Maden Tetkik ve Arama Dergisi
http://dergi.mta.gov.tr
İzmir-Ankara-Erzincan Sutur Zonu’ndaki (Sivas Kuzeydoğusu) Eosen yaşlı Karataş volkanitlerinin jeokimyasal özellikleri
Geochemical characteristics of the Eocene Karataş volcanics (Northeast Sivas, Turkey) in the İzmir-Ankara-Erzincan Suture Zone
Oktay CANBAZa* , Ahmet GÖKCEa , Taner EKİCİa ve Hüseyin YILMAZb
aSivas Cumhuriyet Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Jeoloji Mühendisliği Bölümü, 58140, Sivas, Türkiye
bSivas Cumhuriyet Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Jeofizik Mühendisliği Bölümü, 58140, Sivas, Türkiye
Araştırma Makalesi Anahtar Kelimeler:
Karataş volkanitleri, Sivas-Zara, Eosen, Jeokimya.
Geliş Tarihi: 07.03.2019 Kabul Tarihi: 25.12.2019
ÖZ
Karataş volkanitleri, Neo-Tetis Okyanusu’nun kapanması ile gelişen İzmir-Ankara-Erzincan Sütur Zonu’nun kuzey ve güney sınırları boyunca iki ayrı kuşak halinde yüzlekler oluşturan Eosen yaşlı volkanizmanın ürünleridir. Jeokimyasal verilere göre, bu volkanitler, genellikle alkalin karakterli bazik-ortaç magma ürünleri olup bazaltik trakiandezit, trakiandezit ve trakitlerden oluşmaktadır.
Fraksiyonel kristallenme süreçleri ile kontrol edilen bu volkanizmada, bazaltik trakiandezitlerden trakite doğru kabuksal kirlenme etkileri izlenmektedir. Örneklerin, Rb/Sr-Ba/Rb oran diyagramında amfibol alanına yönelimleri, Zr/Ba oran değerlerinin (0,08-0,33) litosferik manto aralığındaki dağılımları, Ba/Rb oranındaki artış, MgO, Ni ve Cr içeriklerindeki fakirleşmeler, bu volkanizmanın astenosferik mantodan ziyade zenginleşmiş litosferik mantodan itibaren oluştuğunu işaret etmektedir. Jeokimyasal veriler, zenginleşmenin önemli bir kısmının dalım ile ilişkili sıvılarla ve az da olsa sedimanter malzeme katkısıyla geliştiğini göstermektedir. Bu durum, çarpışma öncesi, olası N-OOSB veya OAB’den itibaren gelişen ve kıtasal kabuk içine yükselen eriyiklerin, çarpışma sonrası açılmalı tektonizma ve/veya delaminasyon süreçleri ile yeniden aktif hale gelerek, genellikle üst kıtasal kabuk içerisinde olası kısmi ergimelere neden olduğu ve Karataş volkanitlerini oluşturduğu şeklinde açıklanabilmektedir.
Atıf bilgisi: Canbaz, O., Gökce, A., Ekici, T., Yılmaz, H. 2020. Geochemical characteristics of the Eocene Karataş volcanics (Northeast Sivas, Turkey) in the İzmir-Ankara-Erzincan Suture Zone. Bulletin of the Mineral Research and Exploration 162, 55-74.
https://doi.org/10.19111/bulletinofmre.669717
* Başvurulacak yazar: Oktay CANBAZ, ocanbaz@cumhuriyet.edu.tr
MADEN TETKİK VE ARAMA
D E R G İ S İ
İÇİNDEKİLER Türkçe Bask 2020 162
Araştrma Makaleleri Demir cevherinin ve kabuk (scale) malzemesinin özelliklerinin belirlenmesi ve vinil boya için sentezlenmesi ...Mohammed Tayeb ABEDGHARS, Mokhtar GHERS, Salah BOUHOUCHE ve Belgacem BEZZINA 1 12 Kasm 2017 Mw=7,3 İran depremine bağl gelişen eş zamanl deformasyonunun tespiti: Sentinel-1 verisinde DInSAR uygulamas
... Fatma CANASLAN ÇOMUT, Şule GÜRBOĞA ve Tayeb SMAIL 11 Çeşme Yarmadas’nn Neojen stratigra si ve bölgesel korelasyonu, Bat Anadolu, Türkiye ...Fikret GÖKTAŞ 31 İzmir-Ankara-Erzincan Sutur Zonu’ndaki (Sivas Kuzeydoğusu) Eosen yaşl Karataş volkanitlerinin jeokimyasal özellikleri ...Oktay CANBAZ, Ahmet GÖKCE, Taner EKİCİ ve Hüseyin YILMAZ 55 Statik kompaksiyon metodu kullanlarak zeminlerin skşma özelliklerinin belirlenmesi ... Kamil KAYABALI, Ramin ASADİ, Mustafa FENER, Orhan DİKMEN, Farhad HABİBZADEH ve Özgür AKTÜR 75 Bulank (Muş) Paleojen evaporitlerinin petrogra k- mineralojik incelemesi ve diyajenetik tarihçesi ...Pelin GÜNGÖR YEŞİLOVA 85 Burdur ve Isparta arasnda kalan bölgedeki toprak örneklerin nadir yer elementi içerikleri, jeokimyas ve kökensel değerlendirilmesi ... Ebru TAT ve Mustafa Gürhan YALÇIN 95 Göksun, Afşin ve Ekinözü (Kahramanmaraş) bölgesinde yüzeylenen metamor k masi erin mineralojik karakteristikleri ...Deniz HOZATLIOĞLU, Ömer BOZKAYA, Hüseyin YALÇIN ve Hüseyin YILMAZ 105 Tuzgölü Fay Zonu’nun yapsal karakterinin gravite ve manyetik yöntemler ile belirlenmesi, Orta Anadolu ...Bahar DİNÇER ve Veysel IŞIK 147 Gümüşhane (Doğu Pontidler, Türkiye) yöresindeki Jura yaşl plütonik kayaçlar oluşturan magma(lar)n yerleşim koşulllar
...Emre AYDINÇAKIR, Ramazan GÜNDÜZ ve Cem YÜCEL 177 Heyelana neden olan parametreler: Yükseklik örneği ... Seda ÇELLEK 199 Vorkuta kömür madenlerinde tavan çökme bölgeleri oluşumunun ziksel modellenmesi ...Boris Yu ZUEV, Ruslan S. ISTOMIN, Stanislav V. KOVSHOV ve Vyacheslav M. KITSIS 229 Ayvalca çevresi (Bayat, Çorum) Orta Eosen yaşl Kocaçay formasyonu çökellerindeki karakteristik mollusk, iri foraminifer bulgular
ve ortamsal yorumlar
...Müjde GÜRSOY ve Muhittin GÖRMÜŞ 239 Maden Tetkik ve Arama Dergisi Yaym Kurallar ... 273 ISSN : 1304-334X E-ISSN : 2651-3048
Keywords:
Karataş volcanics, Sivas-Zara, Eocene, Geochemistry.
ABSTRACT
Karataş volcanics, is the product of Eocene volcanics crop out in the form of two belts along the northern and southern boundaries of the İzmir-Ankara-Erzincan Suture Zone. According to geochemical data, these volcanics have alkaline basic-intermediate character and consist of basaltic trachyandesite, trachyandesite and trachyte. This volcanic activity has been controlled by fractional crystallization and crustal contamination from basaltic trachyandesite to trachyte. Orientation of the samples towards amphibole area on the Rb/Sr - Ba/Rb ratio diagrams, dispersion of the Zr/Ba ratios (0.08 - 0.33) in the lithospheric mantle range, increase in the Ba/Rb ratio, decreases in the MgO, Ni and Cr contents point out that this volcanism originated from enriched lithospheric mantle rather than asthenospheric mantle. Geochemical data show that this enriched lithospheric mantle material is upper continental crustal material, main part of enrichment resulted by the subduction related fluids and also the contribution of the sedimentary materials. This situation may be explained that;
1 Giriş
Türkiye’nin en önemli tektonik unsurlarından biri olan İzmir-Ankara-Erzincan Sütur Zonu (İAESZ), Orta Anadolu’nun kuzeyinde, kuzeyde Sakarya kıtasını ve güneyde Kırşehir Bloğu’nu birbirinden ayırmaktadır. İAESZ’nin kuzeyinde ve güneyinde yaygın olarak Eosen volkanizması ürünleri yüzeylenmektedir (Şekil 1). Bu volkanik kayaçlar çok sayıda araştırmacı tarafından incelenmiştir (Yılmaz ve Tüysüz, 1984; Büyükonal, 1985; Tüysüz ve Dellaloğlu, 1992; Yılmaz vd., 1994; Yılmaz vd., 1997; Alpaslan ve Terzioğlu, 1998; Alpaslan, 2000;
Koçbulut vd., 2001; Keskin vd., 2008; Akçay vd., 2008; Dalkılıç vd., 2008; Atakay Gündoğdu, 2009;
Görür vd., 2010; Tiryaki ve Ekici, 2012; Göçmengil vd., 2018). Sivas’ın batısından Çankırı ve Çorum’a kadar yüzlek veren bu Eosen volkanizmasına ait ürünlerin oluşumu için; sıkıştırmalı (compressional) rejimde oluşum (Bozkurt ve Koçyiğit, 1995; Tüysüz vd., 1995; Görür ve Tüysüz, 1997; Görür vd., 1998;
Kaymakçı vd., 2003; Okay ve Satır, 2006), kuzeye dalımlı yitim ortamında okyanusal litosferin kopması (slab-breakoff) (Keskin vd., 2008), çarpışma sonrası (post-collisional) rejimde oluşum (Genç ve Yılmaz, 1997; Keskin vd., 2004; Altunkaynak ve Dilek, 2006;
Altunkaynak, 2007) kabuk kalınlaşması (Topuz vd., 2005), kabuk ayrılması (delaminasyon) ve litosferik yitim (Temizel vd., 2016; Yücel vd., 2017; Göçmengil vd., 2018) modelleri önerilmiştir.
Bu çalışmada, yukarıda belirtilen Eosen volkanizmasının Sivas ilinin doğusunda; Zara, İmranlı ve Suşehri ilçeleri arasında İAESZ üzerinde yüzlek veren ve Karataş Volkanitleri olarak bilinen ürünlerinin, petrografik ve jeokimyasal özellikleri incelenmiş, elde edilen bulgular farklı kökenli ve farklı tektonik ortamlara ait volkanik kayaçlar ile karşılaştırılarak, kökenleri ve oluşum ortamları belirlenmeye ve bölgenin Eosen dönemindeki jeodinamik evrimine katkıda bulunulmaya çalışılmıştır.
the melts, derived from N-MORB or OIB bearing material ascended into the continental crust in a pre-collisional period and were reactivated by extensional tectonic and/or delamination processes during the post-collisional period, possibly caused the partial melting within the upper continental crust and produced the Karataş volcanics.
Şekil 1- a) Türkiye’nin ana suturları ve kıtasal blokları gösteren tektonik haritası (Okay ve Tüysüz, 1999) ve b) bölgesel jeoloji haritası (MTA, 2002’den revize edilerek hazırlanmıştır).
2. İnceleme Alanının Jeolojisi
İnceleme alanının temelini Paleozoyik yaşlı metamorfik kayaçlar (Kuzeyde Tokat Masifi, güneyde Akdağmadeni Metamorfitleri olarak adlandırılmaktadırlar) ile bunları tektonik olarak üzerleyen Üst Kretase yerleşim yaşlı ofiyolitik kayaçlar (Refahiye Ofiyolitik Karışığı) oluşturmaktadır. Eosen yaşlı volkanik ara katkılı kumtaşı-silttaşı ardalanması gösteren Akıncılar formasyonu bu birimler üzerine uyumsuz olarak gelmektedir (Yılmaz vd., 1985).
Eosen yaşlı Karataş volkanitleri (Yılmaz vd., 1985) bu formasyonu ve temele ait kayaçları keserek üzerlerine gelmiştir. Lütesiyen yaşlı (Kalkancı, 1974; Yılmaz vd., 1985; Başıbüyük, 2006; Boztuğ, 2008; Eyüboğlu vd., 2017) Kösedağ siyeniti ise bu birimleri kesmektedir.
Daha genç volkanikler ve sedimanter birimler Karataş volkanitleri ile Kösedağ siyenitini yer yer uyumsuz olarak örtmektedir (Şekil 2-3).
İnceleme alanı ve çevresinde oldukça geniş bir alanda yayılım sunan Karataş volkanitleri, bazaltik- andezitik bileşimli lav ve piroklastik (aglomera ve tüf) kayaçların dizisinden oluşmaktadır.
Andezitik bileşimli kayaçlar, genellikle yeşilimsi-siyah, alterasyona uğramış kısımları ise sarımsı-kahverengimsi renkte olup soğumaya ve bölgesel tektonizmaya bağlı olarak bol çatlaklı
yapı kazanmışlardır. Bunun yanı sıra arazinin farklı kesimlerinde kayaçlarda yer yer kuvars ve kalsit tarafından doldurulmuş gaz boşlukları (vesiküler doku) makroskopik olarak da gözlenmektedir. Bazaltik bileşimli kayaçlar; genellikle grimsi siyah, alterasyona uğramış kısımları ise sarımsı renkte olup yer yer akma yapıları göstermektedir ve masif görünümlüdür.
Piroklastikler, birimin taban seviyelerinde açık yeşil renkli, sert ve tıkız özellikli aglomeralardan oluşurken birimin orta-üst seviyeleri daha gevşek ve kolay dağılabilen tüflerden oluşmaktadır.
3. Volkanizmanın Yaşı
Karataş volkanitleri, Zara kuzeyinde Aluçlubel mevkiinde yüzlek veren ve fosil içeriğine göre Eosen yaşlı olan Akıncılar formasyonunu kesmektedir (Yılmaz vd,, 1985). Bu birimler Kösedağ siyeniti tarafından kesilmektedirler. Siyenitin yaş tayini için yapılan çalışmalarda; Kalkancı (1974) Rb-Sr yaş tayini yöntemi ile Orta-Üst Eosen; Boztuğ vd.
(1994) tarafından zirkon 207Pb/206Pb yöntemi ile İpresiyen; Başıbüyük (2006) tarafından alünitlerde K-Ar ve Eyüboğlu vd. (2017) zirkon U-Pb yöntemi ile Lütesiyen yaşları belirlenmiştir. Bu verilere göre volkanizmanın yaşı, Üst Eosen (Lütesiyen)’den daha genç ve Alt Eosen’den daha yaşlı olmamalıdır. Bu
Şekil 2- İnceleme alanı jeoloji haritası (Kalkancı, 1974; Yılmaz vd., 1985; MTA, 2002; Başıbüyük, 2006; Özdemir, 2016; Canbaz vd., 2018’den revize edilerek hazırlanmıştır).
nedenle, Karataş volkanitleri bu çalışmada Orta Eosen yaşlı olarak kabul edilmiştir.
4. Analitik Yöntemler
Arazi çalışmaları sırasında, petrografik ve jeokimyasal incelemeler için kayaçlardan temsili örnekler toplanmıştır. Ayrıca MTA Genel Müdürlüğü tarafından yapılmış sondajlara ait karotlardan temsili örnekler alınmıştır. Bu örneklerden hazırlanmış ince kesitler, (Moorhouse, 1969; Erkan, 1972, 1994; MacKenzie ve Guilford, 1980; Yardley vd., 1990) tarafından tanımlanan ölçütler dikkate alınarak alttan aydınlatmalı polarizan mikroskop ile
incelenmiştir. Petrografik incelemeler sonucunda bozunmamış örnekler arasından jeokimyasal analiz için temsili 24 adet örnek seçilmiş olup kırma-öğütme laboratuvarlarında toz haline getirilerek analize hazırlanmışlardır. Örneklerin majör oksit, eser ve iz element içerik analizleri, Kanada’da bulunan ACME laboratuvarlarında ICP-ES (İndüktif Eşleşmiş Plazma Emisyon Spektrometresi) ve ICP-MS (İndüktif Eşleşmiş Kütle Spektrometresi) spektrometleri kullanılarak yaptırılmıştır. Ana ve iz elementler analizlerinde ICP-ES spektrometresi kullanılmıştır.
0,2 gr toz numunenin 1,5 gr LiBO2 ile karıştırıldıktan sonra 1.050 °C’de ısıtılarak erimiş karışım elde edilmiştir. Karışım 100 ml %5’lik HNO3 içeren bir
Şekil 3- İnceleme alanı stratigrafik kesiti.
sıvı ile çözündürüldükten sonra buharlaştırılarak ICP- ES spektrometresi ile analiz edilmiştir. Nadir toprak element analizlerinde ise yukarıda belirtilen yöntem ile hazırlanan örnekler ICP-MS spektrometresi kullanılarak analiz edilmiştir. Majör oksitler için ölçüm alt limiti %0,01, iz elementler için ise 0,01- 1,0 ppm arasında değişmektedir. Analizler sırasında ACME Analitik laboratuvarlarında GS311-1, GS910-4, SO-19, DS-11, OREAS45EA ve SY-4(D) standartları kullanılmış olup 8 adet örnekte analizler tekrarlanmıştır. Diyagramların değerlendirilmesinde GCDkit 3.0 programı kullanılmıştır.
5. Bulgular
5.1. Mineraloji ve Petrografi
Mineralojik ve petrografik incelemeler, Karataş volkanitlerinin; bazaltik, andezitik ve trakitik
olmak üzere 3 farklı bileşimde kayaçtan oluştuğunu göstermektedir.
Bazaltik bileşimli kayaçlar, genellikle hipokristalin porfirik dokulu, olivin, plajiyoklaz, piroksen (ojit) fenokristalleri ile plajiyoklaz mikrolitleri ve volkan camı içermektedir (Şekil 4a-b).
Andezitik bileşimli kayaçlar, bazaltik seviyelere göre daha iri plajiyoklaz fenokristalli (1-3 cm) olup, ince taneli hornblend ve ojit gibi koyu renkli minerallerden oluşmuştur (Şekil 4c-d). Trakitik kayaçlar, holokristalin ve hipokristalin porfirik dokulu olup, plajiyoklaz ve sanidin fenokristalleri içermektedir (Şekil 4e-f). Trakitik kayacın hamur kısmında ise plajiyoklaz ve sanidin mikrolitlerinin yanı sıra yer yer piroksen ve amfibol mikrolitleri de gözlenmektedir.
Şekil 4- Karataş volkanitlerinin farklı seviyelerinden alınmış örneklerin mikroskopik özellikleri. a-b) Bazaltik örneklerde plajiyoklaz mikrolitlerinden oluşan matriks içerisinde olivin ve piroksen fenokristalleri (örnek no: OK-108, çift/tek nikol), c-d) andezitik örneklerde plajiyoklaz fenokristalleri ve mikrolitleri (örnek no: OK-35, çift/tek nikol), e-f) trakit örneğinde sanidin fenokristali ile sanidin ve plajiyoklaz mikrolitlerinden oluşmuş hamur, g) plajiyoklaz fenokristallerinde gözlenen magma etkileşimi dokularının görünümü, ve h) plajiyoklaz fenokristali içerisinde gözlenen farklı sönme konumlu plajiyoklazların görünümü (örnek no: OK-7, çift/
tek nikol). (Plj= Plajiyoklaz, Pir= Piroksen, Olv= Olivin, Sa= Sanidin, Om= Opak Mineral).
Karataş Volkanitleri’ni oluşturan bazaltik ve andezitik bileşimli kayaçların bazı ince kesitlerinde, plajiyoklaz kristallerinin kenar kısımlarında magma etkileşimiyle oluşan dönüşüm dokuları (Şekil 4g) ve iri plajiyoklaz fenokristalleri içerisinde gözlenen farklı sönme konumlu küçük plajiyoklaz kristalleri (Şekil 4h) magma-katı etkileşimine ve farklı özelliklerdeki magmatik eriyiklerin karışımına işaret eden dokular olarak kabul edilmişlerdir (örneğin, Hibbard ,1991;
Boztuğ vd., 1994)
5.2. Jeokimya
Karataş volkanitlerine ait temsili örneklerin ana, eser ve nadir toprak elementlerine ait analiz sonuçları sırasıyla çizelge 1, 2 ve 3’te verilmiştir. Karataş Volkanitlerine ait örnekler TAS (LeMaitre vd., 1989) diyagramı üzerinde bazaltik trakiandezit, trakiandezit
ve trakit alanlarına düşmektedir (Şekil 5). Kayaç grupları, beş örnek dışında alkali-subalkali (toleyitik) ayrım çizgisinin üzerinde yer almakta olup alkali karakterin hâkim olduğu görülmektedir.
Bu çalışmanın konusu olan Karataş Volkanitleri’nin jeokimyasal özellikleri, çalışma alanının batısında, Yozgat ve Sivas illeri arasında kalan bölgede yapılmış Eosen volkanizması konulu iki farklı çalışmaya (Akçay ve Beyazpirinç, 2017; Göçmengil vd., 2018) ait veriler ile karşılaştırılarak irdelenmeye çalışılmıştır.
5.2.1. Majör Element Jeokimyası
Karataş volkanitlerinin SiO2 içeriği; %50,30-61,80 aralığında değişim gösterir (bazaltik trakiandezitler
%51,20-54,60; trakiandezitler %54,00-58,10; trakit
%61,80).
Çizelge 1- Karataş volkanitlerini oluşturan kayaç örneklerinin ana element analiz sonuçları (% ağırlık).
Kayaç
Türü Örnek No SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O MnO TiO2 P2O5 Ateşte Kayıp Toplam
Bazaltik trakiandezit
Ok-109 52,40 15,90 7,96 7,47 5,17 3,18 3,28 0,15 0,80 0,39 3,27 99,48
Ok-114 51,20 17,20 8,57 7,82 4,26 3,20 2,72 0,10 0,97 0,38 3,06 99,70
Ok-120 53,70 19,30 6,73 6,97 2,71 3,55 2,84 0,10 0,77 0,47 2,56 100,41
Ok-124 52,60 17,60 8,79 9,06 4,62 3,32 2,08 0,15 0,82 0,29 1,08 99,93
Ok-193 52,80 17,70 8,90 7,59 3,45 3,51 3,02 0,17 0,89 0,41 1,49 99,98
Ok-205A 54,60 18,90 6,06 7,82 2,83 3,40 2,96 0,11 0,78 0,47 2,05 100,16
Ok-206A 52,50 17,30 9,50 7,43 4,97 3,17 2,40 0,16 0,84 0,30 1,59 99,76
Ok-210 54,30 19,00 7,59 6,21 2,66 3,78 2,99 0,23 0,77 0,47 1,76 100,53
Ok-215B 52,30 17,80 9,18 6,47 4,79 4,36 2,29 0,12 0,85 0,31 2,06 100,28
Ok-247 51,80 18,10 8,87 7,97 4,39 3,30 2,06 0,15 0,80 0,25 2,59 100,30
Ok-248 53,00 16,90 8,55 6,10 4,31 4,13 2,99 0,10 0,84 0,33 3,05 99,91
Ok-255C 54,60 19,00 6,96 7,70 3,06 3,80 3,09 0,11 0,81 0,46 0,32 99,33
Trakiandezit
Ok-35 54,00 19,30 5,34 6,82 1,59 4,02 3,81 0,13 0,72 0,45 3,15 99,55
Ok-57 58,10 18,60 6,96 2,96 0,64 4,01 5,60 0,26 0,80 0,45 1,17 99,47
Ok-58 57,30 20,60 5,79 4,49 0,19 4,29 4,26 0,13 0,78 0,50 1,14 99,74
Ok-84 54,50 18,70 9,95 6,01 1,16 3,91 3,72 0,07 0,73 0,46 0,53 98,61
Ok-99 55,50 17,70 5,59 5,05 2,09 3,92 4,54 0,09 0,76 0,45 2,92 99,86
Ok-131A 54,20 19,50 6,46 7,38 1,54 3,95 3,71 0,12 0,71 0,45 1,84 99,68
Ok-141 55,50 19,40 8,05 5,64 1,10 4,01 3,85 0,08 0,73 0,46 0,86 99,80
Ok-222 54,60 19,90 6,72 6,43 2,46 4,03 3,62 0,06 0,75 0,49 0,74 100,08
Ok-223 54,70 18,90 6,64 5,79 3,08 3,68 3,34 0,20 0,71 0,46 2,58 99,73
Ok-244 54,70 19,50 5,78 5,62 1,34 4,07 4,67 0,08 0,67 0,47 2,83 100,42
Ok-253 56,60 20,40 6,08 4,57 1,17 4,39 4,81 0,05 0,77 0,50 1,08 99,67
Trakit Ok-7 61,80 16,60 6,31 1,38 0,20 4,13 7,04 0,28 0,72 0,29 0,92 100,34
Çizelge 2- Karataş volkanitlerini oluşturan kayaç örneklerinin eser element analiz sonuçları (ppm, *=ppb). Kayaç Türü
Örnek NoBaCoCsGaHfNbRbSrThUVZrCuPbZnMoNiAsSbHgAu*
Bazaltik trakiandezit
Ok-10951026,11,412,34,310,383,2529,210,43,4203172,7129,03,3922,258,835,60,10,051,2 Ok-11455824,30,714,23,68,555,3591,86,52,4256133,2205,49,0851,716,35,70,10,032,7 Ok-12076615,50,515,53,910,054,3742,28,73,2158154,3238,95,3731,911,13,50,20,041,9 Ok-12451623,80,614,02,85,546,8645,75,01,725598,866,32,7521,715,41,40,20,04<0,5 Ok-19360821,40,615,73,79,274,0708,87,73,2236143,5140,08,6504,710,68,70,40,027,4 Ok-205A76518,10,315,73,79,953,9775,68,83,3167156,422,73,3581,712,514,20,30,022,9 Ok-206A137727,10,814,82,75,845,6635,85,42,2260105,7122,91,6201,512,55,51,20,021,2 Ok-21069136,60,916,03,89,676,5752,29,23,2171157,519,32,8382,217,04,3<0,10,010,8 Ok-215B62727,94,415,12,86,749,7565,76,42,5251110,7177,15,3391,912,033,91,20,022,2 Ok-24752626,40,814,42,44,842,0627,44,51,927787,7228,04,4301,710,75,60,10,021,4 Ok-24860924,32,115,73,37,266,9556,56,72,3235127,7235,82,1191,614,218,20,30,011,5 Ok-255C71518,20,817,63,59,981,5767,68,33,0194146,4262,92,0542,39,76,30,60,032,6
Trakiandezit
Ok-3570512,80,915,34,010,399,3762,39,33,7169162,911,14,1342,28,94,00,30,013,9 Ok-5782613,21,514,95,814,9138,3390,713,85,3137234,111,35,0671,88,77,61,10,060,7 Ok-589119,11,215,94,310,2113,3648,59,43,6177171,0123,85,6691,87,415,20,30,011,6 Ok-846669,20,614,43,99,896,7733,79,33,3172160,152,57,6593,65,529,10,90,042,6 Ok-9970412,21,213,95,613,2127,0523,213,15,2146217,419,25,21503,16,49,01,80,042,8 Ok-131A69210,10,815,93,99,697,5784,59,13,7160158,325,54,8563,87,58,60,30,025,8 Ok-14179310,01,215,14,09,9102,7743,99,33,7173162,314,09,6552,26,718,00,20,035,8 Ok-22273415,11,715,93,68,391,3859,37,63,0218140,243,27,21042,314,67,10,2<0,012,0 Ok-223101316,11,715,43,48,282,4774,97,54,0242134,9733,84,2381,99,96,00,30,041,1 Ok-24460012,02,015,44,111,1112,9673,59,02,7104174,355,82,9641,34,86,40,80,03<0,5 Ok-2537808,53,218,74,712,7131,0742,910,33,3173197,8224,04,3441,83,86,10,10,035,2 TrakitOk-797712,52,617,37,921,4203,3156,020,07,7109331,962,511,4744,94,511,80,10,013,6
Çizelge 3- Karataş volkanitlerini oluşturan kayaç örneklerinin nadir toprak element analiz sonuçları (ppm).
Kayaç
Türü Örnek No La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
Bazaltik trakiandezit
Ok-109 25,0 47,4 5,57 22,5 4,71 1,18 4,48 0,66 3,76 0,84 2,54 0,37 2,46 0,37
Ok-114 23,0 45,1 5,19 21,4 4,69 1,22 4,28 0,63 3,69 0,76 2,36 0,32 2,24 0,34
Ok-120 27,3 52,8 5,83 23,3 4,47 1,27 4,24 0,63 3,49 0,77 2,33 0,33 2,14 0,36
Ok-124 18,1 35,0 4,08 17,6 3,57 1,07 3,72 0,58 3,38 0,72 2,08 0,30 1,81 0,31
Ok-193 24,6 48,9 5,56 21,5 4,69 1,31 4,72 0,69 3,91 0,84 2,45 0,35 2,42 0,37
Ok-205A 27,2 52,9 5,96 24,2 4,58 1,29 4,50 0,68 3,87 0,79 2,33 0,32 2,19 0,34
Ok-206A 19,9 36,2 4,47 18,7 4,21 1,18 4,20 0,61 3,58 0,74 2,17 0,31 2,06 0,31
Ok-210 28,1 53,3 6,08 25,4 4,94 1,30 4,59 0,67 3,77 0,71 2,41 0,33 2,21 0,35
Ok-215B 21,1 39,3 4,62 19,4 4,00 1,14 3,90 0,59 3,48 0,73 2,11 0,29 1,96 0,28
Ok-247 16,4 31,4 3,62 15,0 3,22 1,03 3,41 0,51 2,95 0,62 1,80 0,24 1,74 0,28
Ok-248 20,9 41,0 4,69 19,3 3,97 1,15 4,18 0,63 3,84 0,77 2,30 0,32 2,14 0,34
Ok-255C 26,8 53,1 5,89 23,6 4,58 1,31 4,38 0,65 3,65 0,77 2,34 0,36 2,32 0,35
Trakiandezit
Ok-35 27,2 52,7 5,90 23,0 4,72 1,26 4,33 0,63 3,73 0,76 2,32 0,35 2,24 0,35
Ok-57 37,6 67,9 7,76 31,0 6,10 1,47 5,60 0,82 4,89 1,07 3,01 0,46 3,01 0,46
Ok-58 29,8 53,2 6,41 26,1 4,90 1,40 4,65 0,70 3,98 0,77 2,59 0,33 2,30 0,37
Ok-84 26,3 50,7 5,73 21,7 4,49 1,22 4,19 0,65 3,77 0,77 2,41 0,34 2,40 0,36
Ok-99 33,4 62,6 7,03 28,0 5,56 1,27 4,85 0,72 4,22 0,89 2,73 0,42 2,63 0,46
Ok-131A 26,9 50,9 5,84 23,9 4,49 1,23 4,22 0,64 3,49 0,76 2,32 0,32 2,20 0,36
Ok-141 27,3 52,8 6,03 23,5 4,79 1,30 4,30 0,65 3,81 0,79 2,27 0,34 2,26 0,35
Ok-222 27,4 49,4 5,76 22,9 4,74 1,35 4,36 0,64 4,00 0,74 2,29 0,32 2,20 0,34
Ok-223 25,2 47,6 5,50 22,0 4,46 1,27 4,18 0,61 3,65 0,67 2,18 0,30 1,98 0,32
Ok-244 28,6 55,0 6,07 24,5 4,37 1,21 4,19 0,63 3,69 0,77 2,29 0,35 2,35 0,37
Ok-253 36,0 63,6 7,28 27,8 5,22 1,40 5,00 0,74 4,40 0,94 2,82 0,41 2,64 0,44
Trakit Ok-7 40,9 75,6 8,18 30,6 5,97 1,17 5,45 0,84 5,05 1,09 3,40 0,52 3,53 0,56
Majör oksitlerin SiO2’ye karşı olan diyagramlarında; bazaltik andezitlerden trakitlere doğru CaO, Fe2O3, MgO ve TiO2 negatif bir yönelim sergilerken, Na2O, K2O, Al2O3 ve P2O5 pozitif yönelimler sergilemektedir (Şekil 6). Bu durum, negatif yönelimi gösteren ana oksitlerin, kristalleşmenin ilk evrelerinde ergiyikten olivin, piroksen, kalsik plajiyoklazlar ve titanomanyetitlerin kristallenerek ayrılması sonucu, pozitif korelasyon gösteren K ve Na elementlerin ise magmadan ilk kristallenen bu mineraller tarafından kullanılmayıp eriyik içerisinde giderek zenginleştiği ve daha sonra kristallenen sodyum plajiyoklaz ve mika mineralleri bünyesinde yer aldığı şeklinde açıklanabilmektedir.
Karataş volkanitlerine ait MgO içerikleri ise geniş bir aralıkta (%0,19-6,09) değişim gösterir (bazaltik trakiandezitler %3,06-5,17; trakiandezitler %0,19- 3,08; trakit %0,20).
Harker diyagramlarında gözlenen majör oksitlerin SiO2’ye karşı korelasyonları ve özellikle SiO2’ye karşı MgO azalması bu örneklerin oluşumunda fraksiyonel kristallenme sürecinin etkili olduğunu işaret etmektedir. Farklı araştırıcılar tarafından hazırlanan CaO/Al2O3-MgO, Al2O3-CaO ve Zr/Nb-MgO değişim diyagramlarında da bazik magmadan ortaç magmaya doğru olivin, klinopiroksen, amfibol ve plajiyoklaz fraksiyonlanmalarını gösteren değişimler de bu sonucu desteklemektedir (Şekil 7).
Şekil 5- Karataş volkanitlerini oluşturan kayaç örneklerinin toplam Alkali-Silis diyagramı (LeMaitre vd., 1989). Alkali/Subalkali çizgisi (Irvine ve Baragar, 1971)’dan alınmıştır.
Ayrıca, Akçay ve Beyazpirinç (2017) ve Göçmengil vd. (2018) yapmış oldukları çalışmalarda, Almus, Yıldızeli, Kiremitli ve Pazarcık volkanitlerinin oluşumunda önemli oranda fraksiyonel kristallenme süreçlerinin etkili olduğunu belirtmişlerdir.
5.2.2. İz ve Nadir Toprak Element Jeokimyası
İz elementlerinin SiO2’ye karşı dağılımlarında ise SiO2 artışına bağlı olarak; Ba, Rb, Nb, Zr, Th, La ve Ce değerlerinde artış Sr değerlerinde ise azalma görülmektedir (Şekil 8). Ba, Rb, Th ve Hf ayrımlaşma sırasında genellikle geç evrelerde kristallenen feldispatların ve hornblendlerin bünyesine girdikleri için pozitif bir ilişki göstermektedirler. Ayrıca, Zr’un pozitif ilişki göstermesi manyetit ayrımlaşmasına işaret etmektedir. Y ise, SiO2’ye karşı ikili diyagramında pozitif ilişki göstermekte olup apatit oluşumları ile ilişkilendirilebilir. Sr değerlerindeki azalma ise kalsik plajiyoklazların bünyesindeki Ca’un yerini Sr’un alması şeklinde açıklanabilir.
Karataş volkanitlerine ait örneklerin, hangi köken malzeme ile benzerlik gösterdiği ve/veya hangi tektonik ortamda oluştuğuna dair yaklaşımlarda
bulunmak amacıyla, iz element örümcek diyagramı hazırlanmıştır (Şekil 9a). Karataş volkanitlerine ait örneklerde, büyük iyon yarıçaplı litofil elementlerden (LILE) Ba, Sr, K, Rb, Cs ile yüksek değerlikli katyonlardan (HFSE) Zr, U, Th, Y zenginleşme gösterirken Nb, Ce, Ti fakirleşme göstermektedir.
Büyük iyon yarıçaplı elementlerdeki belirgin zenginleşme ve negatif Nb anomalisi, aktif kıta kenarı ya da yay magmatizması ile benzer özellik sunmakta olup yitim bileşenini de işaret etmektedir (Gill, 1981; Pearce, 1983; Fitton vd., 1988; Hall, 1989;
Hawkesworth vd., 1997).
Ayrıca, Göçmengil vd. (2018) benzer özelliklerin asimile olmuş kıtasal kabuğu da yansıtabileceğini belirtmektedirler. Bu örneklerin kuvvetli Eu anomalisi göstermemesi kayaç oluşumları sırasında plajiyoklaz fraksiyonlaşmasının fazla etkili olmadığını göstermektedir. Negatif Ti anomalisi, Ti-manyetit gibi oksitlerin daha önce kristallenip eriyikten ayrılmış olması ile ilişkilendirilmektedir (Kerrich ve Wyman, 1997). Ayrıca negatif Nb ve Ti anomalileri çarpışma sonrası dalma-batma ile ilişkili magmalarda yaygın gözlenen bir durumdur (Ekici, 2016).
Şekil 6- Karataş volkanitleri ana element içeriklerinin SiO2’ye karşı diyagramları.
Şekil 7- Karataş volkanitlerinin, a) CaO/Al2O3-MgO oran diyagramındaki dağılımı, b) Al2O3-CaO oran diyagramındaki dağılımı ve c) Zr/Nb- MgO oran diyagramındaki dağılımı.
Karataş volkanitlerine ait örnekler kaya türü dikkate alınmadan hazırlanan NTE değişim diyagramında; genel olarak tüm elementler belirgin zenginleşmeler göstermekte olup, hafif nadir toprak elementlerinin ağır nadir toprak elementlerine göre daha fazla zenginleştiği görülmektedir (Şekil 9b). Bu dağılım, kristallenme sırasında ayrımlanan amfibol ve piroksenlerin etkilerini göstermektedir. Trakiandezit ve trakit örneklerin, amfibol gibi sulu mineral içermesi de kıtasal kabuk malzemesinden oluşabileceğini ve/veya kirletildiğini göstermekte olup örümcek diyagramlardaki element dağılımlarının Üst Kıtasal Kabuk malzemesine benzer trendler göstermesi bu varsayımı desteklemektedir.
SiO2 içeriği bakımından birbirine yakın olan Karataş, Pazarcık, Almus ve Yıldızeli volkanitleri, harker ve örümcek diyagramlarında uyumlu yönelimler gösterirken, Kiremitli volkanitleri, yüksek SiO2 içeriğinden dolayı bu volkanitlerden ayrılmaktadır.
6. Tartışma
6.1. Kabuksal Kirlenme
Karataş volkanitlerine ait örneklerin Nb/U oranları, bazaltik trakiandezitlerde 2,53-3,54 aralığında, trakiandezitlerde 2,05-4,11 aralığında, Nb/La oranları sırasıyla 0,29-0,41 ve 0,30-0,40 aralığında, K2O/P2O5 oranları sırasıyla 6,04-9,06 ve 7,26-12,44 aralığında değişmektedir.
Haase vd. (2000), sedimanter asimilasyona uğramayan kayaçların Nb/U oran değerlerinin OOSB değerine (ort.47,00; Hofmann vd., 1986) yakın olması gerektiğini ve sedimanter asimilasyon ile bu oran değerlerinin önemli oranda azalacağını öne sürmüşlerdir. Hoffman vd. (1986) ise, Nb/La oran değerlerinin 1,00 değerinden büyük olmasının mantodan türemiş tipik kirletilmemiş magmayı işaret ettiği belirtmişlerdir. Karataş volkanitlerinin, Nb/U (2,05-4,11) ve Nb/La (0,29-0,41) oran değerlerine göre kabuksal/sedimanter malzeme ile kirletilmiş bir magmanın ürünleri olduğu söylenebilir (Şekil 10a).
Ayrıca, Carlson ve Hart (1988), mantodan türemiş bazaltların oran değerinin K2O/P2O5≤2 olduğunu,
Şekil 8- Karataş volkanitleri eser element içeriklerinin SiO2’ye karşı diyagramları.
Şekil 9- Karataş volkanitlerine ait örneklerin İlksel Manto’ya göre normalize edilmiş çoklu element değişim diyagramları. a) İz element (İlksel Manto değerleri Sun ve McDonough (1989)’dan alınmıştır) ve b) nadir toprak element (NTE değerleri Boynton (1984)’e göre normalize edilmiştir). Üst Kıtasal Kabuk değerleri Taylor ve McLennan (1985)’dan alınmıştır. Kiremitli Volkanitleri’nin SiO2 içeriği Karataş volkanitlerine göre çok yüksek olması nedeniyle değerlendirilmemiştir.
kabuksal asimilasyon ya da apatit fraksiyonlaşması ile bu oranın artacağını belirtmişlerdir. Karataş volkanitlerine ait K2O/P2O5 oran değerlerinin (6,04- 12,44) yüksek olması, bu volkanitleri oluşturan magmanın kabuksal asimilasyon ya da apatit fraksiyonlaşması geçirdiğini göstermektedir.
SiO2’ye karşı K2O/P2O5 diyagramında, bazaltik trakiandezitlerden trakite doğru kabuksal kirlenme etkilerinin artış gösterdiği söylenebilir (Şekil 10b).
Akçay ve Beyazpirinç (2017), Pazarcık ve Kiremitli volkanitlerinde yapmış oldukları değerlendirmelerde, volkanitlerin oluşumunda yitim zonu zenginleşmesinin ve/veya kabuk katkısının büyük ölçüde etkili olduğunu, Kiremitli volkanitinin Pazarcık volkanitine göre biraz daha fazla yitim zonu ile ilişkili zenginleşme ve/veya kabuksal kirlenme
geçirdiğini belirtmişlerdir. Göçmengil vd. (2018) ise yapmış oldukları çalışmada Almus volkanitlerinin Yıldızeli volkanitlerine göre yok sayılacak derecede kabuksal kirlenmeye maruz kaldığını belirtmişlerdir.
6.2. Kısmi Ergime
Bu çalışmada Karataş volkanitlerine ait örneklerde ve önceki çalışmalarda İAESZ boyunca gelişen Eosen magmatizmasına ait ürünlerde manto ksenolitlerine rastlanılmamıştır. Bu çalışmada herhangi bir izotop verisi olmadığı için yalnızca jeokimyasal veriler kullanılarak kısmi ergime derecesi açıklanmaya çalışılmıştır.
Karataş volkanitlerine ait örneklerin MgO içerikleri, bazaltik trakiandezitlerde %5,17-2,66
Şekil 10- Karataş volkanitlerinin a) Nb/U-Nb/La oran diyagramındaki dağılımı ve b) SiO2-K2O/P2O5 oran diyagramındaki dağılımı (K2O/
P2O5≤2, Carlson ve Hart, 1988’den).
aralığında, trakiandezitlerde %3,08-0,19 aralığında, La/Yb(N) oranları sırasıyla, 6,76-9,15 ve 7,86-9,78 aralığında, Zr/Nb oranlarının ise 14,78-18,27 ve 15,5- 16,89 aralığında değiştiği gözlenmekte olup, düşük dereceli bir kısmi ergimenin varlığından söz edilebilir (normalize değerler Sun ve McDonough, 1989’a göre hesaplanmıştır). Yine kısmi ergime derecesini değerlendirmek amacıyla hazırlanan Zr-La, La/Yb-Tb/
Yb, La/Yb-La ve La/Sm-La değişim diyagramlarında, örneklerin birbirleri ile uyumlu konumlandıkları izlenmektedir (Şekil 11). Örneklerdeki bu uyumluluk ile LILE ve HFSE elementlerinin birbirine göre olan oran diyagramlarında görülen zenginleşmeler birlikte değerlendirildiğinde düşük dereceli de olsa bir kısmi ergimenin olabileceği şeklinde yorumlanmıştır.
Karataş volkanitleri, Pazarcık, Kiremitli ve Yıldızeli volkanitleri ile diyagramlar üzerinde aynı kısımlarda konumlanmışlardır. Pazarcık volkanitleri, Alpaslan (2000) tarafından çarpışma sonrası gerilmeli tektonik rejim altında üst mantonun kısmi ergimesiyle oluştuğu, Akçay ve Beyazpirinç (2017) ise, Pazarcık ve Kiremitli volkanitlerinin, yitim olayları ile metasomatize olmuş kıtasal litosfer tabanının kısmi ergimesinden itibaren geliştiği şeklinde
yorumlamışlardır. Göçmengil vd. (2018), bazik- ortaç bileşimli bazaltik trakiandezitlerin (Yıldızeli volkanitleri) metasomatik kaynak alanın kısmi ergimesiyle geliştiğini öne sürmüşlerdir.
Karataş volkanitlerinin, tüm jeokimyasal verilerde Pazarcık volkanitlerine yakın benzerlikler sunması, Karataş volkanitlerinin de Pazarcık volkanitleri (Alpaslan, 2000) gibi çarpışma sonrası meydana gelen gerilmeli tektonik rejim ile üst manto malzemesinin olası kısmi ergimesi sonucunda oluştuğunu düşündürmektedir. Ancak, Karataş volkanitlerini oluşturan magmanın bileşimi kabuksal kirlenme/sedimanter katkı nedeniyle önemli derecede değişmiştir.
6.3. Magmanın Kökeni
Karataş volkanitleri, Rb/Sr-Ba/Rb ikili diyagramında, çoğunlukla amfibol alanına ve çok zayıf olarak da flogopit alanına doğru yönelim göstermektedir (Şekil 12a). Kürkçüoğlu vd. (2015), yüksek Ba/Rb oran değerlerinin, büyük oranda amfibol içeren zenginleşmiş litosferi işaret ettiğini belirtmektedirler. Ancak, örneklerin, çok az da
Şekil 11- Karataş volkanitlerinin a) Zr-La oran diyagramındaki dağılımı, b) La/Yb-Tb/Yb oran diyagramındaki dağılımı, c) La/Yb-La oran diyagramındaki dağılımı ve d) La/Sm-La oran diyagramındaki dağılımı.
olsa flogopit alanına yönelim göstermesi kaynağın astenosferik mantodan itibaren zenginleştiği ihtimalini doğurmaktadır. Fakat, Zr/Ba oran değerleri 0,08-0,33 (bazaltik trakiandezit 0,08-0,33; trakiandezitlerde 0,13-0,30) arasında değişmekte olup astenosferik mantodan ziyade litosferik manto değer aralığına (0,12-0,34; Menzies vd., 1991) düşmektedir. Düşük Nb/U, Nb/La ve Tb/Yb oranları da bu volkanitleri oluşturan magmanın astenosferik olmadığını göstermektedir. Ayrıca, örneklerde düşük MgO,
bununla birlikte düşük Ni ve Cr değerleri ile iz ve nadir toprak element içeriklerindeki zenginleşmeler, kaynağın astonosferik mantodan ziyade magmatik farklılaşma ya da evrimleşmeye uğramış bir litosferik magma kaynağı olabileceğini göstermektedir. Benzer yorumlar, Göçmengil vd. (2018) tarafından Almus ve Yıldızeli volkanikleri için de yapılmıştır.
Pearce (1983) tarafından geliştirilen Th/Yb-Ta/Yb ikili diyagramında örnekler manto metasomatizmasına
Şekil 12- Karataş volkanitlerinin a) Rb/Sr-Ba/Rb oran diyagramında dağılımları (Ionov vd., 1997; Tommasini vd., 2011), b) Th/Yb-Ta/Yb oran diyagramındaki dağılımları (Pearce, 1983), c) Th/Yb-Ba/La oran diyagramındaki dağılımı (Kirchenbaur vd., 2012), d) Ba/Th-Th oran diyagramındaki dağılımları (Hawkesworth vd., 1997), e) Ce/Pb-Th/Nb oran diyagramındaki dağılımları (Hofmann vd., 1986) ve f) Th/Nb-La/Nb oran diyagramındaki dağılımları (Plank, 2005; Kürkçüoğlu vd., 2015). (Üst Kıtasal Kabuk (ÜKK) ve Alt Kıtasal Kabuk (AKK) değerleri Taylor ve McLennan (1985)’ten, Okyanus Adası Bazaltı (OAB), Normalize Okyanus Ortası Sırtı Bazaltı (N-OOSB) ve Zenginleşmiş Okyanus Ortası Sırtı Bazaltı (Z-OOSB) değerleri Hofmann (1988) ve Sun ve McDonough (1989)’dan, Plaka İçi Bazalt (PİB) değerleri Pearce (1982)’den alınmıştır).
ait dizinin üzerinde konumlanmaktadırlar (Şekil 12b).
Bu durum, Karataş volkanitlerine ait eriyiklerin, dalım sırasında zenginleşmiş bir kaynaktan itibaren veya sedimanter bir malzemeden kirlenerek oluştuğu şeklinde açıklanabilir. Bu nedenle, volkanitleri oluşturan bu kaynağın yitim ve/veya sedimanter malzemelerden itibaren mi zenginleştiğini belirleyebilmek amacıyla farklı araştırıcılar tarafından önerilen element oran diyagramları kullanılmıştır. Hawkesworth vd. (1997), yay magmatizması ürünlerinde yüksek Ba/Th oran değerleri, zenginleşmenin dalım ile ilişkili sulu çözelti/eriyiklerden itibaren geliştiğini, yüksek Th ile LILE içeriklerindeki zenginleşmelerin ise dalım sedimanlarının zenginleşmeye büyük oranda katkı sağladığını öne sürmektedir. Th/Yb-Ba/
La ve Ba/Th-Th ikili diyagramlarında, Karataş volkanitlerinin çoğunlukla dalım ile ilişkili sıvılar ile zenginleşme alanlarına doğru yönelimleri bu volkanitlerin oluşumunda dalımın etkin olduğu, az da olsa sedimanter kaynaklı eriyiklere doğru olan yönelimlerin ise kaynak bölgesinde sedimanter malzemenin var olabileceği şeklinde yorumlanmıştır (Şekil 12c-d). Yıldızeli ve Kiremitli volkanitlerinde, sedimanter kaynaklı eriyiklerin Karataş volkanitlerine göre daha fazla katkı sağladığı söylenebilir.
Örneklerin, Ce/Pb-Th/Nb ikili diyagramındaki konumlarına göre kaynak alanında kabuk ve sedimanter malzemelerin birlikte etkili olduğu söylenebilir (Hofmann vd., 1986; Kürkçüoğlu vd., 2015) (Şekil 12e). Örümcek diyagramlardaki dağılım desenlerinin üst kıtasal kabuğa benzerlik göstermesi ve Th/Nb-La/Nb ikili diyagramlarında örneklerin üst kıtasal kabuk alanlarında konumlanmaları da kabuk etkisi olduğunu desteklemektedir (Şekil 12f). Ayrıca, Ce/Pb-Th/Nb diyagramda bazik ürünler normalize Okyanus Ortası Sırt Bazaltı (N-MORB) ve Okyanus Adası Bazaltı (OIB) değerlerine yakın, asidik ve ortaç ürünlerin ise Üst Kıtasal Kabuk (ÜKK) değerine yakın konumlandıkları görülmektedir. Bu durum, bölgedeki çarpışma öncesi Tetis okyanusuna ait kabuğun varlığı dikkate alındığında, bu volkanitleri oluşturan bazik ürünlerin N-OOSB veya OAB’den itibaren, ortaç ve asidik ürünlerin ise kıtasal kabuk malzemesinden itibaren olası kısmi ergimelerle oluştuğu söylenebilir.
Amasya ve Çorum civarında Karataş volkanitlerine benzer tektono-stratigrafik konumlu Eosen yaşlı volkanitleri inceleyen Keskin vd. (2008), volkanitlerin; güneyden kuzeye doğru gelişen bir
yitim sonrası Sakarya Kıtası ve Kırşehir Bloğu’nun çarpışması sonrasında gelişen yiten plakanın kopması (slab breakoff) ve eş zamanlı basınç ferahlaması sonucu yükselen astenosferik manto ürünleri olduğunu belirtmişlerdir. Ancak, Karataş volkanitlerini oluşturan magmanın astenosferik mantodan ziyade litosferik mantodan zenginleşmiş olduğunu gösteren veriler sunması, bu volkanitleri oluşturan magmatizmanın astenosferik manto ile etkileşiminin olmadığı şeklinde yorumlanmıştır.
Örneklerin, Ce/Pb-Th/Nb diyagramında olası N-OOSB veya OAB’lerden itibaren geliştiği ve kıtasal kabuk ve/veya sedimanter malzemenin katkısıyla zenginleştiği ihtimali ilk etapta Göçmengil vd. (2016) tarafından önerilen Almus-Yıldızeli volkanitlerinin oluşum modeli ile ilişkilendirilebilir. Fakat Göçmengil vd. (2018) yapmış oldukları çalışmada, Almus ve Yıldızeli bazik ve trakitik volkanizmanın başlıca delaminasyon ve/veya litosferik ayrılma süreçleri tarafından kontrol edilen açılmalı tektonizmayla gelişebileceğini, ilk aşamada, bazik-ortaç (bazaltik trakiandezit) kayaçların metasomatik bir kaynak alanının kısmi ergimesiyle, trakitik lavların ise bu bazik-ortaç kayaçların açılmalı faylanma ve magma odası dekompresyonu ile yeniden aktif hale gelmesiyle oluştuğunu önermişlerdir.
Karataş volkanitlerini oluşturan magmanın jeokimyasal olarak litosferik manto özelliği taşıması nedeniyle, önerilen litosferik ayrılma sürecinin bu volkanitlerin oluşumu sırasında gerçekleşmediği ya da çok az gerçekleştiği şeklinde yorumlanmıştır. Karataş volkanitleri, çarpışma sonrası volkanizma ürünleri olmasına rağmen yitim ile zenginleşme sunmaktadır.
Bu durum, çarpışma öncesi yitim ile kabuk içerisinde zenginleşen kaynağın, çarpışma sonrası meydana gelen açılmalı tektonizma ve/veya delaminasyon süreçleri (Topuz vd., 2011; Temizel vd., 2016; Göçmengil vd., 2018) ile yeniden aktif hale gelerek çarpışma zonunda yığılmış sedimanter malzemeyi de asimile ederek bu volkanitleri oluşturduğu şeklinde yorumlanmıştır.
7. Sonuçlar
Sivas’ın kuzeydoğusunda yüzlek veren Karataş volkanitleri alkalin karakterde olup, Eosen volkanizmasının son evrelerini temsil etmektedirler. Bazik ve ortaç magma ürünleri olan bazaltik trakiandezit, trakiandezit ve trakitlerden
oluşmaktadırlar. Genel olarak fraksiyonel kristallenme süreçleri ile kontrol edilen volkanizmada, bazaltik trakiandezitten trakite doğru kabuksal kirlenme etkileri artmaktadır.
Jeokimyasal verilere göre, Karataş volkanitlerine ait örneklerin, Rb/Sr-Ba/Rb oran diyagramında çoğunlukla amfibol alanına yönelim göstermesi, Zr/Ba oran değerlerinin 0,08-0,33 aralığında değişmesi, yüksek Ba/Rb oran değerleri, MgO ile Ni ve Cr değerlerinin düşük olması, bu volkanitleri oluşturan volkanizmanın, astenosferik mantodan ziyade zenginleşmiş litosferik mantodan itibaren geliştiğini göstermektedir. Zenginleşmelerin, genellikle yitim ile ilişkili sıvılarla ve az da olsa sedimanter malzeme ile gerçekleştiği söylenebilir.
Bu çalışmada, Karataş volkanitlerinin; yayılımı, petrolojik ve jeokimyasal özellikleri birlikte değerlendirildiğinde, çarpışma öncesinde, Kırşehir Bloğu ile Sakarya kıtası arasında bulunan okyanusal kabuğun Sakarya Kıtası altında dalması sırasında yitimle ilişkili olarak olası N-OOSB veya OAB’den itibaren gelişmiş ve kıtasal kabuk içine yükselmiş eriyiklerin çarpışma sonrası açılmalı tektonizma ve/
veya delaminasyon süreçleri ile yeniden aktif hale gelerek, daha çok üst kıtasal kabuk içerisinde gelişmiş olası kısmi ergimelerle oluştuğu sonucuna varılmıştır.
Katkı Belirtme
Bu çalışma Sivas Cumhuriyet Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi tarafından M-613 nolu proje olarak desteklenmiştir. Saha çalışmaları sırasındaki destekleri ve sondaj verilerinden yararlanmamızı sağlayan MTA Sivas eski Bölge Müdürlerinden Dr.
M. Emrah Ayaz’a, Zara (Sivas) Kampı çalışanlarına, yayın aşamasında makalenin olgunlaşmasına önemli katkıları bulunan hakem Dr. Biltan Kürkcüoğlu’na ve ismi bilinmeyen diğer 2 hakeme teşekkür ederiz.
Değinilen Belgeler
Akçay, A. E., Beyazpirinç, M. 2017. The Geological Evolution of Sorgun (Yozgat)-Yıldızeli (Sivas) Foreland Basin, Petrographic, Geochemical Aspects and Geochronology of Volcanism Affecting The Basin. Bulletin of the Mineral Research and Exploration 155, 1-32.
Akçay, A. E., Dönmez, M., Kara, H., Yergök, A. F., Esentürk, K. 2008. 1/100.000 Ölçekli Türkiye jeoloji
haritaları, Kırşehir İ-34 paftası, No: 81. Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü, Ankara.
Alpaslan, M. 2000. Pazarcık Volkanitinin (Yıldızeli- Sivas) Mineralojik Petrografik ve Jeokimyasal Özellikleri. Türkiye Jeoloji Bülteni 43(2), 49-60.
Alpaslan, M., Terzioğlu, N. 1998. Pontidlerde çarpışma sonrası volkanizmaya bir örnek: Sürmeli Volkaniti (Taşova-Amasya). Cumhuriyet Üniversitesi Yerbilimleri Dergisi 15(1), 13-20.
Altunkaynak, Ş. 2007. Collision Driven Slab Breakoff Magmatism in Northwestern Anatolia, Turkey. The Journal of Geology. https://doi.
org/10.1086/509268.
Altunkaynak, S., Dilek, Y. 2006. Timing and nature of postcollisional volcanism in western Anatolia and geodynamic implications. Geological Society of America Special Paper. https://doi.
org/10.1130/2006.2409(17).
Atakay Gündoğdu, E. 2009. Çorum güneybatısındaki volkanik kayaçların jeolojik ve petrolojik özellikleri ve Alaca Höyük kazısında jeoarkeolojik çalışmalar. Ankara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Doktora Tezi. 212s.
Başıbüyük, Z. 2006. Hydrothermal alteration mineralogy- petrography and geochemistry of Eocene volcanics: an example from quadrangle of Zara- Imranli-Susehri-Serefiye (Northeast of Sivas, Central Eastern Anatolia, Turkey). Doktora Tezi.
Sivas Cumhuriyet University Science Institute.
Boynton, W. V. 1984. Geochemistry of the rare earth elements: meteorite studies. In Handerson P.
(Ed.). Rare Earth Element Geochemistry. 1st ed.
Amsterdam, the Netherlands: Elsevier, 63-114.
Bozkurt, E., Koçyiğit, A. 1995. Stratigraphy and geologic evolution of the Almus fault zone in Almus-Tokat region. Turkish Association Petroleum Geologists Bulletin 7(1), 1-16.
Boztuğ, D. 2008. Petrogenesis of the Kösedag Pluton , Suşehri-NE Sivas. Turkish Journal of Earth Sciences 17, 241-262.
Boztuğ, D., Yılmaz, S., Keskin, Y. 1994. İç -Doğu Anadolu alkalin provelisindeki Kösedağ plütonu (Suşehri-KD Sivas) doğu kesiminin petrografisi, petrokimyası ve petrojenezi. Türkiye Jeoloji Bülteni 2, 1-14.
Büyükönal, G. 1985. Distribution of he Major and Trace Elements in The Volcanic Rocks of Yozgat Area, Turkey. Bulletin of the Mineral Research and Exploration 105(106), 97-111.
Canbaz, O., Gürsoy, Ö., Gökçe, A. 2018. Detecting Clay Minerals in Hydrothermal Alteration Areas with Integration of ASTER Image and Spectral Data