Geyikdağı Birliği kambriyen yaşlı metaklastik kayaçların petrolojik incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, Batı ve Orta Toroslar (Sandıklı-Afyon ve Feke-Adana) ile Amanoslar (Hassa-Hatay) bölgelerinde yüzeyleyen, sırasıyla Geyikdağı Birliği ve Güneydoğu Anadolu Otoktonu'na ait Kambriyen yaşlı metaklastik kayaçlar üzerinde ince-kesit petrografisi, X-ışınları difraksiyonu (tüm kayaç, kil fraksiyonu, illitlerin kristalinitesi, kristalit büyüklüğü ve b0 parametresi) ve jeokimyasal (ana, iz ve REE) çözümlemeler gerçekleştirilmiştir.Batı ve Orta Torosları temsil eden Hüdai ve Feke formasyonları sleyt arakatkılı metakumtaşları, Güneydoğu Anadolu Otoktonu'a ait Zabuk formasyonu ise bütünüyle metakumtaşlarından oluşmaktadır. Sığ denizel-karasal geçiş (delta) ortamını yansıtan metasilisiklastik litolojilerden oluşan bu birimler, Alt Paleozoyik için kılavuz seviye konumundadır.Metaklastik kayaçlar başlıca kuvars (monokristalin ve polikristalin), feldispat (mikroklin, pertitik ortoklaz ve plajiyoklaz), fillosilikat (illit, klorit, C-V, C-S ve kaolinit) ve kayaç parçacıkları (fillit ve çört) içermektedir. Polikristalin kuvars ve fillitik kayaç parçacıkları Zabuk, feldispat ise Feke ve özellikle Hüdai formasyonlarında daha yüksek miktarda bulunmaktadır. Hüdai ve Feke formasyonları arkoz ve subarkoz, Zabuk formasyonu ise kuvars kumtaşı ve subarkoz bileşimli metakumtaşları ile temsil olunmaktadır. Hüdai formasyonu metakumtaşları, daha az silis çimentolu olması, C-S ve C-V aratabakalıları içermesi ve daha belirgin yönlenme fabriği ve metamorfizma sergilemesi dışında, Feke formasyonu metakumtaşlarına benzerlik göstermektedir. Ancak, Zabuk formasyonu daha yüksek miktarda polikristalin kuvars, fillit ve çört parçacıkları ile kaolinit içeriğine ve daha düşük dokusal olgunluk, yönlenme ve metamorfizma derecesine sahiptir. Feke ve Hüdai formasyonları sırasıyla illit + klorit ve illit + klorit + C-V + C-S, Zabuk formasyonu ise illit + kaolinit birlikteliği sunmaktadır. Klorit ve kaolinit büyük ölçüde litolojiye bağımlı olup, metakumtaşı seviyelerinde artmaktadır.İllitlerin kristalinite, kristalit büyüklüğü, d(060) ve politipi verilerine göre; Hüdai formasyonu epizon, Feke formasyonu anki-epizon, Zabuk formasyonu ise ankizon biçiminde kuzeybatıdan güneydoğuya doğru azalan metamorfizma derecesi sunmaktadır. Metaklastik kayaçlar diyajenetik kökenli 1M illit politipi içermesiyle karakteristik olup; artan metamorfizma derecesiyle birlikte 2M1 (1M+1Md) ve 1Mc/1Mt politipi oranları ile d(060) değerleri artmaktadır.Kambriyen yaşlı metaklastik birimler, temeli oluşturan Prekambriyen yaşlı birimlerle litolojik (kum boyu silisiklastik kayaçların baskınlığı) ve mineralojik (daha fazla feldispat ve kuvars içermesi, 1M illitlerin ortaya çıkması, farklı fillosilikat birliktelikleri) farklılıklara sahiptir. Stratigrafik bir uyumsuzluğa işaret eden bu mineralojik kayıtlar, Prekambriyen-Kambriyen döneminde kesiksiz bir sedimantasyondan ziyade, Kadomiyen orojenezinden ileri gelen transgresyonla provenansın değişmesinden kaynakmaktadır.Metakumtaşları SiO2, Al2O3 ve K2O baskınlığı ile karakteristik olup; kimyasal alterasyon indeksi verileri bozunma geçirmemiş magmatik ve metamorfik kayaçlarınkine yakındır. Uyumsuz elementler ve özellikle Th/Sc ile Zr/Sc oranları kuvvetli, EuN/Eu* ve GdN/YbN oranları ise zayıf korelasyon ilişkisi göstermekte ve metakumtaşlarının artan sedimanter boylanma yönelimine işaret etmektedir. Ana ve iz element bollukları, Al2O3 ? ana element ve Al2O3 ? iz element değişimleri; detritik yönelimi, diğer bir ifadeyle metakumtaşlarının evrimini ortaya koymaktadır. Metakumtaşlarının kondrit-normalize iz element, özellikle REE oranları; yaklaşık 9-119 arasında zenginleşme ve kuvvetli negatif Eu anomalisi ile birbirinden ayrılmaktadır. Metakumtaşlarının REE, Cr/V ve Y/Ni oranları ağırlıklı olarak silisik ve/veya felsik plütonik bir kaynaktan beslendiğine işaret etmektedir.Metakumtaşlarının modal mineralojik bileşimleri Kıtasal Bloku temsil eden kraton-kıtasal geçiş çökel ortamını, ana ve/veya iz element içerikleri ve oranları ise çoğunlukla pasif kenara işaret eden jeotektonik ortamı karakterize etmektedir.Sonuç olarak; bütünüyle silisiklastik kayaçlardan oluşan birimlerin Toros Kuşağı ve Arap Plakası'nda aynı yaş, benzer litoloji ve stratigrafik konuma sahip olması; Kambriyen dönemindeki global ölçekli bir jeolojik olayın varlığını ortaya koymaktadır. Kambriyen formasyonlarının üzerinde uyumsuz olarak yer aldıkları Prekambriyen yaşlı birimlerden ziyade, Güney Anadolu'da yüzeylenmeyen ve büyük olasılıkla Pan-Afrikan temele ait granitik, kısmen metamorfik ve klastik kayaçlardan beslendiklerini düşündürmektedir.

In this study, Cambrian metaclastic rocks from Geyikdağı Unit and Southeastern Anatolian Autochthon outcropping in Western and Central Taurides (Sandıklı-Afyon and Feke-Adana) and Amanos (Hassa-Hatay) regions have been investigated by means of thin-section petrography, X-ray diffraction (whole rock, clay fraction, and crystallinity, crystallite size and b0 parameters of illites) and geochemical (major, trace and REE) analysis.Hüdai and Feke formations representing the Western and Eastern Taurides, respectively, were formed from metasandstones with slate intercalations, whereas Zabuk formation belonging to the Southeastern Anatolian Autochthon contains entirely metasandstones. These units bearing metasiliciclastic lithologies and reflecting shallow marine-terrestrial transition (delta) environment are of a guide level position for Lower Paleozoic.Metaclastic rocks mainly include quartz (monocrystalline and polycrystalline), feldspar (microcline, perthitic orthoclase and plagioclase), phyllosilicate (illite, chlorite, C-V, C-S and kaolinite) and rock fragments (phyllite and chert). Polycrystalline quartz and phyllitic rock fragments have higher amounts in Zabuk formation, but feldspar in formations of Feke and especially Hüdai. Hüdai and Feke formations are represented by arkosic and subarkosic sandstones, whereas Zabuk formation is quartz sandstone and subarkose in composition. Sandstones of Hüdai formation show similarities those of the Feke formation, except for having lesser amounts of silica cement, containing C-S and C-V mixed-layered clays, and advanced orientation fabric and metamorphism. However, Zabuk formation has relatively higher amounts of polycrystalline quartz, phyllite and chert fragments, and kaolinite, lower textural maturity, orientation and metamorphism degree. Feke and Hüdai formations show illite + chlorite and illite + chlorite + C-V + C-S associations; as for Zabuk formation it has illite + kaolinite. Chlorite and kaolinite are mostly bound lithology and their amounts increase in metasandstone levels.According to crystallinity, crystallite size, d(060) and polytype data of illites; Hüdai formation is epizone, but Feke and Zabuk formations have respectively anchi-epizone and anchizone grades by decreasing metamorphism degrees from northwest to southeast. Metaclastic rocks are characterized by including 1M illite with diagenetic origin and the ratios of 2M1 / (1M+1Md), 1Mc / 1Mt polytypes and d(060) values increase together with increasing grade of metamorphism.Cambrian metaclastic units have lithologic (sand size siliciclastic rocks) and mineralogic (more feldspar and quartz, 1M illites, phyllosilicate associations) differences with respect to the Precambrian units. These mineralogic records indicating a stratigraphic irregularity result from change of provenance related to transgression causing by the Cadomian orogenesis rather than an uninterrupted sedimentation in the Cambrian period.Metasandstones were characterized by the dominance of SiO2, Al2O3 and K2O, and their chemical alteration index data is close to those of unaltered magmatic and metamorphic rocks. Incompatible elements and especially the ratios of Th/Sc and Zr/Sc show high correlation, while the ratios of EuN/Eu* and GdN/YbN have low correlation relationships, which indicate the increasing sedimentary sorting trend of metasandstones. Major and trace element abundances, Al2O3 ? major elements and Al2O3 ? trace elements variations reveal detrital trend, indirectly evolution of metasandstones. The ratios of chondrite-normalized trace elements and especially REE of metasandstones separated from one another with an enrichment of approximately 9-199 times and a strong negative Eu anomaly. The ratios of REE, Cr/V and Y/Ni of metasandstones indicate largerly to be fed from a silicic and/or felsic plutonic source.Modal mineralogic composition of metasandstones characterize a craton-continental transition depositional environment representing the Continental Block; and their major and/or trace element contents and ratios suggest usually a geotectonic setting indicating the passive margin.Finally; the units composing completely of silicicilastic rocks have the same age, similar lithology and stratigraphic setting within both the Tauride Belt and Arabian Plate appear a geological event during the Cambrian period in a globally scale. The Cambrian formations were originated from granitic, partly metamorphic and clastic rocks of Pan-African basement in high probability which is not outcropped in Southern Anatolia, rather than from Precambrian units with discordantly underlying them.