Erciyes stratovolkanı`nın jeokimyasal evrimi

Abstract

IV ÖZET Bu tez çalışmasının amacı, Erciyes stratovolkanın'nın jeokimyasal evriminin ortaya konulmasıdır. Bu doğrultuda, volkanik ürünlerin 2400km2 gibi çok geniş alanlara yayılması nedeniyle, tüm volkano-stratigrafik birimleri temsil eden sistematik örnek alımına gidilmiştir. Seçilmiş örnekler üzerinde mineralojik ve jeokimyasal analizler gerçekleştirilmiş, major ve iz element veriler ile Sr ve Nd izotop oranlarından ve mikroprob analiz sonuçlarından yararlanılarak kökensel yorumlara gidilmeye çalışılmıştır. Majör ve iz element analiz sonuçlan ve Sr, Nd izotop oranlan, Erciyes volkanik ürünlerinin genel olarak kalkalkali nitelikte olduğunu ve bu serinin tüm ürünlerini içerdiğini gösterse de, alkali, toleyitik ve kalkalkali nitelikte 3 farklı bazalt bileşimi de belirlenmiştir. Alkali bazaltlar, OIB kaynak bileşeninden oluşan bazaltlara ve Basin ve Range provensi alkali bazaltlanna benzerlerken, toleyitik bazaltlar ise MORB tipi bir kaynak bileşeni ile Serviletta ve Rio Grande Rift'i toleyitlerine benzerlik gösterirler. Dalma-batma kökenli bazalt kimyasını yansıtmayan kalkalkali bazaltlar ise lake Mead bazaltlanna ve Rio Grande rift toleyitlerine benzerler. Diğer taraftan yüksek SiCVli andezit ve dasitler ise TAOS plato volkanik bölgesi (USA) ve Egan Range (Nevada) ürünlerinin kimyasına benzerler. Jeokimyasal çalışmalar ve modellemeler (kısmi ergime ve asimilasyon-fraksiyonel kristalleşme modellemesi) MORB-benzer toleyitik bazaltlann ilksel manto kaynağından % 1-1.5'lik kısmi ergimeler sonucu olaşabileceğini göstermekle birlikte, çok düşük kısmi ergime değerlerinde bile alkali bazaltlann bu tip kaynaktan oluşabilmesi olası görülmemektedir. Alkali bazaltlann, diğer bazaltlara göre yüksek uyumsuz element içerikleri, 0.704322-0.705008 ve 0.512630-0.512731 arasında değişen ^Sr/^Sr ve 143Nd/144Nd izotop oranlan, bu bazaltlann, LIL elementlerce zengin astenosferik manto kaynağından oluşabileceği fikrini vermekte, diğer bir olasılık ise bu bazaltlann ilksel astenosferik manto kaynağı içerinde U, Th, Pb ve LIL elementler bakımından zenginleşmiş heterojen kısımlardan oluşabileciğidir. Bu zenginleşme süreci, çarpışma öncesi dalma-batmadan türeyen eriyiklerden ve/veya dalan okyanusal litosfer parçasının astenosfer içine batmasıyla oluşabilir.Kalkalkali ürünler, tüketilmiş bazaltik bir kaynaktan, dalma-batma zenginleşmesinden çok, kabuksal kirlenme sonucu oluşmuşlardır. AFC modellemesi, toleyitik bazalt bileşiminin % 10-20'lik AFC değerlerinde kalkalkali ürünler için olası kaynak bileşeni olduğunu ortaya koymaktadır. Toleyitik bazalt bileşimini baz alarak oluşturulan fraksiyonel kristalleşme modelleri, yüksek FC değerlerinde bile fraksiyonel kristalleşmenin kalkalkali bazaltları ve diğer kalkalkalileri oluşturmaya tek başına yeterli olmadığını göstermektedir. İz element verileri ile Sr ve Nd izotop oranlan kalkalkali ürünlerin jenezinde az da olsa kabuksal katkının varlığına işaret etmektedir. SİO2 bakımından doygun olan dasit ve riyodasitler, kabuksal katkının en yüksek olduğu ürünlerdir. Jeokimyasal incelemeler, Erciyes stratovolkanının oluşumu için kıtaiçi gelişimi gösterse de, plakalar arası çarpışma öncesi gelişen dalma-batma süreci astenosferik manto kaynağına etkimesi açısından önem taşımaktadır. Volkanizma, Anadolu bloğunda çarpışma sonrası süregelen gerilme rejimi altında, büyük ölçüde Ecemiş fayının aktivitesine bağlı olarak gelişmiştir. Bölge tektoniğine yönelik çalışmalar sonucu belirlenen 2 olası fay da volkanik gelişim üzerinde kısmen etkili görülmektedir.

VI ABSTRACT This work aims the study of the geochemical evolution of the Erciyes stratovolcano. For this purpose, due to spreading of the volcanic products in broad surface, approximately 2400km2, representative lava samples from different volcano- stratigraphic units were collected during the course of the field study, then mineralogical and geochemical analysis were carried out on selected samples. According to the major and trace element compositions, Sr and Nd isotopic ratios and microprobe analysis results, detailed geochemical interpretations are performed to investigating the genesis of the Erciyes volcanic system. Although major and trace element, Sr, Nd isotope analysis and incompatible element contents imply, Erciyes volcanics are generally calc-alkaline and contain of all the products of these series, 3 different basalt compositions were also determined. These basalts are alkaline, tholeiitic and calc-alkaline in character. Alkaline basalts have OIB-like and Basin and Range type trace element signatures whereas tholeiitic basalts resemble MORB-like chemical composition, Serviletta and Rio Grande rift tholeiites. In addition, calc-alkaline basalts do not reflect subduction-derived basalt chemistry and resemble lake Mead basalts and Rio Grande Rift tholeiites. On the other hand, other calc-alkaline products, andesites and dacites resemble TAOS and Egan Range calc-alkaline volcanics. Further investigations and geochemical modeling technics (such as partial melting and AFC modelling) show that MORB-like tholeiitic basalts can be derived from primitive mantle source by % 1-1.5 melting degrees whereas extracting of OIB-like alkaline basalts from that type of asthenospheric source do not seem to be possible even in very low melting degrees. Incompatible element contents and 0.704322- 0.705008; 0.51263-0.512731 ^Sr/^Sr and 143Nd/144Nd isotope values imply that alkaline basalts must have derived from LIL element enriched asthenospheric mantle source, however, these basalts may be derived from U,Pb,Th and LIL element enriched part of primitive astheospheric mantle source. These enrichments resulted from the melts which were released from pre-collisional subduction or sinking of slab into the asthenospheric mantle.vu Calc-alkaline volcanics, are derived from depleted basaltic source with crustal contamination rather than subduction enrichment process. AFC modelling indicate that tholeiitic basalt composition is the possible source for calc-alkaline products in the case of % 10-20 AFC conditions. Meanwhile, fractional crystallization modelling from that tholeiitic basalt composition does not uniquely sufficent to produce calc- alkaline basaltes and other calc-alkalines even in high fractional crystallization degrees. Trace element content, ^Sr/^Sr and 143Nd/144Nd isotope ratio express crustal contribution in the genesis of calc-alkaline magmas. Dacites and rhyodacites are the most contaminated products depending on Sr and Nd isotope ratios. Of all the geochemical data suggest intraplate origin or chemical evolution for the Erciyes stratovolcano, but possible contribution from subducted slab to asthenospheric mantle source, before the collision of Afro-Arabian and Eurasian plates, can never be ruled out. Volcanism progressed under the influence of the extensional tectonics, maintained after the continental collision and activity of Ecemiş fault. Further more, tectonic-related studies indicate that 2 possible faults seem to be partially responsible for the evolution of Erciyes volcanics.