Tez No |
İndirme |
Tez Künye |
Durumu |
421070
|
|
Ankara-Erzincan kenet kuşağı üzerinde yer alan geç kretase yaşlı lösitli bazaltlar ile lamprofirlerin petrolojik evrimi ve tektonik anlamı başlıklı / Petrological evolution and tectonic implications of the late cretaceous leucite-bearing basalts and lamprophyres of the Ankara-Erzincan suture belt
Yazar:FATMA GÜLMEZ
Danışman: PROF. DR. ŞENGÜL CAN GENÇ
Yer Bilgisi: İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Konu:Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering
Dizin:
|
Onaylandı
Doktora
Türkçe
2015
225 s.
|
|
Alp-Himalaya orojenik kuşağında yer alan Anadolu'nun jeolojik evriminde, Geç
Kretase süresince Neo-Tetis Okyanusu'nun kuzeye yitimine bağlı olarak gelişmiş bir
yay ortamı tanımlanır. Pontid dağ silsilesi içerisinde doğu-batı uzanımlı olarak
gözlenen ada yayı litolojik birimleri, aslında batıda Balkanlar'da Apuseni-Timok,
doğuda Ermenistan-Gürcistan sınırlarında ise Sevan-Akera olarak bilinen, Kretase
süresince aktif bir yitim kuşağı olan Avrasya kıtasının orta kenar segmentini
oluşturur ve Pontid yayı ismiyle anılır. Pontid yayı kuzeyde Sakarya ve güneyde
Anatolid-Torid ya da Kırşehir bloklarının en erken Paleosen'de çarpışmasıyla
sonlanmış ve İzmir-Ankara-Erzincan Kenet Kuşağı (İAEKK) oluşmuştur.
Pontid yayının Karadeniz kıyısı boyunca kalkalkalin andezitik tipte volkanikler,
bunlarla ilişkili piroklastik, epiklastik birimler ve çoğunlukla granitik intrüzyonlar ile
temsil edilirken, nispeten daha güneyde İAEKK kayaları ve yayönü havza birimleri
ile ilişkili olarak alkali potasik/ultrapotasik kayalar gözlenmektedir. Ankara-Kalecik,
Bayburt-Maden, Amasya ile Amasya-Gümüşhacıköy ve kuzeyde Sinop civarı, bu
kayaların yüzlek verdiği, literatürden bilinen alanlardır. Bu çalışma kapsamında ele
alınan Kalecik, Amasya, Gümüşhacıköy ve Tosya ile Osmancık alanlarında yüzlek
veren alkali potasik/ultrapotasik kayalar; kopukluklarla birlikte İAEKK kayaları ve
yayönü havza birimlerini takip eden bir kuşak oluştururlar. Alkali
ultrapotasik/yüksek potasyumlu kayalar lösititik, lamprofirik ve trakitik türde
litolojiler sunar ve kalkalakalin andezitlerle birlikte Geç Kretase yaşlı volkanoklastik
bir istif içerisine dayk, stok ve az oranda lav akıntıları şeklinde bulunurlar.
Ultrapotasik kayalar, kıtasal alanlarda riftleşme ya da kıta-kıta çarpışmasını takiben
gelişen genişlemeli tektonizmanın egemen olduğu ortamlarda tanımlanırlar ve aktif
yay kuşaklarındaki örnekleri sınırlıdır. Baskın kalkalkalin andezitik magmatizmaya
eşlik eden ultrapotasik/yüksek potasyumlu ürünlerin gözlendiği güncel dalma-batma
zonlarının en bilinen örnekleri Sunda-Banda, Kamçatka, Japon ve Meksika
yaylarıdır. Aktif dalma batma ortamlarındaki ultrapotasik magmatizmaya olan ilginin
ve dolayısıyla çalışma sayısının artmasına rağmen, bu magmatizmanın olağan
şekilde kalkalkalin ürünler vermesi beklenen bir yay ortamında hangi süreçler ile
oluştuğu hala tartışılan konulardan biridir.
Bu tez çalışması kapsamında, Pontidlerin güneyinde yay önü havza ve İAEKK
kuşağını temsil eden birimlerle ilişkili olarak, Kalecik, Tosya, Osmancık,
Gümüşhacıköy ve Amasya bölgelerinde gözlenen lösititik, lamprofirik ve trakitik
kayaların, Geç Kretase yaşlı Pontid yayının evriminde hangi aşamada ve hangi
tektonik ortamlarda oluştuğu anlaşılmak istenmektedir. Bu kayalar Pontid yayının bir
parçası ise, gelişimleri özel manto koşullarını gerekli kılmaktadır. Tüm bu konulara
yaklaşımda bulunabilmek amacıyla tüm kaya ana, iz element ve izotop çalışmalarının yanısıra mineral kimyası ve mineral izotop analizlerine başvurulmuştur. Ayrıca alkali
ultrapotasik/yüksek potasyumlu volkanizmanın Pontid yayı ile ilişkilendirilmesi
açısından büyük öneme sahip radyokronolojik yaş verisi üretilmiştir.
Petrografik özelliklerine göre lösititik, lamprofirik ve trakitik olarak tanımlanmış
kayalar, tüm alterasyon süreçlerine rağmen ultrapotasik/yüksek potasyumlu karakter
(%K 2 O: 0.89-8.39) sergilemektedirler. Bunun yanında, bu kayalarda, yitim ile ilişkili
kayalara özgü, LIL ve LRE elementlerce zenginleşme ile HFS ve HRE elementlerce
fakirleşme ve bunlara eşlik eden Nb ile Ta tüketimi tipiktir. İlksel Sr ve Nd izotop
içerikleri bakımından ise manto dizisini temsil eden kayalar ile benzerlik
sunmaktadırlar (
87
Sr/
86
Sr (i): 0.70449-0.70609,
143
Nd/
144
Nd (i) : 0.51252-0.51268).
Lösititik ve lamprofirik kayalardan ayrılmış taze klinopiroksen fenokristallerinde
δ 18 O izotop bulguları (2.4-5.0 % o ) umulmadık derecede düşük değerler
sergilemektedir. Bu değerler tüm kayaya ait yüksek 143
Nd/
144
Nd (i) , Ba/La, Nb/Ta ve
düşük Th/La içerikleri ile desteklenmektedir. Bu durum altere okyanus kabuğunun
önemli bir kaynak bileşeni olduğunu ortaya koyar. Ayrıca kayalara ait düşük Ce/Pb
oranları ile eşlik eden yüksek Th içerikleri, kaynak alana önemli miktarda sediman
katıldığının kanıtıdır. Bu özelliklerinden dolayı lösititik, lamprofirik ve trakitik
kayalar, yitim kaynaklı sediman ve akışkanların etkilediği tüketilmiş bir manto
kaynak alanının ürünleri olarak değerledirilmiştir.
Ultrapotasik/yüksek potasyumlu magmatizmanın gelişmine imkan veren, bir diğer
kaynak bileşeni ise, muhtemelen yiten levha üzerindeki bir süreksizlik boyunca
manto kamasına etkiyen ve Pb izotopları ile tipik olan astenosferik mantodur.
Tüm bu bileşenler kayalarda gözlenen yüksek potasyum içeriğini açıklamak için
yeterli görünmemektedir. Bölgesel jeoloji göz önünde bulundurulduğunda, önceki
dalma batma süreçleriyle yayönü havza altı mantosunda oluşmuş olan sulu fazların
Geç Kretase yitimi esnasında, yitim gerilemesine bağlı olarak ergimeye katılması
sonucunda, bu kayalardaki yüksek potasyum içeriği ortaya çıkmış olmalıdır.
Stratigrafik ilişkileri bakımından iç içe bir görünüm sunan ve eş zamanlı olarak
oluşan, lösititik ve lamprofirik kayalar silikaya doyumsuzdur ve jeokimyasal
özellikleri bakımından benzerlik sunarlar. Trakitik kayalar ise genelde silikaya
doyumludur ve bazı örneklerde serbest kuvars gözlenir. Stratigrafik gözlemler ve
radyokronolik bulgularla ultrapotasik/yüksek potasyumlu magmatizmanın en genç
ürünleri oldukları ortaya konan trakitler, ultrapotasik/yüksek potasyumlu magmanın
kristallenmesine eşlik eden kabuk asimilasyonu süreçleri ile oluşmuştur.
|
|
Transition from a long-lasting period of subduction to continental collision
represents one of the most complex environments for magma generation.
Transformation of an arc-system into a collisional orogeny will be usually
accompanied with volcanism that geochemically mimics the older arc lavas, but with
important ingredients derived from the continental lithosphere. Moreover, this syn-
collisional episode will evolved into a post-collisional phase during which volcanism
may also be extremely variable. Post-collisional volcanism is usually ascribed to
combinations of several processes, including slab detachment, delamination, slab roll
back and extension, and each one of these processes may involve different sources
and melting regimes. In the simplest case, the magma source will be conductively-
heated, sub-continental mantle lithosphere usually heavily metasomatised.
Additionally complicating factors may be the involvement of the slab tear or ridge
subduction, that substantially change the thermal structure of the mantle, as well as
metasomatic processes resulting in the generation of more silica undersaturated
magmas.
The Cretaceous period in the Alpine-Himalayan Mountain Belt is best characterized
by the convergence between continents that terminated the northern branch of
NeoTethys Ocean. This subduction was followed by diachronous collision of the
megacontinents Laurasia and Gondwana with numerous continental slivers during
Tertiary, which resulted in formation of a suture belt. The middle segment of the
suture belt is named the Izmir-Ankara-Erzincan Suture Zone (IAESZ). It corresponds
to the Vardar Suture Zone in Eastern Europe and the Sevan-Akera Zone in the Lesser
Caucaus. The collision started first during the early Paleocene in western Anatolia,
and slightly later further east. Although the exact timing of this event is still under
discussion, further evidence for subduction termination is provided by postcollisional
magmatism, as its volcanic products abundantly overlie heterogeneous basement
units juxtaposed before Eocene.
Upper Cretaceous time represents part of a global subduction period along Eurasian
margin which caused the formation of the Pontide magmatic arc in Anatolia, the
Apuseni-Banat-Timok-Srednogorie belt situated in south-eastern Europe and the
Somkheto–Karabakh arc in Lesser Caucaus. The subduction initiation is dated as
Middle Jurassic to Upper Cretaceous based on the volcanoclastic series around the
Lesser Caucasus, whereas in the Pontides the initiation of subduction is proposed to
be in the Middle Jurassic period, although this age is a matter of ongoing discussion.
It is generally accepted that the European margin is represented by a huge southward
growing, subduction-accretionary complex that is at least 100 km wide, starting from
Permian or Triassic in the Central Pontides. Along Central Pontides, in Upper Cretaceous, subduction generated a back arc basin
represented by Black Sea, and simultaneously formed a fore-arc accretionary prism.
The arc volcanism is dominated by Upper Cretaceous-Paleocene calcalkaline
magmatic rocks. However, slighly younger volcanism occurred in the fore-arc
sedimentary melange, including a number of dykes of ultrapotassic, High-K and
adakitic lavas, which are atypical for an active convergent margin
In the Eastern Pontides, the leucite-bearing volcanism was associated with the final
phase of subduction and was coeval with the initiation of collision.Therefore active
arc volcanism worldwide, dominantly shows calkaline affinity, and there are only a
few examples where ultrapotassic rocks occur, such as in Indonesia, Mexico and
Japan etc.
The earliest age reported for Pontide arc volcanism is Turonian. Younger, well
defined forearc basins in which Cenomanian and Maastrichtian aged turbidites,
pelagic limestones intercalated with lava flows and related clastics were deposited,
also host the potassic products of Upper Cretaceous volcanism. However, in the case
of the Central Pontides, it is not possible to simply draw the lithotectonic belts,
representing continental arc units, fore arc units and melange units. Therefore slab
rollback simultaneous with the growth of an accretionary prism may have caused the
arc to migrate southward which is evident by stratigraphical features and
paleomagnetic data which suggests approximately 450 km shift of arc magmatism
from Turonian to Campanian. The most reliable time constraints come from U-Pb
zircon and Re-Os ages which documented arc hinge migration from north to south
during a 14 Myr time period in Srednogorie Zone.
Upper Cretaceous volcono-sedimentary succession related to the consumption of the
Tethys Ocean includes a variety of alkaline ultrapotassic rocks that were identified as
dykes, stocks and lava flows in the Central Pontides of Turkey. This PhD study
focuses on these rocks that are classified as leucititic, lamprophyric and trachytic
varieties based on their mineral paragenesis by evaluting their major and trace
element geochemistry, Sr, Nd and Pb isotopes and mineral chemistry. Although the
detailed stratigraphical work reveals that the ultrapotassic rocks are related to suture
belt rocks and forearc units in the Upper Cretaceous Pontide Arc,
40
Ar/
39
Ar
radiometric age analysis are also presented to constrain timing and establish their
geodynamic setting.
Although these ultrapotassic rocks display a variation of K 2 O contents (0.89-8.39
wt.%) that were induced by alteration processes (mainly analcimization), they are
characterised by significant enrichment of LILE and LREE relative to HFSE and
HREE with Nb and Ta depletion which are very common features for subduction-
related magmas. Initial strontium and neodymium isotope compositions of
ultrapotassic rocks are restricted to the mantle array field (87Sr/86Sr (i) :0.70449-0.70609, 143Nd/144Nd (i) : 0.51252-0.51268) and indicate that a depleted mantle source
was an important component of the source for these ultrapotassic magmas.
The nature of the source region is highly complex and involved contributions of
several components. |