T.C
FIRAT ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
BUDAKLI-BÖLÜKYAZI (HİZAN-BİTLİS) ARASINDAKİ METAMORFİTLERİN PETROLOJİSİ VE JEOKİMYASAL ÖZELLİKLERİ
Yük. Müh. Cihat Can SUSAM
Yüksek Lisans Tezi
Jeoloji Mühendisliği Anabilim Dalı Danışman: Yrd. Doç. Dr. Ayşe Didem KILIÇ
T.C
FIRAT ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
BUDAKLI-BÖLÜKYAZI (HİZAN-BİTLİS) ARASINDAKİ METAMORFİTLERİN PETROLOJİSİ VE JEOKİMYASAL ÖZELLİKLERİ
YÜKSEK LİSANS TEZİ Cihat Can SUSAM
(Enstitü No)
Tezin Enstitüye Verildiği Tarih : Tezin Savunulduğu Tarih :
OCAK-2018
Tez Danışmanı : Yrd. Doç. Dr. A. Didem KILIÇ (F.Ü) Diğer Jüri Üyeleri : Prof. Dr. A.Feyzi BİNGÖL
ONSÖZ
“Budaklı-Bölükyazı (Hizan-Bitlis) Arasındaki Metamorfitlerin Petrolojisi Ve Jeokimyasal Özellikleri“ başlıklı bu çalışma, Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Jeoloji Mühendisliği Anabilim Dalı, Mineraloji-Petrografi bilim dalında yüksek lisans tezi olarak hazırlanmıştır.
Bu çalışmanın hazırlanması, arazi ve büro çalışmalarında yönlendirici ve bilgilendirici katkı ve yardımlarını fazlasıyla sağlayan tez danışmanım Sayın Yrd. Doç. Dr. Ayşe Didem KILIÇ’a ve bu projenin (MF.13.17 no’lu) maddi olarak destekleyen Fırat Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri (FÜBAP) Birimi’ne, izotop ve mikropirob çalışmalarındaki yardımlarından dolayı Orta Doğu Teknik Universitesi ve İstanbul Teknik Üniversitesi Avrasya Yerbilimleri Enstitüsü izotop laboratuvarının kıymetli hocaları ve teknik elamanlarına teşekkürlerimi sunarım. Bu tezde, arazi çalışması sırasında bana eşlik eden değerli meslektaşım Jeoloji Mühendisi Onur GÜL’e, teknik olarak her türlü yardımı sağlayan Devlet Su İşleri 18. Bölge Müdürlüğü Planlama Şube Müdürlüğünde görev yapan değerli dostum İnşaat Mühendisi Mehmet Emre Ünal’a ve değerli meslektaşım Jeoloji Mühendisi Hacer ES hanıma ayrıca hayatım boyunca şahsım için verdikleri emeklerle ülkeme hayırlı bir evlat olarak yetiştirme gayretini sonuna kadar gösteren ufkumu açan hayatıma vizyon katan fikirleriyle yolumu aydınlatan en büyük destekçim babam Mehmet SUSAM, annem Nülüfer SUSAM ve sabrından dolayı eşim Naide SUSAM‘a teşekkürlerimi sunarım.
Cihat can SUSAM OCAK-2018
İÇİNDEKİLER Sayfa No ÖNSÖZ……….……….…..………II İÇİNDEKİLER………..……….………III ÖZET………...IV SUMMARY………...……….…...V ŞEKİLLERLİSTESİ….……….……….VI TABLOLAR LİSTESİ………..………...………....VII 1. GİRİŞ……….…………..………..………..1
1.1. İnceleme Alanının Yeri ve Coğrafik Özellikleri……….…..1
1.2. Çalışmanın Amacı………..2 1.3. Materyal ve Metod………..………2 1.4. Önceki Çalışmalar………..………3 2. GENEL JEOLOJİ………7 3. PETROGRAFİ………...………..18 4. JEOKİMYA………..………29
4.1. Ana ve İz Element Jeokimyası………29
4.2. Elektron-mikroprob analizi………..………...37 4.3. İzotop Jeokimyası………39 5. PETROJENEZ………..………..40 6. TARTIŞMA ve SONUÇLAR……….……….42 7. KAYNAKLAR………...………46 8. EKLER……….……….51 ÖZGEÇMİŞ III
ÖZET
Yüksek Lisans Tezi olarak hazırlanan bu çalışma, Bitlis iline bağlı Hizan ilçesi Budaklı ve Bölükyazı köyleri arasındaki metamorfik kayaçların petrografisi, petrolojisi ve jeokronolojisini kapsamaktadır.
Bitlis masifi içerisindeki inceleme alanı, Güneydoğu Anadolu Bindirme Kuşağı’nda yer alır. Bu masif, Üst Kretase’den itibaren Avrasya ile Arap-Afrika levhalarının birbiriyle çarpışması sonucu gelişmiş, Güneydoğu Anadolu’daki en büyük masiftir.
Petrografik ve jeokimyasal analizler sonucunda gözlü gnays, amfibolit, mikaşist, biyotitli metagranit, kuvarso-feldispatik gnays ve melapegmatitten ibaret Yastıktaş birimi, kuvarsofeldispatik gnays ve amfibolitten ibaret Karakuş birimi, mermer, kuvarsit, kuvarsşist, mikaşist ve fillitten oluşan Bitlis grubu, fliş özelliğindeki Gökçimen, klorit-kloritoyid şist, kuvarsit, fillit, mermer ve metaseyl ardalanmasından oluşan Kuyutu formasyonu, tortul ve volkanik arakatkılı Çadırdağ birimleri gibi litolojik birimleri kapsar. Bu kayaç gruplarını açılı uyumsuzlukla yamaç molozu (Qym) ve alüvyonlar (Qal) örter.
Metamorfik birime ait kayaçların jeokimyasal özellikleri bu kayaçların kalkalkalen magma ürünü olduklarını göstermektedir. Mineral örneklerinin hafif Nadir Toprak Elementlerinin, ağır Nadir Toprak Elementlere oranla yüksektir. Nadir Toprak Elementlerindeki bu değişim, hidrotermal etkiyi işaret eder. Tüm kayaç örneklerine ait diyagramlarda negatif Eu anomalisinin varlığı ise, kıta kabuğundan kirlenme, feldispatın ortamdan uzaklaştırılması, sedimanter dehidratasyon yoluyla mağmaya sediman karışımı gibi nedenlerden kaynaklanabilir. İncelemeler, Bitlis metamorfitlerinin gnays ve amfibolit bilesimli kayaçlarının bazik kökenli ve kıtasal kabuktan kirlenmiş kalkalkalen bir özellikte olduklarını ve Geç Kretase’de muhtemelen Kampaniyen’deki; mikaşistlerin granatlarından alınan Sm-Nd izotop yaşı 80.508±0.11 Ma ve 79.293±0.10 Ma vermektedir. Bu jeokronolojik değer, Arap kıtasal bloğu kuzeye daldıktan sonra gelişen pik metamorfizmanın yaşı olarak yorumlanmıştır. Amfibolit fasiyesinden yeşilşist fasiyesine kadar değişim gösteren mineral parajenezindeki düşük sıcaklık metamorfizmasına masifin yükselme süreci etki etmiştir. Farklı basınç-sıcaklık şartlarında bitlis metamorfitlerinin çok az bir kısmı kırıntılı, büyük bir kısmı ise mafik magmatik kayaçların metamorfizmaya uğramasıyla oluşmuş bazik magmatik kayaçların tektonik faaliyetler etkisiyle dinamotermal metamorfizmaya uğramaları sonucunda oluştuklarını göstermektedir.
Anahtar Sözcükler: Bitlis metamorfiti, Sm-Nd jeokronolojisi, Dinamotermal metamorfizma
SUMMARY
The Petrology and Isotope Geochemistry of Metamorphites in Between Budaklı-Bölükyazı (Hizan-Bitlis)
This work as a post graduate thesis comprises metamorphic rock’s petrography, petrology and geochronology in between Budaklı and Bölükyazı vilage (Hizan-Burdur).
İnvestigated area is inside Bitlis massive and Southeastern Anatolia Thrust Belt. These massive is biggest massive as aresult of collision between Avrasia and Arabia-Aphrica plate.
Petrographical and geochemical analyses show that Karakuş formation comprise of amphibolite, gneisse, micaschiste, quarzfeldispatic gneisse, biotite metagranite, Bitlis groupe comprise of marble, quartsite, quarzschiste, micaschiste and phylite, Gökçimen also comprises flysch, Kuyutu formation comprises chloritoid-chlorite schiste, quartsite, marble and metaschell, Çadırdağ formation comprises sedimanter and volcanic rocks. These formations cover slope wash and aluvions.
Geochemichal character of metamorphic rocks shows calcalkalen magma type. It is Light REE as regard Hight REE of mineral samples. These changes in REEs indicate hydrothermal effect. The negative Eu anomalies in all rocks can stems from contamination in crustal continental, conduct away of feldispat, sediman mixing by sedimanter dehydratation in magmaetc. The investigate show that Bitlis metamorphic’s rocks is characters with basic origin and little contamination from crustal continental. Sm-Nd isotopic age is Campanien as a 80.508±0.11 Ma and 79.293±0.10. The geochronologic value is peak metamorphism age after northern subduction of Arabia crustal shell. Mineral paragenesis show change from amphibolite to greenstone facies. The low temperature metamorphism is ensued exhumation of massive.At different In different pressure-temperature conditions , only a smallpart of the BitlisMetamorphics is crumblend and a large part shows that the mafic rocks are formed as aresult of dynamotermal metamorp hism under the influence of tectonic activities.
ŞEKİLLER LİSTESİ
Sayfa No
Şekil 1.1. İnceleme alanının yer bulduru haritası………... 1
Şekil 2.1 İnceleme alanının jeolojik haritası (Çağlayan ve Şengün, 2002’den değiştirilerek alınmıştır)………... 8
Şekil 2.2. İnceleme alanı ve çevresinin genelleştirilmiş stratigrafik kesiti………..……….... 9
Şekil 2.3. Kesadere’nin doğusunda yeralan Yastıktaş gözlü gnaysının makro görünü...……... 11
Şekil 2.4. Amfibolitler içerisinde yeralan kuvars-feldispatik gnayslar……….……….. 12
Şekil 2.5. İnceleme alanındaki formasyonların genel arazi görünümü……….……... 13
Şekil 2.6. Kuvarsit, fillit ve şistten oluşan Kuyutu Formasyonu……….………. 13
Şekil 2.7. Fillit ve sleytten oluşan Kuştaşı Formasyonu………. 14
Şekil 2.8. Çadırdağ grubu kayaçlarının inceleme alanına ait arazi görünümleri………….………. 15
Şekil 3.1. Yönlenme gösteren porfiroblastik dokulu gnaysların arazi görünümü………….………18
Şekil 3.2. Gnaysların mikroskop görünümü. Granat (Grt), biyotit (Bt), Epidot (Ep)……….. 19
Şekil 3.3. Amfibolitten: a) tek nikolde, b) çift nikolde ince kesit görüntüsü Hbl: Hornblend, Pl: Plajiyoklaz, Opm: Opak mineral……….… 20
Şekil 3.4. (a) Kuvarsşistlerin makroskobik ve (b)mikroskop görünümü. Q:Kuvars, Se:Serizit, gf:grafit Ç.Nx100……….………. 22
Şekil 3.5. (a) Kalkşist ve kuvarsitlerin arazi görünümüve (b) kuvarsitlerin mikroskop görünümü. Epidot (Ep), kuvars (q)……….. 24
Şekil 3.6. (a) Mermerin mikroskop görünümü ve Granoblastik doku. Kalsit (Cc), (b) Kalkşistlerin mineral bileşimi ve granolepidoblastik dokusu. Ç.N.10X0.25…..…… 25
Şekil 4.1. Kayaçların ACF diyagramı üzerindeki konumları (Ehlers ve Blatt, 1982)……….. 31
Şekil 4.2. Mikaşistlerin Na2O-K2O değerlerine göre kuvars zenginliği (Crook 1974)……… 31
Şekil 4.3. Amfibolitlere ait tektonik ortam diyagramı (Cabanis and Lecolle 1989) VAT: Volkanik Yay Toleyitleri, N-MORB: N tipi MORB, E-MORB: E tipi MORB, CB: Kıtasal Bazalt, CAB: Kalkalkalen Bazalt, AB: Alkali Bazalt………... 32
Sayfa No
Şekil 4.5. Ti-Zr-Y diyagramı üzerinde kayaçların dağılımlar (Cabanis and Lecolle 1989)………. 33 Şekil 4.6. Bitlis metamorfitine ait kayaçların TiO2 -Zr değişim diyagramı (Wood, 1980)……….. 33
Şekil 4.7. Çalışma alanındaki kayaçların NTE spider diyagramı. Amfibolit (■), Gnays (+),
Şist (◊)……….………..…… 34 Şekil 5.1. Basınç-sıcaklık petrojenetik grid diyagramı (Yardley 1989’dan sadeleştirilerek
yeniden düzenlenmiştir)………... 39
TABLOLAR LİSTESİ
Sayfa No Tablo 4.1. İnceleme alanı içerisindeki metamorfitlere ait kayaçların major oksit ve
iz element analiz verileri………..……… 29 Tablo 4.2. Kayaç örneklerine ait NTE analiz verileri……….………. 30
Tablo 4.3. İnceleme alanına ait indeks minerallerin elektromikropirob analiz verisi…….………. 35
Tablo 4.4. Granatlarda alınan Sm-Nd İzotop verisi………. 37
EKLER LİSTESİ
Sayfa No EK-1. İnceleme alanının jeolojik haritası………..………51
1. GİRİŞ
1.1. İnceleme Alanının Yeri ve Coğrafik Özellikleri
Güneydoğu Anadolu Bölgesi’nde, 42D06 ve 38K22 enlemleri arasında yer alan Bitlis; Muş, Ağrı, Batman, Van ve Siirt illeri ile sınır oluşturmaktadır (Şekil 1.1). Hizan, Ahlat, Adilcevaz, Mutki ve Güroymak olarak beş büyük ilçeye sahiptir. Tez çalışmasının içinde bulunduğu Hizan ilçesi, Bitlis’in güneydoğusunda yer alır. Hizan’a bağlı Budaklı ve Bölükyazı köylerine ulaşım asfalt yolla sağlanabilmektedir. İnceleme alanında dalgalı ve engebeli alanlar yaygındır. En yüksek rakım 2433 metre ile Hoşkali Tepesi’dır. Dereler ise Kultik, Hiraban, Güzel, Asur, Seltalan ve Pijean’dır.
1.2. Çalışmanın Amacı
Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü’nde Yüksek Lisans Tezi olarak hazırlanan bu çalışmanın amacı, Bitlis ili güneydoğusunda, Hizan ilçesine bağlı Budaklı ve Bölükyazı arasında yüzeylenen kayaçların petrografik ve jeokimyasal özelliklerini belirlemektir. Yüksek sıcaklık-orta basınç metamorfizması özelliği sunan bu kayaçlardaki minerallerin elektron-mikropirob(EMPA) analizi ile petrografik incelemeleri birleştirerek, arazideki kayaçların hangi sıcaklık ve basınç koşullarında oluştuğunu, oluşumunda etkili olan diğer faktörlerin neler olduğunu, kayaçların kökenini belirleyerek metamorfizma koşullarının yorumlamaktır. Bu tez çalışmayla, Pütürge metamorfitinin doğu uzantısı olarak kabul edilen Bitlis masifinin, Pütürge masifiyle jeokronolojik korelasyonunun yapılması bölge jeolojisine katkı sağlıyor olması bakımından önemlidir.
1.3. Materyal ve Metod
Tez kapsamında literatür taraması sonrasında arazi, laboratuvar ve büro çalışmaları olarak dört aşamada yapılmıştır.
Arazi çalışmaları; Hizan ilçesi (Bitlis) Budaklı-Bölükyazı yöresi arasında yer alan, metamorfitlerin yayılım sunduğu 1/25.000 ölçekli jeolojik haritası üzerinde dokanak izleyerek ve örnek alarak fotoğraflama yapılmıştır.
Laboratuvar çalışmalarında petrografik inceleme, mineral kimyası ve izotop için örnek ayrımı ve ayrılan örneklerin ICP-MS, EMPA ve izotop analizleri yaptırılmıştır. Petrografik incelemeler için alınan örnekler Fırat Üniversitesi, Jeoloji Mühendisliği Bölümü ince kesit laboratuvarında kesilmiş ve mikroskobik incelemeler için hazırlanmıştır. İnce kesitler üzerinde mineralojik-petrografik adlandırmaların yapılması yine aynı bölümde, polarizan mikroskopta gerçekleştirilmiştir. Petrografik incelemelerle adlaması yapılan örneklerden 12 kayaç örneği, ana oksit, iz element ve nadir toprak element (NTE) analizleri için ACME laboratuvarına (Ankara) gönderilmiş ve gerekli analizler bu laboratuvarda yaptırılmıştır. Kimyasal analizlerde ana oksitler ICP (Inductively couple plasma), diğer iz ve NTE’ler ise ICP-MS (Inductively couple plasma-MassSpectrometer) ölçüm cihazları kullanılarak belirlenmiştir.
İzotop analizleri için granat mika şistlerdeki granat mineralleri kullanılmıştır. Ağırlaştırıcı sıvılar kullanılarak ayıklanan granat minerallerinde EMPA ve Sm-Nd izotop analizleri ACTLAB (Kanada)’ da yaptırılmıştır.
1.4. Önceki Çalışmalar
Bitlis masifinin üzerinde bulunduğu, Güneydoğu Anadolu Orojenik Kuşağı, Üst Kretase’den itibaren Avrasya ve Arap-Afrika levhalarının birbirine yaklaşması ve çarpışmalarının sonucu gelişmiştir. Güneydoğu Anadolu Orojenik Kuşağı, metamorfizma, litoloji, yaş ve jeolojik konumları itibariyle birbirleriyle ilişkilendirilen/ilişkilendirilemeyen Malatya, Keban, Bitlis ve Pütürge masiflerini, ofiyolit ve mağmatitleri kapsayan, geniş bir kayaç grubunu içerir. Bu kuşak üzerindeki ilk çalışmalar jeolojik ve jeodinamik amaçlıdır (Dewey vd.,1973; Hall, 1976; Perinçek&Özkaya, 1981; Özkaya, 1982; Şengör ve Yılmaz, 1981; Yılmaz, 1993; Şengün, 1993; Ricou vd., 1986; Robertson and Dixon,1984; Yazgan ve Chessex, 1991;). Daha sonra petrografik, petrolojik ve jeokronolojik çalışmalar yapılmıştır (Boray, 1975;Yılmaz ve diğ.,1981;Ustaömer ve diğ., 2012, ve benzeri). Hall ve Mason (1972), Doğu Toros Orojenezi’nde tanımladığı tektonik melanjın güneye doğru ilerlemiş içerisindeki ofiyolitik kayaçları ve bunların tabanında ofiyolitlerin tabanında yer alan flişleri, Tetis Kenedi olarak adlandırmıştır. Birbirine yakınlaşan kıtasal levhanın sınırında bulunan, Dogu Toroslar’daki Bitlis Masifi’ni ise Paleozoik’te depolanmış, oldukça deforme olmuş ve yoğun metamorfizma geçirmiş, Anadolu Levhası’nın kristalin temeli olarak belirtmiştir. Daha sonra Bitlis Masifi’nin, ofiyolitik melanj üzerine güneye doğru bindirmeyle geldiğini ve Doğu Toroslar’ın okyanusal kenedinin tek ve basit bir ofiyolit-fliş üzerlemesi olamayacağını ifade etmişlerdir.
Boray (1975), Bitlis Metamorfikleri’ni yapısal ve petrografik özelliklerine göre, (1) Alt Birlik ve (2) Üst Birlik olarak ikiye ayırmıştır. Bu birliklerde üç deformasyon aşaması ve ilerleyen (progresif) yer yer gerileyen (retrogresif) metamorfizmanın, Alpin orojenezi öncesi bölgesel metamorfizma ve Alpin orojenezi esnasında ise bindirme zonlarındaki dinamik metamorfizmaya maruz kaldığını ifade etmiştir. Alt birlik, yeşilşist-amfibolit fasiyesi geçişinde metamorfizma sergilerken, Üst birlik yesilsist fasiyesinde metamorfizma gösterdiğini belirtmiştir. Bu metamorfitlerin köken kayacınınsa, sığ denizel çökelleri kapsayan kıta kabuğu malzemesi olduğunu ifade etmiştir.
Hall (1976) Bitlis masifinin güneyinde yer aldığını kabul ettiği Tetis okyanusunun, Üst Kretase’de Bitlis masifi altında yok olduğunu ve yitimin Miyosen’de sonlandığını ifade etmiştir.
Perinçek (1980), “Bitlis Metamorfitleri’nde Volkanitli Triyas” adlı araştırmasında, Anadolu Levhası’nın Üst Triyas riftleşmesi ile Arabistan Levhası’ndan ayrıldığını ve
Bitlis metamorfitlerinin Anadolu Levhası’nın güney kenarını oluşturduğunu belirtmiştir. Üst Triyas’ta, riftleşmeye bağlı kırılma sonucu, magmatik aktivitenin başladığını ve bu volkaniklerin Bitlis metamorfitlerindeki sığ-denizelden derin-denizele değişen istiflerle ara katkılı olduğunu gözlemlemiştir.
Yılmaz ve diğerleri (1981), Cacaş bölgesindeki Bitlis Masifi kayaçlarını, Eski kütle ve
Epimetamorfik örtü olmak üzere iki kısımda irdelemiş ve kayaçların petrografik,
stratigrafik ve metamorfik özelliklerini değerlendirirken, Eski kütle birimlerinin almandin-amfibolit fasiyesinde, epimetamorfik örtü birimlerinin ise yeşilşist fasiyesinin kuvars-albit-muskovit-klorit alt fasiyesinde metamorfizma geçirdiğini belirtmiştir. Epimetamorfitler ve eski kütle kayaçlarının parajenezleri arasındaki mineral boşluğunun ancak polimetamorfizma ile açıklanabileceğini ifade etmiştir.
Çağlayan ve diğerleri (1984), Bitlis Masifi’nin yapısal konumu üzerine bir çalışma yapmıştır. Bu çalışmada, Bitlis Masifi’ni, Arap Levhası’nın kuzeydeki genişlemesi sonucu oluşmuş bir masif olarak tanımlamıştır. Metamorfik masifin, bölgenin stratigrafik ve yapısal temelini oluşturduğunu ve Alpin Metamorfizması’ndan oldukça etkilendiğini, Kampaniyen-Üst Maastrihtiyen’deki ofiyolitik yerleşimiyle de bu masifin üzerlenmiş olduğunu belirtmişlerdir.
Göncüoğlu ve Turhan (1984), Bitlis Metamorfik Kusağı’nın jeolojisini ve petrografisini incelediği çalışmalarında, Bitlis Metamorfik Kusağı’nı Orta Devoniyen öncesi Hizan Grubu ve Orta Devoniyen-Üst Triyas yaşlı Mutki birimi olarak ikiye ayırmıştır. Bu kuşağın tektonik ortamının, Arap Levhası’nın kuzeyinde yer alan bir şelf ortamı olduğunu, Triyas sonrasında riftleşmeyle çökelmiş kıta kenarı olarak oluştuklarını ifade etmişlerdir. Hizan ve Mutki Grubu’nu etkileyen Üst Kretase’deki (75 my) retrograd metamorfizmadan önce, en az iki farklı metamorfizmanın yaşandığını ve Bitlis Metamorfitlerinde Alt Turoniyen’de (95±4 my) gelişen kıta kabuğundaki sıkışmalarla düşük sıcaklık-orta basınç koşullarında bir kataklastik metamorfizmanın gerçekleştiğini belirtmişlerdir.
Helvacı and Griffin (1984), Bitlis Metamorfitlerinin Rb-Sr jeokronolojisini dğerlendirmişler ve Alt - Üst Birim olarak ikiye ayırdıkları metamorfik kayaçların litolojik, petrografik ve metamorfizma özelliklerini incelemişlerdir. Bu araştırmacılar, mika şistlerdeki muskovit minerallerinde Rb-Sr izotop yaşında, alt kütlenin ilk metamorfizma yaşını 90 my, ikinci metamorfizma yaşını ise 40 my olduğunu açığa çıkarmışlardırç
Genç (1990), Çökekyazı-Gökay yöresi (Hizan-Bitlis) Bitlis Masifi Metamorfitlerini konu alan çalışmasında metamorfitleri yine (1) Alt Birlik Kayaları ve (2) Üst Birlik Kayaları olmak üzere iki bölüme ayırmıştır. Bitlis metamorfitlerini petrografik, metamorfik ve yapısal özelliklerini kullanarak köken kayaçlarını yorumlamıştır. Kayaçların bir kısmının magmatik, bir kısmının ise sedimanter kökenli olduğunu ifade etmiştir.
Yılmaz ve diğerleri (1981) Bitlis metamorfik kuşağı boyunca görülen metamorfitlerin tamamı, aynı metamorfik birliğe ait olduğunu ve bu metamorfitlerin, Üst Kretase-Erken Miyosen aralığındaki jeodinamik olaylarla bugünkü konumlarını aldıklarını belirtmektedir.
Neotetis’in Güney kolu olan tetis okyanusunun varlığı, Yılmaz (1993)’ın örtü-çekirdek varlığı şeklinde ifade ettiği yorumda şüpheye neden olmuştur (Şengör ve Yılmaz, 1981). Yani, Mesozoyik yaşlı aktif kıta kenarını temsil eden bir iç yapıya sahipse Bitlis masifi, o zaman örtü kayaçlarının da Paleozoyik-Mesozoyik yaşlı allokton çökeller olması beklenir. Masifin örtüsü allokton olarak kabul edilirse, bu örtüyü etkileyen düşük dereceli metamorfizmanın temeldeki deformasyonları neden tamamen yok etmediğini açıklamak olasıdır. Ancak bölgede çalışan araştırmacılar (Erdoğan ve Dora, 1983; Yurtsever ve diğerleri, 1983; Çağlayan ve diğerleri, 1984; Genç, 1990), örtü-çekirdek ilişkisinin bir açısal uyumsuzluk olduğunu ifade etmektedirler. Granitlerin Permiyen yaşlı çökellerle örtülmesi bu yorumu desteklemektedir (Helvacı, 1983; Göncüoğlu ve Turhan, 1985).
Bitlis masifi metamorfitleri stratigrafik açıdan, farklı seviyeleri kapsayan iki esas kayaç grubunda toplanır. Litolojik birimlerin her biri, masifin farklı bölümlerinde farklı isimlerle adlandırılmıştır. Bunlardan üstteki birimin, alttaki birim üzerine açısal uyumsuzlukla geldiği ifade edilmiştir. Stratigrafik birimlere, araştırmacılar farklı isimler vermişlerdir. Bunlar arasında, eski temel ve bu birimi açısal uyumsuzlukla kesen epi-metamorfik örtü (Yılmaz, 1993), alt birlik ve üst birlik (Boray, 1973; Helvacı, 1983; Erdoğan ve Dora, 1983; Genç, 1990), temel ve permiyen Genç (1977), Çağlayan ve diğerleri (1984) Hizan grubu (Alt birlik) ve Mutki grubu(Üst birlik), Göncüoğlu ve Turhan (1984), Şengün (1993) alt metamorfitler ve üst metamorfitler gibi adlandırmalar kullanılmıştır. Alt grup kayaçları, Üst Paleozoyik’ ten daha eski,üst grup kayaçların ise daha genç yaşta olduğu araştırmacılar tarafından net ifade edilmektedir (Yılmaz, 1993; Boray, 1973; Genç, 1990; Perinçek&Özkaya, 1981; Yılmaz ve diğerleri, 1981; Helvacı ve Griffin, 1984). Alt birlik kayaçları, amfibolit, gözlü gnays, pegmatit, granat mikaşist,
kuvars mikaşist, metakuvarsit ve mermerden oluşurken, bunlar yer yer granit sokulumları ile kesilmiştir. Üst birlik kayaçları ise mikaşist, kloritşist, metakuvarsit, kalkşist ve mermerden oluşmaktadır. Masifte yer alan kayaçlarda görülen mineral parajenezi genel olarak; Horblend, tremolit/aktinolit, plajiyoklas, klorit, epidot, klinozoisit, zirkon, stavrolit, almandin, biyotit ve opak mineraller ve muskovit, kuvars, potasyumlu feldispat, serizit, epidot mineralleridir. (Alt birlik kayaçları, önce amfibolit fasiyesi ardından da yeşilşist fasiyesi metamorfizması olarak retrograd metamorfizma; Üst birlik kayaçları ise sadece yeşilşist fasiyesinde metamorfizmaya uğramışlardır (Yılmaz ve diğerleri, 1981; Helvacı ve Griffin,1984; Helvacı, 1983).
Bitlis masifindeki alt birliği etkileyen ilk metamorfizma Kadomiyen metamorfizmasıdır. Bu metamorfizma, yay-kıta çarpışması ve ofiyolitlerin üzerlemesi ile Kampaniyen’de gerçekleşmiştir. Metamorfizma etkisiyle, masifte yeşilşistten amfibolit fasiyesine kadar, Barroviyen türü bölgesel metamorfizma gelişmiştir (Yazgan, 1983; Yazgan ve Chessex, 1991).
Çolakoğlu (2006), Bitlis Masifi Üst Birligi içerisinde var olan genellikle dolomitik kayaçların kırık, çatlaklarında ve tektonik hatlar boyunca gelişmiş, Hasbey Pb-Zn cevherlesmesinin mineral parajenezlerinden ve kırılgan yer yer sünümlü deformasyon özelliği sunan dokulardan bahsetmiştir.
Oberhanslı ve diğerleri (2012) Doğu Anadolu’ daki yitim verilerini konu alan çalışmalarında, Bitlis metamorfik masifinin mikaşistlerine ait muskovitlerde 74-79 Ma yaşını belirlemişlerdir.
Ustaömer ve diğerleri (2012) metamorfitlere ait zirkon mineralinde yaptıkları U-Pb yaşlandırmasında, metamorfitlerin depolanma yaşının Doğruyol gnaysı için 572 milyon yıl ve Mutki metagranitleri içinse 546 milyon yıl olarak belirlemişlerdir.
2. GENEL JEOLOJİ
Güneydoğu Anadolu Bindirme kuşağı’nda Miyosen zamanında gelişen tektonik aktivite sonucu bindirme fayları boyunca meydana gelen hareketlenve ve taşınmalarla bugünkü konumlarını alan üç yapısal kuşak gelişmiştir (Şekil 2.1). Bu kuşaklardan en
kuzeydeki masifleri, Pütürge ve Bitlis masifidir. Bu metamorfik masiflerin güneyinde, Güneydoğu Anadolu Ofiyolit Kuşağı ve daha güneyde ise otokton kenar kıvrımları kuşağı yeralır (Erdoğan ve Dora, 1983).
Bitlis Metamorfitleri ve masifin üzerine konumlanmış metamorfik olmayan kayaçlar, “Bitlis Metamorfitleri Kuşağı” olarak adlandırılır (Göncüoğlu ve Turhan, 1984; Yılmaz, 1993). Bitlis Metamorfitleri Kuşağı olarak adlandırılan bu litolojik birim, temelde Prekambriyen yaşlı Yolcular Grubu’yla başlamaktadır. Yolcular Grubu çalışma alanında Yastıktaş gözlü gnaysı (PEyy) ve Karakuş amfiboliti (Peyk) birimleri ile temsil edilir. Yine, İnceleme alanında metamorfitleri açılı uyumsuzlukla örten yamaç molozu (Qym) ve alüvyonlar (Qal) en genç çökelleri oluşturmaktadır (Şekil 2.2). Genel olarak, inceleme alanı ve çevresinde yüzeyleme veren jeolojik birimleri, oluşum yaşları Prekambriyen’den Kuvaterner’e kadar olan metamorfik kayaçlardan oluşmaktadır.
Bazı araştırmacılar (Tolluoğlu,1981; Şengün,1984,1993; Yılmaz,1993; Göncüoğlu ve Turhan,1984) tarafından, Alt ve Üst Metamorfitler olarak ikiye ayrılan Bitlis metamorfitlerinin alt birimini; Paragnays-şist, migmatit, amfibolitler oluşturur. Bu birimleri, granitik holo-lökokratik metavoklanitler keser. Metamorfitlerin üst birliğini ise metapelitler ve bunları örten metakarbonatlardan oluşturur.
Alt Metamorfitleri amfibolit, paragnays/şist, migmatit ve granitoyid kayaç gruplarıyla temsil edilen Yolcular grubu içindeki Hizan Metamorfitleri olarak adlandırılan kayaç istifi oluşturur (Göncüoğlu ve Turhan, 1984)
Prekambriyen’den başlayan ve Devoniyen’e kadar yaşlar veren Bitlis grubu metamorfik kayaçları içerisinde, eksen doğrultuları yaklaşık KB-GD olan, haritalanabilecek ölçekte kıvrımlı yapıların yanında, çok sayıda mikrokıvrımlar bulunur Asimetrik nitelikte olan bu kıvrımlar güneye doğru devrik, bazı lokasyonlarda ise yatık kıvrım özelliğindedir. Gerek kıvrımlı yapılar ve gerekse ters faylar paleotektonik dönemde gelişmiş tektonik yapılardır (Çağlayan.ve Şengün, 2002).
Türkiye’nin neotektonik yapılarından biri olan Bitlis Sütur Zonu’na yaklaşık 40 km uzaklıktadır. Anadolu ve Arabistan levhalarının çarpışması sonucunda gelişen sütur zonu üzerinde zaman zaman orta büyüklükte bir deprem aktivitesi gözlenir (Göncüoğlu ve Turhan, 1984).
2.1. Prekambriyen
Yolcular Grubu (Pey)
Yolcular grubu, doğu-batı uzanımlı, her iki yöne dalımlı, orta/yüksek dereceli açıyla kuzeye devrik, Gevaş-Bitlis antiklinali 'nin çekirdeğinde bulunur (Çağlayan ve diğerleri, 1984). Antiklinalin batı kesimi, Şeyhcuman-Sini Dağı dolaylarında en geniş yayılımını sunan Yolcular grubu kayaçları, etkin migmatitleşme sonucu Sini Dağı'nda, domsal bir yapı gösterir.
İnceleme alanında Yolcular grubu, granit kökenli gözlü gnayslardan oluşan Yastıktaş gözlü ganysı, kuvarso-feldispatik gnayslarla temsil edilen Doğruyol gnaysı ve amfibolitlerden oluşan Karakuş amfiboliti üyesinden oluşur Yolcular grubu kayaçlarının rengi, mineral bileşimlerine göre, kirli beyazdan kızıl kahve ve yeşilimsi siyaha kadar değişir. Biyotit ve amfibolce zengin olmaları nedeniyle, boz, kahve ve kırmızımsı kahve renk kayaçlarda baskındır. Sokulum kayaçları ise beyaz renkleri ve morfolojik özellikleri ile uzak mesafelerden kolayca ayırt edilebilmektedir.
Bitlis masifındeki en yaşlı kayaç olan Yolcular grubu üzerinde, transgressif karaktedeki Gökçimen formasyonu ile başlayıp, Kuştaşı formasyonu ile sonlanan Paleozoik yaşlı Bitlis grubu ile Permo-Mesozoyik yaşlı Çadırdağı grubu kayaçları yer almaktadır. Yolcular grubu kayaçları ile Bitlis grubu kayaçlarının transgressif ilişkisi ile aralarındaki deformasyon ve metamorfizma farkı, Yolcular grubu kayaçlarının Prekambriyen yaşta olmasını gerekliliğini açığa çıkarır (Çağlayan.ve diğ.,1984;).
Yolcular grubu adı altında incelenen birim amfibolit, biyotit gnays, muskovit gnays, mikaşistler ile bunları kesen ve Kaledoniyen metamorfizmasına uğramış granitik kökenli gözlü gnays, biyotitli metagranit, kuvarso-feldispatik gnays ve melapegmatitten oluşan Godwana temel kayaçları kapsar. Birim, granit kökenli gözlü gnays (Yastıktaş gözlü gnaysı), kuvarso-feldispatik gnayslar (Doğruyol gnaysı) ve amfibolitler (Karakuş amfıboliti) ile Doğruyol gnaysına ait Ağaçköprü metapegmatit üyesinden oluşur. Ancak çalışma alanında, Yastıkbaş gnaysı ve karakuş amfiboliti mevcuttur.
Yastıktaş Gözlü Gnaysı(Peyy)
Granit kökenli kayaçlarla temsil edilen bu birim, bol dilinimli, biyotitli gözlü gnays ve granitik gnaysları içerir (Şekil 2.3).Pembe, boz, gri renkli yastıktaş gözlü gnaysı doku, renk ve bileşim olarak homojen görünümlüdür. Kuvars ve/veya feldispat gözleri, biyotit ve muskovit foliasyonu ile çevrelenmiştir.
Kesadere’den batıya doğru gidildikçe, gözlü gnaysların gözlerinde küçülme ve kıvrılma görürülken, hipodomorf taneli dokuya geçişler mevcuttur. Makroskobik ve mikroskobik gözlemlerinde biyotitli gözlü gnayslar açık renkli, uzak mesafelerden dahi ayırt edilebilen damar kayaçları tarafından kesilmiştir.
Şekil 2.3. Kesadere’nin doğusunda yeralan Yastıktaş gözlü gnaysının makro görünümü
Karakuş Amfibolit (Peyk)
Yolcular grubu kayaçları içerisinde küçük mercekler halinde yeralan, kuvarso-feldispatik gnayslar ve daha dar bir alanda anfibolitleden oluşan birimin tipik yüzeyleme verdiği alanlar Çölekyazı’nın kuzeybatısıdaki Aladana mezrası civarıdır (Şekil 2.4). Karakuş amfiboliti genellikle, koyu renkli (melanokrat) amfibolit, kuvars ve feldispatça zengin amfibolit ile açık renkli (lökokratik) gnays bantlarının ardalanmsından oluşan bir görünümdedir.
Şekil 2.4. Amfibolitler içerisinde yeralan kuvars-feldispatik gnayslar
2.2. Paleozoyik
Bitlis Grubu (Pzb)
Yolcular Grubu kayaçları üzerine transgressif olarak gelen (Şengün, 1984; 1993), kahverengi, yeşilimsi kahve, kirli beyaz renkli, yer yer mermer ara tabakalı, kuvarsit, kuvarsşist, mikaşist, fillit ve kayrak topluluğu Bitlis grubu adı altında toplanmıştır. Bitlis grubu genel olarak alttan üste doğru, kuvarsşist ve kuvarsitlerden oluşan Gökçimen formasyonu; mermer ara tabakalı kuvarsit, fillit ve şistlerden oluşan Kuyutu formasyonu; şist, fillit ve sleytlerden oluşan Kuştaşı formasyonu ile kuvarsit, kuvarsşist ve kuvarslı mermerlerden oluşan Kokarsu formasyonundan oluşmuştur (Şekil 2.5, 2.6, 2.7).Bitlis grubu kayaçlarını, transgressif olarak Çadırdağ grubu kayaçları örter. İnceleme alanında Bitlis grubuna ait formasyonlardan sadece dar bir alanda Gökçimen ve haritalanabilecek büyüklükte Kuyutu formasyonları gözlenmiştir.
Bitlis grubu kayaçlarının üst seviyelerinde, Orta Devoniyen'i karakterize eden fosiller belirlenmiştir (Şengün, 1993). Yılmaz (1993), Helvacı ve Griffın (1984) araştırmacılar tarafından belirlenen, Bitlis Masifi kayaçlarının depolanma yaşı, 454 -570 milyon yıl arasındadır.
Şekil 2.5. İnceleme alanındaki formasyonların genel arazi görünümü
Şekil 2.7. Fillit ve sleytten oluşan Kuştaşı Formasyonu
Gökçimen Formasyonu
Birim adını, Hizan batısındaki Gökçimen köyünden alır. Hizan civarında dar bir alanda yüzeylenen birim, altta Yolcular grubuna ait gnayslarla, üstte Kuyutu formasyonuna ait şistlere geçer (Çağlayan ve diğ., 1984). Oldukça dar bir alanda gözlendiği için, haritalanması mümkün olmayan birim, açık/koyu yeşil renkli, bantlı, fliş görünümlü, tabakalanmaya uygun ve yer yer çalışma alanının bazı bölümlerinde tabakalanmaya aykırı gelişmiş yapraklanmalı kuvars şistlerden ve kuvarsitlerden oluşur. Bantlanma, koyu ve açık renkli minerallerden kaynaklanır. Açık renkli seviye kaba taneli kuvarsitten oluşurken, koyu renkli kısım daha küçük taneli, grovaksı ve amfibolitimsi bir görünüm sunar. Kayaç hem görünüm, hem tane bileşenleri yönüyle fliş özelliktedir.
Kuyutu Formasyonu(Pzbk)
Çalışma alanının kuzey ve kuzeydoğusunda yüzeyleme veren bu birim, kloritşist, kuvarsit, fillit, kloritoyid şist, mermer ve metaseyl ardalanmasından oluşur. Kesin sınırlarla ayrılamayan, geçişli olan kayaçlar bölgesel metamorfizma nedeniyle birbirinden farklı özellikler sunabilir. Kuyutu formasyonu, Yolcular grubu üzerine yer yer açısal
uyumsuzlukla gelir. Daha doğuda gözlü gnayslar üzerinde yer alan birim, Budaklı’nın doğusunda granitik şist, granatlı mermer şeklinde görülür. İçerdiği minerallere bağlı olarak yeşilimsi siyah, yeşilimsi, sarımsı-griye kadar renk değişimleri gösterir.
2.3.Mesozoyik
Çadırdağ Grubu(PzMzç)
Yolcular ve Bitlis grubu kayaçlarının üzerine ve kuzeye doğru trangressif olarak (Şekil ) gelen ve Boray(1973) tarafından üst birlik kayaçları olarak adlandırılan Çadırdağ grubu, Permiyen-Mesozoyik yaşlıdır. Bu grup, volkanik ara katkılı karbonat kayaçlardan oluşur (Şekil 2.8). Birim alttan üste doğru, Permiyen yaşlı Gelintaş formasyonu, kaba şistozite gösteren ve metabazitten oluşan Nallıkaya Formasyonu, Üst Permiyen yaşlı Kerzevil Formasyonu, Alt(?)Triyas yaşlı Benekli formasyonu, Üst Triyas(?)-Jura-alt Kratese yaşlı Bacavan formasyonu, kireçtaşı-volkanit ardalanmalı Lahtandere formasyonu, yastık yapılı lavlardan oluşmuş Şit formasyonu ile Kampaniyen yaşlı Tilkikaya formasyonlarından ibaret oldukça kalın bir litoloji sunar.
Çadırdağı grubu mesozoyik yaşlı birimleri üzerine, Bitlis dolaylarında İçmeli formasyonu; Şirvan kuzeyi Bacavan dağı güneyinde, Guleman ofiyolitleri tektonik dilimler şeklinde yeralır( Çağlayan ve diğ.,1984).
Alüvyon (Qal)
Genelde blok, çakıl, kum, silt ve kilden oluşan alüvyonlar, Bitlis Çayı’nın akış yönündeki yataklarında ve bu yatakların kenarındaki düzlüklerde yaygındır. Akarsuların akış yatakları dışındaki alüvyonların üzeri silt örtü ile kaplı olup, bu alanlar genellikle tarım alanları olarak değerlendirilmektedir.
Şekil 2.8. Çadırdağ grubu kayaçlarının inceleme alanına ait arazi görünümleri
Yamaç Molozu (Qym)
Prekambriyen ve Paleozoyik yaşlı metamorfik birimlerin alterasyonu sonucu gelişen yamaç molozları, çakıl ve bloklu malzemeden oluşur. İnceleme alanında temel kayaç üzerinde örtü şeklinde izlenen yamaç molozlar maksimum 30 metre kalınlığa sahiptir.
3. PETROGRAFİ
‘Bitlis Metamorfitleri Kuşağı” adı altında toplanan, temelde Prekambriyen yaşlı Yolcular Grubu’yla başlayıp, Devoniyen yaşlı Gökçimen ve Kuyutu formasyonu ile temsil edilen metamorfik kayaçlardan oluşur. Çalışma alanında litolojik birimler tabandan tavana doğru, granitik gnayslardan oluşan Yastıktaş birimi, amfibolitlerle temsil edilen Karakuş Amfiboliti, mika-kuvarsşist ve kuvarsitlerden oluşan Gökçimen formasyonu; mermer ara tabakalı kuvarsit, fillit, kuvarsşist ve kuvarslı mermerlerden ibaret Kuyutu formasyonundan oluşur. Kayaçların petrografik özellikleri formasyon ayrımı yapılmadan arazideki litolojik konumlarına uyularak yapıldı.
3.1. Biyotitli gözlü gnays/Granitik gnays
Gözlü gnays ve granitik gnayslar, el örneklerinde soluk gri veya pembemsi-gri renkte ve iyi gelişmiş bir şistozite yapısına sahiptirler (Şekil 3.1). Koyu ve açık renkli minerallerin ardalanmasından kaynaklanan bantların kalınlıkları 2-7 cm arasında değişir. Bölükyazı-Hizan arasında Yolcular Metamorfiti içinde gözlenen ve anateksi süreçlerinin etkisiyle gelişmiş granitik bileşimli bu lökokratik kayaçlar, Na-feldispat bakımından zengindirler (Oyan&Tolluoğlu, 2005).
Lepidogranoblastik dokudaki gnayslar, mikroskobik incelemelerinde plajiyoklas, kuvars, biyotit ve muskovit, ayrıca bazı kayaç örneklerinde potasyum feldispat, çoğunluğunda ise klorit, epidot, almandin granatlar, stavrolit ve opak minerallerden oluştuğu görülür (Şekil 3.2).
Her örneğin % 20'den fazlasını oluşturan kuvars uzun, bazen sivri uçlu kristaller, ancak genel olarak küçük taneler şeklinde bulunurlar. Genel olarak, kuvarslar özsekilsizdir. Deformasyondan dolayı, dalgalı sönme ve deformasyon lamelleri gelişmiştir. Kayacın foliasyon düzlemine paralel seritler şeklinde bulunmaktadır. Bazı kuvars taneleri yoğun rekristalizasyon özelliği gösterir.
Yaklaşık % 20-42 arasında değişen miktarlarda kısmen özşekilsiz ve kuvars kapantıları içeren ve yer yer serizitleşen, genellikle uzun düzgün kristaller şeklinde olan plajiyoklaslarda, ikizlenme izlenir. Bazı plajiyoklaz tanelerinde polisentetik ikiz lamelleri gözlenirken, deformasyon etkisiyle, bu ikiz lamelleri yer yer bükülmüştür. Sönme açılarından, plajiyoklazın türü andezindir (An 32-38)(Şekil 3.2).
Kayaçlarda potasyumlu feldispat % 4-5 oranında bir mineraldir ve genellikle düzgün kristaller şeklindedir. Biyotit ve muskovit tek veya bitişik bulunan özşekilli ince
uzun kristallerden oluşur ve kayaç içerisindeki dağılımları %0-15 arasındadır. Mika mineralleri, kuvars ve gnays örneklerinin bazısında K- feldispatın yönelimiyle belirginleşen şistozite görülür (Şekil 3.2). İkincil olarak gelişmiş olan klorit biyotitin ayrışma ürünüdür ve hiçbir örnekte kayacın toplam mineral bileşiminin % 5’ ten fazla değildir. Bir gnays örneğinde granat (almandin) ve staurolite rastlanmıştır (Şekil 3.2). Almandin düzensiz kırıklı taneler şeklinde iken, staurolit özşekilli ve kuvars kapantıları içeren bir kristal halinde bulunur.
Mika mineralleri, muskovit ve daha az oranda biyotit olup, foliasyon düzlemlerini temsil etmektedirler. Biyotitler, kahverengiden sarıya pleokroizma gösterir ve genellikle kloritleşme izlenir. Deformasyona baglı rekristalizasyon gelisimi bazı biyotit tanelerinde gözlenmistir.
Opak mineraller, yaygın olarak özsekilsiz ve ince kristallidir. Kayaç içerisinde, saçınımlıdır. Apatitler, özsekilsiz veya yarıözsekilli olup, örnek içerisinde saçınımlıdır. Plajiyoklaz mineralleri üzerinde gelişim sunan zirkon minerali, yarı-özsekilli ve ince tanelidir.
Şekil 3.2. Gnaysların mikroskop görünümü. Granat (Grt), biyotit (Bt), plajiyoklaz (Pl), epidot (Ep).
3.2. Amfibolit
Mikroskop incelemelerinde amfibolitlerin nematoblastik ve yaygın olarak granonematoblastik dokuda oldukları görülür. Lineasyona dik yönde yapılan ince kesitlerde, foliasyon açıkça ortaya çıkmaktadır. Mineralojik olarak; hornblend, plajiyoklaz, az oranda kuvars, apatit, epidot ve opak minerallerden oluşur (Şekil 3.3).
Makroskobik ve mikroskobik gözlemlerde net gözlenebilen ve silisçe zengin sıvılarla doldurulmuş çatlakların sıkça görülüdüğü alanlarda breşleşme de mevcuttur. Breşik zonun yaygın olduğu kesimlerde çatlakların demiroksitlerce dolduğu, kloritleşmeninde yoğun olduğu görülür.
Şekil 3.3. Amfibolitten: a) tek nikolde, b) çift nikolde ince kesit görüntüsü. Hbl: Hornblend,
Pl: Plajiyoklaz, Opm: Opak mineral
Ana minerallerden hornblend, ince-orta taneli, özsekilsiz ve prizmatik biçimlidir. Yesilimsi sarı pleokroizma gösterir. Bazı ince kesitlerde hornblendler, kahverengi biyotite dönüsüm gösterir. Bu durum metamorfizmanın yükseldiğini işaret eder.
Hornblend minerali tarafından sarılmış plajiyoklazlar ise özsekilsizdir. Orta taneli mineraller olarak bulundukları gibi bazı kesitlerde iri porfiroblastlar olarakta görülebilmektedir. Bu plajiyoklaz taneleri, kayacın granoblastik dokusunu olusturmaktadır. Bazı plajiyoklaz kristallerinde polisentetik ikiz lamelleri ve yer yer deformasyon ikizleri gelişmiştir (Şekil 3.3).
Kuvars, apatit, epidot ve opak mineraller kapanım olarak plajiyoklazların içinde sıkça görülmekte ve tipik poikiloblastik dokuyu olusturmaktadır. Değişen oranlarda serisitleşme ve killeşme ve/veya epidotlaşma kesitin genelinde izlenebilmektedir.
İkincil minerallerde sfenler, özsekilsizdir. Çatlaklı ve kırılmış bir görünümdedir. Epidot mineralleri zoisit türünde olup genellikle ince kristalli ve özsekilsizdir. Kalsit bazen çatlaklarda, bazı kesitlerde ise mineraller arası boşluklarda mevcuttur. Kalsitin varlığı, düşük sıcaklık ve yüksek basınç koşullarındaki metamorfizmanın üst birlik kayaçlarını etkilediğini gösterir ki; Bu durum, Bitlis Masifi’nin Neotetisin kapanması sırasında derin gömülmeye uğrayarak nap yığını yapısı kazandığının işaretidir (Oberhansli ve ark. 2012).
Opak mineraller, yaygındır. Genellikle foliasyona uyumlu dizilim sunarlar ve bu minerallin iç kısımlarına doğru farklı minerallerin büyümesi ile parçalı bir yapı kazandıkları görülür.
3.3. Mika-kuvarsşist
Beyaz kristalen parlaklıkta olup, uzak mesafelerden kolayca fark edilebilen mika kuvarsşistler, yeşilimsi-gri, veya beyazımsı-gri renklerde ve çok iyi gelişmiş bölgesel şistozite gösteren kayaçlardır (Şekil 3.4). Şistozite bantlarının kalınlıkları yaklaşık 3-35 cm arasındadır. Mika-kuvarsşistler, lepidogranoblastik doku gösterir ve bu özelliği ile granoblastik dokulu kuvarsitlerden ayrılır. Bu kayaçlarda kıvrımlanma belirgindir. Esas mineral bilesimi kuvars, mika ve plajiyoklas olan mika kuvars şistlerin, yaygın minerali kuvars mineralidir.
Kuvars şistlerin el örneklerinde; kuvars net olarak gözlenebilen tek mineral olup, bazı örneklerde plajiyoklas ve mikalar da çıplak gözle tanınabilir. Mikalarla kuvars tanelerinin yönelimi oldukça belirgindir. Potasyumlu feldispat, epidot, klorit, serizit ve opak mineraller (grafit) kuvarsşistlerin diğer mineralleri olup, bu mineraller sadece mikroskopla ayırt edilebilinir (Şekil 3.4).
Mikroskop inclemelerinde kuvars genelde oval ve kısmen köşeli kristaller halinde ve bazen de küçük özşekilsiz taneler şeklinde olup, kayacın mineral hacminin % 70-75 lik bir bölümünü oluşturur.Grift doku birçok kuvarsta belirgindir.
Plajiyoklaz yaklaşık % 3-10 arasında yer alır. Hemen her örnekte görülür. Plajiyoklazlar çoğunlukla serpilmiş, kısmen küçük kristal halindedir. Görülebilen ikizlerin sönme açılarının ölçülmesiyle, plajiyoklas türünün andezin (An 32-36) olabileceği hesaplanmıştır. Plajiyoklaslarda, serisitleşmiş ve killeşme yaygın alterasyon türüdür.
Muskovit ve serisit olan mikalar, daha az oranda biyotitleride kapsar. Biyotitler çogunlukla ya kloritlesmis ya da opaklasmış halde görülür. Muskovit ve biyotit küçük tek düzgün prizmatik kristaller halinde veya yarı özşekilli kristal kümeleri olarak görülür ve bölgesel şistozite yönünde bir dizilim gösterir. Kayaların lepidoblastik doku seviyelerini mika mineralleri oluşturmaktadır.
İncelenen örneklerin bir kısmında potasyumlu feldispatlarda ikizin net olarak gözlendiği öz şekilli kristallerine rastlanmıştır ve feldispat minerali kayacın % 3'ten az bir bölümünü kapsar.
Plajiyoklasın ayrışma ürünü serizitler ve biyotitin ayrışma ürünü kloritler kayaca yeşilimsi gri bir renk vermiştir. Epidot taneleri tekil taneler şeklindedir. Opak mineraller ise çoğunlukla saçınımlı ve yuvarlak taneler halindedir (Şekil 3.4).
Şekil 3.4.(a) Kuvarsşistlerin makroskobik ve (b)mikroskop görünümü. Q:Kuvars, Se:Serizit, gf:grafit Ç.Nx100
3.4. Kuvarsit
Kuvarsitler gri-koyu gri, beyaz-krem renktedir. Renk tonu opak mineral oranına bağlı olarak değişim gösterir. Mikroskop incelemelerinde, granoblastik veya poligonal doku gösterir. Kayacın genel parajenezi; Kuvars + plajiyoklas (albit) + granat + skapolit + sfen ± turmalin/apatit’ dir. Limonitleşme ve serizitleşmenin taneleri bağlayan bir görünüme sahiptir.
Kuvars kristalleri poligonal ve ameboid şekilde birbirine bağlanmıştır. Uzamış metamorfik kristallerde, şisti dokuya paralel, ince ve daha iri tanelerin ardalanmasından oluşan şeritler görülür.
Potasyum feldispatlarda serizitleşme ve kaolinleşme görülür. Feldispat minerali mikroklin olarak belirlenmiştir. Muskovit yaygındır. Biyotit ve klorit daha azdır. Zirkon, apatit ve turmalin önemli ikincil minerallerdendir (Şekil 3.5).
Arazi görünümü, mineralojik ve dokusal farklılıkları ile birbirinden ayrılabilen bu kayaçlar, Bitlis metamorfitlerinin en üst birimini oluşturur (Şekil 3.5).
Kalkşistler arazide gri, koyu gri renklerde görülür. Mermer kayacı, kalkşiste göre daha bej, sarımsı bej renklerde ve masif yapıdadır.
Granoblastik dokulu mermer, genel olarak %90 ve üzeri kalsit içerir. Makaslama zonu içerisinden alınan mermer örneklerinde, minerallerde uzama ve rekristalizasyona baglı milonitik foliasyon olusumları izlenir (Şekil 3.6a). İnce kesitlerinde foliasyon düzlemi, genellikle verev ve yer yer dikine çatlaklarla kesilmistir. Bu çatlaklar ince, orta ve iri kalsit kristalleriyle doldurulmuştur.
Kalkşist ise granolepidoblastik dokudadır (Şekil 3.6b). Kalkşistlerde kalsit minerali yanında, değişik oranda muskovit, serizit, kuvars ve grafit minerallerini içeren, kalsit oranı %90’dan düşük olana kayaçları oluştururlar.
Muskovitler, çok ince kristalli ve uzamış şekildedir. Örnek içerisinde saçınımlı durumdadır.
Kuvars ve feldispatlar, özsekilsiz, kısmen yuvarlağa yakın şekilde ve örnek içerisinde saçınımlı durumda bulunmaktadırlar.
Opak mineraller, çoğun özsekilsiz-yarıözsekilli ve ince kristalli halde olabildikleri gibi, kayacın foliasyonu yönünde uzamış, çok ince kristalli ve özsekilsiz olarakda bulunabilmektedir.
Pelitik, yarı pelitik ve yer yer kalksilikat özellikteki bu birimin mineral parajenezinden, Bitlis metamorfitlerinin bölgesel metamorfizma gösterdiği net olarak ifade edilebilir.
Şekil 3.5. (a) Kalkşist ve kuvarsitlerin arazi görünümüve (b) kuvarsitlerin mikroskop görünümü. Epidot (Ep), kuvars (q)
Şekil 3.6. (a) Mermerin mikroskop görünümü ve Granoblastik doku. Kalsit (Cc), (b) Kalkşistlerin mineral bileşimi ve granolepidoblastik dokusu. Ç.N.10X0.25
3.6. Fillit-sleyt
Granolepidoblastik dokulu bu kayaçlarda, yaygın olarak kuvars, serisit veya kesitlerin bazısında serisit, muskovit, klorit, epidot, plajiyoklaz ve opak mineraller bulunur. Bu minerallerin oranı bir kesitten diğerine değişim gösterir. Tali mineral bileşeni rutil’dir. Kayaçların mikroskobik incelemelerinde, klorit serisit sleyt, klorit serisit fillit veya epidot klorit fillit bileşimi sergiledikleri görülür.
Kuvarslar genellikle özsekilsizdir. Dalgalı sönme tipiktir. Bazı kuvarslar mercek ve ince bant oluşumu şeklinde görülürken, foliasyon yönünde uzanım gösterirler. Kayaçlarda görülen, kıvrımlanma ve kırıklanmalar, deformasyonca zengin seviyelerdir.
Klorit mineralleride kuvarslar gibi özsekilsiz ve yapraksıdır. Soluk yesilden sarımsı yeşile kadar değişen pleokroizma gösterirler. Muskovitler ve serisit ile birlikte kayacın foliasyonunu oluştururlar.
Serisit, fillit ve sleytlerin en yaygın mineralidir. Foliasyon düzlemleri boyunca birikir. Serisitler bazı kesitlerde, orta taneli muskovitlerle birlikte izlenir. Serizit ve kloritler, lepidoblastik dokuyu oluşturur. Epidot, genelde özsekilsiz-yarıözsekilli olup yer yer orta-iri tanelidir.
Plajiyoklazlar, epidot ve klorit mineralleri ile birlikte görülmesi, genellikle bazik kökenli örnekler için geçerlidir ve yarı özsekilli plajiyoklazların bazı kristallerinde ikiz lamelleri görülmektedir.
Opak mineraller, örneğin geneline dağılmış ve özşekilsiz mineraller olarak izlenir.
4. JEOKİMYA
4.1. Ana ve İz Element Jeokimyası
Budaklı-Bölükyazı (Hizan-Bitlis) arasındaki bölgede gözlenen metamorfiklere ait kayaçların jeokimyasal ve petrolojik özelliklerini belirlemek için, toplam 12 adet örneğin
ana, iz ve nadir toprak element analizleri ACME Analitik Laboratuvarı’nda (Kanada)’da yaptırılmıştır. Ana element analizleri ICP-ES(Inductively Coupled Plasma-Emission Spectrometry )tekniğiyle, nadir toprak ve iz element analizleri ise ICP-MS (Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry) tekniğiyle incelenmiştir. Analiz sonuçları Tablo 4.1’ de verilmektedir.
Tablo 4.1’de verilen analizlerin Ateşte Kaybı Değeri’ne (LOI=Loss On Ignition) bakıldığında, amfibolitler için genelde % 0.7-0.8 arasında, gnaysların %1.5-3.1, mika şistlerin %.1.8-2.7 arasında değiştiği görülmektedir. Kayaçlardaki bu değişken LOI değerleri, ya daha sonra meydana gelen alterasyonla veya ikincil sulu/karbonat fazlarının varlığıyla ilgilidir (Rollinson,1993). Kayaçların oluşumundan sonra alterasyon gelişmesi durumunda, özellikle ana ve bazı iz elementlerde (LIL gibi) mobilite/hareketlenme gelişir (Humphris ve Thompson, 1978; Thompson, 1991). Dolayısıyla, kayaçların petrolojik özelliklerinin incelenmesinde alterasyona karşı daha dayanıklı olan nadir toprak elementleri (NTE) ve HFS elementlerin (yüksek değerli katyonlar) kullanımı gerekmektedir (Perace, 1982; Floyd ve Winchester, 1978) (Tablo 4.2).
Bitlis metamorfitlerine ait amfibolitlerin SiO2 içeriği %48.19-51.10, gnays/granitik
gnaysların %52.34-70.14, mikaşistlerin %27.34-27.85 dir.MgO içerikleri ortalama %1.55-12.44, Ni ve Cr içerikleri dedeksiyon limitinin altındadır. Bu özellikler metamorfiklerin köken kayacının ultramafik bir kayaç olmadığının işaretidir. TiO2 bileşimi %0.45-1.19,
Al2O3 bileşimi %13.11-52.44, FeO, MnO, MgO ve CaO bileşimleri % 3.46-13.49,
0.03-0.34, 1.55-12.44, 0.01- 10.63 arasındadır. Ayrıca, Na2O, K2O ve P2O5 içerikleri 0.02-3.54,
0.04-4.33, 0.02-0.21 arasında değişmektedir.
İnceleme alanındaki örneklerin bir bölümünün esas mineralleri amfibol + albit + epidot + muskovit + klorit ± granat mineral parajenezinden, bu kayaçların köken kayaçlarının magmatik kökenli olabileceklerini söylemek mümkündür. Çalışma alanında yer alan kayaçların jeokimyasal sonuçları ACF (Ehlers ve Blatt, 1982) üçgen diyagramında değerlendirildiğinde, kayaçların büyük bir bölümünün magmatik kökenli alana düştüğü görülürken, çok az bir kısmınınsa kil veya kilce zengin karbonat kökenli kayaçlardan türediği görülmektedir (Şekil 4.1). Major oksitlerin oranı kısmen düşüktür. Bu durum, köken kayaçtan metamorfizma sonrası element göçüne ve kayacın akışkanların etkisiyle alterasyona uğramasına bağlanabilir. Na2O ve CaO metamorfizma sırasında kayaçtan
uzaklaşabileceğinden (Bebout and Barton 1993), ana oksitlerle yapılan diyagramlar hatalı yorumlamalar açığa çıkarabilir. Örneğin, inceleme alanına ait bazı mikaşistler (S2 nolu
örnek), Crook’un (1974) K2O-Na2O diyagramında, kuvarsca zengin alana düşmüştür (Şekil
).Dolayısıyla metamorfik kayaçlardaki yüksek SiO2 miktarının kaynağının, muhtemelen
magmatik kaynak kayaçla ilgilidir. Oksit değerleri ve bazı major elementlerin (krom gibi) olmayışı köken kayacın kesinlikle ultramafik bir kayaç olamayacağının işaretidir. Bazik bir kaynaktan türemiş olabileceği oksit içeriğinden gözlemlenen amfibolitlerin jeotektonik ortamlarını belirlemek için kullanılan La/10-Y/15-Nb/8 diyagramında, örneklerin tümü Kalk-Alkalen Bazalt (CAB) alanında yoğunlaşmıştır (Şekil 4.2).
İncelenen kayaçların içerisindeki alkali zenginlikleri sodyum veya potasyumdan kaynaklandığını belirlemek ve buna göre sınıflandırmak için SiO2-K2O ayırtman diyagramı
kullanılmıştır. Genel olarak, muskovit ve biyotit içeriği yüksek olan gnaysların bir kısmı K’ca aşırı zengin olmalarından dolayı şoşonitik alana, diğer gnaysların orta-yüksek K’lu alana düştüğü görülürken, amfibolitler orta K’lu seri içerisinde yer alır (Şekil 4.3).
Mika minerallerini içeren bu kayaçlar aynı zamanda kuvarsta içermektedir. Sedimanter kayaçtan itibaren türemiş olsalardı, TiO2 bakımından zenginleşme olması
beklenirdi. Oysa, titanyum oksit ve Zr bakımından bir zenginleşmenin olmadığı, büyük olasılıkla mağmatik malzemeden türedikleri TiO2–Zr dağılım diyagramlarından
söylenebilir (Şekil 4.4). Mikroskop incelemelerinde de ilmenit gibi TiO2’ce zengin
Tablo 4.1. İnceleme alanı içerisindeki metamorfitlere ait kayaçların major oksit ve iz element analiz verileri Örnek A1 A2 A3 G1 G4 G5 G6 G7 S1 S2 S3 K1 SiO2 48.19 50.03 51.10 58.37 52.34 58.27 66.20 70.14 27.85 27.34 28.11 52.14 Al2O3 14.31 15.30 13.11 18.95 20.18 16.72 15.30 12.31 52.44 52.23 511.77 44.85 FeO* 9.02 10.05 12.00 9.01 8.86 7.50 3.46 4.51 12.43 13.49 12.89 1.34 MgO 12.44 11.39 10.03 3.44 3.27 4.56 1.55 2.08 2.26 2.20 2.23 0.05 CaO 10.63 9.86 10.02 1.75 1.09 1.14 1.19 1.24 0.03 0.01 0.01 0.11 Na2O 2.11 2.04 2.13 1.88 1.45 3.20 3.54 3.05 0.02 0.11 0.07 0.04 K2O 0.59 0.47 0.44 4.13 3.13 1.68 4.33 1.62 0.04 2.07 1.03 0.02 TiO2 1.19 1.08 1.12 0.83 0.91 0.77 0.55 0.66 0.45 0.80 0.57 0.30 P2O5 0.04 0.03 0.02 0.19 0.16 0.21 0.07 0.11 0.00 0.00 0.00 0.00 MnO 0.21 0.34 0.30 0.04 0.08 0.04 0.03 0.05 0.05 0.14 0.11 <0.01 LOI 0.81 0.70 0.72 1.5 1.7 2.2 2.5 3.1 2.7 1.9 1.8 0.12 Total 99.54 99.39 100.21 99.91 93.17 96.29 98.72 98.87 98.30 99.49 99.99 98.98 Ba 22.20 12.11 17.10 598 239 602 544 249 103 312 221 377 La 27.2 16.9 25.1 40.3 63.5 55.8 42.1 49.8 43.1 36.7 34 38.2 Be 1 2 <1 3 2 4 2 2 1 2 1 1 Co 42.04 51.18 60.7 39 40 9 23 7 19 25 22 5 Cs <0.1 <0.1 <0.1 3.4 0.7 1.1 0.9 3.8 1.4 2.7 1.6 24 Ga 12.5 10.9 11.4 16.1 16 14 25 17 21 19 18 13 Hf 1.1 1.8 1.1 4.8 5.7 4.9 4.3 4.1 10.9 5.6 6.3 4.7 Nb 3.6 1.9 4.2 9 11 11.5 12 10 0.3 9 7 7 Rb 1.2 5.6 1.5 47 76 54 129 96 61 73 63 64 Sn 1 <1 <1 2 1 3 2 4 2 1 2 2 Sr 17.1 29 33.2 95 88 69 90 84 70 77 80 28 Ta 0.5 2.2 0.7 0.9 0.8 1.6 0.5 0.7 1.1 0.4 0.6 0.8 Th 0.1 0.3 0.5 15.7 11.6 11.8 10.4 12 1.3 9.3 1.9 1.1 U <0.1 <0.1 <0.1 3 2 1.1 3 2 0.7 2 1.8 2 W 0.2 0.1 0.1 1.4 2 1.9 1.6 3.7 0.1 1.5 0.2 44 Zr 63.2 14 12 172 135 166 160 184 22 91 26 127 Y 22.5 26.7 19.1 35 33 19 22 34 33 20 30 12 Sc 37.00 43.00 41.00 27 11 15 9 20 32.4 26 23 20
Tablo 4.2. Kayaç örneklerine ait NTE analiz verileri
Tablo 4.2’de verilen inceleme alanındaki kayaçların NTE içeriklerini değerlendirebilmek için Spider diyagramları kullanılmıştır (Şekil 4.5). Buna göre, kayaçların tamamında benzer bir dağılım gözlenmiştir. Karakteristik olarak hafif NTE içeriklerinde, ağır NTE içeriklerine oranla bir artış vardır. Bu, kayacın kıta kabuğundan etkilendiği anlamına gelir (Henderson, 1984). Ayrıca hafif NTE’lerin, ağır NTE’lere oranla daha yüksek değerler göstermesi hidrotermal bir etkinin sonucu da olabilir (Michard, 1989). Tüm kayaç örneklerine ait diyagramlarda negatif Eu anomalisinin görülmesi, bu kayaçların kıta kabuğundan kirlenmesi, feldispatın yıkanarak ortamdan uzaklaşması veya sedimanter dehidratasyon yoluyla mağmaya sediman karışımı olduğuna işaret eden önemli bir kriterdir (Sun and McDonough, 1989; Michard, 1989).
Kalkalkalen bazaltlarda tipik olan Hf/Ta<3 oranı (Wood 1980) ve NTE spider diyagramlarındaki dağılım incelenen amfibolitlerle benzerdir. Amfibolitlerin Hf/Ta oranı 0.8-2.2 arasında olup, bu değerle uyumludur. Kalkalkalen kayaçlarda Nb, Ce gibi bazı elementlerce değişkenlik ve LIL(Large Ion Lithophile) elementler açısından zenginleşme görülmesi, bu amfibolitlerin kalkalkalen bilesimli ve dalma-batma zonunu işaret etmektedir. Ayrıca gnayslarda gözlenen Hf, Zr ve Th elementlerinin yüksek pozitif değerleri ile Ta elementi ve K2O’nun kısmen yüksek değerler sunması, kayacın kıta
kabuğundan etkilendiğini gösterir (Pearce, 1982; Condie, 1993).
Element La Ce Pr Nd Sm Eu Tb Gd Ho Tm Dy Er Yb Lu Amfibolit (A1) 26.4 75.3 10.1 18.6 11.7 1.2 0.7 6.5 0.7 0.4 3.4 2.1 2.3 0.3 Amfibolit (A2) 25.1 44.2 3.9 17.7 6.8 1.3 0.5 2.4 0.6 0.4 2.8 2.6 3.0 0.6 Amfibolit (A3) 16.9 34.5 4.8 44.3 3.4 0.6 1.1 4.1 1.2 0.5 4.9 2.2 2.5 0.4 Gnays (G1) 39.4 95.4 7.4 44.9 10.6 1.0 1.1 4.3 1.3 0.6 5.4 3.7 4.1 0.8 Gnays (G4) 62.5 74.7 15.9 38.9 7.9 1.4 1.6 9.7 2.1 1.1 8.9 6.5 3.1 0.7 Gnays (G5) 53.7 86.5 11.8 47.1 10.6 1.1 1.3 8.1 1.1 0.5 5.9 3.3 3.6 1.0 Gnays (G6) 48.9 56.8 9.7 24.0 8.4 0.9 1.5 6.5 1.4 1.7 7.6 4.8 2.9 0.5 Gnays (G7) 66.6 83.2 8.9 32.3 7.9 1.0 1.1 5.8 1.5 0.6 6.3 4.0 4.2 0.5 Mikaşist (S1) 38.4 78.7 9.0 28.3 4.8 0.9 0.7 3.8 1.0 0.4 3.8 2.4 3.3 0.4 Mikaşist (S2) 35.7 60.2 8.1 29.2 5.6 0.8 0.9 4.1 0.7 0.6 3.7 2.7 2.9 0.6
Şekil 4.1. Kayaçların ACF diyagramı üzerindeki konumları (Ehlers ve Blatt, 1982)
Şekil 4.3. Amfibolitlere ait tektonik ortam diyagramı (Cabanis and Lecolle 1989) VAT: Volkanik Yay Toleyitleri, N-MORB: N tipi MORB, E-MORB: E tipi MORB
CB: Kıtasal Bazalt, CAB: Kalkalkalen Bazalt, AB: Alkali Bazalt
Şekil 4.5. Ti-Zr-Y diyagramı üzerinde kayaçların dağılımlar (Cabanis and Lecolle 1989)
Şekil 4.7. Çalışma alanındaki kayaçların NTE spider diyagramı. Amfibolit (■), Gnays (+), Şist (◊)
Sonuç olarak; İnceleme alanına ait tüm kayaçlar metamorfizma, tektonizma ve oluşum koşulları dahilinde birbirinden etkilenmişlerdir. Bitlis metamorfitlerine ait amfibolit bilesimli kayaçlar bazik kökenli ve kıtasal kabuktan kirlenmiş kalkalkalen bir özellikte iken, gnays bilesimli kayaçlarda yine kalkalkalen bir özellik sunmaktadır.
4.2. Elektron-mikropirob Analizi
Bitlis metamorfitlerinin metamorfik minerallerinin elektron mikroprob analizleri Tablo 4.3’de verilmiştir. Analiz için seçilen mineraller indeks minerallerdir. Bu mineraller kullanılarak metamorfitlerin olası basınç ve sıcaklık koşulları belirlenmeye çalışılmıştır. Herbir mineralin üç noktasından ölçüm yapılmış, ölçüm ortalamaları ve katyon değerleri hesaplanmıştır.
Tablo 4.3. İnceleme alanına ait indeks minerallerin elektron-mikropirob analiz verisi
Granat Klorit Biyotit Stavrolit
SiO2 37.61 30.23 35.27 27.45 Al2O3 21.48 21.40 19.90 54.72 FeO 32.14 24.96 19.66 12.34 TiO2 0.15 0.05 1.21 0.47 MnO 1.93 0.07 0.00 0.25 MgO 0.75 14.81 11.85 1.39 CaO 4.19 0.00 0.00 0.01 Na2O 0.02 0.01 0.23 0.00 K2O 0.01 0.00 0.00 0.00 Toplam 98.38 91.53 88.12 96.63
Minerallerin EMPA sonuçlarında, granatların CaO değeri diğer minerallere göre yüksektir. CaO oranındaki yükseklik kapanım mineralleriyle ilgili olabilir. Çünkü, Fe, Mg, Mn’ a göre yavaş hareket eden ve iyon yarıçapı diğer katyonlara göre daha yüksek olan (0.99) Ca, basınç artışıyla doğru orantılıdır (Busigny et al.,2003). Ancak mineral parajenezi, almandin granatların varlığı basınç artışından ziyade sıcaklık artışını işaret etmektedir (Miyashiro, 1972). İnceleme alanına ait granatların XMg değeri 0.017, XFe değeri
0.98, XMn değeri 0.056, XCa değeri de 0.031 olup, yüksek demir içeriğinden dolayı granat
türü almandin olarak belirlenmiştir. Almandin türü granatların varlığı, metapelitik kayaçların orta basınç koşullarına maruz kaldığını işaret etmektedir (Miyashiro, 1972). Ayrıca, almandin-muskovit ve stavrolit-almandin parajenezi, bölgesel metamorfizmada ilerleyen yeşilşist fasiyesi ve amfibolit fasiyesi metamorfizma şartlarını karakterize etmektedir.
Klorit mineralinin XMg 0.29, XFe değeri ise 0.70’ dir. Bu sonuçlar kloritin
piknoklorit-ripidolit bileşiminde olduğunu ve magmatik bir kaynaktan türemiş olacağını gösterir. Demir içeriği yüksek olan demirli kloritler, metamorfizmanın düşük sıcaklık şartlarının işareti iken, metamorfizma sıcaklığının yükselmesi ile yerini Magnezyum içeriği artacağından, magnezyumlu kloritlere bırakır (Yardley,1989). Ortamda akışkan olması halinde, Mg-kloritlerin yaklaşık 800°C gibi yüksek sıcaklıklarda bile, duraylı olabildiği ifade edilir (Miyashiro,1972). Biyotit ve stavrolitin bileşilerine bakıldığında; Biyotit XMg
0.30, XFe değeri ise 0.69, stavrolitin ise XMg 0.079, XFe değeri ise 0.92’dir. Sıcaklığın
artmasıyla dengede kalamayıp, kuvars ile reaksiyona giren stavrolit, almandin granatın oluşmasına sebep olur. Bu koşullar, 2.0 kbar basınç ve 450-560°C sıcaklıktır (Winkler 1979). XFe değeri birlikte olduğu minerallerden granat minerali hariç, genel olarak
yüksektir. Granat ve hemen kontağında yeralan klorit mineralinin Mg# toplamı, granatta 0.033, kloritte 0.49 gibi yüksek bir değerdedir. Bu değer farklılığı sıcaklık artışı ve basınç azalışını işaret eder ki; Mg# sıcaklıkla ters orantılıdır. Granatın düşük Mg# değeri, granat oluşumunun yüksek sıcaklıkta gerçekleştiğini ve retrograd metamorfizma sonucu gelişen kloritin sıcaklığın azalmasıyla oluştuğunu ve dolayısıyla Mg#’daki artışa sebep olduğunun işaretidir. Bu ortamda sıcaklık artarken, basıncın azalması söz konusudur (Pollington &Baxter, 2010).
Metamorfizma derecesiyle orantılı olarak, granatlarda magnezyum ve demir içeriği artar, mangan miktarı ise azalır. Sıcaklık artışı ve ortamda bulunan akışkan (H2O) granatın
çevresindeki minerallerle katyon alış-verişi yapmasına sebep olur. Bu değişimde, granatın içindeki katyonlar TMg>TFe>TMn şeklindedir (Putnis et al.,2010).
Mineraller arasındaki katyon alış-verişi iki mineralin kimyasına bağlı olduğu gibi, granat resorpsiyonu, kontaminasyon ve desilifikasyon gibi metamorfik olaylar etkilidir. Örneğin; Biyotit/klorit gibi magnezyumlu minerallerin granatla sınırı olması durumunda, bu minerallerdeki Mg ve Fe oranında değişim söz konusu olabilir. Bu değişime sebep olan metamorfizma pik sıcaklık, granat mineralinin kristal yapısında hasara sebep olur ve granat bu katyonları resorbe eder (Pollington &Baxter, 2010).
4.3. İzotop Jeokimyası
İstanbul Teknik Üniversitesi Avrasya Yerbilimleri Enstitüsü Jeoloji laboratuvarında ağırlaştırıcı sıvılar kullanılarak biyotitli gnayslardan ayıklanan granat mineralleri’nin Sm-Nd izotop jeokronolojisi ACTLAB’ da yaptırılmıştır. Sonuçlar Tablo 4.4’deverilmiştir.
Orta ve yüksek basınç kayaçları için önemli bir kriter olan granat mineralinin Sm-Nd veya Lu-Hf izotop verileri metamorfizma yaşının belirlenmesinde kullanılan izotoplardır ve sonuçlar kesin doğruluktadır (Schmolke et al., 2008). Granat mineralinin çekirdeğinden kenarına iki noktadan alınan Sm-Nd izotop yaşı 80.508±0.11 ve 79.293±0.10 elde edilmiştir. Granat merkezden kenara doğru normal bir büyüme göstremektedir. Merkez ve kenar arasında yakın yaş elde edilmesi hızlı bir büyümenin işaretidir (Clark et al., 2004). Bu yaş Üst Kretase’ yi işaret etmektedir.
Tablo 4.4. Granatlarda alınan Sm-Nd İzotop verisi
Örnek(Granat) Sm(ppm) Nd(ppm) 147Sm/144Nd 143Nd/144Nd Yaş (Ma)
Çekirdek 3.42 1.18 0.68071 0.63711±0.00074 80.508±0.11
Kenar 2.10 0.72 0.3281 0.61207±0.00052 79.293±0.10
Bitlis metamorfitlerinin batı devamı olarak ifade edilen, Pütürge metamorfitlerinin granatlarına ait Sm-Nd jeokronolojisinde, granatın çekirdeğinde 81.53±0.10 Ma, kenar zonunda ise 82.18±0.17 Ma yaşlarını belirlemiştir (Kaya, 2015). Ateş (2013) Pütürge metamorfitlerinin amfibollerinde yaptığı 39Ar-40Ar jeokronolojik yaşında 83.21±0.069 Ma,
Oberhanslı ve diğerleri (2012) ise, Bitlis metamorfik masifinin muskovitlerinde 74-79 Ma yaşını belirlemişlerdir. Çalışılan granatlarla bu araştırmacıların verilerinin uyumlu olduğu görülmektedir.
