Beypazarı (Ankara) kuzeybatısındaki orta–geç miyosen sedimanter istifinin sedimantolojisi, jeokimyasal özellikleri, trona oluşumu ve çözelti madenciliği uygulamaları

Abstract

Beypazarı (Ankara) Havzası, dünya ölçeğinde ekonomik öneme sahip trona yatakları nedeniyle Türkiye’nin önemli Neojen gölsel havzalarındandır. Bu çalışmada, havzanın kuzeybatısında yüzeylenen ve sondajlarla izlenen Orta Miyosen–Pliyosen yaşlı istifin stratigrafik, sedimantolojik, palinolojik ve jeokimyasal özellikleri incelenmiştir. Çökelme ortamları ve havza evrimi değerlendirilmiştir. Ayrıntılı litostratigrafik birimler tanımlanmış, petrografik incelemeler yapılmıştır. Organik maddece zengin seviyelerde palinolojik, sondaj karotlarında ise tüm kaya analizleri gerçekleştirilmiştir. Sedimantolojik veriler; alüviyal yelpaze, akarsu, bataklık, kıyısal göl, açık göl, derin göl ve evaporitik göl ortamlarını temsil eden litofasiyes ve fasiyes topluluklarını ortaya koymuştur. Palinolojik bulgular, havza çevresinde zengin karasal bitki örtüsünün bulunduğunu ve gölsel–bataklık sistemlerin çökelim boyunca sürdüğünü göstermektedir. Eu/Eu*, Sc/Nb, Th/Sc, Th/U ve Zr/Sc oranları, sedimanların ağırlıklı olarak felsik-ortaç kaynaklardan beslendiğini göstermiştir. ICV değerleri (>0.84) sedimanların olgunlaşmamış olduğunu, ortalama 13.75 olan düşük CIA değerleri ise kaynak alanlarda düşük-orta dereceli kimyasal ayrışmayı belirtmektedir.Sr/Ba, V/(V+Ni) ve Ceanom. göstergeleri, Hırka Formasyonu’nda yüksek tuzluluk ile anoksik ve kısmen öksinik koşulların geliştiğini göstermektedir. Düşük Nd içerikleri tronanın hızlı çökelimini, orta Nd içerikleri ise havza kayaçlarında orta şiddette sedimantasyonu işaret etmektedir. Örnekler Mg bakımından zengin kloritik alterasyon göstermektedir. Bulgular, çökelme sırasında alkali göl koşullarının egemen olduğunu ve organik madde korunumu için uygun paleoçevresel şartların geliştiğini ayrıca desteklemektedir. Beypazarı Havzası, Neojen boyunca tektonik kontrollü intramontan bir havza olarak gelişmiştir. Erken evrelerde karasal kırıntılı sistemler, ardından derin alkali göl, son aşamada evaporitik ortamlar egemen olmuştur. Trona oluşumu; evaporasyon, tektonik kontrol, göl seviyesi değişimleri, volkanik katkılar ve göl suyunun jeokimyasal evriminin ortak etkisiyle gerçekleşmiştir. Bu süreçler, havzanın çok evreli çökelme geçmişini ve ekonomik potansiyelini birlikte açıklamaktadır.

The Beypazarı (Ankara) Basin is one of Türkiye’s important Neogene lacustrine basins because it hosts trona deposits of global economic significance. This study investigates the stratigraphic, sedimentological, palynological, and geochemical characteristics of the Middle Miocene–Pliocene succession exposed and intersected by boreholes in the northwestern part of the basin. The depositional environments and basin evolution were also evaluated. Detailed lithostratigraphic units were defined, and petrographic investigations were conducted. Palynological analyses were performed on samples from organic matterrich intervals, whereas whole-rock analyses were carried out on drill-core samples. Sedimentological data revealed lithofacies and facies associations representing alluvial fan, fluvial, swamp, marginal-lacustrine, open-lacustrine, deep-lacustrine, and evaporiticlacustrine environments. Palynological findings indicate the presence of rich terrestrial vegetation around the basin and the persistence of lacustrine–swamp systems throughout deposition. Eu/Eu*, Sc/Nb, Th/Sc, Th/U, and Zr/Sc ratios indicate that the sediments were predominantly derived from felsic to intermediate source rocks. ICV values (>0.84) suggest sedimentary immaturity, whereas the low CIA values, averaging 13.75, indicate low to moderate chemical weathering in the source areas. Sr/Ba, V/(V+Ni), and Ce anomaly proxies indicate the development of highly saline, anoxic, and locally euxinic conditions within the Hırka Formation. Low Nd concentrations suggest rapid trona precipitation, whereas moderate Nd concentrations indicate moderate sedimentation intensity in the basin-fill rocks. The samples also exhibit Mg-rich chloritic alteration. These findings further support the predominance of alkaline lake conditions during deposition and the development of suitable paleoenvironmental conditions for organic matter preservation. The Beypazarı Basin developed as a tectonically controlled intramontane basin throughout the Neogene. Continental clastic systems dominated the early stages, followed by deep alkaline lake conditions and, finally, evaporitic environments. Trona formation resulted from the combined effects of evaporation, tectonic control, lake-level fluctuations, volcanic contributions, and the geochemical evolution of lake water. These processes collectively explain the multistage depositional history and economic potential of the basin.