T.C.
YÜZÜNCÜ YIL ÜNİVERSİTESİ BİLİMSEL ARAŞTIRMA PROJELERİ
BAŞKANLIĞI
BİNGÖL VE TURNA DAĞLARININ VOLKANOSTRATİGRAFİSİ, JEOKİMYASI VE KARLIOVA EKLEMİ İLE OLAN TEKTONİK
İLİŞKİSİ, DOĞU ANADOLU-TÜRKİYE
PROJE NO: 2014-MİM-B062
BIREYSEL ARASTIRMA PROJESI
SONUÇ RAPORU
Proje Yürütücüsü:
Yrd. Doç.Dr. Özgür KARAOĞLU Muhendislik-Mimarlik Fakultesi
Jeoloji Muhendisligi Bolumu
Araştırmacılar
Yrd. Doç. Dr. Azad SAĞLAM SELÇUK Doç. Dr. E. Yalçın ERSOY
Muhendislik-Mimarlik Fakultesi Jeoloji Muhendisligi Bolumu
SUBAT 2016 VAN
i ÖNSÖZ
Yeryuvarının evrimi süresince meydana gelen değişik jeolojik süreçlerin tümünde volkanizma, söz konusu sürece özgü izleri yansıtan önemli bir olgudur, Çarpışma kuşaklarına özgü, karakteristik volkanizma da, bu olayların açıklanmasında çok önemli destekler vererek, jeodinamik yapının ortaya çıkarılmasını sağlayabilen bir gerçekliliği yansıtır. Bu bağlamda Alpin - Himalaya Orojeni, Senozoyik dönemin çok önemli bir jeolojik yapısı olarak, plakalar arası etkileşimi, kıta-kıta çarpışmasını, bunlara özgü okyanussal kabuğun dağılımını, yay ardı basen formasyonunu, kalınlaşmış, aşırı ağırlaşmış kıtasal kabuğun çöküşünü ve daha birçok özgün yapısallığı içerir ve tüm bu değişik gelişmelere paralel devasa magmatizma, değişik kimyasal karakterleri ile bize önemli ipuçlarının en azından izlerini yansıtır. Doğu Anadolu, bu Alpin orojenik dönemin, karmaşık tektonik mozaiğini sunan önemli bir bölgedir (Okay, 2008).
Bölgenin jeodinamik evrimi, Avrasya, Afrika ve Arap Plakaları gibi üç büyük plakanın görece hareketleri ile ilişkilidir (Dilek ve diğ., 2009). Bölgenin, devasa boyutlarda karşımıza çıkan, pre- sin- ve post (collisional) çarpışma kökenli magmatizma, Doğu Akdeniz Bölgesi'nin karmaşık jeodinamik tarihini ve karakteristik formasyonunu yansıtmaktadır. Bu proje ile Doğu Anadolu'nun önemli bir Pliyosen-Kuvaterner magmatik alanını yansıtan, Varto-Karlıova yöresinden toplanmış kırk dokuz volkanik kaya örneğinin jeokimyasal incelenmesi gerçekleştirilmiştir. Bu bağlamda hem bölgeye özgü jeolojik - tektonik - magmatik yapı yeniden ele alınmış ve esas olarak, söz konusu örneklerin asal ve eser element analizlerinin yanı sıra on üç seçilmiş örnekten Nd-Sr-Pb izotop analizi gerçekleştirilmiştir. Projenin son aşamasında gerçekleştirilen son ortak arazi çalışmasında İtalyan danışmanlarımızın önerisi üzerine, sonuçların çok ilginç ve yeni veriler içermesinden hareketle, 45 adet yeni örnek daha toplanarak, bölgeyi tümü ile temsil edecek yeterince örnek sayısına ulaşılmıştır. Ancak bu yeni örneklerin jeokimyasal analizleri için proje bütçesinde ödenek olmadığından, CNR Pisa'da ve Roma Üniversitesi'nde birlikte çalıştığımız, bu yeni örneklerin tüm jeokimyasal analizlerini (asal elementler, eser elementler, seçilmiş örneklerin izotop analizleri vb.) ücret beklemeksizin gerçekleştireceklerini belirtmişlerdir. Proje süresince ise şimdiye kadar iki ayrı uluslararası katılımlı sempozyumda iki tebliğ sunulmuş ve bunların özetleri ara raporlarda verilmiş olup bu final raporunda da detay ele alınacak konulardır
ii
Ayrıca bu çalışmanın yapısal jeoloji sonuçlarından TECTONICS (AGU) dergisinde kabul edilmiş ve basılma aşamasında bir makale üretilmiştir. Bu proje YYÜ/BAP tarafından desteklenmiştir. Ülkemizin en eşsiz doğa güzellikleriyle bezenmiş Muş ili Varto ilçesinde ve çevresinde, bu proje imkânını sunduğu için Van Yüzüncü Yıl Üniversitesine teşekkürü bir borç biliriz.
iii
İÇİNDEKİLER
İçindekiler ... iii
Önsöz ... iii
Özet ... vi
Abstract ... viii
Şekil ve Tablo Listesi ... ix
I. BÖLÜM GİRİŞ 1.1 Giriş ... 1
1.2 Amaç ... 5
1.3 Konu ... 7
1.4 Kapsam ... 8
II. BÖLÜM LİTERATÜR ÖZETİ 2.1 Karlıova Bölgesi Yapısal Jeoloji ... 11
2.2 Karlıova Bölgesi Yapısal Volkanizma ... 12
III. BÖLÜM MATERYAL VE YÖNTEM 3.1 Petrografi Çalışması ... 16
3.2 Jeokimya ve İzotop Çalışmaları ... 16
IV. BÖLÜM PETROGRAFİ ÇALIŞMALARI 4.1 Lavlar ... 18
iv
4.2 Piroklastik kayaçlar (Bazaltik İgnimbirit) ... 20
V. BÖLÜM JEOKİMYA ÇALIŞMALARI 5.1 Laboratuvar seçimi ... 23
5.2 Tüm Kayaç Sınıflandırması ... 23
5.3 Ana Elementler ... 24
5.4 İz Elementler ... 27
5.5 İzotop Jeokimyası ... 42
5.5.1 Rb-Sr izotop sistemi ... 42
5.5.2 Sm-Nd izotop sistemi ... 43
5.6 Sonuçlar ... 45
VI. BÖLÜM SAHA ÇALIŞMALARI 6.1 Karlıova üçlü ekleminin batısında gerçekleştirilen saha çalışmaları ... 47
6.2 Karlıova üçlü ekleminin doğusunda gerçekleştirilen saha çalışmaları ... 50
6.2.1 Lav Serileri ... 51
6.2.2 Yarı derinlik volkanik kayaçlar ... 51
6.2.3 Piroklastik kayaçlar ... 53
VII. BÖLÜM TARTIŞMA VE SONUÇLAR 7.1 Petrojenetik Değerlendirmeler ... 57
TEŞEKKÜR ... 60
KAYNAKLAR ... 61
EK-1 ... 78
EK-2 ... 83
v
ŞEKİL ve TABLO LİSTESİ
Şekil 1. Doğu Akdeniz Bölgesinin Tektonik Haritası ... 2
Şekil 2. Erken Miyosen'de rift ve core – complexler ... 3
Şekil 3. Anadolu ve Ege bölgesinin Miyosenden günümüze tektonik evrimi... 4
Şekil 4. Doğu Akdeniz’in temel tektonik yapıları ... 5
Şekil 5. Varto-Karliova ve civarındaki volkaniklerinin dağılımı ve radyometrik yaşlar ... 8
Şekil 6. Karlıova eklemi ve çevresinin yapısal haritası ... 12
Şekil 7. Karlıova çevresindeki Bingöl ve Turna dağını gösteren Jeoloji Haritası ... 14
Şekil 8. Bazaltik lavlar... 19
Şekil 9. Mikrolitlerin baskın olduğu daha camsı dokudaki bazaltik lav.. ... 19
Şekil 10. Plj ve özşekilli piroksenlerin gözlendiği bazaltik lav serileri... 19
Şekil 11. Farklı bir bazaltik lav akıntısında özşekilsiz plajiyoklaz ... 20
Şekil 12 Oldukça camsı ve skorya içeren bazaltik ignimbirit ... 25
Şekil 13. Bazaltik ignimbiritler ... 21
Şekil 14. Çalışma sahasından petrografik ve jeokimyasal analizler için toplanan volkanik kayaçların dağılımını gösteren harita. ... 22
Şekil 15. TAS diyagramı ... 28
Şekil 16. İncelenen örneklerin asal elementlerinin LOI’den (ateş kaybı) arındırılmış değerleri ile SiO2’ye karşı frekansları (ayrımlaşma diyagramları). ... 25
Şekil 17 İncelenen örneklerin LOI'den arındırılmış asal element değerlerinin MgO'ya frekanslı ayrımlaşma indeks diyagramları ... 26
Şekil 18. İncelenen örneklerin eser element (ppm)/SiO2 (ateş kaybından arındırılmış) ayrımlaşma endeks diyagramları ... 29
Şekil 19. Eser elementler / MgO ayrımlaşma endeks diyagramları (ateş kaybı elemine edilmiş değerler). ... 32
Şekil 20. Varto volkanizmasına ait örneklerin PM ilksel mantoya normalize edilmiş örümcek diyagramları. ... 35
Şekil 21. Varto volkanı-kaldera öncesi Kayaç / PM normalize diyagramları ... 37
Şekil 22. Varto volkanı-kaldera sonrasi Kayaç / PM normalize diyagramları ... 37
Şekil 23. Varto güney kesimindeki örneklerin Kayaç / PM normalize diagram ... 38
vi
Şekil 24. Karlıova civarında örneklerin Kayaç / PM normalize diyagramları. ... 39 Şekil 25. Solhan civarında örneklerin Kayaç / PM normalize diyagramları ... 39 Şekil 26. REE / Kondirit CI normlaştırma diyagramları. ... 40 Şekil 27. Jeolojik haritalamaların yapıldığı 48 adet 1/25.000 ölçekli jeoloji haritasının topografya üzerinde gösterimi. ... 48 Şekil 28. Bölgede yapılan yapısal jeoloji çalışmaları ve saptanan kinematik öğeler.49 Şekil 29. Varto kalderası ve çevresin ile sınırlandırılmış, kabartı efektli 1/25.000 ölçekli jeoloji haritası. ... 50 Şekil 30. Varto krater içi lav akmaları piroklastik birimin üzerine akmıştır. ... 52 Şekil 31. Varto ve çevresindeki iki farklı bölgede yoğunlaşmış dayklara ait yapısal ölçümler ve bunların değerlendirildiği diyagramlar. ... 52 Şekil 32. Varto güneyinde gözlenen bazaltik intrüzyonlar... 53 Şekil 33. Varto krateri içinde gözlenen bazaltik intrüzyonlar ... 53 Şekil 34. Varto kraterinin doğu kesiminde medial fasiyeste gözlenen kaynaklı bazaltik ignimbirit. ... 54 Şekil 35. Varto krateri kuzey doğu kesiminde distal fasiyese ait bazaltik ignimbirit. ... 55 Şekil 36. . Hınıs civarında gözlenen volkano-sedimanter istif ... 55 Şekil 37. Hınıs civarındaki volkano-sedimanter istifte farklı ignimbiritlerin erezyona uğrayıp ... 56 Tablo 1. Plajiyoklaz ve alkali feldispatların sınıflamasına ait diyagram. ... 46
vii ÖZET
Dünyada, Karlıova (Doğu Anadolu) kadar tektonik olarak aktif olan çok az bölge vardır. Karlıova üçlü ekleminde (KÜE) Arabistan, Avrasya ve Anadolu plakaları arasında meydana gelen karmaşık etkileşimler tektonik terslenme ve yükselim, çok yoğun sismik aktivite, yüksek akışkan aktiviteleri ile volkanik patlamalar ve KÜE’nin beklenmedik bölgelerindeki dayk yerleşimleri gibi, litosferin çok farklı mekanik davranışlarına neden olmuştur. Varto fay zonu KÜE’nin doğu kesimini temsil etmekte olup 50 km uzunluğunda, 6 farklı özellikte fay’dan oluşmaktadır. Fay düzlemi ölçümleri gibi fay geometrisi ve kinematik özellikleri ile KÜE’nin özellikle doğusunda gözlenen farklı doğrultulara sahip iyi korunmuş olan bu fay grupları KÜE’nin tektonik evriminde 6 My’dan itibaren sürekli artarak devam eden bir deformasyona işaret etmektedir.
Elde edilen tüm veriler Doğu Anadolu’daki Karlıova Üçlü Eklemi ve ilişkili volkanizmanın daha iyi anlaşılmasına olanak verecektir. KÜE’den daha önce hiç tanımlanmamış kinematik veriler burada ilk defa sunulacaktır. KB doğrultulu sağ yanal normal, oblik ve bindirme bileşenli fay verileri yine ilk defa tanımlanarak, 6 My’dan itibaren olan yanal/düşey gerilme alanının sürekli devam etkileşimleri ile reaktivasyona işaret etmektedir. Yapısal analizler bu bölgenin Karlıova etrafında 6 My’dan itibaren sürekli artan bir deformasyona maruz kaldığını göstermektedir. Bölge, 6-3 My aralığında maksimum gerilme değerine ulaşarak Varto volkanının oluşumu ve hemen ardından kurulan volkan konisinin sürekli artarak devam eden tektonik aktivite ile deformasyonu meydana gelmiştir. Elde edilen veriler 3 My’dan itibaren bölgede, KB- GD doğrultulu sıkışma ile KD-GB doğrultulu açılmalı bir tektonik rejimin hâkim olduğunu desteklemektedir. Terslenmeli tektonik özelliği gösteren KBB-GDD doğrultulu Varto fay zonundaki reaktif fay düzlemleri eşzamanlı olarak sıkışma ile ilişkili açılmalı tektonik rejim altında meydana gelmiştir. Ancak yarı derinlik kayaçların doğrultuları K-G yönlü bir açılmanın olduğunu, 1.9-2.6 My aralığında reaktif ve sürekli değişen tektonik fazların varlığına işaret etmektedir.
Varto kalderası için önerilen 55 km’lik ötelenme, üçlü eklemlerdeki transtasyonal faylar üzerinde yapılan deneysel çalışmalara göre, başlangıç noktasında gerilmenin ve yer değiştirme miktarının üçlü eklemden uzaklaştıkça azalma göstermesi sebebiyle mümkün gözükmemektedir. Haritalama çalışmaları ve jeolojik bulgular 3 My’dan itibaren sağ yanal, normal ve ters bileşenli fayların Varto volkanının güney
viii
kanadını sürekli deforme ettiğini göstermektedir. Sonuç olarak bu bölge, bölgesel ölçekteki bindirme tektoniği tarafından tetiklenen mekanik fazların ve KÜE tarafından sınırlandırılan sağ-yanal doğrultu atımlı fayların meydana getirdiği gerilme tektoniğine de neden olan terslenmiş tektoniğin etkisi altında kalmıştır.
ANAHTAR KELİMELER: Karlıova, Üçlü eklem, Terslenmiş tektonik, Volkanizma, Kaldera, Varto
ix ABSTRACT
Few places on the earth are as tectonically active as the Karlıova region of eastern Turkey. In this region, complex interactions among the Arabian, Eurasian and Anatolian plates at the Karlıova triple junction (KTJ) induce enigmatic mechanical behaviour of lithosphere such as tectonic inversion and tectonic uplifts, extensive seismic pulses, high fluid-flow activity and the volcanic eruptions, also dike emplacements throughout an unusual site of the KTJ. Varto fault zone represents the east of the KTJ, extending over 50 km, can be subdivided in 6 main inhomogeneous in component faults. Fault geometry and kinematic data such as fault planes and associated striations, with well-preserved slip sense, obtained at eastern part of KTJ region often exhibit multiple sets of striations, highlighting an incremental deformation during tectonic history of KTJ since c. 6 my.
Our supplied and pre-existing data allow us to reconstruct the Karlıova Triple Junction and associated volcanism, eastern Turkey. Previously undescribed kinematic data from the KTJ in eastern Turkey has been presented for the first time. The NW- trending dextral, normal, oblique and thrust faults defined for the first time indicate a reactive deformation and sustained accommodation of the lateral/horizontal strain field since 6 my. Structural analysis provides that the region has undergone the incremental deformation around Karlıova, eastern Turkey since 6 My. The 6-3 Ma period was considered a maximum strain field triggered the volcanic activity of Varto volcano, which in turn sustained tectonic activity and deformational stage during cone construction of the volcano. The computed data suggest that a right-lateral motion developed under an NE–SW-trending extension system associated to NW–SE contraction since 3 Ma. NWW–SEE-striking reactivated the fault surfaces of the Varto fault zone which represents the inversion tectonics induced by coeval compressional- related extensional tectonic. However, the orientation of intrusive bodies shows N–S- directed extension, also indicates successive and reactive tectonic phases that caused by inverse tectonics during 1.9–2.6 Ma interval.
x
The assumption of 55 km offset for the Varto caldera at pivot point, tends to present minimal strain field and displacement ratios according to extreme point, and is likely invalid basis on recent experimental studies over transtensional faults of triple junction. Basis on our mapping and geological findings, dextral strike slip, normal and reverse faults incremental deformed the southern part of the Varto volcano since around 3 Ma. The region has undergone inversion tectonic led to strain mechanical phases induced by dextral strike slip faulting restricted by KTJ and shortening mechanical phases driven by regional-scale thrust tectonic regime.
KEYWORDS: Karlıova, Triple junction, Inversion tectonic, Volcanism, Caldera, Varto
1 1. GIRIŞ
1.1. Giriş
Doğu Akdeniz bölgesinin yapısal evrimi iki büyük jeodinamik işlev tarafından denetlenmektedir. Bunlar (i) Arap Plakası'nın Bitlis - Zagros çarpışma kuşağı boyunca, Geç Oligosen - Erken Miyosen sürecinde kenetlenmesi (Faccenna ve diğ., 2006, Dilek and Altunkayanak 2008, McQuarrie ve diğ., 2013); (ii) Afrika Plakası'nın, Erken Miyosen süresince, Kıbris ve Ege Hendeklerinden Avrasya'nın altına dalması. Bu kuzeye yönlenmiş yitim olayı, Batı Anadolu ve Ege Denizi'nde genleşmeye neden olmuş ve karakteristik açılmalı Ege Bölgesi Volkanizmasını üretmiştir. Ancak, Doğu Anadolu'da, Afrika Plakasının sürekli kuzeye, Avrasya'ya doğru nispi hareketi ve okyanussal litosferin yitim zonuna dalması ile bölgede kıtasal kısalma ve kabuk kalınlaşması karakteristiktir, Bu senaryo, Mesozoyik- Senozoyik sürecinde kapanan Neotetis Okyanus Tabanı ve bunun sonucu kıta kıta çarpışması ile onu izleyen post orojenik işlevlerin sonu olarak kabul edilir (Dilek ve Pavlides 2006; Robertson ve Mountrakis 2006; Taymaz ve diğ., 2011). Neo Tetis Okyanus Parçasının açılımının yaşı olarak Trias dönemi önerilmektedir (Speranza ve diğ., 2012), ancak bazı yazarlara göre ilk okyanuslaşma (Geç Paleozoyik) daha da yaslidir (Catalano ve diğ., 2001, ve verdiği atıflar). Kretase - Eosen sürecinde kapandığı öngörülen Neo Tetis Okyanusundan, Vardar, İzmir-Ankara-Erzincan, Bitlis - Zagros, İntrapontidler, Antalya gibi Sütur Zonu kenetlenmeleri ve Jura-Kratese yaşlı ofiyolitik melanjlar arda kalmıştır (Parlak, 2006, Okay, 2008, Dilek ve Sandvol 2009, Taymaz ve diğ., 2011, Parlak ve diğ., 2014 ve Robertson ve diğ., 2014; Şekil 1). Bu durumda Doğu Akdeniz'in formasyonu, Neo Tetis'in güney kolunun tarihçesi ve geometrisi ile ilişkilendirilir. Stampfli ve diğ.
(2001), Moix ve diğ. (2008). Geç Eosen - Erken Miyosen boyunca Doğu Akdeniz iki önemli tektonik olayın etkisinde kalmıştır. En doğuda Arap Plakasının Anadolu ve Avrasya ile çarpışması ile Bitlis - Zagros sütur Zonunun gelişmesi (Rosembaum ve diğ., 2002; De Lamotte ve diğ., 2011) aynı zamanda merkez Neo Tetis'in bir uzantısı olan Bitlis Okyanusu'nun (yada Güney Tetis uzantısı) kapanması anlamındadır. Jolivet and Faccenna 2000; Rosembaum ve diğ., 2002; Agard ve diğ., 2007; De Lamotte ve diğ., 2011 gibi bir çok yazar bu olayı iki önemli fazda açıklarlar: Bunların ilki; Campanian-
2
Santonian evresidir ve plaka kinematiğinin ilerleyen değişimini yansıtır. Rosembaum ve diğ., 2002, bu olayı, Afrika'nın hızının Avrupa'ya oranla görece olarak daha fazla olmasına bağlar (Agard ve diğ., 2007). Bu jeodinamik gerçek Arap Plakasında bindirmeler (Obduction) ve HP-LT metamorfik kayaların yüzeylenmesi (exhumation) olarak nitelik kazanır (Agard ve diğ., 2007). Daha sonraki süreçte (Orta - Genç Eosen) ise Arap Plakasının kuzey köşesinde, çarpışmanın başlaması ve bununla ilişkili olarak Afrika - Avrasya yakınlaşma hızının azalması söz konusudur. Buna bağlı olarak, Afrika'da (Cezayir, Libya, Ürdün, Suriye) Eosen - Oligosen geçişi sürecinde (35 Ma), yaygın bir alkali magmatik evrim söz konusudur (Lustrino ve Wilson, 2007).
Şekil 1. Doğu Akdeniz Bölgesinin Tektonik Haritası ile plaka sınırları, başlıca sütur zonları, fay sistemleri ve tektonik birimler gösterilmiştir. Süturlar siyah çizgilerle ve önceki yitim zonlarının yansıtılması anlamındaki siyah üçgenlerle işaretlenmiştir. Siyah üçgenli kalın siyah çizgiler aktiv yitim zonlarını göstermektedir. Beyaz oklar yakınlaşan plakaların yönlerini ve magnitütlerini, gri oklar Miyosenden Güncel kadar süreçteki genleşmenin yönünü, kırmızı dörtgenler ise çalışma alanını işaret etmektedir.
Kısaltmalar ise: BF; Burdur Fayı, CACC; Orta Anadolu Kristali Kompleksi, DKF;
Datça-Kale Fayı, EKP; Erzurum-Kars Platosu, IASZ; İzmir-Ankara sütur Zonu, IPS;
İntra Pontid Sütur Zonu, ITS; İç Taurid Süturu, KF; Kefalonya Fayı, KOTJ; Karlıova üçlu Çakışması, MM; Menderes Masifi, MS; Marmara Denizi, MTR; Maraş üçlü
3
Çakışması, NAFZ; Kuzey Anadolu Fay Zonu, OF; Ovacık fayı, PSF; Pampak-Servan Fayı, TF; Tutak Fayı, TGF; Tuz Gölü Fayı, TIP; Türk-İran Platosu (Dilek 2006’dan değiştirilerek).
Buna karşılık batıda ise, Ege Bölgesi'ndeki genleşme, orojenik kuşağın gravitatif çöküşü sonucudur (Agostini ve diğ., 2010; Şekil 2). Genel olarak Neojen sürecinde, Afrika Plakasının kuzey ucunun farklı hızlar ile Türkiye'nin ve Ege Bölgesi'nin altına dalması kıtasal kabuğun genişlemesine ve boyutsal miktarda magmatik aktiviteye neden olmuştur. (Doglioni ve diğ., 2002; Agostini ve diğ., 2007; Agostini ve diğ., 2010;). Aynı süreçte Doğu Anadolu'da, Arap Plakasının Avrasya'ya karşı görece kuzeye hareketi sonucu kabuksal kısalma ve kalınlaşmanın yanı sıra yaygın bir çarpışma sonrası magmatizması da yaşanmıştır (Taymaz ve diğ., 2007; Allen ve Armstrong, 2008; Frizon De Lamotte ve diğ., 2011).
Şekil 2. Erken Miyosen'de Balkanlarda, Yunanistanda ve Türkiye'deki rift ve core – complexler. Pindos'un tümü ile kapanmasına kadar olan süreçte aktiftirler. Sonra ise Helenik Orojenin prizmasının Büyük Apulya Blok ile kapanması (PIM) yer alır ve Doğu Akdeniz Baseni'nin (doğu kısmı) dalımını tetikler. Yaklaşık olarak bir süreklilik sunan, güneye meyilli dalım/çarpışma cephesi İberya'nın güney sınırından Türkiye'ye
4
doğru göç eder ve kuzey - meyilli Alpin Prizma giderek aktivitesini yitirir (Samfli ve diğ. 2009’dan).
Üst Miyosen, Orta Doğu boyunca, deformasyon biçiminin değişimi ile belirginleşir(
Faccenna ve diğ., 2006; Şekil 3). Doğuda deformasyon Arabistan 'ın kuzeye doğru hareketi ile ilişkilidir ve sütur zonundan uzaklara, Büyük Kafkaslardan Kuzey Arap Plakasına kadar uzanan bir dağılım söz konusudur (Allen ve diğ., 2005). Böylesine büyük bir kollosyon kuşağı ortalama 1.5 - 2 km kadar yükselerek Türk - İran Platosunun biçimlendirir.
Şekil 3. Anadolu ve Ege bölgesinin Erken Miyosenden günümüze tektonik evrimi.
Faccenna ve diğ. (2006)’dan alınmıştır.
5
Bu kuvvetlerin kombinasyonu sonucu, yitim zonundan batıya doğru bir çekim ve konverjent zondan doğuya doğru bir itim devreye girerek Anadolu Plakası'nın GB ya doğru hareketini gerçekleştirir (Bazı yazarlar bunu Anadolu'nun kaçışı "escape" olarak tanımlarlar). Bu hareket ik önemli doğrultu atım fay zonu ile bağlantılı olarak gelişir:
Kuzeyde sağ atımlı Kuzey Anadolu Fayı ve güneyde sol atımlı Doğu Anadolu Fayı.
Kuzey Anadolu fayının kesin zamanlandırılma konusu hala tartışmalıdır (Taymaz ve diğ. 2007).
1.2. Amaç
Neo-Tetis okyanusunun Erken Miyosen’de Arabistan-Avrasya levhalarının çarpışması ile tüketilmesi Türkiye’de neo-tektonik dönemin başlangıcı kabul edilir (Şengör ve Yılmaz, 1981). Neo-tektonik rejim ülkemizde Kuzey Anadolu, Batı Anadolu Gerilme, Orta Anadolu "OVA" ve Doğu Anadolu Sıkışma bölgesi olmak üzere dört farklı tektonik bölge oluşturmuştur (Şekil 4).
Şekil 4. Doğu Akdeniz’in temel tektonik yapıları ve Türkiye’de neo-tektonik dönem içerisinde oluşmuş bölgeler.
6
Çarpışmadan sonra devam eden yakınlaşma sonucunda kısalıp kalınlaşan Doğu Anadolu Bölgesi’nde, D-B yönlü kıvrım-bindirme kuşakları ve transform doğrultu atımlı faylar gelişmiştir (Şengör ve Yılmaz, 1981). Tanımlanan bu mıntıkalar içerisinde yer alan Doğu Anadolu Sıkışma bölgesinin jeolojisine bakıldığında volkanik kayaçların önemli bir yer kapladığını görmekteyiz. Bölgede neo-tektonik dönemde etken olan volkanik aktivitenin üç aşamada gerçekleşmiş olduğu Yılmaz (1987)'de öne sürülmüştür. Çarpışmanın hemen sonrasında başlayan birinci evrede Solhan volkanitleri gibi zayıf alkalen volkanizma, Geç Miyosen-Erken Pliyosen’de başlayan ikinci evrede K ve Ca bakımından zengin volkanizma, Pleistosen - Kuvaterner’de başlayan üçüncü evrede ise alkalen bazaltik ürünler üreten volkanizma gelişmiştir (Gülen, 1982). Söz konusu volkanik evrelerin oluşumu sırasında devam eden sıkışmaya, Pliyo-Kuvaterner döneminde yanal atımlı konjugat faylanmalar eşlik etmiştir. Doğu Anadolu sıkışma bölgesinin kabuk yapısının sonradan yapılan çalışmalar ile, ~45 km kalınlığında akresyonel prizmadan oluştuğu ve manto litosferinin çok ince veya olmadığı ileri sürülmüş (Al-Lazki ve diğ., 2003; Gök ve diğ., 2003; Şengör ve diğ., 2003) ve bu bölge Doğu Anadolu Yığışım Karmaşığı (DAYK) olarak tanımlanmıştır.
DAYK üzerindeki volkanik kayaçların jeolojik konumları, jeokimyasal ve petrolojik ve jeokimyasal özellikleri dikkate alınarak farklı jeodinamik evrim modelleri ileri sürülmüştür. Bu modellerden bazıları (Pearce ve diğ., 1990; Yılmaz ve diğ., 1998) bölgedeki volkanizmayı tek bir tektonik olay ile açıklarken başka araştırıcılar ise bir kaç tektonik olay ile açıklamaya çalışmıştır (Innocenti ve diğ., 1976; Innocenti ve diğ., 1982b; Keskin, 2003). DAYK üzerinde oluşan volkanizmanın değişik evrelerinin, bölgenin jeodinamik evrimi içerisindeki süreçsel petrojenetik yerinin hâlâ tartışmalı olması, yapılan jeokimyasal, izotopik ve radyometrik yaş verilerinin henüz yeterli olmamasından kaynaklıdır.
Proje kapsamında farklı jeokimyasal özellikteki volkanik kayaçların zaman ve mekândaki evrimini ortaya koymak adına yapılacak olan bu çalışmada, araştırma alanı olarak belirlenmiş olan Karliova-Varto civarındaki Gec Miyosen sonrasi volkaniklerin petrojenik ve jeodinamik evriminin ortaya konulması ilk adım olarak hedeflenmiştir. Bu adımda söz konusu proje alanında, neo-tektonik dönemde, değişik evrelerde, farklı jeodinamik faktörlerin etkisi ile ortaya çıkan volkanik kayaçların, petrografik, jeokimyasal, izotopik veriler kullanılarak, petrojenezleri araştırılmıştır. Bu proje
7
önerisinin ikinci adımı ise elde edilecek verilerin hem Varto batısındaki volkanikler üzerinde, hem de DAYK genelindeki Tersiyer volkanitlerinde yapılmış çalışmalar ile birlikte değerlendirerek neo-tektonik dönem sonrası DAYK bölgesinde yer alan volkanik kayaların, DAYK'a yakın volkanik kayalar ile ilişkisinin belirlenmesi ve böylece DAYK ve civarındaki volkanizmanın, bölgenin jeodinamik evrimi içerisindeki yerinin ve ilişkisinin anlaşılmasına yönelik yeni jeodinamik modeller üretmektir.
1.3. Konu
Bu proje çalışmasının kapsamı, Mus il sınırları içerisinde Varto-Karliova cevresindeki, Senezoyik yaşlı volkanik kayaçlar (Şekil 5) üzerinde belirlenen ve çalışma süresince belirlenecek ilave alanlarda, jeokimyasal ve petrojenetik araştırmalar yapmak, elde edilecek bulgular ışığında söz konusu volkaniklerin DAYK üzerinde yer alan Senezoyik volkanikleri ile ilişkisini belirlemek, sonuç olarak Doğu Anadolu Bölgesi’nde neo-tektonik dönem boyunca gelişen volkanizmanın, bölgenin jeodinamik evrimi içerisindeki yerini ve petrojenezini açıklamaya çalışan jeodinamik model veya modeller üretmesini kapsamaktadır.
Gerçekleştirilen jeokimyasal ve petrojenetik çalışmalar sonucu elde edilecek verilerin sağlıklı yorumlanabilmesi için bu araştırmaların neo-tektonik dönemde gelişmiş yapılar ile birlikte değerlendirilmesi bölgenin tüm jeodinamiği ve petrojenezini anlamak için elzemdir. Bu kapsamda çalışma yapılan alanlar üzerinde (Şekil 5’de Varto-Karliova sınırları içinde kalan volkanik kayaçlar), öncelikle uzaktan algılama çalışmaları ile kıvrım ve fay zonları gibi yapısal özellikler belirlenmiş, bunların inceleme alanı içersindeki volkanik yapılar ile ilişkileri’de araştırılmıştır.
Elde edilen volkanik kayaç örnekleri, jeokimyasal (tüm kayaç ana, iz ve NTE analizleri) ve izotop analizleri (Nd, Sr, Pb) CNR-Pisa/İtalya’da, mineral kimyası (halen surmekte) analizleri Roma Sapienze Üniversitesi/İtalya’da gerçekleştirilmiştir.
Ayrıca Varto bölgesinde 1/25.000 ölçekli jeoloji harita çalışması gerçekleştirilmiş olup, bu haritaların pek çoğunda bugüne kadar ilk defa gözlenen volkanik ve sub- volkanik kayaçların dokanaklar ile bunların fay ve fay zonları ile olan ilişkileri daha anlaşılır hale getirilmiştir.
8
Şekil 5. Varto-Karliova ve civarındaki Tersiyer volkaniklerinin dağılımı (volkaniklerin sınırları 1:500.000 ölçekli MTA haritasından alınmıştır).
1.4. Kapsam
Projenin hedefi, Doğu Anadolu Yığışım Karmaşığı (DAYK)'nın batısında yer alan ve analitik çalışmaların bulunmadığı Tunceli Tersiyer volkanik kompleksini oluşturan kayaçların tektonizma ile ilişkisinin araştırılması, petrografik ve jeokimyasal özellikleri ile adlandırılması, magma karakteristiğinin belirlenmesi, Sr-Nd-Pb izotop verileri ile söz konusu magma/magmaların kökeninin belirlenmesi ile petrojenetik-jeodinamik evrimlerinin ortaya çıkarılmasıdır. Bu hedef doğrultusunda proje süresince gerçekleştirilen arazi ve laboratuar çalışmaları sonucunda farklı jeokimyasal ve izotopik özellikler sunan Varto volkanik kayaclarinin yersel ve zamansal dağılımı bunların Karliova ve daha doğuda, DAYK içindeki diğer Tersiyer volkanik kayalar ile karşılaştırılması yapılmış ve DAYK’ın ve sınırlandığı alanın jeodinamik evrimini anlamaya yönelik yeni bir model yaklaşım üretilmiştir.
Gerçekleştirilen arazi çalışmaları ile bölgedeki magmatik aktivitenin yeknesak bir volkanik aktivitenin çok ötesinde, farklı fiziksel özellik ve kimyasal bileşim sunan
9
subvolkanik yerleşimler, lav akıntıları (kalkalkali, alkali ve sınırlı olsa da şoşonitik) ve devasa boyutlarda birikim gösteren ve muhtemelen sonraki patlamalarla kaybedilen ve yeniden işlenen tüm piroklastik kaya türleri (volkanik breş, aglomera, tüf, pümis, volkanik çığ ürünleri vb.) ile temsil edilen bir magmatik sistem ile temsil edildiği ortaya çıkarılmıştır.
Çalışma alanı kuzeydeki Izmir-Ankara-Erzincan-Sevan-Akera Sutur Kuşağı ile güneydeki Bitlis Zagros Sutur Kuşağı arasında yer alır, ancak kuzeydeki sutur zonuna daha yakındır. Bölgenin temelini Paleozoyik-Mesozoyik yaşlı düşük dereceli metamorfik kayalar oluşturur. Bölgede Paleozoyik sonundan (Permiyen) itibaren şelf ortamı egemen olmaya başlamış ve kırıntılı kayalar (fliş) ve kesintisiz olarak tüm Mesozoyik boyunca devam eden çok kalın bir karbonat istifi (Tarhan, 1991; Özgül vd., 1981) çökelmiştir. Neotetisin kuzey kolunun, Erken-Geç Kretase’de kapanması ile bu alana ofiyolitli melanj (okyanus içi yay ardı havza ürünü) yerleşimi gerçekleşmiştir (Çimen diğ., 2014).
Tersiyer başında calisma alani kuzeydogusunda daha çok yay ardı havza özellikleri gösteren, kırıntılı ve volkanik kayaların birlikte çökeldiği fliş ve volkano-sedimanter özellikte kayalar oluşmuştur. Lütesiyen’de 500 metre kalınlığa kadar erişen kırıntılı ara katkılı tüf, litik tüf, andezit ve aglomeralardan oluşan volkanik ürünlerin üzerine Priaboniyen’de kumtaşı, kireçtaşı ve şeylden oluşan kırıntılılar çökelmiştir.
Miyosen dönemi ile birlikte bölgede yoğun bir magmatik aktivite başlamıştır.
Magmatik aktivitenin ilk ürünleri olan kalkalkali özellikteki yitim ile ilişkili, sulu minerallerce zengin, ortaç bileşimli magma filiş istifi içerisine (KD-GB yönlü muhtemelen doğrultu atımlı fay sistemleri denetiminde) dayk ve siller halinde sokulmuştur. Bu dönemde bölgede hala sulu ortam özelliklerinin devam ettiği bu siller ve stokların yan kayalarla dokanaklarında gözlenmektedir. Eosen-Oligosen döneminde de devam eden sıkışma tektoniği altında hızla yükselen bölgenin kuzey kesimleri Oligosen-Alt Miyosen döneminde evaporitik özellikte gölsel alanlara Üst Miyosen döneminde, taşkın ovaları ve akarsu havzaları ise Pliyosen’de etkili olmuştur.
10
2. LITERATÜR ÖZETI
Türkiye; Batı Anadolu’dan başlayarak Doğu Anadolu’ya kadar uzanan oldukça geniş bir kuşak içinde post-orojenik volkanizma yayılımları ile karakteristiktir. Doğu Anadolu, Arabistan ve Anadolu Plakaları arasındaki dalma batmaya bağlı olarak Miyosen’den itibaren, kuvvetli N-S sıkışması ile meydana gelmiş yüksek bir platodur (Şengör ve Kidd, 1979). Bu sıkışmanın sonucu olarak E-W uzanımlı kıvrımlar, ters faylar ve doğrultu atımlı iki grup fay sistemi gelişmiştir (Yılmaz ve diğ., 1987; Şengör ve diğ., 1985).
Avrasya ve Arap plakalarının birbirlerine doğru hareketleri ve aralarındaki okyanusun kapanmasına bağlı olarak, Orta Miyosen’den itibaren Bitlis Kenet Kuşağı boyunca bu plakalar çarpışmaya başlamıştır. Bu çarpışma, Doğu Anadolu bölgesinin yükselmesine neden olmuş ve günümüzde de bu yükselim halen devam etmektedir.
Çarpışma sonrası tektonik rejime bağlı olarak, yaklaşık K-G yönlü açılma çatlaklarından volkanik kayaçlar yüzeylenmeye başlamıştır (Yılmaz ve diğ., 1987).
Doğu Anadolu’da; seyrek olarak gelişmiş erken alkali faz, orta kalk-alkali faz ve geç alkali faz olmak üzere 3 volkanik faz ayırt edilmiştir (Yılmaz ve diğ., 1998). Orta kalk- alkali faz ve geç alkali faz toplulukların petrolojik olarak her ikisinin de özelliklerini gösteren Bingöl bölgesi volkanizma Karlıova üçlü ekleminin çevresinde bulunması sebebiyle hem volkanizmanın başlangıçtaki tektonik kontrolleri hem de aktif tektonizma nedeniyle daha sonra meydana gelmiş yapısal deformasyonların bölge tektoniği açısından önemi nedeniyle büyük öneme sahiptir.
Çalışma alanı olarak hedeflenen iki volkanik kütle olan Bingöl ve Turna Dağları yapılan son çalışmalarda aslında daha önce var olan tek bir kaldera yapısının iki ana kütlesi olduğu iddia edilmiştir (Hubert-Ferrari et al. 2009). Bölgenin deformasyonu ve tektonik rotasyonlar açıdan son derece önemli bu bölgenin, volkanolojik/volkanostratigrafik bakış açısıyla çözülebilmesi için öncelikle bölgenin tektonik elemanlarının da iyi bilinmesi ve irdelenmesi gereklidir.
11 2.1. Karlıova Bölgesi Yapısal Jeoloji
Karlıova eklemi üç ana fay sisteminden oluşmaktadır: (i) Kuzey Doğu Anadolu Fayı (KAF); (ii) Varto Fayı ve (iii) Doğu Anadolu Fayı (DAF). Kuzey Doğu Anadolu Fayı ise dört ana fay segmentinden oluşmaktadır (Şekil 6).
İlk fay segmenti batıya doğru yaklaşık K125D fay düzlemine sahip olup, doğu kesimi Erzincan Havzası ile son bulmaktadır. Bu havza güney kesiminde sol yanal atımlı Ovacık fayı ile kesilmektedir (Barka ve Gülen, 1989; Fuenzelida ve diğ., 1997;
Westaway ve Aeger, 2001; Hubert-Ferrari ve diğ., 2002).
İkinci fay segmenti Erzincan havzasının doğusu 80 km uzunluğunda K110D fay düzlemi ile karakteristik olup Yedisu yakınında bir çek-ayır havası oluşturmaktadır.
Yedisu bölgesinin doğusundaki fay geometrisi ters fay karakterindeki farklı fay kolları ile doğrultu atımlı fay sistemlerinin birlikte deforme ettiği bir özelliğe sahiptir (Kim ve Sanderson, 2006).
KAF’a ait üçüncü fay segmenti, Yedisu bölgesinin yaklaşık 10 km güney doğusunda yer almakta olup1949 yılındaki deprem’de kırıldığı ifade edilmektedir (Ambraseys, 1988). Bu segment, DAF’ın yapısal etki alanına kadar büyük atkuyruğu (horse tail) şekilli normal faylardan oluşmakta olup Turna Dağı volkanını deforme ettiği iddia edilmektedir.
KAF’a ait dördüncü fay segmenti kuzey doğu yönüne doğru 30 km boyunca üçlü ekleme doğru uzanır ve yalnızca doğru atım hareketine sebep olmaktadır. Odak mekanizma çözümlemeleri M>5.5 büyüklüğünde depremlere işaret etmektedir. Üçüncü ve dördüncü fay segmentleri atlamalı (step-over) sistemleri oluşturmaktadır.
Üçlü eklemin doğusunda yer alan Varto Fay sistemi 50 km uzunluğundadır. Ana deformasyon Varto Fayı üzerinde yer almakta olup aynı zamanda KAF’a ait dördüncü segmentin devamı niteliğindedir. Bu faya ait ana fay kolu Bingöl Dağı Krater yapısını kesmekte olup doğrultu atım fay özelliği göstermektedir. 1966 yılı M = 6.8 büyüklüğündeki deprem (Wallace, 1968; Ambraseys ve Zatopek, 1968) bindirme mekanizmasına sahip artçı şoklarla doğu kemsini kırdığı literatürden bilinmektedir.
Güney tarafa doğru deformasyonal etkinin giderek azaldığı ana Varto Fayı’nın güneyinde baskın olarak doğrultu atımlı ve normal fay deformasyonları gözlenmektedir.
12
Varto fay sisteminin fissür tip lav akmalarını ve bir takım intrüzyonları yapısal anlamda kontrol ettiği ifade edilmektedir. En büyük intrüzyon yapıları volkanik domlar şeklinde bölgede yer almakta olup bunlar yapısal olarak çeşitli uzama yapıları göstermektedir. Varto ilçesinin güneyindeki fissür tip volkanizma daha yaşlı Bingöl volkanik kraterine ait volkanik ürünleri kestiği ifa edilmektedir (Buket ve Görmüş, 1986; Buket ve Temel, 1998). Ayrıca Göynük yakınlarından geçen DAF, linyit çökelleriyle birliktelik sunan Turna Dağı volkanına ait lavlar ve gölsel kireçtaşları ile giriklik ilişkisi sunduğu iddia edilmektedir.
Şekil 6. Karlıova eklemi ve çevresinin yapısal haritası (Hubert-Ferrari ve diğ., 2009’dan değiştirilerek alınmıştır).
1.2. Karlıova Bölgesi Volkanizma
Üçlü eklemin en belirgin özelliklerinden biriside pek çok deformasyondan etkilenmiş yaygın bir volkanizma’nın olmasıdır (Şekiller 6 ve 7) (Dewey ve diğ.,
13
1986). KAF boyunca iki ana volkanik dağ bilinmektedir. Bunlardan ilki Karlıovanın doğu kesiminde, Varto fayı tarafından güney kesimi tamamen kesilmiş olup literatürde
“Bingöl Yarım Kalderası” olarak bilinmektedir. İkinci Volkanik Dağ ise Karlıovanın batı kesiminde yer almakta olup KAF tarafından kuzey kesiminin tamamen kesildiği ifade edilen yarı dairesel yapıdaki Turna Volkanik Dağıdır (Şek. 7).
Her iki volkanik kütlenin de benzer yaşlarda ve birbirine benzer bir volkano- stratigrafiye sahip olduğu öne sürülmektedir (Yılmaz ve diğ., 1987; Şaroğlu ve Yılmaz, 1987; Şaroğlu ve Yılmaz, 1991). Hubert-Ferrari ve diğ. (2009) Turna Dağının Bingöl Yarım Kaldera yapısından sol yanal olarak 50 km kadar KAF ve Varto Fayları tarafından ötelendiğini iddia etmektedirler (Şekil 7). KAF’ın her iki volkanı deforme ettiği ifade edilmekte olup Turna Dağı’nın ikincil normal faylarla en son olarak deforme ettiği söylenmektedir. Hubert-Ferrari ve diğ. (2009) bu iki volkanı rekonstrüksüyon tekniği ile sanal olarak birleştirerek bunların KAF tarafından parçalanmadan önce tek ve daha büyük bir volkan olduğu görüşünü öne sürmektedir.
Karlıova üçlü eklemi çevresinde bu volkanizmayla ilgili bir takım radyometrik yaş verileri mevcuttur. Hubert-Ferrari ve diğ. (2009) Turna Dağı ve çevresindeki bir lav akıntısından 2.85±0.05 My 40Ar-39Ar yaş verisi elde ederken Bingöl Yarım Kalderası olarak adlandırdıkları volkanik yapıdan 3.11 ± 0.33 My 40Ar-39Ar yaş minimum yaşta bir yaş verisi elde etmişlerdir. Bu yaş verileri ile daha önceden bölgesel anlamda bir çalışma yürütmüş olan Pearce ve diğ. (1990) çalışmasındaki yaş verileri kısmen benzer yaş aralıkları sunmaktadır. Turna Dağı ve Bingöl Dağına ait volkanik ürünler, 7.3-4.1 My yaş aralıklarında tespit edilen Solhan formasyonu olarak adlandırılan volkanik kayaçlar üzerinde yer almaktadır. Bingöl Volkanı ise Aras Vadisi üzerinde kuzeydoğu bir hatta uzanan daha yaşlı volkanitler (6.9-5.6 My) ile kuzeydoğusunda bulunan Erzurum volkanitleri [8.3 ± 0.1 Ma to 6.0 ± 0.3 Ma (Innocenti ve diğ., 1982); 6.9 ± 0.32 (Bigazzi ve diğ., 1994); 6.83±0.36 (Bigazzi ve diğ., 1997); 8.4 ± 0.2 Ma (Chataigner ve diğ.,1998)] gözlenmektedir. Ancak Varto Fayının güney kesiminde yer alan volkanik kayaçlar Bingöl Volkanına ait fisür tip yarınlardan çıkan lav akışlarını oluşturan volkanik kayaçların ve Bingöl volkanizmasıyla ilişkili olduğu düşünülen intrüzyonların üzerinde yer almaktadır (Buket ve Görmüş, 1986; Buket ve Temel, 1998).
Özetle Hubert-Ferrari ve diğ. (2009) her iki volkandan aldıkları radyometrik yaş verilerine (40Ar-39Ar) göre Bingöl Volkanı Kalderası olarak adlandırılan volkanik
14
etkinlik 2.2 ± 0.23 ile 2.6 ± 0.12 My arasında başlamış olup bunların üzerine 0.46 ± 0.24 My ve 0.73 ± 0.39 yaşlı iki ana dom yapısı gelerek volkanizma son bulmuştur. Bu iki yaş verisi daha güneyde bulunan Muş bindirme kuşağına bağlı ve Murat nehri boyunca gözlenen fisür tip volkanik kayaçlardaki radyometrik yaş veriler ile eş yaşlı gözükmektedir (Bigazzi ve diğ., 1996, 1998).
Şek. 7. Karlıova çevresindeki Bingöl ve Turna dağını gösteren Jeoloji Haritası ve Google Earth’den üretilen uydu görüntüsü.
15
Jeokimyasal çalışmalarda Bingöl ve Turna Dağlarına ait volkanik örnekler birbirlerine benzer trendler sunmakta olduğu ifade edilmektedir (Buket ve Temel, 1998). Toplam alkali-silis diyagramlarında bu volkanik kayaçlar bazaltik-traki andezitten riyolite kadar sub-alkali ve orta alkali sayılabilecek karakterde olduğu ifade edilmiştir. Buket ve Temel (1998) çalışmalarında Bingöl/Turna dağı volkanitleriyle daha güneydeki daykların farklı izotopik özellikler taşıdığını göstermişlerdir. Turna dağının güneyindeki lavlar genelde riyolitik obsidyenlerden oluşmakta olup (Çatak- Alatepe) literatüre göre sub-alkali ve ortaç alkali arasında geçiş karakterine sahip olduğunu aynı yazarlar ifade etmişlerdir.
16
3. MATERYAL VE YÖNTEM
3.1. Petrografi Çalışması
Proje kapsamında, 2014-2015 yılları arasında yapılan arazi çalışmaları sonucunda, sahadan alınan örneklerin ayrıntılı mineralojik-petrografik (modal normatif bileşime göre) tanımlamaları ile proje danışmanımız Dr. Samuele AGOSTINI'den (CNR Pisa – İTALYA) gelen ilk jeokimyasal analizlerden sağlanılan TAS adlandırma diyagramı (Le Maitre ve diğ., 1989) kullanılarak her bir örnek için elde edilen veriler Tablo 1’de sunulmuştur. Petrografik verilerin sunulması sırasında volkanizmanın oluşum ve gelişim bakımından benzerlik gösterdiği düşünülen bölgeler aynı volkanik saha içerisinde değerlendirilmiştir. 3 farklı bölgeye ayrılarak değerlendirilen çalışma sahasındaki volkanik örnekler, petrografik olarak, Lav Akıntıları - Dayklar ve Porfirler şeklinde ayrılarak incelenmiş ve sonuçlar aşağıda tablolar halinde verilmiştir. Bu volkanik sahalar; (i) Varto Kalderası; (ii) Turnadağ Volkanı; (iii) Özenç Volkanik sahası.
3.2. Jeokimya ve İzotop Çalışmaları
Toplam kırk dokuz kayaç örneğinin kayaç kimyası analiz edilmiştir. Analizler kanada ACT LAB’da yaptırılmıştır. Kanada Act Lab. da bu örneklerin öncelikle jeokimyasal karakterlerinin ayrıntılı olarak belirlenmesi için ICP-ES (Inductively Coupled Plasma Emission Spectroscopy) ve X-Ray Fluoresans (XRF) cihazıyla esas oksit (SiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO, MnO, CaO, Na2O, K2O, TiO2 ve P2O5), eser-iz element (Ba, Ni, Co, Rb, Sr, Zr, W, F gibi) ve nadir torak element (La, Ce, Th, gibi) analizleri yapılmıştır.
Roma La Sapienza Üniversitesi Yerbilimleri Departmanı’nda on temsili örnek Elektron Mikroprob’u için (EMP) için seçilmiş olup analiz sonuçları halen değerlendirme aşamasındadır. Bu örneklerde 87Sr/86Sr ve 143Nd/144 izotop kompozisyonları Pisa IGAG-CNR laboratuvarında saptanmıştır. Kayaç tozları bir asit saldırısı (HF+HNO3) ile solüsyon haline getirilmiş ve tam kurutulduktan sonra, Sr ve nadir toprak elementleri HCl solüsyonu içerisinde, iyon değişimli kromatografi sütunlarında kullanılmak üzere saflaştırılmıştır. Daha sonra Nd seyreltilmiş HCl
17
solüsyonu ile teflon sütunlardan geçirilerek diğer nadir toprak elementlerinden ayrılmıştır. Kurşun matristen HBr ve HCl ile ayrıştırıldıktan sonra çıkarılmıştır.
Kromatografik olarak ayrıldıktan sonra Sr, Nd ve Pb renyum filamanları üzerine yüklenmiş hemen arkasından termal iyonizasyon kütle spektrometresi Finnigan Mat 262
‘e yüklenmiştir.
18
4. PETROGRAFİ ÇALIŞMALARI
Çalışma sahasından 100’e yakın petrografik amaçlı örnek alma yapılmış olup bunlardan sınırlı sayıda incekesit yaptırılmıştır. Örneklerin geri kalanları için çalışmalar sürdürülmektedir. Çalışma alanı lavlar (bazaltik dayk) ve piroklastik malzeme (ignimbirit) türü volkanik ürünlerden oluşur. Lavlar ekstrüzif tip volkanik kayaçlar başlığı altında incelenmiştir.
4.1. Lavlar
Çalışma alanım bazaltik lavlardan oluşmuş olup kayaç olarak bazalttır. Bazaltların petrografine baktığımızda piroksen minerallerince zengin ve baskın olarak piroksen+plajiyoklaz mineralojik bileşime sahiptir. Nadir olarak da olivin minerali içermektedir. Genel olarak bazaltlarda %30 plajiyoklaz, %30 piroksen, % 40 mikrolitlerden oluşmuştur (Şekil 9, 9, 10 ve 11) .
a) %35 plj %40 pr %25 volkan hamurundan oluşmuştur piroksenler klinopiroksen olup özsekilli ve yarı özsekilli olarak gözlenmiştir. Plajiyoklazlarda polisensetik ikizlenmeler vardır ve yarı özşekillidir. Holokristalin porfirik doku göstermektedir.
b) kayaç plajiyoklaz ve piroksen mikrolitlerinden oluşmuştur. Intersertal doku özelliği gösterir.
c) hipokristalin porfirik doku özelliği gosteren bazalt örnegi % 45 plj % 30 pr ve
% 25 volkan hamurundan oluşmuştur. Yer yer glomeroforfirik dokuda gösterir.
Piroksenler özşekilli olup c eksenine dik gelişmiştir. Özşekillidir
d) hipokristalin porfirik doku özelliği gosteren bazalt örneğinin minerolojik bileşimi % 40 plj % 30pr ve %30 mikrolitlerden oluşmuştur. Yer yer glomero- porfirik doku gösterir. Piroksenler paralel sönme gösterdiği için ortopiroksendir.
Mikrolitler piroksen ve plajiyoklazların çevrelemiş durumdadır.
19
Şek. 8. Bazaltik lavlar içerisinde özşekilli klinopiroksenler gözlenmekte.
Şek. 9. Mikrolitlerin baskın olduğu daha camsı dokudaki bazaltik lav.
Şek. 10. Plj ve özşekilli piroksenlerin gözlendiği üst seviyelerdeki bazaltik lav serileri.
20
Şekil 11. Farklı bir bazaltik lav akıntısında özşekilsiz plajiyoklaz ve piroksen fenokristalleri gözlenmektedir.
4.2. Piroklastik kayaçlar (Bazaltik İgnimbirit)
İgnimbirtlerin minerolojik olarak plajiyoklaz+piroksen fenokristallerinden oluşmustur. Ayrıca içerisinde litik (yabancı kaya parçaları) skorya ve pümis bulunmustur.
a) Akma dokusu gosteren ignimbiritin minerolojik bileşimine baktığımızda %20 plj
%10 pümis %30 litik %15kuvars %5 pr ve %20 kül matriksinden olusur ve dasidik bir ignimbirittir; b) minerolojik bileşimine baktığımzda %15 plj %30 skorya %25 likit ve %30 kül matriksinden oluşmaktadır (Şekil 12 ve 13).
Şekil 12. Oldukça camsı ve skorya içeren bazaltik ignimbirit.
21
Şekil 13. Bazaltik ignimbiritlerde skorya plajıyoklaz piroksen yanı sıra temel kayaçlara ait litik parçalarda gözlenir.
,
22
5. JEOKİMYA ÇALIŞMALARI
Üçüncü altı aylık dönem Varto-Karlıova bölgesi ve çevresinden toplanan volkanik kayaç numunelerinin jeokimyasal analizlerini gerçekleştirmek ve bunları kısmen değerlendirmek ile geçmiştir. Toplam 49 adet volknaik kayaç örneğin analizleri yaptırılmış olup bu örnekler başlıca Varto Kalderasını temsil edenler; Karlıova civarındaki Turnadağını temsil edenler; Varto’nun güney kesiminde ve stratigrafik olarak bu volkanik lavların altında yer alan ve plato tipi örnekler ile karşılaştırma amacıyla alınan Solhan civarındaki örnekleri kapsamaktadır. Varto Kalderasının koni kurulum aşamasındaki örnekler ile kaldera içinde kaldera sonrası evreyi temsil eden volkanik ürünlere ait olan örnekler ayrı sınıflandırılmıştır. Esasen çalışma alanında 200’ü aşkın volkanik kayaç örneği alınmış ve bunların 100 kadarının petrografik tayinleri için ince kesitleri yaptırılmıştı. Bunların içerisinden sahayı temsil edebilecek sayıda ve karakterde 49 örnek seçilerek tüm kayaç jeokimyaları yapılmıştır (Şekil 14).
Şekil 14. Çalışma sahasından petrografik ve jeokimyasal analizler için toplanan volkanik kayaçların dağılımını gösteren harita.
23 5.1. Laboratuvar seçimi
Jeokimya örnekleri Kanada ACT LAB laboratuvarlarında yaptırılmıştır. Daha önceki yıllarda Türkiye’deki pek çok araştırmacı gibi bizlerde tüm kayaç örnek analizleri için Kanada’daki ACME LAB laboratuarları tercih ederdik. Ancak bu projenin öncesindeki çalışmalarımızda, ACME Laboratuarlarından gelen Pb analizlerinin oldukça şüpheli sunduğunu gözlemledik. Bunun üzerine bu proje çalışması ile birlikte sonuçlarına daha fazla itimat ettiğimiz ACT LAB laboratuarları ile çalışmaya başladık. Gelen sonuçlar oldukça iyi kalitede olup, tüm örneklerdeki LOI (ateşte su kaybı) değerleri de örnek seçimindeki dikkatli davranmamız sonucunda oldukça efektif değerler sunmaktadır (bkz., Tablo 1).
5.2. Tüm Kayaç Sınıflandırması
İncelenen örneklerin TAS diyagramındaki dağılımları Şekil 15’ de verilmektedir (Le Bas ve diğ., 1986).
24
Şekil 15. Su kaybı ayrılarak sağlanmış analiz sonuçlarına göre incelenen örneklerin jeokimyasal sınıflandırılması ve adlandırma. Gruplar bu TAS diyagramında IUGS önerisi göz önünde bulundurularak çizilmiş olup alkali (çizgi üstü kısım) - sub alkali sınırı noktalı çizgi ile bertilmiştir.
SiO2 ve toplam alkali değerlerine göre örnekler oldukça geniş bir dağılım sunmaktadırlar. Varto Kalderası örnekleri bazaltik andezit, traki-andezit ve andezit alanında yer alırken, kaldera sınırı dışından alınan örnekler andezit, bazaltik trakiandezit, traki-andezit ve trakit/trakidasit alanlarında bulunmaktadırlar. Diğer örneklerden farklı olarak 1 Varto Kalderası örneği tüm örneklerden farklı olarak riyolit alanındadır. Bu örnek (B-27) en fazla SiO2 % ağ. değerine sahip olan kaya örneğidir (70.12 % ağ.) Varto kalderası dışından alınan örnekler genel anlamda iç kısımdan alınan örneklere göre daha fazla toplam alkali içeriğine sahiptir. Kaldera dışı örnekler geniş SiO2 % ağ. değeri sergilemelerinden dolayı farklı alanlara düşmektedirler.
Solhan yöresine ait iki kaya örneği birbirinden oldukça farklı kimyasal bileşim sunmakta olup; B-50 örneği daha düşük toplam alkali % ağ. değerine sahip olduğu için bazalt alanında, B-49 örneği ise trakit/trakidasit alanında bulunmaktadır. Bu iki örnek de subalkali kısımda yer almaktadır.
Karlıova Volkanizması olarak adlandırılan örnekler genel anlamda benzer toplam alkali % ağ. değerleri sergilemekte, ancak en yaygın SiO2 % ağ. değerleri (47.71- 63.53 % ağ.) göstermelerinden dolayı trakibazalttan dasite değişen alanlarda bulunmaktadır.
Kalderanın güney kesimine ait kaya örnekleri diğer tüm örneklerden farklı olarak bazaltik trakiandezit alanına düşmektedirler.
5.3. Ana Elementler
Tüm örnekler asal element içeriklerine göre ayrımlaşma endeksleri diyagramlarında hem SiO2, hemde MgO frekanslı olarak şekillendirilmişlerdir. Böylece hem örneklerin genel karakterleri hem de örnekler arası olası genetik ilişkinin vurgulanması amaçlanmıştır (Şekiller 16, 17).
25
Genel olarak artan SiO2 değerleri için azalan MgO, TiO2, CaO, Fe2O3 ve P2O5
değerleri ve artan K2O değerleri genel anlamda tüm örnekler için karakteristiktir. Ancak kalderanın güney kesimine ait olan örnekler bazı durumlarda bulanıklık sunmaktadır.
Şekil 16. İncelenen örneklerin asal elementlerinin LOI’den (ateş kaybı) arındırılmış değerleri ile SiO2’ye karşı frekansları (ayrımlaşma diyagramları).
26
Şekil 17. İncelenen örneklerin LOI'den arındırılmış asal element değerlerinin MgO'ya frekanslı ayrımlaşma indeks diyagramları.
27
Varto Caldera (kaldera içi) örnekleri bu trende uymaktadır. MgO % ağ.
değerleri 0.33-4.02 % ağ. olarak belirlenmektedir. Genel olarak artan SiO2 % ağ.
değerine karşılık dağınık Al2O3 % ağ. değerlerine sahip kaldera içi örnekleri belirgin bir negatif Fe2O3 trendi sunmaktadır (1.58-9.29 % ağ.). Bu belirgin negatif trend TiO2 % ağ. değerleri için de geçerlidir. Varto Caldera-II (kaldera dışı) örnekler, kaldera içi kaya örneklerine benzerlik sunmaktadırlar. Ayrıca bu örnekler artan SiO2 % ağ. değerlerine göre azalan Al2O3 değeri sergilemektedir (15.01-18.54 % ağ.). Buna benzer şekilde CaO % ağ. değerleri artan SiO2 % ağ. değerlerine karşılık bir azalma göstermektedir.
Solhan yöresine ait örnekler oldukça farklı MgO % ağ. değerine sahiptir (0.66 % ağ. ve 6.53 % ağ.).
Bu durum Fe2O3, CaO ve TiO2 % ağ. değerleri için de geçerlidir (4.67 % ağ.
ve 12.76 % ağ., 2.57 % ağ. ve 9.0 % ağ., 0.55 % ağ. ve 2.36 % ağ.). Karlıova Volkanizması örnekleri Varto Kalderası örnekleri ile benzer şekilde negatif MgO, Fe2O3 CaO ve TiO2 trendi sunmaktadır. Bu kaya örnekleri genel anlamda 3.35-4.74 % ağ.
değerleri arasında değişen oldukça dar bir Na2O değeri göstermektedir. Kalderanın güney kesimine ait kaya örnekleri (Özenç) çok dar bir SiO2 % ağ. aralığında değişen trendlere sahiptir. Ayrıca bu örnekler diğer örneklere göre bulanık bir MgO/SiO2
davranışı sunmaktadır. Belirgin bir negatif TiO2 ve Fe2O3 % ağ. dağılımı sunan güney kesime ait örnekler aynı zamanda oldukça dik bir Na2O aralığı sergilemektedir (3.95- 5.12 % ağ.).
İncelenen örneklerin MgO’ya karşı olan ayrımlaşma diyagramlarında CaO’nun artan MgO’ya karşı sergilediği pozitif trend belirgindir. TiO2 ve Fe2O3 de yine aynı şekilde pozitif trend sunarken CaO değerlerinde gözlenen pozitif korelasyon kadar belirgin değildir. Sadece güney kesime ait olan örnekler artan MgO değerine karşılık puslu bir negatif korelasyon sergilemektedir. Al2O3/MgO korelasyonu tüm gruplar için bulanık olup, artan MgO değerine karşılık K2O azalan bir trend sunmaktadır (Şekil 3).
5.4. İz Elementler
İncelenen örneklerin eser element dağılımları aşağıda aynı jeokimyasal davranış sunan element grupları şeklinde değerlendirilmiştir.
28 LILE (Large Ion Lithophile Elements)
Bu grupta yer alan elementler iyon yarıçaplarının büyüklükleri, düşük valens değerleri ve özellikle periyodik cetvelde alkali-toprak alkali gruplarda yer almaları ile belirginleşirler. LILE elementler SiO2 ile değişken korelasyon sunmaktadırlar. Bu bağlamda incelenen örnekler iyi derece Rb/SiO2 ve daha düşük dereceli Ba/SiO2
korelasyonları vermektedirler. Buna karşılık Sr ve Cs korelasyonu belirgin değildir.
Özellike tüm örnekler için Rb trendi belirginken, Ba/SiO2 korelasyonu Karlıova ve güney kesimden alınan örnekler için dağınıktır.
Dördüncü periyodun geçiş elementleri (Transition Elements “TE”: Sc, V, Cr, Co, Ni, Cu ve Zn) olarak bilinen metallerdir. Ancak bu elementler örnekler açısından çok belirgin ilişkiler sunmazlar. Oldukça dağınık değerler gösteren Cr, Ni ve Co elementlerine karşılık Sc ve V elementleri artan SiO2 % ağ. değerine göre negatif bir trend sunarlar. Özellikle V elementindeki negatif trend Karlıova örneklerinde oldukça belirgindir (Şekil 18).
Varto kaldera içi örnekleri ise Sc değerleri açısından keskin bir negatif trend sergilemektedir.
High Field Strength Elements “yüksek alan dayanımlı elementler) yani beşinci ve altıncı periyotların geçiş elementleri (Y, Zr, Nb, Hf ve Ta) küçük iyonik yarıçapları ve yüksek valens değerleri (+3, +5) ile karakteristiktirler ve bu nedenle de kimyasal olarak aktif özelliktedirler (Şekil 18). Örneklerde HFSE elementleri artan SiO2 ile tutarlı bir ilişki göstermemektedirler. Ancak genel anlamda benzer desenler sergilemektedirler.
Varto kalderası dışından alınan örnekler her HFS elementleri ile belirgin bir pozitif trend göstermektedirler. Bu belirgin pozitif trend diğer örnekler için geçerli değildir.
Güney kesimden alınmış kaya örnekleri dar bir SiO2 % ağ. değeri içerisinde dik bir negatif Y korelasyonu sergilemektedir.
Eser elementlerin Mg frekanslı ayrımlaşma endeksi diyagramlarına göre örnekler Rb ile negatif ve Sr ile pozitif bir korelasyon sergilemektedir. Bu belirgin trendler Varto Kaldera II ve Karlıova örnekleri için oldukça belirgindir (Şekil 19).
Ancak Ba elementinde dağınık bir desen söz konusudur. Geçiş elementleri için SiO2 ile olan korelasyona benzer şekilde Ni ve Cr belirgin bir ilişki sunmamaktadır. Sc ve V ile tüm örnekler genel anlamda pozitif bir korelasyon sergilemektedir. Ancak güney kesim örnekleri için bu durum geçerli değildir.
29
Şekil 18. İncelenen örneklerin eser element (ppm)/SiO2 (ateş kaybından arındırılmış) ayrımlaşma endeks diyagramları
30 Şekil 18. devamı
31 Şekil 18. devamı
HFS elementleri için belirgin bir HFSE/MgO jeokimyasal davranışı söylenemez. SiO2
ile olan korelasyona benzer şekilde aynı desenleri sunan HFS elementlerinde negatif bir
32
trend gözlenmektedir. Bu trend tüm örneklerde gözlenmektedir (Şekil 4).
Şekil 19. Eser elementler / MgO ayrımlaşma endeks diyagramları (ateş kaybı elemine edilmiş değerler).
33 Şekil 19. devamı
34 Şekil 19. Devamı
Farklı tektonik ortamlarda meydana gelen magmatik kayaçlar farklı petrolojik süreçlere maruz kaldıklarından kendilerine özgü iz element içeriklerine sahip olacaklardır. Bazalt türü volkanik kayaçlar her türlü tektonik ortamda meydana gelmekte ve böylece oluşum ortamları arasındaki farkları yansıtabilmektedirler. Örneğin levha içi bazaltlar (OIB benzeri; Ocean Island Basalts) ve kıta içi rift bazaltları (her ikisi birlikte levha içi bazaltlar; WPB) Ta ve Nb gibi HFS elementleri bakımından MORB kayaçlarına göre LIL elementleri olan Rb ve Ba vb. elementlerinden daha çok zenginleşmiş ve Yb gibi HRE elementleri bakımından MORB kayaçlarına göre tüketilmişlerdir. Aktif kıta kenarı ortamlarında (yitim zonu ilişkili) meydana gelen bazaltlar ise (gerek ada-yayı toleyitik bazaltları: IAB; gerek ada-yayı kalk-alkali bazaltlar (CABI); gerekse kıtasal-yay bazaltları (CABM)), MORB kayaçlarına göre normalize edilen çoklu element diyagramlarında HFS elementleri olan Ta ve Nb bakımından bunlara komşu LILE ve LREE elementlerine göre (örn., Sr, Ba, Th ve Ce) tüketilmiştir. Ayrıca bu ortamlarda oluşan kayaçlar LILE bakımından aşırı bir zenginleşme sunar.
Bölümsel ergime ve fraksiyonal kristalleşme sürecinde elementler arasındaki fraksiyonlaşmaların daha iyi anlaşılabilmesi için örümcek diyagramlarından faydalanılmıştır. Aynı şekilde magma karışımları ve / veya kabuksal kirlenmelerin de kalitatif sınırlandırmaları ve tahminlerine de benzeri varsayımlar kullanılarak yaklaşılabilinir (örneğin; manto kaynağının kimyasal bileşimi, mineral parajenezi, bölümsel ergimenin oranı ve bu ergimeye dahil olan mineraller, kabuksal kirlenmeye yol açan kayaların termal - kimyasal konumları v.b. gibi güncel konular). Bu bağlamda, klasik HiMu-OIB bölgelerindeki benzerlikler ve farklılıklar anlamında bir karşılaştırma
35
için, Doğu Anadolu’daki diğer volkanik alanlardaki değerler burada ve ileride ki rapor döneminde izotopik yorumlar sürecinde ele alınacak, karşılaştırma temel verisi olarak kullanılacaktır.
Volkanik kayaç örnekleri, ilksel mantoya göre (Palme and O’Neill 2004) normalize edilmiş uyumsuz element bollaşma diyagramı (spider "örümcek" diyagram veya fraksiyonlaşma modeli de diyebiliriz) Cs-Pb elementleri açısından zenginleşme trendi gösterirken özellikle Hf-Lu arasında bu zenginleşme trendi azalma eğilim göstermektedir. Tüm elementler arasında Ba, Sr, P ve Ti elementlerinde çok belirgin bir negatif anomali söz konusudur (Şekil 20 )
St. Helen Adası değerleri ile bire bir çakışmaktadır (Şekil 20). Özellikle de 1A alt gurubu verileri, hafif yüksek Pb dışında kesine yakın bir uyum göstermektedir. REE konsantrasyonları’nın kondrite göre normalize edilmiş diyagramları verileri Şekil 21’da verilmiştir. (normalizasyon faktörü Sun ve McDonough 1989’dan alınmıştır). OIB türü bazaltların bu diyagramlardaki model görünümleri (Mc Donough ve Sun, 1995) ve adı geçen PM verileri (Sun ve McDonough, 1989) karşılaştırma amacı ile verilmiştir.
Şekil 20. Varto volkanizmasına ait örneklerin PM ilksel mantoya normalize edilmiş örümcek diyagramları.
36
Şekil 21’de HREE bölgesindeki yatay uzanımlı bollaşma (sağ taraf), ilksel mantonun (buradan itibaren PM olarak yazılacak) yaklaşık 6 - 10 katı kadar iken bu değer Varto kayalarında, özelikle Cs konumunda 100-500 aralığında değişmektedir.
Örnekler kendi aralarında farklı davranış eğilimleri göstermektedirler. Örneğin güney kesimi temsil eden kayaçlar (southern part) diğerlerine nazaran pick yapma eğilimleri oldukça düşük seviyelerde olup daha düze yakın bir dağılım göstermektedir.
Diğer örneklerde normalize değeri olan 1 ile yaklaşık 1000 değeri arasında gözlenen dağılımlara sert negatif anomali (pik) motifleride eşlik etmektedir. Diğer ilgi çekici noktalardan biriside kaldera olulumun ardından gelişen (post-kaldera) volkanik kayaçların, kaldera oluşumundan önceki evrede ana koniye ait olan lav serilerine göre daha çok zenginleşmeye uğradıklarıdır. Özellikle HREE elementlerinde bu durum açıkça belirgindir. Karlıova ve güney kesimi temsil eden lavlarda yalnızca bir örnek hariç olmak üzere gösterilen trendlerin çok benzer olduğu söylenebilir. Ayrıca bu iki bölgenin genel REE element zenginleşmelerin orta kesimlerinde yer aldığı gözlenmektedir. Solhan lavlarında yine ilginç bir eğilim söz konusudur. Örnekleme yerleri oldukça yakın olan bu kayaçların çok farklı eğilim ve anomalilerde zenginleşme gösterdiği söylenebilir. Örneklerden bazik olanı tüm toplanan kayaç örnekleri arasında iz element zenginleşme sürecinden en az etkilenen örneklerden bir tanesi olduğu söylenebilir.
Sahadan toplanan örnekleri ayrı ayrı değerlendirdiğimizde element zenginleşmelerinin seçilen norm değerleriyle olan karşılaştırmalı ilişkisi daha net olarak ortaya çıkmaktadır. Bu örnek veri setinde en yaşlı olduğunu düşündüğümüz Solhan volkanitleri (5-6 My), ardından sahanın güney kesimindeki lav ve dayk yerleşimleri (3-5 My); daha sonra Karlıova civarındaki volkanizma ve civarındaki volkanizma ve Vartodaki ilk evre volkanizma evresi (1-3 My); ardından ise Varto volkanının kaldera sonrasını temsil eden Varto 2 örnekleri sırasıyla volkanik stratigrafiyi oluşturmaktadır.
Varto volkanı kaldera öncesi evreye ait olan örneklerde, LILE elementlerinin oldukça yüksek değerlerde zenginleşme gösterdikleri gözlenmektedir (20-500 aralığında). Nb elementinin negatif anomalisi dikkat çekicidir. REE elementleri arasında P ve Ti elementlerindeki negatif anomali ile Zr elementindeki nispi pozitif trend göstermektedir. REE elementleri 100 ppm değerinin altında gözlenmeye başlamaktadır.
Kaldera sonrası evreyi temsil eden örnekler bir önceki koni oluşum evresine nazaran
37
farklı zenginleşmeler sunmaktadır (Şekil 22 ve 23). LILE elementleri benzer trendlerle beraber bir miktar dağınık bir görünüm sunarken REE elementlerinden bazılarının zenginleşme değerleri daha düşük oranlarda gözlenmektedir. Ancak Ba, Ni, Ti ve Eu elementlerinde daha derin negatif pikler söz konusudur.
Şekil 21. Varto volkanı-kaldera öncesi Kayaç / PM normalize diyagramları
Şekil 22. Varto volkanı-kaldera sonrasi Kayaç / PM normalize diyagramları
38
Varto’nun güney kesiminde daha çok plato tipi lav akıntıları, dom ve dayk yerleşimleri şeklinde gözlenen volkanik kayaçlar genelde uyumlu bir trend sergilemektedir (Şekil 23). REE değerleri 20-100 ppm aralığında değişkenlik gösterirken diğer iz elementler ve REE elementlerince pik eğilimi en az gösteren grup olarak diğer örneklerden ayrılmaktadır. Ba ve Nb gibi REE elementlerinde negatif eğilim gözlenirken; P elementinde kararsız bir durum sözkonusudur. Özellikle HREE elementlerinde neredeyse düz bir desen gözlenmektedir (Şekil 23).
Şekil 23. Varto güney kesimindeki örneklerin Kayaç / PM normalize diyagramları
Varto’nun güney kesiminde daha çok plato tipi lav akıntıları, dom ve dayk yerleşimleri şeklinde gözlenen volkanik kayaçlar bir örnek dışında genelde uyumlu bir trend sergilemektedir (Şekil 9). REE değerlerinin bir önceki Varto örneklerine göre 20- 100 ppm aralığında daha düşük değerlerde olduğu gözlenmektedir. Ba, Nb gibi LILE elementleri ile kısmen P ve Ta elementlerinde belirgin bir negatif trens söz konusudur (Şekil 24). HREE elementlerinde ortalama 10 ppm ve yer yer bir örnek hariç olmak üzere,10 değerinin altında gözlenmektedir.
Solhan civarından toplanan ve çalışma alanın en yaşlı volkanik kayaçları olarak düşünülen 2 örnek birbirlerinden oldukça farklı elementer davranışlar sergilemektedir (Şekil 25).
