Kapodokya eksplozif volkanizmasının petrolojik ve jeokimyasal özellikleri

Abstract

İT ÖZET Bu çalışmada, Kapadokya Bölgesinde yeralan piroklastik kayaçların stratigrafik istifi ni, bu istifi oluşturan birimlerin petrolojik ve jeokimyasal özelliklerini belirlemek, bunla rın korelasyonlarını yapmak, kökenlerini araştırmak ve volkanizma-bölgesel tektonik ilişkisini ortaya koymak amaçlanmıştır. Yukarıdaki amaçlar doğrultusunda inceleme alanında yaklaşık 600 km2'lik bir alanın 1/25000 ölçekli jeoloji haritası yapılarak, formasyon mertebesinde dört litostratigrafik birim tanımlanmıştır. Bunlar yaşlıdan gence doğru: Miyosen öncesi Temel Kayaçları (gabro, piroksenit, siyenit, monzonit), Alt Miyosen yaşlı Yeşilhisar formasyonu (ça murtaşı, kumtaşı, konglomera ardalanması), Üst Miyosen yaşlı Ürgüp formasyonu (gölsel ve flüviyal kayaçlar ile volkanitlerin ardalanması) ile Kuvaterner oluşukları (dö küntü çökeli volkanitler ile akarsu sekisi çökelleri, traverten, eski alüvyon, yamaç dö küntüsü, güncel alüvyon)'dir. Noktasal ve ölçülü kesitler boyunca alınan örneklerin tüm kayaç ve mineral fraksi yonlarında, optik ve elektron mikroskop incelemeleri ile X-ışınları, mikroprop ve jeo kimyasal (ana, iz ve nadir toprak element ile izotopsal (Sr, Nd)) çözümlemeler yapıl mış, ayrıca bazı birimlerin radyometrik (K/Ar) yöntemle yaşları saptanmıştır. Volkanitlerin stratigrafik konumlarına ve K/Ar yöntemi ile yapılan yaş tayinlerine göre inceleme alanında eksplozif vclkanizmanın 1 1.2 milyon yıl önce (Üst Miyosen) başla dığı ve Kuvaterner'e kadar devam ettiği saptanmıştır. Ayrıca bu eksplozif volkanitlerle ardalanmalı yaşları 8.2 ve 7 milyon yıl olan iki lav akıntısı belirlenmiştir. Ignimbiritik birimlerin korelasyonlarında biyotitlerin kimyası ile pomzaların iz element içeriklerinden yararlanılmıştır. Buna göre biyotitlerin Fe, Mg, Mn ve Ti içerikleri ile pomzaların Rb, Sr ve Zr içerikleri en iyi sonucu v^-r.-iekedir. Eksplozif volkanitler, K*ca zengin kalkalkalen özellikte, potasik bileşimde ve riyolitik karakterdedir. Lav akıntıları ise bazaltik andezit, andezit, bazaltik traki andezit ve traki ndezit bileş imindedir. Jeokimyasal ve petrolojik inceleme sonuçları ile volkanitlerin Sr ve Nd izotopik bile şimleri (87Sr/86Sr= 0.70451 0-0.706497; 143Nd/144Nd=0.512498-0.512771);bu vol kanitlerin büyük ölçüde manto bileşimli bir magmanın fraksiyonel kristalleşmesi so nucu oluştuklarını bunun yanında eksplozif volkanitlerin oluşumunda, lavlardan fark lı olarak kabuksal kirlenmenin de rolü olabileceğini göstermektedir. Jeokimyasal açıdan Kapadokya volkanitler! aktif kıta kenarlarına özgü volkanitlere benzerlik göstermektedir. Bu nedenle çalışmanın yapıldığı Kapadokya bölgesindeki volkanitleri oluşturan magmanın kökenini, Geç Eosen-Erken Miyosen'de Afrika lev hasının Avrasya'ya yaklaşması (Şengör ve Yılmaz, 1983) ile bu iki levha arasında yer alan okyanusal kabuğun Anadolu levhası altına dalması ile oluşan magma oluştur maktadır. Volkanitlerin ortaya çıkması ise Üst Miyosen'de Afrika-Avrasya levhalarının Bitlis Kenet Kuşağı boyunca çarpışmaları sonucu bölgede meydana gelen gerilme tektoniğinin etkisi ile oluşan kırık hatları ile ilişkilidir.

SUMMARY This thesis aims the study of the pyroclastic rocks in the Cappadocia region. The stratigraphy, the petrologic and geochemical characteristics of these rocks, their ge nesis, their correlation and relationships between the volcanism and the regional tec tonics were studied in detail. 1/25000 scale geological map of the study area (approximately 600 km2) was carri ed out and 4 lithostratigraphic units were identified. These are, from oldest to recent, Pre-Miocene basement rocks (gabbro, pyroxenite, syenite, monzonite), Lower Mio cene Yeşilhisar formation (alternation of mudstones, sandstones and conglomera tes), Upper Miocene Ürgüp formation (alternation of fluvial and lacustrine deposits with volcanic rocks), and Quaternary deposits (pyroclastic fall deposits, ancient ter raced alluvial deposits, travertine, ancient alluvial deposits, scree slopes, recent allu vial deposits). Whole rock and mineral fractions of samples collected from the point and measu red sections were analyzed by using optical and electron microscopes, X-Ray eff raction, microprobe and geochemical techniques (major, trace, rare earth elements and isotopes (Sr, Nd)). Some selected samples were also dated by radiometric (K/Ar) methods. Taking into account the stratigraphic position of the volcanic rocks and ages detec ted by K/Ar method, explosive volcanism started 11.2 million years ago (Upper Mi ocene) and continued up to the Quaternary. Besides in the explosive volcanic rocks, two lava flows of 8.2 and 7 million years old were identified. The chemistry of biotites and trace elements composition of the pumices were used in the correlation of the ighimbrites. The Fe, Mg, Mn and Ti composition of the bioti tes and Rb, Sr and Zr content* of pumices -give the best results. ;- Explosive volcanic rocks show K-rich calc-alcaline feature, potassic composition and rhyolitic character. On the other hand, lava flows have a basaltic andesite, ande- site, basaltic trachyandesite and trachyandesite composition. Geochemical and petrological study results and Sr-Nd isotopic compositions of the volcanic rocks (87Sr/86Sr= 0.70451 0-0.706497; 143Nd/144Nd=0.512498-0.512771) indicated that they were formed by the fractional crystallization of a mantle characte rized magma. During the formation of these explosive volcanic rocks, the crustal contamination might as well play a role. In a geochemical point of view, the volcanic rocks in the Cappadocia region show the characteristics of an active continental margin volcanism. The convergence bet ween the African and Eurasian plates during the late Eocene to Early Miocene (Şen- gör and Yılmaz, 1983) and the subduction of the ocean floor betwen these plates under the Anatolian plate Is thought to be in the origin of the magma which created volcanic rocks in the Cappadocia region. The formation of these volcanic rocks are probably related to the collision between the African and Eurasian plates during the Upper Miocene along the Bitlis suture zone which gave rise to a tenslonal tectonics and fault zones in the region.