Demirözü (Bayburt) permo-karboniferi: Kırıntılı tortul kayaçların petrografik ve jeokimyasal incelemesi

Abstract

Bu çalışmada, Demirözü (Bayburt) yöresindeki Permo-Karbonifer yaşlı kırıntılı tortul kayaçlar petrografik ve jeokimyasal yönden incelenmişlerdir. Bilindiği üzere, kırıntılı tortul kayaçlar, orojenik kuşakların özellikle aşınan kısımları hakkında bilgi verebilecek potansiyele sahip tek kaya grubudurlar. Bu kapsamda, Permo-Karbonifer yaşlı kırıntılı kayaçlar Çatalçeşme Köyü civarında iki, Çamdere Köyü civarında da bir lokasyonda ölçülmüş ve özellikle kırıntılı kayaçlar açısından örneklenmişlerdir.Geç Karbonifer yaşlı Çatalçeşme formasyonu çakıltaşı, kumtaşı, şeyl ve kireçtaşının sekansiyel ardışımından meydana gelen bir birimdir. Uyumlu olarak üzerine gelen Geç Karbonifer-Erken Permiyen yaşlı Hardişi formasyonu ise tabanda çakıltaşları ile başlar ve üste doğru transgresif özellikteki kumtaşı, silttaşı ve şeyllere geçiş gösterir. Çatalçeşme formasyonundaki kumtaşları iyi yuvarlaklaşmış ve olgunlaşmışlardır. Modal mineralojik olarak çoğunlukla sublitarenit ve daha az olarak da subarkoz ve kuvars arenit bileşimine sahiptirler. Buna karşılık Hardişi formasyonuna ait kumtaşları orta derecede yuvarlaklaşmış ve arkozik arenit bileşimindedirler. Diğer taraftan, daha doğudaki Çamdere ofiyolitik karışığı oluşum yaşı bakımından Hardişi formasyonunun eşleniği durumundadır. İçerisindeki kireçtaşı ve kumtaşları genellikle Çatalçeşme ile benzer paleontolojik ve sedimantolojik özelliklere sahiptir. Farklı olarak ince katmanlı sleyt tarafından kuşatılmış meta tüf, dolerit, meta-bazalt blokları içermektedir.Çatalçeşme kumtaşları genellikle % 85'den fazla SiO2 içermektedirler. Üzerine gelen Hardişi kumtaşlarının SiO2 içerikleri ise % 66-81 arasındadır. Çatalçeşme ve Hardişi formasyonları iz ve nadir toprak elementler (NTE) bakımından karşılaştırıldığında, Çatalçeşme formasyonu tüketilmiş değerler sergilemektedir. Diğer taratan, Çamdere ofiyolitik karışığına ait kırıntılı kayaçlar çok geniş bir bileşimsel değişim aralığı sunmaktadırlar (SiO2 = % 47-92).Çatalçeşme ve Hardişi formasyonlarına ait kayaçların ana ve iz element jeokimyaları tamamen felsik bir kaynaktan beslendiklerini göstermektedir. Granitlere benzer NTE profilleri, kaynak alanda granitik veya riyolitik bileşime sahip kayaçların yer aldığını göstermektedir. Çamdere ofiyolitik karışığına ait sleytlerin ana ve iz element içerikleri ise ortaç jeokimyasal bileşime sahip bir kaynağa işaret etmektedir. Çatalçeşme formasyonuna ait kumtaşları 75-81, Hardişi formasyonu ait kayaçlar ise 58-65 arasında değişen CIA (Chemical Index of Alteration) değerlerine sahiptir. Bu değerler kaynak alanda, Çatalçeşme kumtaşlarının çökelimi sırasında yoğun, Hardişi formasyonu kayaçlarının çökelimi sırasında ise orta derecede bir kimyasal ayrışmaya işaret etmektedir. Çamdere formasyonuna ait sleytlerin 67-79 arasında değişen CIA değerleri, çökelimleri sırasında kaynak alanda Çatalçeşme kumtaşlarının çökelimi sırasındakine benzer iklimsel koşullara işaret etmektedir. Çatalçeşme kumtaşlarının ana ve iz element jeokimyası tipik bir şekilde tortuların yeniden döngülenmesi ve olgunlaşması ile karakteristik olan pasif kenar ortamına işaret etmektedir. Hardişi formasyonuna ait kayaçlar ise aktif kıtasal kenar ve ada yayı gibi yitimle ilişkili tektonik ortamlara işaret etmektedir. Diğer taraftan, Çamdere ofiyolitik karışığına ait kırıntılı kayaçlar çok geniş bir tektonik ortam aralığı sunuyor gibi görünseler de, kumtaşlarının Çatalçeşme kumtaşları ile, sleytlerin ise Hardişi formasyonu kayaçları ile benzer tektonik ortamlarda yer aldığı görülmektedir.

In this study, the clastic sedimentary rocks in the Demirözü (Bayburt) area have been investigated in terms of their petrographical and geochemical compositions. As it is known, clastic sedimentary rocks form a single rock group having capability to give information on the disappeared parts of orogenic belts. In this contex, Permo-Carboniferous clastic rocks were measured in two locations near the Çatalçeşme as well as in one location near the Çamdere, and sampled especially in terms of their clastic rocks.Çatalçeşme formation is composed of sequential alternations of pebblestone, sandstone, shale and limestone. Hardişi formation, lies conformably over the Çatalçeşme, starts with pebblestone at the bottom and passes upward into the transgressive type sandstone, siltstone and shale. Sandstones of the Çatalçeşme formation were well-rounded and matured. They are largely of sublitarenite, and less subarkose and quartz arenite in composition. However, sandstones of the Hardişi formation are moderately rounded and arkosic arenite in compositipon. On the other hand, Çamdere ophiolitic mélange, which lies further east, appears to be equivalent of Hardişi formation in terms of time of occurrence. Limestones and sandstones in it generally carry the paleontological and sedimentological features similar to those of the Çatalçeşme. But, apart from the Çatalçeşme, it comprises blocks of meta-tuff, dolerite, basalt and meta-basalt surrounded by thin-bedded slate.Çatalçeşme sandstones have SiO2 contents > 85 wt %. SiO2 content of the clastic rocks of the Hardişi formation, stratigraphically above the Çatalçeşme, is in between 66-81 wt%. Once compared to each other, the Çatalçesme sandstones display more depleted trace and rare earth element (REE) concentrations than those of the Hardişi formation. On the other hand, the rocks of the Çamdere ophiolitic mélange exhibit a large compositional range (SiO2 = 47-92 wt %).A felsic provenance for the rocks of both the Çatalçeşme and Hardişi formations is inferred from their major and trace element geochemistry. REE profiles that are similar to those of the granites point to granitic or rhyolitic rocks in their source areas. Rocks with the moderate composition in the provenance are indicated by major and trace element geochemistry of the slates from the Çamdere ophiolitic mélange. Chemical Index of Alteration (CIA) values vary in between 75-81 for the Çatalçeşme sandstones while in between 58-65 for the rocks of the Hardişi formation. These CIA values point out an intensive and a moderate chemical alteration, respectively, in the source areas of the rocks from the Çatalçeşme and Hardişi formations. The CIA values of 67-79 of the slates from the Çamdere ophiolitic mélange imply climatic conditions in their source area similar to those of the Çatalçeşme sandstones. The major and trace element geochemistry of Çatalçeşme sandstones are typical of passive margin setting that is characterized by recycling and maturation of earlier sediments, whereas the rocks of the Hardişi formation carry the geochemical features of subduction related settings such as active continental margin, continental arc and oceanic island arc. On the other hand, although the clastic rocks of the Çamdere ophiolitic mélange seem to offer a large interval of tectonic setting, if rocks are considered separately, sandstones and slates in turn define same tectonic settings as those of the Çatalçeşme sandstone and Hardişi clastic rocks.