Abridged English version
Albite deposits of western Turkey occur within the gneiss around Çine, Akçaova, Karpuzlu, Bozdogan, Hisarardı, Güre, Söke, and Bafa regions (Fig. 1A). The most important deposits occur along the Karadere mineralization zone [9]. This zone corresponds to an anticlinorium oriented N10–30E, which can be followed approximately along 15 km between Labranda to the south and Karpuzlu to the north (Fig. 1A). The deposits are generally located in the central parts of the folds in the form of ellipsoid, pocket, elongated pods or veins and irregular bodies (Fig. 1B–C).
Surrounding rocks are represented principally by augen and banded gneiss (Fig. 1B–C). Quartzite, titaniferous quartzite and micaschist are also seen either as surrounding rocks or interlayers within the deposits (Fig. 2A–E).
Structural study of the surrounding rocks shows that the massif has been affected by multiple deformation phases (Fig. 2B and C).
Albite mineralization must have taken place during and just after the last syn-schistose phase, accompanied by migmatitization and gneiss anatexis. This phase, responsible for the major pervasive schistosity of the massif, has erased the traces of the previous deformations.
Recently, Sarıkısık, Alipasa, Cevizdere and Meseligedik deposits, which form the northern part of the Karadere mineralization zone, have been explored intensively by detailed geological maps, 50 drilling accounting 5132 m of total length, 44 cross-sections, 600 baken tests and 216 chemical analyses. Those analyses are available upon request.
This work has permitted to know the geological characteristics of the massif and to discover the great reserves that place them among the most important world deposits.
These reserves were calculated by cross-section method based on surface geology and drilling core data. The limits of the ore body were taken equal to the thickness, determined by drilling. The density was measured as 2.6 t m−3. Proven mineable reserves of these four deposits were calculated to 100.65 million tons, of which 78% is formed by Na-rich ore grading 10.27% Na2O. Na-poor ore, grading 8.37% Na2O and 1.11% K2O, forms 4.4 million tons, whereas the remaining 8.2 million tons NaK ore grade 4.61% Na2O and 4.05% K2O. The deposit reserves and their average compositions are presented in Tables 1–4.
Réserves prouvées exploitables du gisement de Sarıkısık
Proved mineable reserves of Sarıkısık deposits
Types de minerais | Réserve prouvée exploitable (tonne) | Teneur moyenne (oxyde %) |
Réserve (tonnes) | ||
I. Ore : Na2O% ⩾ 10,5 | 6 409 256 | Na2O : 10,90 ; K2O : 0,26 |
Fe2O3 : 0,09 ; TiO2 : 0,27 | ||
II. Ore : 10 ⩽ Na2O% < 10,5 | 1 432 566 | Na2O : 10,35 ; K2O : 0,25 |
Fe2O3 : 0,16 ; TiO2 : 0,25 | ||
III. Ore : 9 ⩽ Na2O% < 10 | 2 792 987 | Na2O : 9,43 ; K2O : 0,46 |
Fe2O3 : 0,40 ; TiO2 : 0,24 |
Réserves prouvées exploitables du gisement d'Alipasa
Proved mineable reserves of Alipasa deposits
Types de minerais | Réserve prouvée exploitable (tonne) | Teneur moyenne (oxyde %) |
I. Ore : Na2O% ⩾ 10,5 | 2 918 133 | Na2O : 10,87 ; K2O : 0,17 |
Fe2O3 : 0,04 ; TiO2 : 0,24 | ||
II. Ore : 10 ⩽ Na2O% < 10,5 | 7 580 959 | Na2O : 10,33 ; K2O : 0,20 |
Fe2O3 : 0,07 ; TiO2 : 0,26 | ||
III. Ore : 9 ⩽ Na2O% < 10 | 2 973 421 | Na2O : 9,38 ; K2O : 0,23 |
Fe2O3 : 0,16 ; TiO2 : 0,20 | ||
IV. Ore : 7 ⩽ Na2O% < 9 | 1 254 618 | Na2O : 8,54 ; K2O : 0,53 |
Na2O% + K2O% ⩾ 8,5 | Fe2O3 : 0,31 ; TiO2 : 0,24 |
Réserves prouvées exploitables du gisement de Cevizdere
Proved mineable reserves of Cevizdere deposits
Types de minerais | Réserve prouvée exploitable (tonne) | Teneur moyenne (oxyde %) |
I. Ore : Na2O% ⩾ 10,5 | 22 702 096 | Na2O : 10,85 ; K2O : 0,19 |
Fe2O3 : 0,08 ; TiO2 : 0,28 | ||
II. Ore : 10 ⩽ Na2O% < 10,5 | 4 411 507 | Na2O : 10,31 ; K2O : 0,17 |
Fe2O3 : 0,06 ; TiO2 : 0,22 | ||
III. Ore : 9 ⩽ Na2O% < 10 | 7 026 529 | Na2O : 9,64 ; K2O : 0,40 |
Fe2O3 : 0,22 ; TiO2 : 0,21 | ||
IV. Ore : 7 ⩽ Na2O% < 9 | 13 098 977 | Na2O : 8,35 ; K2O : 1,17 |
Na2O% + K2O% ⩾ 8,5 | Fe2O3 : 0,38 ; TiO2 : 0,29 | |
V. Ore : Na2O% < 7 | 8 177 769 | Na2O : 4,61 ; K2O : 4,05 |
Na2O% + K2O% ⩾ 8,5 | Fe2O3 : 1,01 ; TiO2 : 1,17 |
Réserves prouvées exploitables du gisement de Meseligedik
Proved mineable reserves of Meseligedik deposits
Types de minerais | Réserve prouvée exploitable (tonne) | Teneur moyenne (oxyde %) |
I. Ore : Na2O% ⩾ 10,5 | 4 696 370 | Na2O : 10,62 ; K2O : 0,17 |
Fe2O3 : 0,03 ; TiO2 : 0,27 | ||
II. Ore : 10 ⩽ Na2O% < 10,5 | 1 183 520 | Na2O : 10,30 ; K2O : 0,24 |
Fe2O3 : 0,02 ; TiO2 : 0,25 | ||
III. Ore : 9 ⩽ Na2O% < 10 | 13 987 890 | Na2O : 9,40 ; K2O : 0,24 |
Fe2O3 : 0,05 ; TiO2 : 0,23 |
The ore has generally a granoblastic texture. It is formed principally by statically recrystallised polygonal albite of 300-μm average grain size. Quartz occurs in various quantities. Biotite, muscovite, potassic feldspar, hornblende, sphene, apatite, rutile and zircon are the accessory minerals (Fig. 3A–C). Near the contacts with the surrounding rocks, the ore shows porphyroblastic and migmatic textures (Fig. 2D–E). In the porphyroblastic ore, albite occurs either as large minerals between 2 mm and 15 mm of grain size or small granulated or recrystallised minerals of 300 μm average grain size (Fig. 3D). Migmatitic ore is formed principally by fine-grained albite and quartz as dynamically recrystallised minerals.
Albite mineralization may be the result of the differentiation of the Na-rich melt formed by anatexis of the gneiss within the axial parts of the north–south-oriented folds. The partial melting of the gneiss must have occurred during the last period of the metamorphism, at Miocene time.
1 Introduction
Les gisements d'albite de Turquie occidentale sont les principales ressources de l'industrie céramique européenne. La plus grande partie de la production est importée par l'Italie et l'Espagne en différents produits qualifiés, selon leurs compositions chimiques, sous les noms de produit flotté, verre, extra et standard [2]. La production annuelle a augmenté dans la dernière décennie et a atteint approximativement 3 millions de tonnes dans l'année 2003.
Il faut rappeler que, jusqu'en 1998, tous ces gisements étaient exploités incorrectement par des tranchées non planifiées, du fait du manque de données géologiques. Cependant, depuis cette année, une campagne d'étude géologique détaillée a été menée dans les concessions de la Société minière de Çine Akmaden. Dans ce cadre, les quatre gisements qui forment la partie septentrionale de la zone de Karadere (gisements de Sarıkısık, Alipasa, Cevizdere et Meseligedik) ont été explorés en détail par des méthodes comprenant cartes géologiques détaillées, 50 sondages carottés d'une longueur totale de 5132 m, 44 sections transversales, 600 tests de cuisson et 216 analyses chimiques. Le détail de ces données peut être obtenu auprès de l'auteur.
Ce travail a permis de connaître les caractères géologiques du massif, la géométrie des gisements et surtout de découvrir de grandes réserves à l'échelle mondiale. La réserve totale prouvée exploitable de ces quatre gisements a été évaluée à 100,65 Mt, dont 78% constitué de minerai riche en sodium, avec une teneur égale à 10,27% en Na2O.
Cet article a pour objectif de communiquer au public les principaux résultats permettant de connaître les caractères géologiques du minerai et des roches encaissantes, et de mettre en évidence de grandes réserves, qui placent ces gisements au premier rang à l'échelle mondiale.
2 Géologie générale et évolution métamorphique
Le massif de Menderes est formé, du bas vers le haut, de gneiss, de schistes et de marbres, représentant à l'origine une série sédimentaire formée probablement de grès, d'argile et de calcaire. Les gneiss sont représentés généralement par des gneiss oeillés et rubanés, plus rarement par des gneiss migmatitiques et granitiques. Dans cette série, on observe par endroits des niveaux de micaschiste et de quartzite. Les gneiss œillés ont été datés à 500 Ma [4–6] et les gneiss granitiques à 480 Ma [5], indiquant que la première phase du métamorphisme a eu lieu entre le Cambrien et l'Ordovicien. Après cette période, entre l'Ordovicien et le Trias, sont intervenus la sédimentation des argiles et, entre le Trias et le Paléocène, le dépôt de calcaires de plate-forme. La deuxième phase de métamorphisme a eu lieu entre le Paléocène et l'Éocène, ainsi que l'indique l'âge de la muscovite des gneiss, qui a été établi entre 63 Ma et 48 Ma [5]. Cette phase, qui correspond à des conditions de haute température (660 °C) et de pression moyenne de 5–6 kbar [1], est probablement liée à l'épaississement de la croûte continentale par obduction des nappes ophiolitiques [5–8]. À partir du Miocène, l'Anatolie occidentale subit des contraintes compressives de direction est–ouest, créant des grabens est–ouest et des plissements de direction nord–sud. Certaines intrusions magmatiques, de composition variée, ont aussi eu lieu dans les parties basales de la séquence métamorphique [3–5]. La présence de grenat et de sillimanite dans les granites intrusifs [5] montre que le magma a été généré par la fusion des gneiss formant la partie basale du massif métamorphique de Menderes. Il est fort probable que la minéralisation d'albite prend naissance au cours de cette période, car les gisements sont localisés essentiellement dans les parties basales du massif et dans les parties centrales des grand plis de direction nord–sud.
3 Géologie des gisements d'albite
Les gisements d'albite de Turquie occidentale se trouvent principalement au sein de gneiss dans la partie inférieure du massif métamorphique de Menderes, près des communes de Çine, Karpuzlu, Akçaova, Hisarardı, Güre Bozdogan et Bafa (Fig. 1A). Les plus importants gisements, tels que Kutay, Alakaya, Yassıtas, Karadere, Söbçayırı, Yılanlıpınar, Sarıkısık, Alipasa, Cevizdere et Meseligedik, se situent sur la zone de minéralisation de Karadere [9]. Cette zone a une forme d'anticlinorium de 15 km de longueur, orienté N10–30E (Fig. 1B). L'étude géologique détaillée des gisements de Sarıkısık, Alipasa, Cevizdere et Meseligedik, qui forment la partie septentrionale de cette zone (Fig. 1B et C), a permis de mettre en évidence de grandes réserves à l'échelle mondiale. Les réserves prouvées exploitables de ces quatre gisements ont été évaluées à 100,65 Mt, avec un taux de décapage/minerai égal à 0,51 m3 t−1. 78% de ces réserves sont représentées par un minerai riche en sodium, de composition moyenne 10,27% Na2O, 0,23% K2O, 0,09% Fe2O3, 0,25% TiO2, et 14% par le minerai pauvre en sodium, de composition 8,37% Na2O, 1,07% K2O, 0,37% Fe2O3, 0,29% TiO2. Le reste, qui correspond donc à 8,18 millions de tonnes, est représenté par un minerai sodi-potassique, de composition 4,61% Na2O, 4,05% K2O, 1,01% Fe2O3, 0,173% TiO2.
Les réserves ont été calculées par la méthode de sections transversales, basées sur les données de géologie de surface et de sondages carottés. Les limites ont été considérées comme égales à l'épaisseur déterminée par le sondage. La densité a été mesurée à 2,6 m3 t−1. Les réserves, selon les gisements et les types de minerais, sont données sur les Tableaux 1–4, alors que les caractères géologiques des gisements sont précisés ci-dessous.
3.1 Gisements
Le gisement de Sarıkısık a une forme de filon ou de pod, orienté à N25E avec un pendage moyen de 60° vers l'est. Il a une longueur approximative de 1000 m, dont 600 m sont en exploitation. Son épaisseur, de 15 à 30 m en surface à l'altitude de 420 m, augmente le long du pendage et atteint 85 m à l'altitude de 340 m. Le mur est représenté par des quartzites titanifères d'épaisseur métrique et des quartzites rubanés d'épaisseur décamétrique, alors que le toit est constitué d'un gneiss oeillé riche en feldspath. La réserve prouvée exploitable a été estimée à 10,63 Mt, avec un rapport de décapage/minerai de 1,14 m3 t−1. Les tonnages des différents types de minerais sont présentés dans le Tableau 1.
Le gisement d'Alipasa a une forme de filon ou de pod de 700 m de longueur. Il est orienté N30E, avec un pendage de 55° vers l'est. Son épaisseur maximum de 70 m, à l'altitude de 420 m, atteint 125 m à l'altitude de 340 m. La roche encaissante est représentée au toit par des gneiss oeillés et au mur par des quartzites. La réserve prouvée exploitable a été estimée à 14,73 millions de tonnes, avec un rapport de décapage/minerai égal à 0,83 m3 t−1. Les tonnages de différents types de minerais sont présentés dans le Tableau 2.
Le gisement de Cevizdere est de forme d'amas irrégulier ou semi-ellipsoïdale, au sein d'une couche orientée à N20E, avec un pendage faible vers l'est. En surface, il a une longueur de 450 m, sur une largeur de 200 m. Son épaisseur, variable, atteint 140 m au maximum. Les roches encaissantes sont représentées par des gneiss oeillés et migmatitiques au toit et par des gneiss rubanés micacés au mur. Certains niveaux de quartzites titanifères, quartzites rubanés et micaschistes d'épaisseur métrique sont fréquents (Fig. 2A). La réserve prouvée exploitable a été estimée à 55,42 Mt, avec un rapport de décapage/minerai égal à 0,37 m3 t−1. Les tonnages de différents types de minerais sont présentés dans le Tableau 3.
Le gisement de Meseligedik peut être suivi sur environ 1000 m, dans la direction nord–sud, d'une façon discontinue. Dans la partie méridionale, il est en forme de filon ou de pod de 2 à 20 m d'épaisseur, avec un faible pendage vers l'ouest. Cependant, dans la partie septentrionale, il est en amas irrégulier ou de poche de 400 m de longueur et 200 m de largeur. Son épaisseur maximum a été déterminée à 134 m. La réserve prouvée exploitable a été estimée à 19,87 millions de tonnes, avec un rapport de décapage/minerai de 0,34 m3 t−1. Les tonnages des différents types de minerais sont donnés dans le Tableau 4.
3.2 Minerai et encaissant
L'étude structurale du minerai et de l'encaissant montre que la partie basale du massif de Menderes a subi plusieurs phases de déformation (Fig. 2B et C). La minéralisation d'albite a dû se former au cours ou juste après la dernière phase de déformation syn-schisteuse, accompagnée localement par la migmatisation et l'anatexie des gneiss. Cette phase, qui est responsable de la foliation principale et du plissement syn-schisteux du massif, a dû effacer les traces des déformations précédentes.
Le minerai montre généralement une texture granoblastique au sein du gisement et passe au minerai porphyroblastique et migmatitique vers les bords (Fig. 2D et E). Le contact entre le gneiss et le minerai se réalise progressivement par la diminution de quantité de quartz et de mica (Fig. 2E).
Au sein du minerai, la foliation est nettement moins développée, voire même non distinguable par rapport à celle des gneiss encaissants. Près du contact avec le quartzite, une zone riche en minéraux titanifères (sphène et rutile), de couleur rose et rouge brunâtre, épaisse de quelques décimètres à quelques mètres, est souvent observée.
Le minerai est formé par l'albite comme minéral essentiel et par du quartz en quantité variable. Biotite, muscovite, orthose, microcline, rutile, apatite, sphène et ilménite sont des minéraux qui peuvent apparaître en moindres quantités (Fig. 3).
Dans le minerai granoblastique, l'albite se présente en petits minéraux polygonaux non déformés, indiquant une recristallisation statique postérieure à la déformation pénétrative (Fig. 3A–C). Dans le minerai porphyroblastique, l'albite se présente, d'une part, en gros cristaux de taille allant de 2 à 15 mm, d'autre part, en petits minéraux granulés ou recristallisés d'une taille moyenne de 300 μm (Fig. 3D). Le quartz se présente, soit en porphyroblastes centimétriques, soit en petits cristaux granulés ou recristallisés.
Le minerai migmatitique est formé principalement par de petits minéraux d'albite et de quartz, indiquant un processus de granulation et recristallisation dynamique.
4 Conclusions
Les gisements d'albite de Turquie occidentale, qui constituent la source principale de l'industrie céramique européenne, se trouvent le long de la zone de minéralisation de Karadere, une zone de 15 km de longueur en forme d'anticlinorium, de direction N10–30E. L'étude géologique détaillée des gisements de Sarıkısık, Alipasa, Cevizdere et Meseligedik, qui forment la partie septentrionale de cette zone, a permis de mettre en évidence de grandes réserves à l'échelle mondiale. Les réserves prouvées exploitables de ces quatre gisements ont été évaluées à 100,65 Mt, dont 78% sont représentés par un minerai riche en sodium, de composition moyenne 10,27% Na2O, 0,23% K2O, 0,09% Fe2O3, 0,25% TiO2. 14,4% sont représentés par un minerai pauvre en sodium, de composition 8,37% Na2O, 1,07% K2O, 0,37% Fe2O3, 0,29% TiO2. Le reste, qui correspond donc à 8,18 millions de tonnes, est représenté par un minerai sodi-potassique de composition 4,61% Na2O, 4,05% K2O, 1,01% Fe2O3, 0,173% TiO2.
Le minerai montre généralement une texture granoblastique au sein du gisement et passant au minerai porphyroblastique et migmatitique vers les épontes. Le contact entre le gneiss et le minerai se réalise généralement progressivement par la diminution de quantité de quartz et de mica. Au sein du minerai, la foliation est nettement moins développée, parfois même non distinguable par rapport à celle des gneiss encaissantes.
La minéralisation d'albite est probablement liée à la différenciation des liquides magmatiques formés par l'anatexie des gneiss, préférentiellement dans les parties centrales des plis de direction nord–sud. Elle a dû se former au cours du Miocène, pendant la dernière phase du métamorphisme.
Remerciements
Ce travail a été mené dans le cadre du projet minier signé entre l'université Hacettepe et la Société minière de Çine Akmaden. Je remercie le professeur İrfan Bayraktar pour l'amélioration du texte, Tarık Yörük, Tijen Üner et Ali Murat Ay pour leur aide dans la réalisation des figures, les professeurs Erkan Aydar et Atilla Çiner pour leur commentaire sur le texte, ainsi que le professeur R.D. Schuiling, pour ses remarques constructives sur une version préliminaire du manuscrit.