Zircon typology and chemistry of the granitoids from Central Anatolia, Turkey

Abstract

oz ORTA ANDOLU'DAKİ (TÜRKİYE) GRANİTOYÎDLERİN ZlRKON TÎPOLOJlSİ VE KİMYASI KOKSAL, Serhat Doktora, Jeoloji Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Prof. Dr. M. Cemal Göncüoğlu Ocak 2005, 314 sayfa Bu tez, zirkon mineralinin morfolojik, kimyasal ve oluşum özelliklerini granitoyid petrolojisiyle ilişkilendirilerek araştırmaktadır. Orta Anadolu Granitoyidlerinin oluşumu sırasında, zirkon kristallerinde kaydedilen fiziksel ve kimyasal değişimler tartışılmaktadır. Bu tez Orta Anadolu'nun batı kesiminde yeralan Ekecikdağ, Ağaçören ve Terlemez bölgelerinden seçilen oniki granitoyid örneği üzerinde odaklanmıştır. Bu granitoyidler, arazi, petrografik ve tüm-kayaç jeokimyasal özelliklerine dayanarak S- ve H-tipi granitoyidler olarak ayırtlanmıştır. Sözkonusu granitoyidlerde, zirkon, biyotit, allanit ve plajiyoklas ile birlikte bulunurken, zirkon populasyonları temel olarak P- ve S-tipi zirkon kristalleri ile nadiren G-, L- ve J-tiplerini kapsamaktadır. Tipoloji metodu, katodoluminesans görüntülemesi ile birlikte değerlendirildiğinde, S-tipi granitoyidlerin otokton alüminus sokulum, H-tipi granitoyidlerin ise hibrid özellik gösterdiğini ortaya koymuştur. Zirkonlar, genellikle özşekilliden yarı-özşekilliye değişen, bazen zayıf olmakla birlikte zonlanma gösteren çekirdekler içerir, fakat kalıt ve yenmiş vıçekirdekler de vardır. Zirkon kristallerinde, büyük çapta, birincil ve/veya küçük çapta ikincil salınan zonlanma ve son evre tekrar-kristallenme etkileri gözlenmektedir. Zirkon kristallerindeki çoklu-korozyon zonlan, kristal formlarındaki keskin değişimlerle, azalan Zr, Si ve yükselen U, Th, NTE+Y içerikleri ve nadiren Hf, Sc, Ta, Ti, Ca, Al ile Fe elementlerindeki yükselimle nitelendirilmektedir. Bu zonların; H-tipi granitoyidlerin karışım süreçleri sırasında, yerleşik felsik magmanın mafik ergiyik katılımı sonucu geçici ısıtılmasıyla oluştuğu yorumu getirilmiştir. Zirkonlar, mafik özellik gösteren bu magma kaynağında oluşumlarına devam etmiştir. Diğer taraftan; S-tipi granitoyid zirkonları ndaki korozyon aşamaları ise, olasılıkla zirkonların emilmelerine yolaçan ısıyı üreten mantodan-türemiş ergiyiklerle, direkt katılım olmaksızın oluşmuştur. Anahtar Kelimeler: Zirkon, Granitoyid, Tipoloji, Kimya, Orta Anadolu vii

ABSTRACT ZIRCON TYPOLOGY AND CHEMISTRY OF THE GRANITOIDS FROM CENTRAL ANATOLIA, TURKEY KOKSAL, Serhat Ph.D., Department of Geological Engineering Supervisor: Prof. Dr. M. Cemal Göncüoğlu January 2005, 314 pages This thesis investigates the morphological, chemical and growth characteristics of zircon mineral in relation with the granitoid petrology. Physical and chemical variations recorded within zircon crystals during evolution of the Central Anatolian Granitoids are discussed. The thesis focuses on twelve granitoid samples from the Ekecikdağ, Ağaçören and Terlemez regions from western part of central Anatolia. These granitoids are differentiated into S- and H-type granitoids on the basis of field, petrographical and whole-rock geochemical aspects. In granitoids concerned, zircon is associated with biotite, allanite and plagioclase, and zircon populations mainly comprise P- and S-type zircon crystals, with rare G-, L- and J-types. Typology method combined with cathodoluminescence imaging revealed that S- and H-type granitoids show intrusive aluminous autochthonous and hybrid character, respectively. Zircons generally have euhedral to subhedral cores exhibiting zoning, although sometimes faint, but inherent and embayed cores also IVexist. Large scale, first order, and/or small-scale second order oscillatory zoning and effects of late stage recrystallization are observed within zircon crystals. Multi-corrosion zones within zircons are characterized by sharp changes in crystal forms with decreased Zr and Si, and increased U, Th and REE+Y contents, beside infrequent increase in Hf, Sc, Ta, Ti, Ca, Al and Fe elements. These zones are interpreted to be formed by transient heating of the resident felsic magma due to mafic melt contribution, at the time of mixing/mingling processes of the H-type granitoids, and then zircons re-grow in magma source reflecting a mafic character. Corrosion stages within zircons of S-type granitoids, on the other hand, were probably formed by mantle-derived melts producing heat for resorption of zircons without direct contribution. Keywords: Zircon, Granitoid, Typology, Chemistry, Central Anatolia