Sarıcakya sokulum kayalarının (Eskişehir, KB Türkiye) petrojenezi ve önemleri

Abstract

Bu çalışmanın konusu Sakarya Zonu'nun batısında yer alan Sarıcakya Kompleksiiçerisindeki granitik kayaların petrojenezini kapsamaktadır. Bu çalışma amacıSarıcakaya plutonik kayaçlarının petrojenezini incelemeyi amaçlar. Bu çalışmadajeolojik haritalam, petrografi ve tüm kaya jeokimyası yöntemleri kullanılmıştır.Sarıcakaya bölgesinde yer alan sokulum kayalar, Sakarya Zonu'nun (Pontidler, KuzeyTürkiye) Jura öncesi temelinin bir parçasıdır. Sonuç olarak, Sarıcakaya sokulumkayaçalarının petrojenezinin anlaşılması, Sakarya bölgesinin Jura öncesi evriminisınırlamaya yardımcı olacaktır.Sakarya bölgesi ağırlıklı uyumsuz heterojen bir temele sahip olup, bu temelin üzerineJura ve genç tortul ve volkanik kayalar gelmektedir. Sakarya bölgesinin Jura öncesitemel kayaları (örneğin Artvin, Pulur ve Gümüşhane (Doğu Sakarya bölgesi),Yenişehir ve Sarıcakaya (Orta Pontidler) görülür.Bu çalışmada, jeolojik haritalama, örnekleme, petrografik tanımlama ve toplam kayajeokimyasal analizi gibi farklı yöntemle kullanılmıştır.Arazi çalışmaları sırasında 160 km2'lik bir alada gerçekleştirilmiştir. Farklı kayatürleri arasındaki sınır ilişkileri ortaya çıkarılmıştır. Metamorfik ve plutonik kayaçlarda dahil olmak üzere yaklaşık 220 temsilci numune toplanmıştır. Araziçalışmalarından sonra, seçilen örneklerden 60 ince bölüm hazırlanmış ve petrografikolarak tanımlanmıştır. Tüm kayaç analizi, çalışma alanı boyunca farklı kayatürlerinden 35 örnek üzerinde yürütülmüştür.Sarıcakaya Kompleksi Orta Jura yaşlı kireçtaşları ve yersel olarak Erken Jura yaşlıklastik kayalar tarafından uyumsuzlukla örtülmekte, ayrıca Geç Triyas yeşilşistfasiyesli metabazit ve mermerleri (Karakaya Kompleksi)'nin üzerine bindirmektedir.Bunun yanı sıra, Sarıcakaya Kompleksi, güneybatı kesiminde Tersiyer karasalsedimanları tarafından örtülmektedir.Metamorfik kayalar amfibolit fasiyesindeki mikaşist, gnays, amfibolit ve metagranitile temsil edilemektedir. Metamorfik kayaçlar migmatitik gnays, mikaşist, amfibolitve küçük metagranit ve metagabro ile temsil edilmektedir. Genellikle iyi gelişmişyapraklanma gösterirler. Gnayslar lökosomlar ve melanozomlar tarafından tanımlananmigmatitik dokular sergilerler. Amfibolitte 0.5-10 cm kalınlıkta yaprak-paralel felsikdamarlar vardır. Bu damarlar yersel olarak yaprak dokusu gösterir. Metagranitlerdeyapraklanma gösterir ve porfiritik dokulara sahiptir. Uzunlamasına büyümüş Kfeldispat'larkarakteristiktir.Bu kaya topluluğu okyanusal bir yığışım karmaşasından ziyade, kıtasal kabukkarakteristiği göstermektedir. Metamorfik kayalar (i) kuvars diyorit (ii) biyotit granit(iii) mafik-ultramafik kümülat stoklar ve (iv) hacimsel olarak ufak, iki mikalı granitve muskovit-granatlı lökogranitlerden oluşan felsik granitler tarafından kesilmektedir. xxviKontak başkalaşımının izleri sadece gabro-peridotiti kümülat komplekslerinin olduğualanlarda gözlenmektedir. Söz konusu mafik-ultramafik kümülat kayaları öncekiçalışmalarda hatalı bir biçimde bir ofiyolit parçaları olarak değerlendirilmiştir.Kuvars diyorit, doğu-batı yönünde, yaklaşık 20 km uzunluğunda ve ~ 3 kmuzunluğunda bir yüzlek oluşturur ve böylece çalışma alanındaki en büyük kütleyesahiptir. Genel olarak aşırı deform ve altere bir şekildedir. Arazide genel olarak koyurenkli-yeşilimsi-gri renkler sunmakta, bunun yanı sıra minerallerin tane boyutu orta ilakaba (0.5-5.1 mm) arasında değişmektedir. Kuvars diyorit ağırlıklı olarak masiftir.Bununla birlikte, bazı yerlerde zayıf bir yapraklanma görülmektedir. 10 cm kalınlığakadar ulaşan mafik mikrogranüler anklavlarda içermektedir.Kuvars diyorit, plajiyoklas, amfibol, biyotit, kuvars ve opak mineral (ilmenit)lerdenoluşmaktadır. Bunun yanı sıra, apatit, zirkon gibi yardımcı fazlarda içerir. İkincilmineraller serisit (beyaz mika) ve klorittir. Bu ikincil mineraller sırasıyla biyotit veplajiyoklası ornatmaıktadır. Lokal olarak yüzleklerde kuvars miktarı artmaktadır, bunedenle kuvars diyorit tonalite doğru geçiş gösterir. Amfibol ve biyotit minerallerindede opaklaşma vardırHornblend-biyotit granit, farklı üç gövde halinde, ve uzamış şekillerde gözlenir. Enbüyük yüzlekleri, 10 km uzunluğunda ve 2 km boyunca uzanmaktadır. Kaya türü,pembe ila açık gri renkte ve orta taneli (1-3 mm) boyutları belirgindir. Masif dokuyaygın olarak gözlenir. Bu birim genel olarak eş tane boylu olup, plajiyoklas, Kfeldispat,kuvars, biyotit ve amfibol mineralleri içerir. Opak mineral, apatit ve zirkonaksesuar minerallerdir. Serisit ve klorit ise ikincil minerallerdir.Lökogranit, inceleme alanı boyunca, metamorfik kayaçlara küçük stoklar (~ 800 mçapında) dayk / oyuklar (1 ila 50 m kalınlık) şeklinde yerleşmiştir. Lökogranitler genelolarak masiftir. Bazı kesimlerind grafik doku sergilemektedir. Tane boyutları üniformdeğildir ve aplitikten pegmatite kadar değişmektedir (1 mm'den 2 cm'ye). Granat vemuskovit yersel olarak görülür. Lökogranit genel olarak ortoklaz, plajiyoklas, kuvarsve küçük granat ve muskovit minerallerinden oluşmaktadır.İki mikalı granit, çalışma alanının kuzey bölümündeki (yaklaşık 0,8 km uzunluğundave 0,5 km boyunca) metamorfik kayaçlar içinde ufak bir stok oluşturmaktadır. Koyugri bir renkli olup ve orta ila küçük taneli taneler (0.2-2 mm) gösterir. Kaya genelolarak masifdir, ancak zayıf bir yapraklanmada sergilemetedir. Granat-muskovitlikesim, nispeten daha eştane boyulu bir dağılım göstermektedir. Başlıca kuvars,plajiyoklas, muskovit, biyotit ve K-feldispattan (ortoklaz ve mikroklin) oluşmaktadır.Kümülat gabro ve peridotit kompleksi, metamorfik kayaçlardaki çeşitli yerlerde küçükstoklar (3 km'ye kadar en büyüğü) şeklinde bulunur. Koyu gri ila siyah renkte, ince ilaorta dereceli tane boylarına sahiptir (1-2 mm. Bazı kesimlerde hafifçe serpantinitedönüşme vardır. Sokulumun etrafında, belirgin bir kontakt metamorfik halesigeliştirilmiştir. Kompleks genel olarak peridotit ve gabrodan oluşur.Kuvars diyorit, dar bir jeokimyasal aralıkta yer almaktadır. (SiO2 = 59-63 wt%, Al2O3= 17 – 18 wt%, FeO* = 5.20 – 6.28 wt%, MgO = 2.63 – 3.52 wt%, Na2O = 2.5 – 3wt%, K2O = 1.8 – 2.8 wt%). Kuvars diyorit, petrografik incelemelerle uyumlu olarak,K2O + Na2O ve Si02 diyagramında diorite alanına izdüşmektedir. Alüminyumdoygunluk indeksi (ASI) 0.95'den 1.05'e kadar değişir. Yüksek ASİ değerleri,muhtemelen serisit ve klorit gibi ikincil minerallerin oluşumu ile ilgilidir. Magnezyumnumarası (Mg #) 46.5 'den 50 'ye kadar değişir. Kuvars diyoritin hornblend içermesi xxviialüminyum içeriğiyle tutarlıdır. Bileşik çeşitliliğin dar olmasına rağmen, Al2O3,Fe2O3tot, MgO, CaO, Sr ve Y oranları artan SiO2 ile azalır.Biyotit-hornblend granitler aşırı alterasyonu maruz kalmıştır. Bu nedenle sadece biradet örnekten jeokimyasal analiz yapılmıştır. Bu numune (SiO2 = 74.96 wt%, Al2O3 =13.46 wt%, FeO* = 0.98 wt%, MgO = 0.1wt%, Na2O = 3.63 wt%, K2O = 3.76 wt%)bileşim ile karakterize edilmiştir. Biyotit-hornblend granit K2O + Na2O'ya karşı SiO2(TAS) diyagramında granit alanına izdüşmektedir. Bu durum petrografik incelemelerile uyum göstermektedir.Alüminyum satürasyon indeksi (ASI) ve Mg sayısı sırasıyla 1.13 ve 15.36'dır. Budurum kayanın peralüminsus karakterli oldğunu gösterir. Peccerillo & Taylor'dan(1976) SiO2-K2O diyagramında ise numune yüksek-K kalk-alkalin alana düşer.Lökogranit, toplam K2O + Na2O'ya karşı SiO2 (TAS) diyagramında granit alanında,yer almaktadır ve orta-yüksek K kalk-alkalin serisine kadar geniş bir potasyumaralığında saçılmaktadır (K2O = 1.94 – 4.08 wt%; Na2O =3.27 – 5.41 wt%). Benzerşekilde, P2O5 içerikleri büyük ölçüde değişir (0.05 to 0.20 wt%). Bununla birlikte diğerana oksitler daha dar bir değişim göstermektedir (SiO2 = 74.22 – 76.80 wt%, Al2O3 =13.82 – 15.02 wt%, FeO* = 0.27 – 1.54 wt%, MgO = 0.04 – 0.08 wt%). K2O ve Na2Oiçeriğindeki büyük değişimler, normal granitik ve pegmatitik bölgelerde yapılanörnekleme ve mineralerin tane boyularındaki büyük farklılıkalrla açıklanabilir.Alüminyum satürasyon indeksi (ASI), peralüminus kökeni gösteren 1,16 ila 1,35arasında değişmektedir.Kuvars diyorit metalüminus karakterli, orta ve yüksek K'lı, kalk-alkalen, I tipi izlersergilemektedir. Birim olasılıkla önemli miktarda manto etkisi ile oluşmuştur. Bununyanı sıra kümület kayaları, manto kökenli bazik bir magmanın birikmesi ileoluşmuştur. Hornblend-biyotit granitler ise peralüminus, I tipi ve yüksek potasyumlualkalin karakter sergiler. Lökogranit ve iki mikalı granitlerde baskın olarakperalüminus S tipi karakter göstermekte olup, kıtasal kabuğun kısmi ergimesi ileoluşmuşlardır. Literatürde söz konusu kayalar için bilinmekte olan jeokronolojikveriler, Sarıcakaya Kompleksi içerisindeki plütonizmanın Erken-Geç Karbonifer yaşlıolduğunu göstermektedir. Kuvars diyorit magmatik yay ortamında oluşma olasılığıyüksektir. Bunun aksine, iki mika graniti muhtemelen kıtasal kabuğun kısmiergimesinden dolayı çarpışma ile eş zamanlı/sonra oluşmuştur. Kabuğun erimesi,Variskan orojenezinde (Sakarya zonu ile Laurasia kıtası arasındaki çarpışma) sıkışmaile açıklanabilir. Bu durum olasılıkla kabuk kalınlaşmasına, yükselmeye ve kalınkabuğun erimesine neden olmuştur. Bölgesel jeolojik gözlemler, magmatizmanın,magmatik yay ve çarpışma ortamında oluşumu destekler niteliktedir.

This work deals with petrogenesis of the granitic rocks within the Sarıcakaya complexin western part of Sakarya zone. The Sarıcakaya complex is unconformably overlainby Middle Jurassic limestone and locally by Early Jurassic clastic rocks to the north,and is thrust over Late Triassic greenschist-facies metabasite and marbles (theKarakaya Complex). In addition, the Sarıcakaya complex is covered by the Tertiarycontinental sedimentary rocks to the southeast. In this study we employed deferentmethods include geological mapping, sampling, petrographic description and bulkrock geochemical analysis.The metamorphic rocks are represented by amphibolite-facies micaschist, gneiss,amphibolite and metagranite. These rock assemblage is characteristic of a continentalcrust rather than a former oceanic accretionary complex. The metamorphic rocks arecrosscut by (i) quartz diorite, (ii) biotite granite, (iii) mafic-ultramafic cumulate stocks,and (iv) voluminously minor felsic granites represented by two-mica granites andleucogranite with local muscovite and garnet. The contact metamorphic effects areonly obvious around the gabbro-peridotite cumulate complexes. These maficultramaficcumulate rocks are formerly erroneously regarded as part of an ophiolite.The quartz diorite is metaluminous and medium to high-potassium calcalkaline I-typesignature. It has probably formed as a consequence of substantial mantle involvement.Besides the cumulate rocks formed primarily by accumulation processes of a mantlederivedbasic magma. The hornblende-biotite granite is peraluminous and I-typegranite with high-potassium alkaline nature. The leucogranite and two-mica granitesare strongly peraluminous S-type granites, and represent partial melting products ofcontinental crust. Available geochronological data on intrusive rocks from theliterature suggest that the plutonism in the Sarıcakaya Complex occurred during Earlyto Late Carboniferous. Regional geological constrains are consistent with magmaticarc to post-collisional setting