GEOLOGICAL FEATURES OF NEOGENE BASINS HOSTING BORATE DEPOSITS: AN OVERVIEW OF DEPOSITS AND FUTURE FORECAST, TURKEY

BOR YATAKLARINI İÇEREN NEOJEN HAVZALARININ JEOLOJİK ÖZELLİKLERİ: YATAKLARIN GENEL DEĞERLENDİRMESİ VE GELECEK ÖNGÖRÜSÜ, TÜRKİYE

Abstract

The geometry, stratigraphy, tectonics and volcanic components of the borate bearing Neogenebasins in western Anatolia offer some important insights into on the relationship between basinevolution, borate formation and mode of extension in western Anatolia. Some of the boratedeposits in NE-SW trending basins developed along the İzmir-Balıkesir Transfer Zone (İBTZ)(e.g. Bigadiç, Sultançayır and Kestelek basins), and other deposits in the NE-SW trending basinswhich occur on the northern side of the Menderes Core Complex (MCC) are The Selendi andEmet basins. The Kırka borate deposit occurs further to the east and is located in a completelydifferent geological setting and volcanostratigraphic succession. Boron is widely distributed;including in soil and water, plants and animals. The element boron does not exist freely by itselfin nature, but rather it occurs in combination with oxygen and other elements in salts, commonlyknown as borates. Approximately 280 boron-bearing minerals have been identified, the mostcommon being sodium, calcium and magnesium salts. Four main continental metallogenicborate provinces are recognized at a global scale. They are located in Anatolia (Turkey),California (USA), Central Andes (South America) and Tibet (Central Asia). The origin of boratedeposits is related to Cenozoic volcanism, thermal spring activity, closed basins and aridclimate. Borax is the major commercial source of boron, with major supplies coming fromTurkey, USA and Argentina. Colemanite is the main calcium borate and large scale productionis restricted to Turkey. Datolite and szaibelyite are confined to Russia and Chinese sources.Four Main borax (tincal) deposits are present in Anatolia (Kırka), California (Boron), and twoin the Andes (Tincalayu and Loma Blanca). Kırka, Boron and Loma Blanca have similaritieswith regard to their chemical and mineralogical composition of the borate minerals. Colemanitedeposits with/without probertite and hydroboracite are present in west Anatolia, Death Valley,California, and Sijes (Argentina). Quaternary borates are present in salars (Andes) and playalakes and salt pans (USA-Tibet). Boron is a rare element in the Earth’s crust, but extraordinaryconcentrations can be found in limited places. The formation of borate deposits can be classifiedas follows: a skarn group associated with intrusives and consisting of silicates and iron oxides;a magnesium oxide group hosted by marine evaporitic sediments; and a sodium– andcalcium–borate hydrates group associated with playa-lake sediments and explosive volcanicactivity. Some conditions are essential for the formation of economically viable borate depositsin playa-lake volcano-sedimentary sequences: formation of playa-lake environment;concentration of boron in the playa lake, sourced from andesitic to rhyolitic volcanics, directash fall into the basin, or hydrothermal solutions along graben faults; thermal springs near thearea of volcanism; arid to semi-arid climatic conditions; and lake water with a pH of between8.5 and 11. A borate is defined as any compound that contains or supplies boric oxide (BO).A large number of minerals contain boric oxide, but the three that are most important from aworldwide commercial standpoint are borax, ulexite, and colemanite, which are produced in alimited number of countries. Turkey has the largest borax, ulexite and colemanite reserves in theworld and all the world’s countries are dependent upon the colemanite and ulexite reserves ofTurkey. Most of the world’s commercial borate deposits are mined by open pit methods. Brinesfrom Searles Lake, and presumably the Chinese sources, are recovered by either controlledevaporation or carbonation. Boric acid is one of the final products produced from most of theprocesses. Further research on the mineralogy and chemistry of borate minerals and associatedminerals will the production and utilization of borate end-products. Many modern industriesneed industrial borate minerals, and many people use their products. In addition, boron isessential to plant life, and by extension, all life so it’s hard to imagine our world without usingit. Therefore, borates and their products are critical to the Sustainable Development of theworld.

Özet

Batı Anadolu'da bor içeren Neojen havzalarının geometri, stratigrafi ve volkanik bileşenleri,havza evrimi ve bor oluşumu ile Batı Anadolu'nun açılma koşulları arasında önemli bilgi veipuçları içerir. Bu bor yataklarının bir kesimi, İzmir-Balıkesir Transfer Zonu (İBTZ) boyuncagelişen KD-GB uzanımlı havzalarda (Bigadiç, Sultançayır ve Kestelek yatakları), diğer yataklarise Menderes Masifi'nin kuzey kesiminde gelişen KD-GB gidişli hatlar boyunca gözlenen Selendi ve Emet havzalarında yer alır. Kırka bor yatağı ise daha doğuda tamamen farklı bir jeolojik ortam ve volkanostratigrafik istif içinde yer alır. Bor elementi, Yerküreyi oluşturan 92 elementten birisi olarak, tüm çevremizde mevcut olup, toprak, su, bitki ve canlılarda belli oranlarda bulunabilir. Bor doğada serbest halde bulunmaz, diğer elementler ve oksijen ile birlikte genel olarak bor tuzlarını oluşturur. Bugüne kadar yapılan çalışmalarda, yaklaşık iki yüz seksendenfazla bor içeren mineral tespit edilmiştir. Bunlardan sodyum, kalsiyum ve magnezyum tuzları enyaygın olanlarıdır. Küresel ölçekte kıtasal ortamlarda dört ana metalojenik bor bölgesi bilinir.Bunlar Anadolu (Türkiye), Kaliforniya (ABD), Orta Andlar (Güney Amerika) ve Tibet (OrtaAsya)'tir. Bor yataklarının çökelme ortamı, Senozoyik volkanizması, sıcak su etkinliği, kapalıhavzalar ve kurak iklimler ile yakından ilişkilidir. Boraks, borun en önemli ticari kaynağı olmakla birlikte rezervleri Türkiye, ABD ve Arjantin'de bulunur. Kolemanit, Ca borat üretimi için anaüründür ve mevcut rezerleri Türkiye ile sınırlıdır. Datolit ve szaibelyite mineralleri Rusya veÇin'de bulunmaktadır. Dünyada ana boraks (tinkal) yatakları, Anadolu'da (Kırka), Kaliforniya'da (Boron), ve Andlarda (Tincalayu ve Loma Blanca) bulunmaktadır. Kırka, Boron ve LomaBlanca bor yatakları mineralojik bileşim ve kimyasal özellikleri bakımından birbirleri ile benzerlikler sunarlar. Probertit ve hidroborasit içeren kolemanit yatakları Anadolu, Death Valley(Kaliforniya) ve Sijes (Arjantin) bulunur. Kuvaterner yaşlı bor oluşumları ise Andlardaki salarlarda, ABD ve Tibet'te ise playa göllerinde ve tuz tavalarında bulunurlar. Bor, yerkabuğunda ender bir element olmasına karşın, belirli yerlerde sıradışı konsantrasyonlarda depolanabilir. Boratyataklarının oluşumu, aşağıdaki gibi sınıflanır: demir oksit, silikatları kapsayan intrüziflerle ilişkili skarn grupları; denizel evaporit çökelleri içinde oluşmuş magnezyum oksit grubu; ve playagöl tortulları ve patlamalı volkanik aktivite ile ilişkili, sodyum ve kalsiyum bor hidratlar grubu.Volkanosedimanter playa-göl çökellerinde, ekonomik açıdan önemli bor yataklarının oluşumuaşağıdaki koşullara bağlıdır: playa-göl ortamının oluşması; playa-gölde konsantrasyon, andezitik kaynaklı riyolitik volkanikler, havza içine doğrudan kül ya da graben fayları boyunca hidrotermal çözelti taşınımı; volkanizma çevresinde sıcak su kaynakları; kurak veya yarı-kurak iklimkoşulları; ve göl suyunun pH aralığı, 8.5 - 11 arasında olmasıdır. Bor mineralleri, borik oksit(B2O3) içeren bileşikler olarak tanımlanır. Minerallerin büyük bir kısmı bor oksit içerir. Bununla birlikte, boraks, üleksit ve kolemanit dünya çapında ticari önem taşıyan üç bor mineralidir. Bumineraller belirli ülkelerde gözlenir. Türkiye, dünyanın en büyük boraks, üleksit ve kolemanitrezervlerine sahiptir. Bütün ülkeler Türkiye'nin kolemanit ve üleksit rezervlerine bağımlıdır