bu tip oluşumlar Zambiya tipi Cu yatakları olarak ta adlanmaktadırlar.
Bu oluşumların güncel örnekleri ise Kızıl Deniz ve Kaliforniya Körfezi çevresinde gözlenmekte olup, deniz tabanlarındaki derin yarıklar boyunca hidrotermal faaliyetlerin güncel olarak devam ettiği ve hidrotermal çözeltilerin, içeriklerini deniz tabanına boşaltmaları sonucu önemli miktarda eser element zenginleşmesinin olduğu görülmektedir (Sawkins, 1984; s. 141 - 142). Buralardaki hidrotermal faaliyetler su/katı madde oranına göre "yoğunluğu düşük" ve "yoğunluğu yüksek" faaliyetler olmak üzere iki gruba ayrılmaktadırlar (Sawkins, 1984; s. 141 - 142). Yoğunluğu düşük hidrotermal faaliyetlerde, katı madde/su oranı düşük olup, hidrotermal ürünlerde suyun etkisi belirgin iken, ürün miktarının az oluşu ile de dikkati çekmektedirler. Yoğunluğu yüksek hidrotermal faaliyetlerde ise katı madde/su oranı yüksek ve ürün miktarı fazladır.
Kızıl Deniz'in güney ucu, tipik bir üç kollu yarık oluşumu bölgesi niteliğindedir (Şekil 7.5a). Açılmanın çok yavaş olması nedeniyle, henüz tam bir okyanusal kabuk oluşumu gelişememiştir. 1960' lı yıllardan itibaren başlayan yoğun araştırmalar sonucunda Kızıl Deniz içinde çok sayıda tuzlu su çıkış noktası saptanmıştır (Şekil 7.5b). Bu tuzlu sıcak su çıkış noktaları çevresinde, geniş alanlar kaplayan, sülfürlü minerallerce zengin çamurlar gözlenmektedir. Sayıları 13' ü bulan bu alanlardan Atlantis II adı verileni en önemli olanıdır. Burada, ortalama 20 m kalınlıkta, %3.5 Zn, %0.8 Cu ve önemli miktarda Ag içeren, sülfürce zengin ve 50 km2' lik bir alanda yayılımış, 100-200 milyon ton bir rezerv bulunmaktadır (Hackett ve Bischoff, 1973; Sawkins, 1984; s. 215-216' dan). Buradaki sıcak tuzlu sularda yapılan izotop kimyası çalışmaları, metallerin deniz suyu tarafından taşınmış olduğunu ve olasılıkla tabandaki bazaltik kayaçlardan çözüldüklerini göstermektedir. Buradaki bir başka ilginç durum ise, bu sıcak su çıkış noktalarının kıta içlerinde gözlenen (olasılıkla gelecekte transform fay hatlarını oluşturacak) kırık hatlarının Kızıl Deniz'deki açılma eksenini kesen kısımlarda gözlenmesidir.
