Mineralogy and Petrography of Late Miocene Coals in the Parçıkan Coalfield (Arguvan-Malatya)


Oskay R. G., Karayiğit A. İ.

74. Türkiye Jeoloji Kurultayı, Ankara, Turkey, 11 - 15 April 2022, pp.454

  • Publication Type: Conference Paper / Summary Text
  • City: Ankara
  • Country: Turkey
  • Page Numbers: pp.454
  • Hacettepe University Affiliated: Yes

Abstract

Tectonic evolution of eastern Anatolia during Neogene resulted in development of several basins, which their basin-infillings composed of terrestrial deposits and volcanic rocks. Several mineable coal seams are located within fluvial and lacustrine sequences of these basins. The Arguvan basin is one of samples of these coal-bearing Neogene basin in the eastern Anatolia, and this study focuses on the mineralogical and petrographic features of coal samples obtained from a late Miocene coal seam with 1 m thickness in the Parçıkan coalfield in this basin. Furthermore, the mineralogical compositions of roof, floor and parting samples were also investigated.

The studied coal samples are macroscopially bright and black in colour in the upper parts of seam, while in the lower parts coal samples are dull and greyish black in colour. These samples also contain in site fossil shell remains and clayey carbonate-bearing bands. The observations could imply that the matrix coal lithotype is more common in the upper parts, whereas mineral-rich coal lithotype is identified in the lower parts. The studied coal samples display in air-dried basis wide range ash yield (24.9-68.7%), volatile matter (18.3-39.0%), C% (14.3-49.8%), H% (1.4-5.4%), total S (0.3-6.3%), and calorific values (593-4851 kcal/kg). Considering the lithotype change throughout the seam, ash yields are decreased towards to the upper parts. As expected, calorific values and C% are increased upwards. The identified minerals from raw coal and inorganic samples by X-ray powder diffractometer (XRD) are quartz, carbonate minerals (calcite and aragonite), clay minerals (smectite and illite) and pyrite. Additionally, feldspars and marcasite are also detected in a few samples. The SEM-EDX analyses from selected polished coal blocks show that apatite, biotite, chlorite, dolomite, sphene and Ti-oxides are identified as accessory minerals. Furthermore, pyritized fossil shell remains and fossil bone remains in Ca-phosphate in composition are also observed during SEM-EDX studies. Huminite group macerals are the predominant maceral group, while liptinite and inertinite group macerals display variable proportions in the studied coal samples The co-occurrence of syngenetic framboidal pyrite and syngenetic carbonate minerals could imply the development of neutral to weak alkaline conditions within palaeomires. Nevertheless, fossil shell remains and syngenetic carbonate minerals are the indicators for Ca-rich aquifer support to palaeomires, whereas this aquifer may also be sulphate-rich due to the presences of pyritized fossil shell remains and syngenetic framboidal pyrite grains. Feldspar minerals, apatite, sphene, Ti-oxides, and Ti-bearing chlorite and biotite grains might be originated from clastic inputs from early Miocene Malatya volcanics within the study area. Furthermore, smectite in the studied samples seem to be derived from alteration of clastic inputs from volcanic rocks under hydrological closed system during peat accumulation. Overall, the results of this study show that the precursor peat was accumulated in the lake-shore, where opened to occasional clastic inputs.

Doğu Anadolu bölgesi Neojen boyunca gelişen tektonik evrim sonucunda oluşan havzaların dolgusu genellikle karasal birimler ve volkanik kayaçlardan oluşmaktadır. Bu havzaların dolgularına ait flüviyal ve gölsel birimler içerisinde ekonomik açıdan işletilebilir kömür damarları mevcuttur. Bu çalışma kapsamında bu havzalara örnek olan Arguvan havzasındaki Parçıkan kömür sahası içerisinde işletilen Geç Miyosen yaşlı yaklaşık 1 m kalınlığına sahip kömür damarından derlenen kömür örneklerinin mineralojisi ve petrografisi incelenmiştir. Kömür örneklerine ek olarak tavantaşı, tabantaşı ve arakesme örneklerinin de mineralojik özellikleri çalışma kapsamında değerlendirilmiştir.
 
Kömür örnekleri makroskopik olarak incelenen damarın üst kısımlarında siyah ve parlak renk sunmaktadır. Buna karşın damarın alt kısımları grimsi siyah renkli olup fosil kavkı ve kil-karbonat bantları içermektedir. Bu veriler ışığında damarın alt kısımlarında mineralce zengin litotip yaygın iken matriks litotip damarın üst kısmında daha yaygındır. İncelenen kömür örnekleri havada kuru bazda geniş bir aralıkta kül (%24,9-68,7), uçucu madde (%18,3-39,0), %C (%14,3-49,8), %H (1,4-5,4%), % toplam S (%0,3-6,3) ve kalorifik değerler (593-4851 kcal/kg) sunmaktadır. Damar boyunca litotiplerdeki değişime bağlı olarak kül içerikleri damarın üst kısımlarına doğru azalırken, %C ve kalorifik değerleri ise doğal olarak artmaktadır. Kömür ve kayaç örneklerinden X-ışını toz difraksiyonu (XRD) yardımıyla tanımlanan mineraller kuvars, karbonat mineralleri (kalsit ve aragonit), kil mineralleri (smektit ve illit) ve pirit'tir. Ayrıca bazı kömür örneklerinde feldispat ve markazit tanımlanmıştır. Seçilen kömür parlak kesitlerinde yapılan SEM-EDX çalışmalarında ise apatit, biyotit, dolomit, klorit, sfen ve Ti-oksit mineralleri akseuar mineraller olarak tespit edilmiştir. Buna ek olarak örnekler yaygın olarak piritleşmiş fosil kavkı parçaları ve Ca-fosfat bileşimli fosil kemik parçaları da gözlenmiştir. İncelenen örneklerde huminit grubu maseralleri yaygın iken inertinite ve liptinit maseralleri farklı dağımlar sunmaktadır. İncelenen örneklerde yaygın olarak gözlenlenen fosil kavkıları ve sinjenetik karbonatlar ilksel turba bataklıklarında su seviyesinin genellikle yüksek olduğunu ve kalsiyumca zengin bir akifer tarafından beslendiğini işaret etmektedir. Örneklerde sinjenetik framboidal piritler ve karbonatların bir arada gözlenmesi ise ilksel turbalıklarda nötr ve zayıf alkalin koşulların varlığını işaret etmektedir. Buna ek olarak sinjenetik piritler ve piritleşmiş fosil kavkıları ise ilksel turbalığı besleyen akiferin ayrıca sülfatça da zengin olduğunu düşündürmektedir. Örneklerde gözlenen apatit, feldspat mineraleri, sfen, Ti-oksit mineralleri, iz oranda Ti içeren klorit ve biyotitlerin varlığı ilksel turbalıklara bölgedeki Erken Miyosen yaşlı Malatya volkanitlerden klastik girdinin varlığını işaret edebilir. Ayrıca, örneklerde smektitin varlığı ise bu klastik girdilerin alterasyonun hidrolojik açıdan kapalı bir sistemde geliştiğini düşündürmektedir. Bu veriler ışığında ilksel turbalıkların göl kenarında zaman zaman klastik katkıya açık şekilde  yerleştiklerini işaret edebilir.