Hekimhan güneyi (KB Malatya) üst kretase-tersiyer yaşlı sedimanter istifin mineralojik-petrografik ve jeokimyasal incelenmesi

Abstract

ÖZET Bu çalışmada, Malatya iline bağlı Hekimhan ilçe¬ sinin güneyinde geniş yayılıra gösteren ve «tura'dan Miyosen' e kadar değişen yaşlara sahip sedimanter birimlerin genelleştirilmiş stratigrafik istifini, yanal ve düşey yöndeki mineralojik ve jeokimyasal değişimlerini belirlemek, kil, zeolit ve karbonat minerallerinin oluşumlarına, diyajenetik evrimlerine ve dağılımlarına açıklık getirmek, bu minerallerin ana ve iz element içeriklerini incelemek, sonuçta tüm sedimanter havzanın jeolojik evrim ve paleocoğrafik gelişimini ortaya koymak amaçlan¬ mıştır,, o Bu amaç doğrultusunda 342 km 'lik bir alanın 1: 25 000 ölçekli jeoloji haritası yapılarak formasyon düzeyinde on iki litostratigrafik birim ayırtedilmiştir» Bunlar alttan üste doğru, üst Jura-Alt Kretase yaşlı Yukarıselimli formasyonu, Üst Kretase yaşlı Hekimhan o- fiyoliti, Güzelyurt, Boyalıkdere, Kösehasan formasyonla¬ rı, Kuzukulağı volkanitleri ve Yiğitler formasyonu, Pa- leosen yaşlı Yağca formasyonu, Üst Paleosen-Orta Eosen yaşlı Kızılyatak formasyonu, Üst Eosen-Alt Oligosen yaşlı Kocaözü formasyonu, Miyosen yaşlı Hüyük formasyonu ve Karataştepe volkanitleridir. Litostratigrafik birimlerden noktasal ve ölçülü kesit boyunca alınan 686 örneğin büyük bir kısmında optik ve elektron mikroskop, X-ışınları difraksiyonu ile ana ve iz element kimyasal çözümlemeleri yapılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, karbonat platformu özelliğindeki Yukarıselimli formasyonu tümüyle kimyasal sedimantasyon ürünü kireçtaşı ve dolomitik kireçtaşları- nı içermekte, karbonat minerallerini ise kalsit ve daha az da dolomit temsil etmektedir. Resifal kireçtaşı lito- lojisindeki Güzelyurt formasyonu, biyokimyasal süreçler¬ le çökertilmiş olup karbonat mineralleri bütünüyle kalsitten oluşmaktadır. Boyalıkdere formasyonu proksimal türbid akıntılarla çökertilmiş konglomera ve kumtaşı li¬ tolojilerini kapsamaktadır.Pliş fasiyesin.de çökertilen Kösehasan formasyonu, tüf arakatkılı, detritik ve kimyasal sedimantasyon, ürü¬ nü kayaçlar (kumtaşı, mara, kireçtaşı) içeren bir birim¬ dir. Karbonat mineralleri kalsit ile temsil olunmaktadır» Kil mineralleri simektit (Mg-Pe montmorillonit, Al-Pe Saponit)+klorit (di-trioktahedral)iillit şeklinde bir parajenez sunmaktadır» Tüflerde volkanik camdan itibaren gelişmiş otijenik zeolit mineralleri (klinoptilolit, a- nalsim) bulunmaktadır. Bu minerallerden analsiaıler, kı¬ rıntılı sedimantasyonun yoğun, derin ve pH'ın göreli o- larak düşük olduğu bölgelerde, klinoptilolitler ise kim¬ yasal çökelmenin etken ve pH'ın daha yüksek olduğu böl¬ gelerde yeralraakta ve sonuçta yanal ve dikey yönde mi¬ neralojik bir değişim meydana getirmektedir. Karbonat fazında iz element içerikleri açısından en bol bulunan formasyon olup Fe, Ha ve Zn elementlerini daha çok içer- mektedir0 Bazaltik bileşimdeki volkanik kayaçları içeren Kuzukulağı volkanitleri, Kösehasan formasyonundaki piro- klastik kayaçlarla birlikte bölgedeki ilk volkanik evreyi oluşturmaktadır. Yiğitler formasyonu kimyasal kireçtaşlarından o- luşmakta ve karbonat mineralleri kalsit, daha az da do¬ lomit ile temsil edilmektedir. Karbonat mineralleri di¬ ğer formasyonlara göre K'u daha çok içermektedir. Biri¬ min kil minerallerini simektit+klorit+illit oluşturmak¬ tadır. Yağca formasyonu sığ deniz ortamında çökeltilmiş evaporitik seriyi (jips, dolomit, kireçtaşı, marn, kil- taşı) kapsamaktadır. Karbonat mineralleri dolomit ve kal¬ sit ile temsil edilmektedir. Dolomitler, Ca-dolomit bi¬ leşiminde olup Mg/Ca oranı 0.69-0.98 arasında değişmek¬ tedir. Bu formasyon Üst Kretase-Tersiyer sınırı için ö- nemli ipuçları vrebilecek bazı neoforme kil mineralleri (sepiyolit, paligorsit/atapuljit) de içermektedir. Dolo¬ mitlerde saptanan iz element içeriğine göre Mg, Co, Cu, Ki ve Cr'u diğer formasyonlara göre daha fazla içermek-tedir» Kızılyatak ve Kocaözü formasyonları kirayasal-bi- yokimyasal kireçtaşlarından oluşmaktadır (kalsit+dolomit)» Kocaözü formasyonunun kil mineralleri simektit+paligor- sit+klorit biçiminde `bir paraj'enez sunmaktadır, Kocaözü formasyonu karbonat mineralleri iz element miktarı açısından Sr ve Mn elementlerini daha çok içermektedir» Piroklastik kayaçlardan (tüf, aglomera, breş) o- luşan Hüyük formasyonu inceleme alanındaki ikinci volkanik evreye karşılık gelmektedir» Bazalt ve andezit bileşimindeki Karataştepe volkanitleri, bölgedeki son (üçüncü) volkanik aktiviteyi oluşturmaktadır. Üst Kretase'de karbonat mineralleri tümüyle kalsit ile temsil edilmekte iken, Paleosen'de dolomit ortaya çıkmaktadır. Eosen ve Oligosen yaşlı birimlerde kal¬ sit egemen olmakta ve buna az miktarda dolomit eşlik etmektedir» Kil mineralleri, üst Kretase'de simektit+klo- rit+illit, Paleosenfde sepiyolit+paligorsit+simektit, Eosen-Oligosen'de simektit+paligorsit+klorit şeklindedir. Karbonat minerallerinde Mg, Co, Cu, Ni ve Cr miktarları Paleosen'de en yüksek düzeye çıkmaktadır. Genellikle Sr, Fe, Mn, Zn, Na ve K konsantrasyonları Üst Kretase'den Eosen sonuna doğru azalmakta, Oligosen'de tekrar artmak¬ tadır* Kalsit ve dolomitlerde elementlerin değişim diyag¬ ramlarında ters bir ilişki bulunmaktadır. Kalsitlerde Ca-Sr negatif, Mg-Mn, Na-Sr ve Mn-Sr pozitif korelasyon göstermekte iken, dolomitlerde Ca-Sr pozitif, Mg-Mn, Na- Sr ve Mn-Sr negatif korelasyon sunmaktadır.

vii SUMMARY In this study, it has been aimed to determine the generalized stratigraphic sequence of different aged sedimentary units which have extensively outcrop ped, from Jurassic to Miocene, located within the south of Hekimhan in Malatya province, and to determine the lateral and vertical mineralogic and geo chemical variations of units» This study also aims to clarify the formation, the diagenetic evolution and distri butions of clay, zeolite and carbonate minerals, to investigate the contents of the major and trace ele ments of these minerals, and finally, to detect the geologic evolution and paleogeographic development of the whole sedimentary basin» For this purpose, the geologic map of 342 aq. km has been made of 1:25 000 scale and twelve litho- stratigraphic units have been divided into as forma tion. Prom bottom to top, these are Yukarxselimli formation of Upper Jurassic-Lower Cretaceous, Hekim han ophiolite, Güzelyurt, Boyalxkdere, Kösehasan for mations, Kuzukulağı volcanites and Yiğitler formation of Upper Cretaceous, Yağca formation of Pal eocene, Kxzilyatak formation of Upper Paleocene-Middle Eocene, Koca özü formatio of Upper Eocene-Lower Oligocene, HUyUk formation and Karataştepe volcanites of Miocene. Optical and electron microscope investigations, X-ray diffraction, major and trace element chemical analyses are crried out on great parts of the samples of 636 taken from point and measured sections in the lithostratigraphic units. According to the results obtained, Yukarxse limli formation which is carbonate platform feature includes limestone and dolomitle limestones of che mical sedimentation products, and calcite and rarely dolomite represent the carbonate minerals. Güzelyurt formation having reefal limestone lithology was pre cipitated by biochemical processes and carbonate ml-viii nerals were wholly formed from calcite. Boyalikdere formation contains conglomerate and sandstone litho- logies which were sedimented by turbid flows, Kb'sehasan formation in the flysch facies is a unit bearing detrital and chemical sedimentary rocks (sandstone, marl, limestone) with tuff intercalation. Carbonate minerals are represented by calcite. Clay minerals present a paragenesis such as smectite (Mg~ Pe montmorillonite, Al-Fe saponite)+chlorite (di-tri- octahedraD+illite. Authigenic zeolite minerals (cli- noptilolite, analcite) developped from volcanic glass exist in the tuffSo Analcites are situated in the deep areas having common detrital sedimentation and relatively low pH, for as clinoptilolites are observed in the regions where chemical sedimentation is domin ating and pH is larger, and these minerals cause a mineralogic variation in the lateral and vertical directions. This formation is the richest unit on account of trace elements in the carbonate fraction and includes much more Pe, Na and Zn elements. Kuzukulağı volcanites consisting of volcanic rocks in basaltic composition and pyroclastic rocks of Kösehasan formation form the first volcanic period. Yiğitler formation is composed of chemical limestone representing with calcite and seldom dolo mite. Carbonate minerals have far too much K concent ration in comparison with other formations. Clay mi nerals of unit are smectite+chlorite+illite. Yağca formation covers evaporitic series (gyp sum, dolomite, limestone, marl, claystone) which were sedimented in the shallow marine environ ment. Car bonate minerals are represented dolomite and calcite. Dolomites are Ca-dolomite composition and Mg/Ca ratio in these minerals varies between 0.69-0.98. This for mation also includes some neoformed clay minerals (sepiolite, palygorskite/attapulgite) which give im portant proofs for Upper Cretaceous-Tertiary boundary.ix Dolomites have much more Mg,Co,CUj Ni and Cr, consi dering other formations», Kızılyatak and Kocaözü formations are formed with chemical-biochemical limestones (calcite+dolomite). Clay minerals of Kocaözü formation present a para ge nesis such as smeetite+palygorskite+chlorite. Carbo- nate minerals of Kocaözü formation include much more Sr and Mn in trace element amounts» Hüyük formation consisting of pyroclastic rocks (tuff, agglomerate, breccia) equals to second volcanic period. Karataştepe volcanites composed of basalt and andesites are the products of final (third) vol canic activity in the region» Dolomite appears in the Paleocene, as carbo nate minerals are represented by completely calcite in the Upper Cretaceous, Calcite is dominant mineral in the Eocene and Oligocene units and little dolomite accompanies to this. Clay minerals have smectite+ch- lorite+illite in the Upper Cretaceous, whereas sepi- olite+palygorskite+smectite+chlorite, smectite+paly- goskite+chlorite associations in the Eocene-Oligocene. Mg, Co, Cu, Ni and Cr contents in the carbonate mi nerals of Paleocene rise to the most values. In ge neral, Sr, Fe, Mn, Zn, Na and K concentrations dec rease from Upper Cretaceous to the end of Eocene and increase in the Oligocene again. A reverse relation has seen in the element variation diagrams in the calcite and dolomites. Ca- Sr shows positive correlation, Mg-Mn, Na-Sr and Mn- Sr exhibit negative correlation in the dolomites, whereas Ca-Sr indicates negative correlation, posi tive correlations for Mg-Mn, Na-Sr and Mn-Sr element pairs.