LEONARDİT MADENİNİN OLUŞUMU

Dr. Selami İstanbulluoğlu

Maden Y. Mühendisi

 

Leonardit madeni, linyit kömürü damarının bir kısmının milyonlarca yıl süren oksidasyonu ve kimyasal değişimi sonucu oluşur. İncelenen onlarca leonardit madeni sahasının özeti olarak bir oluşum modeli oluşturulmuştur. Leonarditin oluşum sürecindeki aşamaları ve oluşumuna bağlı jeolojik özellikleri şöyle sıralanabilir:

1- Önce Linyit Kömürü Damarı Oluşur (Sekiller A ve B).

Çeşitli bitki artıkları, uygun nemli ve sıcak ortamlarda, binlerce/on binlerce yıl boyunca göl veya deniz dibine birikir. Biriken bu bitki artıklarının kalınlığı onlarca veya yüzlerce metreyi bulabilir. Daha sonra, çeşitli tektonik ve jeolojik nedenlerle, biriken bitki artıklarının üzeri toplam kalınlığı yüzlerce veya binlerce metreyi bulabilen ve çoğu geçirgen olmayan başka kayaç tabakaları ile örtülür ve bitki artıklarının hava ile teması kesilir. Üzerindeki kaya tabakalarının devasa ağırlığının neden olduğu yüksek basınç, yüksek ısı ve oksijensiz ortamda (zaten önceden ayrışarak, bozuşarak ve çürüyerek ortamdaki su ile jel haline gelmiş olan) bitki artıkları fiziksel ve kimyasal değişime uğramaya başlar. Milyonlarca yıl süren bu fiziksel ve kimyasal değişim sonrasında linyit kömürü oluşur. Aşırı sıkışma sonucu, oluşan linyit damarının kalınlığı metreler hatta santimetreler düzeyine düşer.

2- Hava İle Temas Sağlanır (Şekil C).

Linyit damarı oluştuktan sonra hala yer yüzeyinin yüzlerce veya binlerce metre altındadır ve tamamen örtünmüş durumdadır. Bu şekli ile milyonlarca yıl süren bir bekleme dönemine girer. Bu bekleme dönemi içerisinde kırılma (fay), bükülme, yükselme, çökme ve/veya üzerindeki tabakaların aşınarak uzaklaşması gibi çeşitli tektonik ve jeolojik etkilerle linyit damarının bir kısmı yeryüzüne çok yaklaşabilir veya doğrudan yeryüzüne açılabilir. Böylece, linyit damarinın yeryüzüne açılan veya çok yaklaşan bölümü hava ile temas etmeye başlar.

3- Oksidasyon Ve Tekrar Kimyasal Değişim Başlar (Şekil D)

Linyit damarıın hava ile (hava içerisindeki oksijen ile) temas eden yüzeyinde oksidasyon ve kimyasal değişim başlar. Linyit leonardite dönüşürken (hümik asitler molekülleri oluşurken) içeriğindeki karbon ve C/N oranları ile pH değeri azalır, oksijen oranı artar. Bu oksidasyon ve kimyasal değişim binlerce veya milyonlarca yıl sürebilir ancak etkili olduğu uzaklık oksijenin erişebildiği mesafe ile sınırlıdır. Oksijenin erişemediği derinliklerde herhangi bir değişim olmaz.

4- Leonardit Madenini Oluşur (Şekil E).

Linyit damarının fiziksel/kimyasal şartları, bitkisel kökeni, etkileşime geçtiği oksijenin yeterliliği, etkileşme süresinin uzunluğu ve etkileşme süresindeki çevre ve iklim koşulları gibi faktörler de uygun olursa damarın hava ile temas eden kısmı kimyasal ve fiziksel değişimini tamamlayarak leonardit madenine dönüşür. Eğer bu faktörlerin biri veya birkaçı uygun değilse leonardite dönüşemez, başka kayaçlara (örneğin kül benzeri toprağa) dönüşebilir. Veya çok az bir değişimle orijinal linyit ile leonardit arasında kalır.

5- Yeryüzünün Aşınan Kısmı Tekrar Dolabilir Ve Leonardit Damarı Derinlerde kalabilir (Şekil F).

OLUŞUMUNA BAĞLI OLARAK LEONARDİTİN BAZI JEOLOJİK ÖZELLİKLERİ:

  1. Organik kökenlidir. Düzensiz de olsa tabakalı yapıdadır. Orijinali olan linyit damarının tabaka yapısına bir ölçüde sadık kalır.

  2. Rengi siyah ile koyu kahverengi arasındadır.

  3. Kokusuzdur.

  4. Orijinali olan linyit kömürü gibi leonardit de kristal yapıya sahip değildir. Amorf yapıdadır.

  5. Parlak ve camsı görünüşlüdür.

  6. Oksijen linyit damarının yeryüzüne açılan (hava ile temas eden) yüzeyinden itibaren en fazla 20 metre kadar içerisine nüfus edebilmektedir. Daha fazla derinliklere erişememektedir. Bu nedenle; oksidasyon, kimyasal değişim ve leonardit oluşumu en fazla bu 20 metrelik dilimde olabilmektedir.

  7. Orijinali olan linyit damarının çok az bir bölümü hava ile temasa geçip değişime uğrayabildiği için düzensiz ve çok küçük rezervler halinde bulunur. On milyonlarca ton, hatta yüz milyonlarca ton rezerve sahip bir linyit kömürü sahasında damarının sadece birkaç yüz tonluk veya birkaç bin tonluk bir bölümü leonardite dönüşebilmektedir. Bu nedenle, leonardit madeni Ülkemizde ve Dünya genelinde, öteki madenlerle karşılaştırıldığı zaman, çok çok az bir toplam rezerve sahiptir.

  8. Linyit kömürü damarının hava ile temas eden bölümü genellikle tektonik hareketlere en fazla maruz kalan bölümüdür. Veya, tektonik hareketlere çok fazla maruz kaldığı için yerüstüne açılıp hava ile temas edebilmektedir. Tektonik hareketlerin bu denli fazla olması ise leonardit damarlarının jeolojik olarak aşırı düzensizliklerine ve deformasyonlarına neden olmaktadır. Leonardit damarlarının 5-10 metrelik bir uzanımında bile (kimi zaman birkaç metrelik uzunlukta bile) damarın kırılması, kıvrılması, bükülmesi, eğiminin ve kalınlığının büyük ölçülerde değişmesi gibi anormalliklere çok sık olarak rastlamaktadır. Damarın bu yapısı da leonarditin madenciliğini çok zor ve çok pahalı bir hale getirmektedir.

  9. Leonarditin kalitesi (içerisindeki hümik asitlerin oranı) damarın kesiti boyunca eşit değildir, az veya çok farklılıklar gösterebilmektedir. Aynı şekilde, birbirine yakın farklı damarlar şeklinde oluşmuşsa bu damarların kaliteleri de birbirinden farklı olmaktadır. Oksidasyon ve kimyasal değişim sürecinde bitkisel köken dışındaki tüm faktörlerin aynı olmasına karşın damarın kesiti boyunca böyle kalite farklarının olması, leonarditin oluşumunda bitkisel köken çeşitliliğinin önemini işaret etmektedir. Linyit kömürü damarının oluşma sürecinde göl veya deniz dibine bitki artıkları birikirken yer üstünde defalarca iklim ve bitki örtüsü değişiklikleri olmaktadır. Böylece, farklı kalınlıklarda biriken bitki artıkları farklı türden bitkilerden geliyor olabilmektedir.

  10. Leonardit damarları içerisinde (bir tür ağaç kökü fosili dışında) fosile rastlanılmamıştır. İki defa kimyasal değişim geçirerek oluşmuş olması bunun nedeni olabilir. Ancak, leonardit damarlarının hemen üzerindeki tabakalar genellikle fosil açısından zengin tabakalardır.

  11. Oksidasyon sırasında molekül bağları zayıflar ve bunun sonucu olarak da oluşan leonardit yumuşak bir kayaçtır. Sertlik derecesi 1’dir.

  12. Oksidasyon sırasında leonardit ortamdan oksijen alır ve ortama karbon verir. Bu nedenle; leonarditin oksijen oranı orijini linyit kömüründen daha yüksektir, karbon oranı ise daha düşüktür.

  13. Leonardit madeni çok iyi bir su tutucu olduğu için nem oranı oluştuğu linyitten daha yüksektir. Orijinal (kazılmadan önce) leonardit madeni %35-%45 arası nem içerir. Kuru bazda (nemi alındıktan sonra) ağırlığının %40 ile %90 arasındaki kısmını hümik asitler oluşturur. Geri kalan kısmı büyük ölçüde kil mineralleridir.

  14. Çok yüksek oranlarda hümik asitler içermesi nedeniyle asidik bir madendir. pH değeri 3 ile 5 arasındadır.

  15. Leonardit madeninin oluştuğu linyit kömürü damarları, çoğunluğu miyosen dönemi olmak üzere, eosen döneminin sonları ile pliyosen döneminin başlangıcı arasında oluşmuşlardır. Başka bir ifade ile, günümüzden yaklaşık 35 milyon yıl öncesi ile yaklaşık 5 milyon yıl öncesi arası oluşmuşlardır. Daha yaşlı oluşumların leonardit madenine dönüşmüş olsalar bile oksidasyon zamanının çok fazla uzunluğu nedeni ile bu özelliklerini kaybettikleri düşünülmektedir.