Stratigraphy and tectonic evolution of the Menderes Massif in the Söke-Selçuk region

Abstract

ÖZET Bu çalışmada Söke-Selçuk bölgesinde Menderes metamorfiklerinin stratigrafi istifi, yapısal elemanları, metamorfizma derecesi ve jeolojik konumu incelenmiştir. Menderes metamorfikleri stratigrafik olarak en üstünde metaofiyolitik bloklu bir birim bulunan kalın bir metasedimenter istif ile temsil edilmektedir. Likya naplan bu metamorfik seriyi tektonik bir dokanak boyunca üstlemektedir. Mikaşist, fillit ve beyaz kuvarsitlerin aradalanmasından oluşan olasılı Paleozoyik veya daha yaşlı seri inceleme alanında Menderes metamorfiklerinin stratigrafik olarak en alt bölümünü oluşturmaktadır ve Bayındır formasyonu olarak tanımlanmıştır. Bayındır formasyonu Triyas-Geç Kretase arasında oluşmuş sürekli bir platform istifi tararından açısal uyumsuz dokanak boyunca üstlenmektedir. Mermer, kalkşist, ince tabakalı çört ve ender mafik metavolkanik arakatkılar içeren mikaşistlerden oluşan Çaltaşı formasyonu Mesozoyik istifin en alt bölümünü oluşturmaktadır ve uyumlu bir dokanak boyunca üstte baskın olarak mermerlerden yapılı Kayaaltı formasyonu'na geçmektedir. Çaltaşı formasyonu'nun içindeki mafik metavolkanitler alkali bazaltlar ile temsil edilmektedir ve bunların jeokimyasal özellikleri levha içi bir genleşme ortamında oluştuğunu belirtmektedir. Kayaaltı formasyonu yanal ve düşey geçişler sunan masif mermerler, dolomitik mermerler, kalkşistler ve mikaşistlerden oluşmaktadır. Kayaaltı formasyonu içerisinde yanal yönde devamsız merceksi arakatkılar halinde Çömlekçi üyesi bulunmaktadır ve kırmızı ve mor fillitler, stromatolitik dolomitler, intraformasyonal çakıltaşlan ve mafik volkanik arakatkılardan oluşmaktadır. Kayaaltı formasyonu'nun alt bölümlerinde Triyas veya Jurasik yaşını belirten, Procytophora sp. veya Isastrica sp. olabilecek kötü korunmuş bir mercan fosili bulunmuştur. Platform istifinin en üst bölümünü metaboksit arakatkıiarı içeren masif mermerler oluşturur ve Geç Kretase yaşım belirten rudist fosilleri içermektedir. Kayaltı formasyonunu üstünde metaofiyolit ve zımparalı masif mermer blokları içeren mikaşistlerden yapılı Selçuk formasyonubulunmaktadır. Selçuk formayonu'nun stratigrafi ilişkileri, iç yapısı ve bloklu özelliği bir pasif kıta kenarının ofiyolît ilerlemesine bağlı olarak gelişen bir bindirme kuşağına dönüşmesini ifade etmektedir. Selçuk formasyonu'nun mafik metavolkanitleri toleyitik bazaltlar İle temsil edilmektedir ve bunların asal ve iz element bileşimleri okyanusal kabuk kökenli olduklarını göstermektedir. Likya napları, Söke ile Kuşadası arasındaki bölgede, Menderes metamorfıkleri'nin üzerinde korunmuş küçük klipler halinde bulunmaktadır. Bu klipler kırmızı ve mor fillitler, gri ve sarı dolomitler ve çörtlü rekristalize kireçtaşlanndan meydana gelmektedir ve Likya kuşağı'nın en kuzeydeki mostralarını oluşturmaktadır. Likya napları ile Menderes metamorfiklerinin metamorfizma dereceleri arasındaki kesiklik Likya naplarmın bölgeye yerleşiminin Geç Eosen'deki Ana Menderes metarnorfizmasından sonra olduğunu belirtmektedir. Menderes metamorfikleri içinde yer yer yüksek basınç metamorfizmasını belirten mineral paraj enezleri bulunmaktadır. Menderes platformundaki mavişist fasiy esindeki bu metamorfizma, Tavşanlı ve Umman'da gözlendiği gibi Geç Kretase'de okyanusal kabuğun platformun üzerine bindirmesi sonucunda oluşmuş olmalıdır. Mavişist metamorfizması sonrasında Menderes Masifi Geç Eosen'de barrowian tipi bölgesel metamorfizmadan etkilenmiştir. Söke-Selçuk bölgesindeki asimetrik yapılar ve Ödemiş bölgesinde Bozdağlar'ın güney yamaçlan boyunca gözlenen ters metamorfik gradyan Menderes Masifi'nin orta kesiminde tektonik taşınmanın kuzeye doğru olduğunu ve Erken Alpin döneminde kabuk kalınlaşmasının olduğunu belirtmektedir. Kloritoid ve granat porfîroblastlarındaki dönmeler kuzey yönlü tektonik taşınmayı desteklemektedir. Bozdağlar'ın kuzey yamaçlan boyunca uzanan Karadut ayrılma fayı Neotektonik evrenin en önemli yapılarından biridir ve Menderes metamorfikleri'nin yüzeylemesine sebep olmuştur. Karadut ayrılma fayı ana Menderes metarnorfizmasından sonra oluşmuştur ve taban bloğu yeşilşist fasiyesİnde metamorfizma gösteren kayalardan, tavan bloğu ise amfibolit fasiyesİnde metamorfizma gösteren kayalardan meydana gelmektedir. Karadut fayı bir ayrılma faylarının geometrik özelliklerini taşımasına rağmen, tavan ve taban bloğu kayalarının metamorfizma dereceleri ve ana Menderes metamorfizmasına göre daha genç olması açısından, metamorfik çekirdek komplekslerin oluşumuna yolaçan ayrılma faylarının özelliklerim taşımamaktadır. Bundan vidolayı, Menderes metamorfîkleri tipik bir metamorfik çekirdek kompleks olarak tanımlanamaz. Güneye ve kuzeye eğimli yüksek açılı normal faylar inceleme alanındaki en genç yapısal elemanlardır ve genleşme tektoniği ile oluşmuştur. vıı

ABSTRACT In the Söke-Selçuk region of the western Anatolia, the Menderes metamorphics were studied to describe its stratigraphy, metamorphic grade, structures and geologic setting. The Menderes metamorphics is represented by a thick and gently-folded metasedimentary sequence, which includes a metaophiolitic block-bearing unit at the top of the section. The Lycian nappes tectonically overlie the metamorphic rocks. The stratigraphically lowest part of the Menderes metamorphics consists of homogeneous micaschists, phyllites and white quartzites of probably Paleozoic or the older age, and is named as the Bayındır formation. The Bayındır formation is unconformably overlain by the continuous platform sucession, which ranges in age from Triassic to Latest Cretaceous. The Çaltaşı formation which consists of micaschists with marble, calcschist, chert lenses and sporadic mafic metavolcanic rocks. It forms the lowest part of the Mesozoic succession, and grades upward into platform carbonates of the Kayaalti formation. The mafic metavolcanic intercalations of the Çaltaşı formation are represented by alkali basalts and geochemically they indicate a within plate tectonic setting. The Kayaalti formation is represented by massive marbles, dolomitic marbles, calcschists and micaschists that interdigitate laterally and vertically. In the lower half of the Kayaalti formation, a poorly preserved coral fossil which may be either Procytophora sp. or Isastrica sp. is found, suggesting Triassic or Jurassic age. The Çömlekçi member of the Kayaalti formation is composed of red, purple phyllites, stromatolitic dolomites, intraformational metaconglomerates and mafic volcanic rocks, and represents lenticular intercalations in the platform-type carbonates. The emery-bearing massive marbles form the uppermost levels of the platform sequence, and yield poorly preserved rudist fossils indicating the Late Cretaceous age. On top of the platform sequence of the Kayaalti formation, the Selçuk formation which consists of micaschists containing blocks of metaophiolitic rocks and emery-bearing massive marbles, is found. Stratigraphic relations, internal structures, blocky nature of the Selçuk formation exemplify a transition from a passive continental margin to a thrust belt related to an obduction of an oceanic crust iiiduring the Latest Cretaceous. The major and trace elements geochemistry of the mafic metavolcanic rocks in the Selçuk formation indicate that they are represented by tholeiitic basalts with affinity to an oceanic lithosphere. The Lycian nappes occur as small klippen between Söke and Kuşadası on top of the Menderes metamorphics. The klippen consist of red-green phyllites, gray dolomites and recrystallised cherty limestones, and form the northernmost exposures of the Lycian belt. The metamorphic brake between the Lycian nappes and the Menderes metamorphics indicates that emplacement of the Lycian nappes postdates the Late Eocene main Menderes metamorphism. Blueschist mineral assembladge are locally observed in dominantly barrowian-type Menderes metamorphics. The blueschist metamorphism was probably related to obduction of an oceanic slab onto the Menderes platform during the Latest Cretaceous time similar to the Tavşanlı and Oman regions. The Late Eocene barrowian-type regional metamorphism is later as superimposed on the blueschist metamorphism in the study area. The asymmetrical structures in the Söke-Selçuk region and inverse metamorphic gradient along the southern slopes of the Bozdağlar range in the Ödemiş region indicate collectively that a north vergent tectonic transport. This caused a substantial crustal thickening in the central Menderes Massif The rotated chloritoid and garnet porphyroblasts also show top-to- the N sense of shear in the Söke-Selçuk region. Along the northern slopes of the Bozdağlar, the Karadut detachment fault is one of the main structure of the neotectonic period, and it gave rise to exhume of the Menderes metamorphics. The Karadut Detachment postdates the Late Eocene main Menderes metamorphism, and footwall rocks of it show greenschist facies metamorphism whereas the hangingwall rocks display amphibolite facies metamorphism. Although the Karadut is a typical detachment fault, metamorphic grade of its footwall and hangingwall and its spatiotemporal relation with the main metamorphism are not in accord with the model of metamorphic core complex. For this reason, the Menderes metamorphics can not be explained as a typical core complex. The high-angle, brittle normal faults with top to the north and top to the south sense of movements are the youngest structures in the study area. iv