Yıldızeli (Sivas) yöresi flogopit oluşumlarının mineralojik-petrografik ve jeokimyasal incelenmesi

Abstract

Yıldızeli yöresinde Orta Anadolu Plütonikleri'ne ait Üst Kretase yaşlı Karakoç plütonikleri ve Paleosen yaşlı felsik plütonik kayaçlar biçiminde farklı iki seri/birliktelik bulunmaktadır. Karakoç plütonikleri; ultramafik (hornblendit ve kısmen piroksenit) ve mafik kayaçlardan (gabro, monzogabro, diyorit, monzodiyorit ve monzonit) oluşmakta ve birbirlerine geçiş göstermektedir. Magmatiklerin yanı sıra, metamorfikler de siyenit- ve granit-aplit sokulumları ile kesilmektedir. K/Ar radyometrik yöntemi ile elde edilen yaşlar (Karakoç plütoniklerinden hornblend 69.7+1.8 Ma; siyenit-aplit 67.8+1.7 Ma ve flogopit 60.1+1.6 Ma); ultramafik kayaç-felsik dayk sokulumu ve buna bağlı hidrotermal alterasyon sırasını vermektedir.Flogopit mineralizasyonları Karakoç plütonikleri ile ilişkili olup, Yıldızeli metamorfitleri ile çevrelenmekte, felsik plütonik ve damar kayaçları ile kesilmektedir. Daykların sokulum yaptığı zonlarda granat-skapolit-epidot-flogopitik pirometasomatik oluşumlar ortaya çıkmıştır. Flogopit levhalarının oluşturduğu paketler piroksen ve/veya hornblendlerden oluşan zon ile çevrelenmektedir. Bu zon içerisinde yer yer granat, epidot ve skapolit seviyeleri ve/veya mercekleri de bulunmaktadır.Karakoç plütoniklerinin ana bileşenlerini hornblend, arfvedsonit, egirin/egirin-ojit, skapolit, nefelin, enstatit, plajiyoklaz, ortoklaz; tali mineralleri ise biyotit, zirkon, titanit, apatit, topaz, ksenotim ve opak mineraller oluşturmaktadır. Felsik plütonik kayaçlar başlıca ortoklaz, plajiyoklaz, mikroklin ve kuvars, kısmen hornblend, arfvedsonit, egirin/egirin-ojit, biyotit, muskovit ve eser miktarda granat, zirkon, titanit, apatit, topaz, ksenotim ve opak mineraller içermektedir. Pirometasomatik kayaçların (granatfels ve epidozit) bileşenlerini bolluk sırasına göre granat, epidot, hornblend, plajiyoklaz, mikroklin, ortoklaz, kuvars, ojit, biyotit, klorit ksenotim, titanit ve opak mineraller temsil etmektedir.Fillosilikatları ultramafik plütonik kayaçlarda smektit, C-S (klorit-smektit), klorit ve P-V/I-V (flogopit-vermikülit/illit-vermikülit); mafik plütonik kayaçlarda smektit, klorit ve I-S (illit-smektit); felsik plütonik kayaçlarda smektit; pirometasomatik kayaçlarda 1M Fe-Al flogopit, smektit, I-V/P-V ve S-V (smektit-vermikülit) oluşturmaktadır. Flogopit bileşeni Mg/(Mg+Fe) flogopitte 0.74 ve P-V'de 0.67 dir. Diğer silikat minerallerinden hornblend Ca-Na-K magneziyen hastingsit, skapolitler mizzonit ve granatlar grossular bileşimindedir.Toplam eser element konsantrasyonu flogopit-P-V-granat-hornblend-skapolit yönünde azalmaktadır. Kondrit-normalize iz ve nadir toprak element dağılımları granat-hornblend-skapolit?flogopit-P-V yönünde azalmakta olup; minerallerin desenleri genellikle birbirinden ve NASC (Kuzey Amerikan Şeylleri) den ayrılmakta ve belirgin bir ayrımlaşma göstermektedir. Ayrıca, farklı ana-kayaca ve/veya oluşuma sahip flogopitler jeokimyasal özellikleri bakımından belirgin biçimde ayırt edilebilmektedir.Flogopitin ?18O değeri ? +10.4 (SMOW) ?D değeri ? ?79 (SMOW), P-V'in değerleri ise sırasıyla ?18O = ? +11.7 (SMOW) ve ?D = ? ?105 olarak belirlenmiştir. Flogopit ve P-V'lerin ?18O değerleri manto ve MORB'a göre daha düşük; kıtasal kökenli magmatiklere ise benzerdir. Fillosilikat minerallerinin ?18O ve ?D derişimleri; flogopitin hipojen, P-V'in ise süperjen kökenli olduğunu ortaya koymaktadır. Azalan ?D ve artan ?18O değerleri flogopitleşme; buna karşın artan ?D ve azalan ?18O değerleri vermikülitleşme yönelimini vermektedir. Diğer taraftan, izotopsal ayrımlaşma başlangıç değeri olarak alınan granitoyid kayaçlarına göre; flogopit için ? 280 ? C ve P-V için ? 130 ? C oluşum sıcaklıkları elde edilmiştir. Bu sıcaklık değerleri; flogopit ve P-V minerallerinin magmatik değil, pirometasomatik kökenli olduğunu düşündürmektedir.Yıldızeli bölgesinde Üst Kretase yaşlı Karakoç plütoniklerinin Paleosen yaşlı granitoyid-siyenitoyidler ile yaptığı kontaklarda iç içe geçmiş kontakt hidrotermal alterasyon ve/veya kontak metasomatizma (pirometasomatizma) ile ilişkili K-metasomatizması etkileşimi sonucunda koyu renkli minerallerin (piroksen, hornblend) transformasyonu ile gelişmiş başlıca flogopitleşme ile temsil edilen mineralizasyonlar bulunmaktadır. Flogopitler; yer yer P-V ara fazından geçerek, vermikülit türü negatif dönüşümlere uğramıştır. Karakoç plütoniklerinde neoformasyon ve/veya açık ve koyu renkli minerallerden itibaren dönüşüm ürünü olarak türeyen pirometasomatik bozuşma zonlarındaki minerallerin oluşum sırası granat (grossular)-epidot-skapolit-flogopit biçimindedir.Karakoç plütoniklerinde flogopitleşme-sonrası gelişen epijenetik mineraller ise smektit, klorit, C-S, I-S, I-V ve S-V olup; zayıf düzlemlerdeki sıvılar ile açık/koyu renkli minerallerin bozuşması ve/veya kayaçların çatlak ve gözeneklerinde çökeltilmesi ile oluşmuştur.Anahtar Sözcükler: Plütonik, Pirometasomatizma, Bozuşma, XRD, Ana-İz elementler, İzotoplar

The different two series/associations as Upper Cretaceous Karakoç plutonics and Paleocene felsic plutonic rocks belonging to Central Anatolian Plutonics are present in the Yıldızeli area.Karakoç plutonics consist of ultramafic (hornblendite and partly pyroxenite) and mafic (gabbro, monzogabbro, diorite, monzodiorite and monzonite) and are of transition into each others. Magmatics as well as metamorphics are cut by intrusions of syenite- and granite-aplites. The ages obtained from K/Ar radiometric method (Karakoç plutonics hornblende 69.7+1.8 Ma; syenite-aplite 67.8+1.7 Ma and phlogopite 63.6+2.4 Ma) give an order of ultramafic rock-felsic dike intrusion and its hydrothermal alteration.Phlogopite mineralizations related to Karakoç plutonics are surrounded by Yıldızeli metamorphic rocks and cut by felsic plutonic and vein rocks. Garnet-scapolite-epidote-phlogopitic pyrometasomatic occurrences appear within the zones intruded by dikes. Packages of phlogopite plates (1-5 cm) are surrounded by a zone (10-15 m) with pyroxene and/or hornblendes in which garnet, epidote and scapolite layers and/or lenses are found in places.Karakoç plutonics are composed of as main constituents of hornblende, arfvedsonite, aegirine/aegirine-augite, scapolite, nepheline, enstatite, plagioclase, orthoclase, and biotite, zircon, titanite, apatite, topaz, xenotime and opaque as accessory minerals. Felsic plutonic rocks contain chiefly orthoclase, plagioclase, microcline and quartz, partly hornblende, arfvedsonite, aegirine/aegirine-augite, biotite, muscovite, and trace amount of garnet, zircon, titanite, apatite, topaz, xenotime and opaque minerals. The components of pyrometasomatic rocks (garnetfels and epidosite) are represented by garnet, epidote, hornblende, plagioclase, microcline, orthoclase, quartz, augite, biotite, chlorite, xenotime, titanite and opaque minerals in order of abundances.Phyllosilicates are formed of smectite, C-S (chlorite-smectite), chlorite and P-V/I-V (phlogopite-vermiculite/illite-vermiculite) in the Karakoç plutonics, smectite, chlorite and I-S (illite-smectite) in the mafic plutonic rocks, smectite in the felsic plutonic rocks, and 1M Fe-Al phlogopite, smectite, I-V-P-V and S-V (smectite-vermiculite) in the pyrometasomatic rocks. Phlogopite components Mg/(Mg+Fe) are 0.74 for the phlogopite and 0.67 for P-V. Of the other silicate minerals, hornblende, scapolite and garnet are respectively Ca-Na-K magnesian hastingsite, mizzonite and grossular in compositions.Total trace element concentrations decrease phlogopite-P-V-garnet-hornblende-scapolite trend. The distributions of chondrite-normalized trace and rare earth elements diminish clearly from garnet-hornblende-scapolite?phlogopite towards P-V and the mineral patterns distinguish from each others and NASC and also show a clear differentiation. In addition, phlogopites with different host-rocks and/or formations could be distinctly separated with respect to their geochemical properties.?18O and ?D values are determined as +10.4 and ?79 ? (SMOW) for phlogopite and +11.7 ? ?105 ? for P-V. ?18O values of phlogopite and P-V have lower than those of mantle and MORB; whereas they are similar to those of magmatic rocks with continental origin. ?18O and ?D concentrations of phyllosilicate minerals consider that the phlogopite and P-V have respectively hypogene and supergene origins. The decreasing ?D and increasing ?18O values indicate phlogopitization trend, whereas those of increasing ?D and decreasing ?18O sign vermiculitization trend. On the other hand, according to granitoid rocks, reflecting initial values for isotopically fractionation, formation temperatures of phlogopite and P-V were obtained as ? 280 and ? 130 ? C, respectively that phlogopite and P-V minerals are thought to be pyrometasomatic rather than magmatic origin.The mineralizations, representing mainly phlogopitization, found in the contacts between Upper Cretaceous ultramafic/mafic plutonics and Paleocene granitoid-syenitoids in Yıldızeli area, are developed from the transformations of mafic minerals (pyroxene, hornblende) as a result of K-metasomatism related to the telescoped contact hydrothermal alteration and/or contact metasomatism (pyrometasomatism). Phlogopites are sometimes undergone vermiculite type of negative transformations passing into P-V interphases. The formation sequences of minerals deriving from products of neoformation and/or transformation of felsic and mafic minerals are of garnet (grossular)-epidote-scapolite-phlogopite in the pyrometasomatic alteration zones of ultramafic rocks.As to epigenetic minerals, which are developed as post-phlogopitization within the Karakoç plutonics, are smectite, chlorite, C-S, I-S, I-V and S-V are formed of alteration of mafic/felsic minerals interacting the fluids within the weak planes and/or deposition within the fractures and pores of the rocks.Keywords: Plutonic, Pyrometasomatism, Alteration, XRD, Major-trace elements, Isotopes