Petrology of time philogopite-bearing ultramafic-mafic plutonic rocks within Central Anotolian crystalline complex, Turkey

Abstract

Bu çalışmanın amacı Kurançalı (Kırşehir) bölgesindeki filogopit vepargasitçe zenginleşmiş ultramafik-mafik kumulat kayaçlarının mineralojik vejeokimyasal karakterlerini belirleyerek petrolojik ve bölgesel jeolojiye katkılarınıaraştırmaktır.Tektonik dilim içersinde bulunan Kurançalı kayaçları, Alpin Neotetis'ininİzmir-Ankara-Erzincan kolunun kapanması sırasında türeyen Orta AnadoluOfiyolitlerinin izole birimlerinden birini temsil eder. Kumulat kayaçlar Orta AnadoluMetamorfiklerinin en üst kısmı olan Metamorfik Ofiyolitli Melanjını tektonikdokanakla üzerlemiş ve Orta Anadolu Granitoyidlerine ait felsik dayklar bu ikibirimi kesmiştir.Kurançalı kayaçları, yaygın olmayan bir şekilde değişken kristal boyutlarındafilogopit ve pargasitçe zenginlik sunarlar. Kayaçlar ayrıca diyopsidik ojit,plajiyoklas, rutil, ilmenit, sfen, apatit ve pirit içermektedirler. Kayaçlar altı grubaviayrılmıştır: klinopiroksenit, sulu mineraller ve plajiyoklaslı klinopiroksenit,filogopititit, horblendit, tabakalı gabro, diyorit.Minerallerin detaylı EMP verilerinin değerlendirilmesi, filogopitin yüksekFe -Fe3+-Al[6]-Ti bileşimli, diyopsidik ajutin yüksek Ca-Al(t)-Ti bileşimli, Si-fakir2+pargasitin yüksek Al[4]-K-Na-Ti içerikli ve interkumulus plajiyoklasın genişkompozisyonal aralıklı (an%=40.61-98.58) özellikleri ile olağan olmayan içeriklersergilediklerini göstermiştir. Yerdeğişim vektörleri ve element değişim diyagramlarıKurançalı kayaçlarının yüksek su basıncı ve oksijen fugasitesi etkisi altında sulumetasomatizmaya uğramış kaynaktan türediğini göstermiştir.Kayaçların ana, iz ve nadir toprak element içerikleri petrolojik özellikleribelirlemek için kullanılmıştır. Kimyasal ve tektonik tanımlama diyagramları, veHFSE ve HREE'ye göre zenginlik gösteren LILE ve LREE ile karakterize olanbirbirine parallel çoklu element değişim ve REE profilleri zayıf alkalin karakterdekalk-alkalin özellik gösterirler. N-MORB'a göre hafif zenginlik sunan kayaçlar Nb-Ta ve Ti'ce diğer elementlere göre fakirdirler. Kayaçların LREE/HREE oranlarıyüksektir.Mineralojik ve jeokimyasal veriler, kayaçların yay bölgesinde gelişmişolduğunu göstermektedir. Bununla birlikte kayaçların, batan dilimden türeyenmetasomatik akışkan/ergiyik ve/veya OIB-tipi alkalin ergiyik tarafından etkilenmişmanto kaması kaynak kayasından türediğini ortaya koymuştur.Kayaçların, tektonik ortamları iyi tanımlanmış kayaçlar ile yapılankarşılaştırmaları okyanus içi yay bölgesinde geliştiklerini gösterirken, dalma-batmazonu bölgesinde gelişen, yay-önü yay-arkası Orta Anadolu Ofiyolitleri ile yapılankarşılaştırmalar Kurançalı kayaçlarının farklı özellikler sunduğunu ve yaybaseninde geliştiğini ortaya koymuştur.Anahtar Kelimeler: Kurançalı, filogopit, pargasit, mafik-ultramafik kumulatlar,mineral kimyası, jeokimya, petroloji, okyanus içi yay, mantometasomatizması.

The aim of this study is to define mineralogical and geochemicalcharacteristics of phlogopite-pargasite enriched ultramafic-mafic cumulate rocksfrom Kurançalı (Kırşehir) and their implications for petrology and regionalgeological setting.The Kurançalı rocks, found within an allochthonous sliver, are representativefor the isolated members of the Central Anatolian Ophiolites, derived from closureof İzmir-Ankara-Erzincan branch of Alpine Neotethys. The rocks overthrust theMetamorphic Ophiolitic Mélange (the uppermost part of the Central AnatolianMetamorphics) and cut by felsic dykes of the Late Cretaceous Central AnatolianGranitoids.The Kurançalı rocks are unusually enriched in phlogopite and pargasite withvarying crystal sizes. They are also composed of diopsidic augite, plagioclase,rutile, ilmenite, sphene, apatite and pyrite. The rocks are divided into six types;iiiclinopyroxenite, clinopyroxenite-with-hydrous minerals-plagioclase, phlogopitite,hornblendite, layered gabbro and diorite.Evaluation of detailed EMP data from constituent minerals of different rocktypes showed that phlogopite with high Fe2+-Fe3+-Al[6]-Ti, diopsidic-augite with highCa-Al(t)-Ti, Si-undersaturated pargasite with high Al[4]-K-Na-Ti-contents andintercumulus plagioclase with a wide range of composition (an%=40.61-98.58)display unusual compositions. Substitution mechanisms and elemental variationsof the minerals suggest crystallization from hydrous metasomatized mantle, highwater pressure and oxygen fugacities during formation of the Kurançalı rocks.Major oxide, trace and rare earth element abundances of the rock units wereused to evaluate petrological characteristics. Chemical and tectonic discriminationdiagrams, and parallel multi-element and REE patterns with highly enriched inLILE and LREE relative to HREE and HFSE show strong calc-alkaline affinity withslight alkaline features. Troughs at Nb-Ta and Ti characterize the rocks but theseelements are slightly enriched than N-MORB. The rocks show high LREE/HREEratios.Both unusual mineralogical and geochemical features of the rocks show thatthe rocks were generated in an arc environment. Moreover, they require a mantlewedge source strongly influenced by metasomatic components (fluid/melt) derivedfrom subducting slab and/or OIB-like alkaline melt.Comparison of the rocks with tectonically well-defined rocks displays thatthey are generated in an intra-oceanic arc environment, but owe a comparisonwith fore-arc back-arc Central Anatolian Ophiolites within supra-subduction zoneenvironment revealed that Kurançalı rocks are different and generated in an arcbasement.Keywords: Kurançalı, phlogopite, pargasite, mafic-ultramafic cumulates, mineralchemistry, geochemistry, petrology, intra-oceanic arc, mantlemetasomatism