BURSA-BİLECİK-ESKİŞEHİR ARASINDAKİ BÖLGEDEKİ JEOKİMYASAL ANOMALİLERİN JEOİSTATİSTİKSEL YÖNTEMLERLE İNCELENMESİ INVESTIGATION OF GEOCHEMICAL ANOMALIES IN THE REGION AMONG BURSA-BİLECİK-ESKİŞEHİR USING GEOSTATISTICAL METHODS ÇAĞATAY ALP ARSLAN PROF. DR. MURAT ERCANOĞLU Tez Danışmanı Hacettepe Üniversitesi Lisansüstü Eğitim - Öğretim ve Sınav Yönetmeliğinin Jeoloji Mühendisliği Anabilim Dalı için Öngördüğü YÜKSEK LİSANS TEZİ olarak hazırlanmıştır. 2018 ÖZET BURSA-BİLECİK-ESKİŞEHİR ARASINDAKİ BÖLGEDEKİ JEOKİMYASAL ANOMALİLERİN JEOİSTATİSTİKSEL YÖNTEMLERLE İNCELENMESİ Çağatay Alp ARSLAN Yüksek Lisans, Jeoloji Mühendisliği Bölümü Tez Danışmanı: Prof. Dr. Murat ERCANOĞLU Mayıs 2018, 51 Sayfa Bilecik-Bursa-Eskişehir arasındaki bölgede MTA tarafından yapılan jeokimyasal anomali çalışmaları yüksek miktarda numune ve veriyle gerçekleştirilmiş ancak jeoistatistiksel değerlendirme gerçekleştirilmemiştir. Bu çalışmada, bölgedeki potansiyel maden yataklarının jeoistatistiksel yöntemlerle tespit edilmesi amaçlanmıştır. Tez çalışması kapsamında, çalışma sahası olarak Bilecik-Bursa- Eskişehir arasındaki 1/25000 ölçekli H23-c1, c3, c4, d3, H24-c3, c4, d2, d3, d4, H25- c4, d3, d4, İ23-a2, b1, b2, İ24-a1, a2, b1, b2, İ25-a1, a2, b1, b2 topoğrafik harita paftalarını içeren bölge seçilmiştir. MTA tarafından yaklaşık 3500 km²’lik alandan alınan, 2896 adet dere sedimanı örneği, 22 adet kayaç ve ağır mineral tespiti amacıyla 178 adet bate örneği üzerinde gerçekleştirilen genel jeokimya çalışmaları sonucunda ortaya çıkan anomaliler, jeoistatistiksel yöntemlerle incelenmiştir. Araziden alınan toprak ve kayaç örnekleri, Cu, Pb, Zn, As, Ag, Sb, Mo elementleri için analiz edilmiştir. Dere sedimanı örnekleri km2’ye 1 örnek düşecek şekilde ve bate örnekleri genellikle 10 km2’de 1 örnek olacak şekilde bölgedeki derelerden alınmıştır. Belirlenen anomali sahalarındaki değişkenlerin korelasyonları tespit edilerek Cu, Pb ve Zn elementlerine ait verilerin kullanılması uygun bulunmuştur. Gamlib Gs+ ve Surfer programları kullanılarak varyogramlar dört ana yönde hesaplanmış ve i deneysel varyogramlar çizilmiştir. Hesaplamalar sonucu bölgesel değişkenlerin alansal dağılımının izotrop olduğu tespit edilmiş, daha sonra elde edilen deneysel verilere SGeMS programıyla küresel modelleme uygulanmıştır. Son olarak Gs+ programı üzerinde krigleme yöntemi kullanılarak kestirim yapılmış ve bu sonuçlarla alansal korelasyon derecelerini gösteren haritalar üretilmiştir. Elde edilen haritalara göre Cu, Pb ve Zn anomalileri bölgenin batısında ve güneydoğusunda yoğunlaşmıştır. Bu üç element birlikte ele alındığında H23-c-4, İ25- b-1 ve İ25-b-2 paftalarında ortak olarak yüksek değerler göstermektedir. Üretilen haritalar, potansiyel kaynaklara işaret edebilecek bu üç paftada detaylı etütlerin yapılmasıyla ilgili ön fikir vermektedir. Anahtar Kelimeler: Maden yatağı, jeokimyasal anomali, jeoistatistik, varyogram, modelleme, krigleme. ii ABSTRACT INVESTIGATION OF GEOCHEMICAL ANOMALIES IN THE REGION AMONG BURSA-BİLECİK-ESKİŞEHİR USING GEOSTATISTICAL METHODS Çağatay Alp ARSLAN Master of Science, Department of Geological Engineering Supervisor: Prof. Dr. Murat ERCANOĞLU May 2018, 51 Pages Considerable amount of specimen and data were used in the geochemical anomaly studies which were performed by MTA in the region among Bursa-Bilecik-Eskişehir, yet geostatistical analyses were not inclued in the studies. In this study, determining potential ore deposits of the relevent region by the geostatistical analyses are aimed. In the scope of this thesis, the region among Bursa-Bilecik-Eskişehir, where involves 1/25000 scale H23-c1, c3, c4, d3, H24-c3, c4, d2, d3, d4, H25-c4, d3, d4, İ23-a2, b1, b2, İ24-a1, a2, b1, b2, İ25-a1, a2, b1, b2 topographic map sections, is selected as studying field. The anomaly results of geochemical studies on 2896 each of stream sediment, 22 each of rock and 178 each of washbowl specimens for heavy mineral analysis, which were taken by MTA from 3500 km² area, were analyzed with geostatistical methods. The soil and rock specimens were analyzed for Cu, Pb, Zn, As, Ag, Sb, Mo elements. Stream sediment specimens were taken as 1 each in 1 km² area and heavy mineral specimes were generally taken as 1 in 10 km2 from the streams in the area. Variables’ correlations on the specified anomaly field were determined and the data of Cu, Pb ve Zn were approved to be used in the geostatistical analyses. Variograms were calculated in cardinal points and their experimental variograms were plotted with Gamlib Gs+ and Surfer. Areal distribution of regional variables were found isotropic as conclusion and global modeling was iii applied on these data. Finally, estimations were made with the Kriging method on Gs+ software, and maps were created with these results to show regional correlations, in order to estimate and plot the areal extent of the possible ore deposits. Cu, Pb ve Zn anomalies are centred upon the west and southeast of the site according to the created maps. As these three elements are paired with, they indicate common high anomaly values on H23-c-4, İ25-b-1 ve İ25-b-2 sections. Created maps provide pre-understanding about making detailed research on these three scaled sections which can indicate potential sources. Key Words: Ore deposits, geochemical anomaly, geostatistics, variogram, modeling, kriging. iv TEŞEKKÜR Yüksek lisans yapmaya karar vermem de dahil olmak üzere tezimin her aşamasında emeği olan, bilgisi, tecrübesi, ilgisi ve nezaketi ile en zor zamanlarda dahi yanımda olarak fikirlerimi ve çalışmalarımı şekillendiren, vizyonumu ve ufkumu genişleten çok değerli hocalarım ve tez danışmanlarım Sayın Prof. Dr. Cem Saraç ve Sayın Prof. Dr. Murat Ercanoğlu’na; Tezimin çalışma bölgesine ait veri tabanının oluşturulmasında ve jeolojik raporların hazırlanmasında bilgi, kaynak ve önerilerini paylaşan MTA Jeoloji Etütleri Daire Başkanı Sayın Dr. M. Bahadır Şahin’e; Mesleki birikimimin oluşmasını sağlayan ve bana mesleğimi bir kat daha sevdiren Hacettepe Üniversitesi Jeoloji Mühendisliği Bölümü hocalarıma; Lisans ve yüksek lisans hayatımda her daim yanımda ve yardımcı olan kadim dostum Kemal Cem Solak’a, Hayatımın her anında ilgiyle, sabırla, maddi ve manevi her anlamda yanımda olan, sevgili aileme ve eşime, SONSUZ TEŞEKKÜRLERİMİ SUNARIM. v İÇİNDEKİLER Sayfa ÖZET ............................................................................................................................ i ABSTRACT ................................................................................................................ iii TEŞEKKÜR ................................................................................................................. v İÇİNDEKİLER ............................................................................................................. vi ŞEKİLLER ................................................................................................................ viii ÇİZELGELER ve EŞİTLİKLER ................................................................................... ix SİMGELER ve KISALTMALAR .................................................................................... x 1. GİRİŞ ....................................................................................................................... 1 1.1. Çalışmanın Amacı ...................................................................................... 2 1.2. Çalışma Alanının Genel Özellikleri ............................................................. 2 1.3. Önceki Çalışmalar ...................................................................................... 4 2. BURSA-BİLECİK-ESKİŞEHİR ve YAKIN ÇEVRESİNİN JEOLOJİSİ ....................... 9 3. ÇALIŞMA SAHASININ JEOLOJİSİ ........................................................................ 12 3.1. Stratigrafi .................................................................................................. 12 3.1.1. Söğüt Metamorfikleri ...................................................................... 12 3.1.1.1. Mermer ............................................................................ 12 3.1.1.2. Gnays ve Granit ............................................................... 12 3.1.1.3. Yeşil ve Mavi Şistler .......................................................... 12 3.1.2. Karatepe Karmaşığı ....................................................................... 13 3.1.3. Bayırköy Formasyonu .................................................................... 13 3.1.4. Dağküplü Karmaşığı ....................................................................... 13 3.1.5. Bilecik Kireçtaşı ............................................................................. 14 3.1.6. Arifler Melanjı ................................................................................ 14 3.1.7. Muratdere Granitoyiti ...................................................................... 14 3.1.8. Çokköy Formasyonu ...................................................................... 14 3.1.9. Gümele Formasyonu ...................................................................... 14 3.1.10. Traverten .................................................................................... 14 3.1.11. Alüvyon ....................................................................................... 15 3.2. Magmatizma ............................................................................................ 15 3.3. Metamorfizma .......................................................................................... 17 3.4. Yapısal Jeoloji .......................................................................................... 17 3.5. Cevherleşme ............................................................................................ 18 vi