Yukarıdaki sonucu onaylarım. Prof. Dr. Ülkü MEHMETOĞLU Enstitü Müdüdrü

Transkript

1 ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ BOZDAĞ (ERCİYES BATISI) VOLKANİKLERİNİN MİNERALOJİSİ, PETROGRAFİSİ VE PETROLOJİSİ Oğuz ÜNSAL JEOLOJİ MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI ANKARA 2005 Her hakkı saklıdır

2 Doç. Dr. A. Umran DOĞAN danışmalığında, Oğuz ÜNSAL tarafından hazırlanan bu çalışma 30/03/2005 tarihinde aşağıdaki jüri tarafından oyçokluğu ile Jeoloji Mühendisliği Anabilim Dalı nda Yüksek Lisans tezi olarak kabul edilmiştir. Başkan: Prof. Dr. Halil BAŞ Üye : Prof. Dr. Doğan AYDAL Üye : Doç. Dr. A. Umran DOĞAN Yukarıdaki sonucu onaylarım Prof. Dr. Ülkü MEHMETOĞLU Enstitü Müdüdrü

3 İÇİNDEKİLER ÖZET..i ABSTRACT..ii TEŞEKKÜR.iii SİMGELER DİZİNİ.iv ŞEKİLLER DİZİNİ...v ÇİZELGELER DİZİNİ vii FOTOĞRAFLAR DİZİNİ...viii 1. GİRİŞ Amaç İnceleme Alanının Tanıtımı İnceleme Alanın Jeolojisi ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR MATERYAL VE YÖNTEM Materyal Yöntem Saha Çalışmaları Yöntemleri Labaratuvar Çalışmaları Yöntemleri ARAŞTIRMA BULGULARI Makroskobik Özellikler Bazaltik andezitlere ait makroskopik özellikler Dasitlere ait makroskopik özellikler Mineraloji - Petrografi Optik mikroskopik özellikler Bazaltik andezitlere ait optik mikroskop özellikler Dasitlere ait optik mikroskop özellikler Opak mikroskopik özellikler Toz X-Işını Difraksiyonu Taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve X-Işını enerji yayılımlı mikroanaliz (EDS) çalışmaları.35

4 4.3. Jeokimya CIPW Normları Harker Diyagramları Kayaç Sınıflaması Magmatik Köken Tektonik Ortam Spider Diyagramları İz elementlere göre yapılmış Spider diyagramları NTE lere göre yapılmış Spider diyagramları TARTIŞMA SONUÇLAR...69 KAYNAKLAR...70 EKLER...73 EK 1. İNCE KESİT VERİLERİ...74 EK 2. CIPW VERİLERİ EK 3. XRD VERİLERİ ÖZGEÇMİŞ...131

5 ÖZET Yüksek Lisans Tezi BOZDAĞ (ERCİYES BATISI) VOLKANİKLERİNİN MİERALOJİSİ, PETROGRAFİSİ VE PETROLOJİSİ Oğuz ÜNSAL Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Jeoloji Mühendisliği Anabilim Dalı Danışman: Doç. Dr. A. Umran DOĞAN Bozdağ volkanikleri, Erciyes Dağı zirvesinin 15 km batısında yer alan Erciyes volkanik kompleksinin bir bölümüdür. Çalışma alanı 1/ ölçekli Kayseri K-34-c4 paftasında yer alan ve yaklaşık 20 km 2 lik alanı kapsamaktadır. En yakın yerleşim birimi Kayseri iline bağlı Şeyhşaban ve Sürtme köyleridir. Çalışma alanından alınan örnekler üzerinde detaylı optik mikroskop, opak mikroskop, Taramalı Elektron Mikroskobu-Enerji Yayılımlı Spektrometresi, tüm kayaç toz X Işını Difraksiyonu ve İndüktif Eşleşmiş Plazma-Kütle Spektrometresi analizleri yapılmıştır. Jeokimyasal analiz sonuçlarına dayanılarak yapılan diskriminant diyagramları ile bölgedeki volkaniklere ait kayaç sınıflaması, magmatik köken ve tektonik ortam yorumları yapılmıştır. Jeokimyasal analiz sonuçlarına dayanan kayaç sınıflamasına göre inceleme alanı içerisnde bazaltik andezit ve dasit olmak üzere iki farklı volkanik kayaç belirlenmiştir. Magmatik köken olarak çalışma alanındaki bazaltik andezit ve dasitlerin subalkalin (kalkalkalin) kökende olduğu belirlenmiştir. Tektonik ortama bakıldığında ise inceleme alanındaki kayaçların yıkıcı levha sınırı bazaltları ve farklılaşımlar bölgesinde yer aldığı gözlenmiştir. 2005, 131 sayfa ANAHTAR KELİMELER: Erciyes, Bozdağ Volkanikleri, bazaltik andezit, dasit, Kuvaterner i

6 ABSTRACT Master Thesis MINERALOGY, PETROGRAPHY, AND PETROLOGY OF BOZDAG VOLCANICS (WEST OF ERCIYES) Oguz UNSAL Ankara University Graduate School of Natural Applied Sciences Department of Geological Engineering Supervisor: Assoc. Prof. Dr. A. Umran DOGAN Bozdag volcanics are part of the Erciyes volcanic complex and located at 15 km west of peak of Erciyes Mountain. The study area covers approximately 20 km 2 on the 1/ map of K-34- c4. The nearest districts are Şeyhşaban and Sürtme villages, which are belong to Kayseri province, Central Anatolia, Turkey. In this study, Bozdag volcanics have been studied in detail using optical and opaque microscopes, scanning electron microscopy-energy dispersive spectrometry, whole rock powder X-ray diffraction, and inductively coupled plasma-mass spectroscopy techniques. NewPet geochemical discriminant diagrams have been used for nomenclautre, magmatic origin, and tectonic environments of the Bozdag volcanics. According to the nomenclature, the volcanics have been classified into two different volcanic rocks as basaltic andesite and dasite. In terms of magmatic origin, both basaltic andesite and dasite have been identified as subalkaline and calcalkaline origins. Through examining the tectonic environments of the study area volcanics, destuctive plate margins basalts and differentites for both basaltic andesites and dacites have been determined. 2005, 131 pages KEY WORDS: Erciyes, Bozdag volcanics, basaltic andesite, dacite, Quaternary ii

7 TEŞEKKÜR Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Jeoloji Mühendisliği Anabilim Dalı nda hazırlanan Yüksek Lisans Tezi Doç. Dr. A. Umran Doğan ın danışmanlığında yapılmıştır. Tez çalışmam süresince beni yönlendiren ve hiçbir konuda yardımlarını esirgemeyen, ICP-MS analizlerini ACME laboratuvarlarında yaptıran, SEM-EDS ve XRD çalışmalarını TPAO Araştırma Laboratuvarlarında yapılmasına ve optik mikroskop fotoğraflarının Cincinnati Üniversitesi ve Iowa Geological Survey de çekilmesine olanak sağlayan danışman hocam Doç. Dr. A. Umran Doğan a, tezimin değişik aşamalarında petroloji ve jeokimya konusunda yardımcı olan Yrd. Doç. Dr. Meral Doğan a (Hacettepe Üniversitesi), opak mikroskop incelemelerindeki yardımlarından dolayı Prof. Dr. Şükrü Koç a, ince kesit incelemelerindeki yardımlarından dolayı Doç. Dr. Yusuf Kaan Kadıoğlu na, arazi incelemelerindeki katkılarından dolayı Prof. Dr. Halil Baş a (Niğde Üniversitesi), arazi çalışmaları ve tezin yazım aşamasına katkılarından dolayı Uygulamalı Mineraloji Merkezi doktora öğrencilerinden Arş. Gör. F. İrem Yeşilyurt a, Serhat Özbay a, yüksek lisans öğrencilerinden Zafer Doğruel ve Gökçe Üstünışık a, arazi çalışmalarına katkılarından dolayı lisans öğrencilerinden Hakan Kuleci, Onur Conger, Merih Tığlı, Ali Deveciler e ve her zaman tüm desteğiyle yanımda olan aileme teşekkür ederim. Oğuz ÜNSAL Ankara, Mart 2005 iii

8 SİMGELER DİZİNİ Am ANTE B CAB EDS E-MORB H HNTE ICP-MS I IAB IAT JCPDS LKT M M MORB NTE N-MORB OFB OIA OIT O Ol P Pm SEM XRD Alkali Magmatizma Ağır Nadir Toprak Elementleri Boşluk Kalkalkali Bazalt Enerji Yayılımlı Spektrometre Zenginleşmiş Okyanus Ortası Sırtı Bazaltı Hornblend Hafif Nadir Toprak Elementleri İndüktif Eşleşmiş Plazma-Kütle Spektrometresi Şiddet Ada Yayı Bazaltı Ada Yayı Toleyiti Toz x-ışını difraksiyon spektrumu birleşik komitesi Düşük Potasyumlu Toleyit Manyetit Mikrolit Okyanus Ortası Sırtı Bazaltı Nadir Toprak Elementleri Normal Okyanus Ortası Sırtı Bazaltı Okyanus Tabanı Bazaltı Okyanus Adası Alkali Bazaltı Okyanus Adası Toleyiti Opak mineral Olivin Plajiyoklaz İlksel manto Taramalı electron mikroskobu X-Işınları Difraksiyonu iv

9 ŞEKİLLER DİZİNİ Şekil 1.1. İnceleme alanını gösteren yer bulduru haritası...2 Şekil 1.2. İnceleme alanına ait örnek ve Jeoloji haritsı (Güner vd ten değiştirilerek alınmıştır) 3 Şekil 1.3. Erciyes stratovolkanının yeni Erciyes evresinin genelleştirilmiş stratigrafik dikme kesiti (Kürkçüoğlu, 1998) Şekil 4.1. Bozdağ volkaniklerinin Streckeisen (1976) a göre sınıflaması...14 Şekil 4.2. Bozdağ volkaniklerinin CIPW normlarından hesaplanan mineralojik bileşimi gösteren KAP üçgen diyagramı 15 Şekil 4.3. Bozdağ volkaniklerine ait labrador ve kristobalit mineralini gösteren XRD çekimi...36 Şekil 4.4. Bozdağ volkaniklerine ait kristobalit (SiO 2 ) mineralinin Si elementi içeriğini gösteren EDS diyagramı...37 Şekil 4.5. Bozdağ volkaniklerine ait SiO 2 - ana oksit (w%) Harker diyagramları...42 Şekil 4.6. Bozdağ volkaniklerine ait SiO 2 (w%) - iz element (ppm) Harker diyagramları...43 Şekil 4.7. Bozdağ volkaniklerine ait SiO 2 (w%) - NTE ler (ppm) Harker diyagramları...44 Şekil 4.8. Bozdağ volkaniklerine ait SiO 2 - Na 2 O+K 2 O diyagramı (Le Maitre, 1989)...46 Şekil 4.9. Bozdağ volkaniklerine ait SiO 2 - K 2 O diyagramı (Le Maitre, 1989)..47 Şekil Bozdağ volkaniklerine ait Zr/TiO 2 - SiO 2 diyagramı (Winchester ve Floyd, 1977)...48 Şekil Bozdağ volkainiklerine ait SiO 2 - (Na 2 O+K 2 O) diyagramı (Irvine ve Baragar, 1971)...50 Şekil Bozdağ volkaniklerine ait Na 2 O+K 2 O - FeO t MgO diyagramı (Irvine ve Baragar, 1971)...51 Şekil Bozdağ volkaniklerine ait Al 2 O 3 - FeO t +TiO 2 - MgO diyagramı (Jensen, 1976)...52 v

10 Şekil 4.14 Bozdağ bazaltik andezitlerine ait Zr - Ti/100 - Y 3 (ppm) diyagramı (Pearce ve Cann, 1973)...54 Şekil Bozdağ bazaltik andezitlerine ait Zr - Ti/100 - Sr/2 (ppm) diyagramı (Pearce ve Cann, 1973)...55 Şekil Bozdağ volkaniklerine ait Th - Zr/117 - Nb/16 (ppm) diyagramı (Wood, 1980)...56 Şekil Bozdağ volkaniklerine ait Th - Hf/3 - Nb/16 (ppm) diyagramı (Wood, 1980)...57 Şekil Bozdağ volkaniklerine ait Th - Hf/3 - Ta (ppm) diyagramı (Wood, 1980)...58 Şekil Bozdağ bazaltik andezitlerine ait iz elementlere göre yapılmış Spider diyagramı (İlksel manto normalizasyonu, Mc Donough vd, 1992)...61 Şekil Bozdağ dasitlerine ait iz elementlere göre yapılmış Spider diyagramı (İlksel manto normalizasyonu, Mc Donough vd, 1992)...61 Şekil Bozdağ bazaltik andezitlerine ait iz elementlere göre yapılmış Spider diyagramı (Kondrit normalizasyonu, Thompson, 1982)...62 Şekil Bozdağ dasitlerine ait iz elementlere göre yapılmış Spider diyagramı (Kondrit normalizasyonu, Thompson, 1982)...62 Şekil Bozdağ bazaltik andezitlerine ait iz elementlere göre yapılmış Spider diyagramı (Morb normalizasyonu, Pearce, 1983)...63 Şekil Bozdağ dasitlerine ait iz elementlere göre yapılmış Spider diyagramı (Morb normalizasyonu, Pearce, 1983)...63 Şekil Bozdağ bazaltik andezitlerine ait NTE lere göre yapılmış Spider diyagramı (Kondrit normalizasyonu, Taylor ve Mc Lennan, 1985)...65 Şekil Bozdağ dasitlerine ait NTE lere göre yapılmış Spider diyagramı (Kondrit normalizasyonu, Taylor ve Mc Lennan, 1985)...65 Şekil Bozdağ bazaltik andezitlerine ait NTE lere göre yapılmış Spider diyagramı (İlksel manto normalizasyonu, Mc Donough vd, 1991)...66 Şekil Bozdağ dasitlerine ait NTE lere göre yapılmış Spider diyagramı (İlksel manto normalizasyonu, Mc Donough vd, 1991)...66 vi

11 ÇİZELGELER DİZİNİ Çizelge 4.1. Çalışma alanı kayaçlarının yüzde (%) mineral içerikleri 23 Çizelge 4.2. Çalışma alanı bazaltik andezitlerine ait mineralojik bileşim (f: fenokristal, m: mikrolit)...25 Çizelge 4.3. Çalışma alanı basitlerine ait mineralojik bileşim (f: fenokristal, m: mikrolit)...25 Çizelge 4.4. Çalışma alanına ait örneklerin tüm kayaç XRD analiz sonuçları...34 Çizelge 4.5. Bazaltik andezitlere ait CIPW norm çizelgesi...40 Çizelge 4.6. Dasitlere ait CIPW norm çizelgesi...40 vii

12 FOTOĞRAFLAR DİZİNİ Foto 4.1. Bozdağ volkaniklerine ait bazaltik andezitlerin arazideki görünümü...17 Foto 4.2. Bozdağ volkaniklerine ait gözenekli bazaltik andezit örneğinin makro görüntüsü...17 Foto 4.3. Bozdağ volkaniklerine ait gözenekli bazaltik andezit örneğinin makro görüntüsü...18 Foto 4.4. Bozdağ volkaniklerine ait bazaltik andezit örneğinin makro görüntüsü...18 Foto 4.5. Bozdağ volkaniklerine ait dasitlerin arazideki yayılımı...19 Foto 4.6. Bozdağ volkaniklerine ait dasit örneğinin makro görüntüsü...19 Foto 4.7. Bozdağ volkaniklerine ait dasit örneğinin makro görüntüsü...20 Foto 4.8. Bozdağ volkaniklerine ait dasit örneğinin makro görüntüsü...20 Foto 4.9. Bozdağ volkanikleri hipokristalen porfirik dokulu vesiküler boşluklu bazaltik andezit kesitinin 2. nikol görüntüsü (M: mikrolit, B: vesiküler boşluk, Ol: olivin)...26 Foto Bozdağ volkanikleri hipokristalen porfirik dokulu bazaltik andezit kesitindeki glomeroporfirik dokunun 2. nikol görüntüsü (M: mikrolit, Ol: olivin)...26 Foto Bozdağ volkanikleri hipokristalen porfirik dokulu bazaltik andezit kesitindeki olivin mineralinin kenarlarından itibaren demirin açığa çıkmasıyla göstermiş olduğu iddigsitleşmenin 2. nikol görüntüsü (Ol: olivin) 27 Foto Bozdağ volkanikleri hipokristalen porfirik dokulu bazaltik andezit kesitindeki polisentetik ikiz ve zonlanma gösteren plajiyoklaz fenokristalinin2. nikol görüntüsü (P: plajiyoklaz)...27 Foto Bozdağ volkanikleri hipokristalen porfirik dokulu dasit kesitindeki polisentetik ikizlenme gösteren altere olmuş plajiyoklaz mineralinin 2. nikol görüntüsü (P:plajiyoklaz)...28 Foto Bozdağ volkanikleri hipokristalen porfirik dokulu dasit kesitindeki hornblend mineralinin ve opak mineral yoğunluğunun 1. nikol görüntüsü (H: hornblend, O: opak)...28 viii

13 Foto Bozdağ volkanikleri hipokristalen porfirik dokulu dasit kesitindeki öz şekilli, çift yönde dike yakın dilinimli piroksen (ojit) mineralinin 1. nikol görüntüsü. Prx: piroksen)...29 Foto Bozdağ volkanikleri hipokristalen porfirik dokulu dasit kesitindeki öz şekilli, sanidin mineralinin 1. nikol görüntüsü. S:Sanidin)...29 Foto Bozdağ volkaniklerine ait gang tarafından kenarlardan itibaren arnatılan üçgen ve dörtgen özşekilli manyetit kristallerinin 1. nikol görüntüsü..31 Foto Bozdağ volkaniklerine ait çubuksu şekilli manyetit kristalinin 1. nikol görüntüsü...31 Foto Bozdağ volkaniklerine ait opaklaşarak zonlu yapı ve kenarlarda kırmızı iç yansıma gösteren gösteren bir gang mineralinin 2. nikol görüntüsü.32 Foto Bozdağ volkaniklerine ait öz eşkilli manyetit kristallerinin 1. nikol görüntüsü...32 Foto Bozdağ volkaniklerine ait kristobalit, amorf silika ve kil gelişimlerinin (illit/smektit) SEM görüntüsü 36 Foto Bozdağ volkaniklerine ait kil gelişimlerinin (illit/smektit) SEM görüntüsü..37 ix

14 1. GİRİŞ İnceleme alanı, Kayseri ilinin güneyinde bulunan K-34-c4 paftası içinde yer alan 3891 m yükseklikteki Erciyes Dağı nın 15 km batısında bulunan 1772 m yükseklikteki, yaklaşık 20 km 2 lik bir alana yayılmış Bozdağ volkaniklerini kapsamaktadır (Şekil 1.1). Çalışma alanından alınan ve GPS ile koordinatları belirlenen ve Güner vd (1984) den alınan haritaya işlenen (Şekil 1.2) kayaç örnekleri üzerinde yapılan mineralojik, petrografik ve jeokimyasal çalışmalar sonucu Bozdağ volkanik kayaçları ayrıntılı olarak incelenmiştir. Elde edilen kimyasal analiz sonuçları jeokimyasal diyagramlarda sistematik olarak değerlendirilerek Bozdağ volkanik kayaçları sınıflandırılmış, magmatik köken ve tektonik ortamları hakkında yorumlar yapılmıştır. 1

15 K Bozdag 1772 m Erciyes Dagi 3917 m Şekil 1.1 İnceleme alanını gösteren yer bulduru haritası 15 km 2

16 Kayseri K-34-c4 K 1 km Dasit Bazaltik andezit Şekil 1.2. İnceleme alanına ait örnek ve jeoloji haritası (Güner vd,1984 den alınmıştır). 3

17 1.1. Amaç Bu çalışmada inceleme alanı içerisinde yer alan volkanik kayaçlara ait örneklerin mineralojik ve petrografik olarak incelenmesi, petrolojik çalışmalar ile kayaç kimyasının ayrıntılı olarak belirlenmesi ve karşılaştırılması yoluyla magmatik köken ve tektonik ortam belirlemek ve Erciyes kompleksi içindeki yerini bulmak ana hedef olarak belirlenmiştir. Ayrıca bu çalışmalar sonucunda elde edilen sonuç ve yorumların Orta Anadolu nun volkanik kayaçlarının modellenmesine katkıda bulunması da planlanmıştır. 4

18 1.2. İnceleme Alanının Tanıtımı İnceleme alanı Ankara'ya 335 km uzaklıkta, Kayseri ilinin güneyinde Kayseri K-34-c4 paftasında yer alan ve yaklaşık 20 km 2 alana yayılmış Bozdağ volkanikleridir. En yakın yerleşim birimi Şeyhşaban ve Sürtme köyleri olup, Kayseri iline bağlıdırlar. Bozdağ volkanikleri Orta Anadolu nun en önemli volkanik komplekslerinden birisi olan 3891 m. yükseklikteki Erciyes Dağı nın yaklaşık 15 km batısında yer almaktadır. 1/ ölçekli topoğrafik haritada üç adet Bozdağ görülmektedir. Bunlardan biri çalışma alanı kuzeyine düşmekte, diğer ikisi çalışma alanın içinde bulunmaktadır. Bu çalışmada bahsi edilen Bozdağ, Erciyes zirvesinin tam batısında yer almaktadır. Erciyes Dağı yaklaşık 68 volkan konisi ve lav akıntılarından oluşmuştur. Bölgedeki volkanik aktiviteler Pliyosenden başlayarak M.Ö e kadar devam etmiş ve yakın zamana kadar da gaz çıkışları gözlenmiştir. Yörede karasal bir iklim hakimdir. Yazları sıcak ve kurak, kışları ise çok soğuk ve yağışlı geçen inceleme alanında yağışların büyük bölümü kar şeklindedir. Yağış miktarı Türkiye ortalamasının altındadır. Bölgenin yüksek kesimleri Ekim ortasından Nisan ayı sonuna kadar karla örtülü olarak kalmaktadır. Doğal bitki örtüsü bakımından fakir olan bölgede yüksek kesimlerde koruluklar bulunmaktadır. Düzlük alanlarda ve dere içlerinde ise meyve ve kavak ağaçları yetiştirilir. Yöre halkının en önemli geçim kaynakları tarım ve hayvancılıktır. En çok yetiştirilen ürünler; buğday, arpa, ayçiçeği ve üzüm en çok yetiştirilen hayvanlar da sığır, koyun ve keçidir. 5

19 1.3. İnceleme Alanın Jeolojisi İnceleme alanında daha önceden ayrıntılı bir petrografik, jeolojik ve yaşlandırma çalışması yapılmamıştır. Daha önce yapılan çalışmalar Erciyes Dağını kapsamakta ve inceleme alanıda bu kompleksin içinde yer almaktadır. Erciyes dağının volkanolojik gelişimi değişik araştırmacılara göre değişik safhalara ayrılmıştır. Ayrancı (1969), volkanolojik gelişmeyi 3 safhaya ayırmıştır. Bu safhalar yaşlıdan gence doğru a. Orojen volkanizmasının başlaması b. İntermediyer ile bazik orta volkanizma safhası c. Genç volkanik faaliyetlerdir. Güner vd. (1984) de Erciyes volkanizmasını 3 ana gelişim evresine ayırmışlar ve bu evreleri yaşlıdan gence doğru a. Başlangıç volkanizması b. Erciyes ana konisindeki volkanik etkinlik c. Paraziter genç volkanizma dönemi şeklinde sıralamışlardır. Şen (1997), daha önceki arazi çalışmalarını ve literatürde var olan radyometrik yaşları kullanarak ile Erciyes strato volkanını oluşturan ve farklı lavlar ve piroklastikler kendi içinde ayırtlayarak haritalamış ve genel stratigrafik istifini oluşturmuştur, ayrıca Erciyes dağının volkanolojik gelişimini Koçdağ ve yeni Erciyes safhalarına ayırmıştır. Kürkçüoğlu vd (1998), tekrarlanan aktiviteler sonucu Koçdağ ve Erciyes sekanslarının oluştuğunu belirtmişlerdir (Şekil 1.3). İnceleme alanındaki benzer kayaçlarında yer aldığı yeni Erciyes evresinin stratigrafik kesitinde en alt kısmında Notsu et al. (1995) ya göre 1,734+0,0069 My olarak yaşlandırılan bazaltlar yer almaktadır. Bunların üzerinde andezitik lavlar yer almaktadır. Bir üst seviyede Innocenti et al. (1975) tarafından 0,9+0,2 My olarak yaşlandırılmış 2. dasitik lavlar vardır ki; bunlar inceleme alanı olan Bozdağ dasitleriyle denk olduğu düşünülmektedir. Bunları breş deposiziti ve bunun üzerinde Ercan vd. (1994) tarafından 0,29+0,04 ve 0,53+0,04 My olarak yaşlandırılmış 1. bazaltik andezit lavları bulunmaktadır ki; bunlarda inceleme alanındaki bazaltik andezit olarak adlandırılmış volkaniklere denk olmalıdır. Daha sonra stratigrafik kolonda 3. dasitik lav, alkali bazalt ve bazaltik andezit lav, 2. andezitik lav şeklinde devam etmektedir. Notsu et al. (1995) ya göre en son patlama 0,083+0,005 my olarak yaşlandırılmıştır (Şekil 1.3). 6

20 Yeni Erciyes Evresi Zayif Ekstruzif, effuzif Yas (My) Kuvvetli Eksplozif Ekstruzif Volkanik Cig Riyodasit (II) Taban yayilimi ve Pliniyen geri dusmeler Pomza akintisi Dasit (IV) Riyodasit (I) Pliniyen geri dusmeler Taban yayilimi urunleri Pliniyen geri dusmeler Pomza akintisi Blok ve kul akintisi Pomza akintisi Andezit (II) Bazaltik andezit (II) Dasit (III) Bazaltik andezit (I) (3) (2) (3) (2) (1) (2) Bres depoziti Dasit (II) (1) Andezit (I) Şekil 1.3. Erciyes stratovolkanının yeni Erciyes evresinin genelleştirilmiş stratigrafik dikme kesiti (Kürkçüoğlu 1998). (1) İnnocenti vd., 1975 (2) Ercan vd., 1994 (3) Notsu vd.,

21 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Bozdağ bölgesinde daha önce özgün bir çalışma yapılmamıştır. Yapılan çalışmaların tümü Erciyes Dağı ve çevresini ele almaktadır. Erciyes ve civarı ile ilgili yapılmış önceki çalışmalar, Ayrancı (1969), Güner vd (1984), Pasquare vd (1988), Aydar vd (1994), Notsu vd (1995), Türkecan vd (1998), Kürkçüoğlu vd (1998), Alıcı (2000), Şen vd (2002), Şen vd (2003) i kapsamaktadır. Ayrancı (1969) Erciyes volkanik provensinde volkanolojik gelişmeyi 3 safhaya ayırmıştır. Bu safhalar yaşlıdan gence doğru a. Orojen volkanizmasının başlaması b. İntermediyer ile bazik orta volkanizma safhası c. Genç volkanik faaliyetlerdir. Güner vd (1984) Erciyes volkanizmasını 3 ana gelişim evresine ayırmışlardır. Bu evreler yaşlıdan gence doğru a. Başlangıç volkanizması b. Erciyes ana konisindeki volkanik etkinlikler c. Paraziter genç volkanizma dönemidir. Pasquare vd (1988) Orta Anadolu da Neojen ve Kuvaterner de volkanizmanın Afro- Arabian ve Eurasian levhaları arasında kıtasal çarpışma ile ilişkili olduğunu belirtmiştir. Aydar vd (1994), Kapadokya bölgesinin Kuvaterner yaşlı volkanizmasının volkanikyapısal ve petrolojik incelemesini yaptıkları çalışmalarında volkanik yapıları stratovolkan ve monojenik yapılar olarak iki grup halinde toplamışlar ve Erciyes dağını strato-volkan olarak tanımlamışlardır. Notsu vd (1995), Orta ve Doğu Anadolu da Neojenden Kuvaternere kadar olan zaman aralığında gelişen volkanizmaların kıtasal çarpışma ile ilişkili olduğunu savunmuşlardır. Erciyes volkaniklerinin kimyasal bileşim ve izotopik oranlarına göre kalkalkalin karakterli andezitik magmanın fraksiyonel kristalleşme ve buna eşlik eden kıtasal asimilasyon tarafından bazaltik magmadan türediğini belirtmişlerdir. Türkecan vd (1998), Erciyes volkanitlerine ait kayaçların bazalttan riyolite kadar bir seri oluşturduğunu, İncesu ve Valibaba ignimbritlerinin Erciyes volkaniklerinin ilk 8

22 ürünleri oldugunu belirtmişlerdir. Petrolojik açıdan Erciyes volkanitlerinin oluşumunda fraksiyonel kristalleşme ile birlikte kabuksal asimilasyonun da etkin olduğunu açıklamışlardır. Kürkçüoğlu vd (1998), Erciyes volkaniklerine ilişkin jeokimya ve petrolojik çalışmalar yapan araştırmacılar Kuvaterner yaşlı Erciyes stratovolkanının ürünlerinin piroklastik depolanmalar ve lav akıntıları olduğunu belirtmişler ve bu ürünlerin kalk-alkalin karakterli olduğunu tekrarlanan aktiviteler sonucu Kocdağ ve Erciyes sekanslarını oluşturduğunu belirtmişlerdir. Jeokimyasal veriler ile Erciyes stratovolkanının çarpışma sonrası genişleyen Anadolu plakasının neden olduğu Levha İçi Volkanizma orijinli olduğunu belirtmişlerdir. Alıcı (2000) Orta Anadolu daki Kuvaterner yaşlı bazaltik volkanitlerin kökenine ait çalışması kapsamında Erciyes stratovolkanının güneyinde yer alan Karnıyarık tepelere ait Kuvaterner bazaltik ürünlerini ve Erciyes kuzeybatısındaki cüruf konilerini incelemiştir. Buradaki kayaç türlerinin bazaltik traki-andezit ve bazaltik türde olduğunu, bu volkanitlerin bölgede Üst Miyosen sonrası gelişen gerilme rejimleri sonucu oluştuğunu, volkanitlerin kökeninde dalma-batma ilişkili volkanizmaların jeokimyasal izlerini taşıdığını fakat daha fazla kıta içi zenginleşmeler gösterdiğini belirtmiştir. Kürkçüoğlu vd (2001), Erciyes stratovolkanını ilk ürünleri olarak kabul edilen toleyitik bazaltlar ile daha sonraki evrelerde türemiş kalkalkalin kayaçların ilişkisini belirlemeye yönelik çalışmalar yapmışlardır. Toleyitik bazaltların tüketilmiş astenosferik manto (MORB benzeri) kaynağından türediğini, kalkalkalin magmanın orijininin ise ilksel bazaltik mağmanın yüzeye çıkarken AFC prosesinin eklenmesi ve litosferik katkınında olması ile yeni kalkalkalin mağma türediğine işaret etmektedirler. Şen vd (2002), Erciyes stratovolkanının güneyinde bulunan riyodasitik dom olan Dikkartın Dağının patlamadan itibaren püskürme safhalarındaki volkanolojik gelişimi inceleyen araştırmacılar, patlama safhalarının oluşması boyunca mağma komposizyonunda değişiklikler olmadığını ve patlama şeklinin mağmadaki gazların çıkması ve patlamaya meteorik suyun katılmasıyla kontrol edildiğini belirtmişlerdir. 9

23 Şen vd (2003), Erciyes dağının volkanolojik gelişimini Koçdağ ve Erciyes safhaları olmak üzere iki kısma ayırmışlardır. Erciyes safhasını da kendi içinde effusive-extrusive patlamalar ve extrusive-explosive patlamalar şeklinde belirtmişlerdir. 10

24 3. MATERYAL VE YÖNTEM 3.1. Materyal Erciyes Dağı batısındaki Bozdağ bölgesinde yapılan arazi çalışmasında toplam 73 adet el örneği toplanmış ve bunlar üzerinde makroskobik, ince kesit (73 adet), parlatma kesit (10 adet), tüm kayaç toz XRD (3 adet), SEM-EDS (2 adet) ve jeokimyasal çalışmalar (14 adet) yapılmıştır Yöntem Saha Çalışmaları Yöntemleri Araziye 2003 ve 2004 yılı Haziran aylarında çıkılmış olup arazinin genel yapısı ve bölgede farklı volkanik evrelerdeki kayaçların birbiri ile dokanak ilişkisi incelenmiş ve bölgedeki etkili volkanizmayı temsil eden örnekler toplanmıştır. GPS ile koordinatları belirlenen örnekler 1/25000 ölçekli haritaya işlenmiştir (Şekil 1.2) Laboratuvar Çalışmaları Yöntemleri i. Makroskopik Tanımlamalar: Araziden toplanan örneklere ait makroskobik tanımlamalar yapılıp, kayaçlara ait makro fotoğraflar çekilmiştir. ii. İnce Kesit İncelemeleri: İnceleme alanından toplanmış örneklerin 74 tanesinden Ankara Üniversitesi ve Iowa Üniversitesi laboratuvarlarında yapılan incekesitler polarizan mikroskopta ayrıntılı olarak incelenmiş, tanımlamaları yapılmış ve gerekli görülen mineral ve dokuların fotoğrafları çekilmiştir. iii. Parlatma Kesit İncelemeleri: Bölgeye ait tüm incekesitler detaylı olarak tanımlandıktan sonra opak mineral yoğunluğu fazla olan 10 adet örneğin parlatma kesitleri MTA laboratuvarında yapılmıştır. Bu örnekler cevher mikroskobunda incelenerek kayaçlardaki opak mineraller belirlenmiştir. 11

25 iv. Toz X Işını Difraksiyon (XRD) Çalışmaları: İnce kesit incelemeleri yapılan örneklerden 3 adet örneğin tüm kayaç toz XRD çekimleri Türkiye Petrolleri Anonim Ortaklığı laboratuvarlarında yapılarak kayaçların içerdiği mineraller özellikle feldispatların türleri ve alterasyon ürünü mineraller belirlenmiştir. v. Taramalı Elektron Mikroskop (SEM) ve Enerji Yayılımlı Spektrometre (EDS) Çalışmaları: Seçilen bazı örnekler üzerinde Türkiye Petrolleri Anonim Ortaklığı laboratuvarlarında SEM ve EDS çalışmaları yapılmış ve bazı volkaniklere ilişkin gaz boşluklarının şekli ve bu boşluklarda oluşan ikincil mineraller belirlenmiştir. vi. İndüktif Eşleşmiş Plazma - Kütle Spektrometresi (ICP - MS) Çalışmaları: Seçilen 14 adet örneğin ICP MS ile kantitatif olarak ana oksit, iz ve nadir toprak elementleri (NTE) analizleri ACME laboratuarlarında (Kanada) yapılmıştır. vii. Jeokimyasal Diskriminant Diyagram Çalışmaları: Çalışma alanındaki kayaçlara ait kimyasal analiz sonuçlarının diskriminant diyagramlarında kullanılabilirliğinin testi ve fraksiyonel kristallenme sürecinin incelenmesi Harker diyagramları kullanılarak yapılmıştır. Kimyasal analiz sonuçları NewPet jeokimya programına aktarılarak kayaçlara ait kayaç sınıflamaları belirlenmiş, magmatik köken ve tektonik ortam yorumları yapılmıştır ve tezde kullanılmıştır. Ayrıca NewPet programında elde edilen grafikler MinPet ve IgPet programlarından elde edilen grafiklerle deneştirilmiştir. 12

26 4. ARAŞTIRMA BULGULARI Bu bölümde araştırmanın konusu olan Bozdağ volkaniklerine ait makroskobik, mikroskobik ve jeokimyasal bulgular ortaya konulmuştur. Çalışma alanında bulunan volkanik kayaçlar, kimyasal analiz sonuçları kullanılarak elde edilen kayaç sınıflaması gözönünde bulundurularak, bazaltik andezit ve dasit olmak üzere iki ana başlık halinde incelenmiştir. Çalışma alanından yeterli sayıda toplanan örneklerden ince kesitler yapılarak petrografik olarak kayaç tanımlamaları detaylı olarak, parlatma kesitler ile de opak mineral tanımlamaları yapılmıştır. İnce kesitler yardımı ile yapılan petrografik kayaç sınıflamaları Streckeisen (1976, 1979) diyagramında, mineral yüzdeleri esas alınarak gösterilmiştir (Şekil 4.1). Ayrıca kimyasal analizi yapılan kayçların CIPW normlarından hesaplanan mineralojik KAP üçgen diyagramında gösterilmiştir (Şekil 4.2). Tüm ince kesit incelemeleri Ek-1 de verilmiştir. Minerallerin birbirleriyle, minerallerin hamur ile ilişkisi fotoğraflarla gösterilmiştir. Seçilen örneklerden ICP-MS yöntemi ile kimyasal analizler yapılmıştır. Bu analizlerden elde edilen ana oksit değerlerinden CIPW normatif bileşimleri elde edilmiş ve petrografik incelemeler CIPW normlarıyla karşılaştırılmıştır. CIPW normları Ek-2 de verilmiştir. Kimyasal analizlerden elde edilen ana oksit, iz element ve NTE değerleri jeokimyasal diyagramlara aktarılarak kayaç türleri belirlenmiştir. Jeokimyasal diyagramlarla kayaçların magmatik köken ve tektonik ortamaları belirlenerek elde edilen bulgular iz ve NTE lere göre yapılan Spider diyagramları ile desteklenmiştir. 13

27 K 90 KUVARSOLiT KUVARS GRANiTOID 60 KUVARSLI AF TRAKiT 20 AF TRAKiT 5 A FELDiSPATOiDLi AF TRAKiT 10 FELDiSPATOiDLi TRAKiT AF RIYOLiT KUVARSLI TRAKiT RiYOLiT KUVARSLI LATiT DASiT ANDEZiT/ BAZALT TRAKiT LATiT FELDiSPATOiDLi 65 FELDiSPATOiDLi 90 LATiT ANDEZiT/BAZALT FONOLiT TEFRiTiK FONOLiT FONOLiTiK TEFRiT TEFRiT P K 60 FOiDiT F ULTRAMAFiTiT A P K: Kuvars A: Alkali Feldispat P: Plajiyoklas F: Feldispatoid F Şekil 4.1. Bozdağ volkaniklerinin Streckeisen (1976) a göre sınıflaması 14

28 K 90 KUVARSOLiT KUVARS GRANiTOID 60 KUVARSLI AF TRAKiT AF TRAKiT 5 A FELDiSPATOiDLi AF TRAKiT 10 FELDiSPATOiDLi TRAKiT 20 AF RIYOLiT KUVARSLI TRAKiT RiYOLiT KUVARSLI LATiT DASiT ANDEZiT/ BAZALT TRAKiT LATiT FELDiSPATOiDLi 65 FELDiSPATOiDLi 90 LATiT ANDEZiT/BAZALT FONOLiT TEFRiTiK FONOLiT FONOLiTiK TEFRiT TEFRiT P K 60 FOiDiT F ULTRAMAFiTiT A P K: Kuvars A: Alkali Feldispat P: Plajiyoklas F: Feldispatoid Şekil 4.2. Bozdağ volkaniklerinin CIPW normlarından hesaplanan mineralojik bileşimi gösteren KAP üçgen diyagramı Streckeisen (1976). 15

29 4.1 Makroskopik Özellikler Bozdağ volkanikleri başlıca bazaltik andezit ve dasit türde kayaçlardan oluşmaktadır. Bu bölümde inceleme alanında ayırtedilen kayaç türlerine ait renk, doku ve mineralojik bileşim gibi temel makroskobik özelliklere yer verilmiştir Bazaltik andezitlere ait makroskopik özellikler Arazide makroskobik gözlemlere göre bazalt olarak adlandırılan kayaçlar, kimyasal analiz sonuçlarının diskriminant diyagramlarında kullanılmasıyla bazaltik andezit olarak ayırt edilmiştir. Bölgedeki kayaçlar, özellikle arazide bazalt olarak adlandırılan kayaçlar jeolog çekiciyle kırılamayacak kadar serttir. Kayaç örnekleri toplanırken balyoz kullanma zorunluluğu doğmuştur. Bölgedeki bazaltik andezitler koyu gri-siyah renkli olup mineralleri makroskobik olarak tam tayin edilememektedir. Kayaçlar afanitik dokuludur. Kayaçlar gözenekli ve gözeneksiz olarak ayırt edilmektedir. Bazı örneklerde gözenekler çoğunlukla bağlantılı değildir. Gözeneklerin boyu 2 mm den 1 cm ye kadar ve uzunlamasına veya yuvarlak olabilmektedir. Bazı gözenekler içinde ikincil mineralleşme olarak karbonat grubu mineraller ayırtedilmiştir. (Foto 4.1 de bazaltların arazideki yayılımı, Foto 4.2, Foto 4.3, Foto 4.4 de bazaltik andezitler ait makro görüntüler gözlenmektedir) Dasitlere ait makroskopik özellikler Çalışma alanında bazaltik andezitler kadar yaygın olmamakla beraber dasit türü kayaçlar da mevcuttur. Bu kayaçlardan da örnek alınırken zor kırılmalarından dolayı balyoz kullanılmıştır. Dasitler açık gri ve pembemsi renkte görünmektedir. Kayaçlar porfirik faneritik dokuludur. Dasitlerde plajiyoklaz ve piroksen mineralleri gözlenebilmektedir (Foto 4.5 de dasitlerin arazideki yayılımı, Foto 4.6, Foto 4.7, Foto 4.8 de dasitlere ait makro resimler görülmektedir). 16

30 Foto 4.1. Bozdağ volkaniklerine ait bazaltik andezitlerin arazideki görünümü Foto 4.2. Bozdağ volkaniklerine ait gözenekli bazaltik andezit örneğinin makro görüntüsü 17

31 Foto 4.3. Bozdağ volkaniklerine ait gözenekli bazaltik andezit örneğinin makro görüntüsü Foto 4.4. Bozdağ volkaniklerine ait bazaltik andezit örneğinin makro görüntüsü 18

32 Foto 4.5. Bozdağ volkaniklerine ait dasitlerin arazideki görünümü Foto 4.6. Bozdağ volkaniklerine ait dasit örneğinin makro görüntüsü 19

33 Foto 4.7. Bozdağ volkaniklerine ait dasit örneğinin makro görüntüsü Foto 4.8. Bozdağ volkaniklerine ait dasit örneğinin makro görüntüsü 20

34 4.2. Mineraloji-Petrografi Optik mikroskopik özellikler Çalışma bölgesine ait kayaç örneklerinden yapılan ince kesitler optik mikroskop aracılığı ile incelenerek mineral içerikleri belirlenmiş ve kayaç tanımlamaları yapılmıştır. Buna göre bazalt, andezit, dasit ve %10 dan fazla olivin içeren olivin bazalt türündeki kayaçlar belirlenmiştir. İnce kesitlere ait fotoğraflar çekilerek mineral ve doku özellikleri gözlenmiştir. Çalışma bölegesine ait kayaçların yüzde (%) mineral içerikleri çizelge 4.1 de verilmiştir Bazaltik andezitlere ait optik mikroskop özellikler Kimyasal analizlere göre bazaltik andezit olarak adlandırılan örnekler, optik mikroskop altında gerek mineral bileşimi gerek dokusal özellikleri gözönünde bulundurulduğunda bazalt olarak isimlendirilmişlerdir. Örneklerde gözlenen tipik kayaç dokusu hipokristalin porfirik dokudur. Bunun yanı sıra vesiküler doku (Foto 4.9.), fenokristallerin bir araya gelerek kümelenmesiyle ortaya çıkan glomeroporfirik doku (Foto 4.10.) ve amigdoloidal doku gözlenmiştir. Kayaçı oluşturan mineraller çoğunlukla plajiyoklaz, piroksen, ve olivindir. Kayaçlarda ana fenokristallerin ve mikrolitlerin yanısıra opak mineral yoğunluğu da fazladır. Kesitlerde gözlenen opak mineraller parlatma kesit yapılarak tanımlanmıştır. Plajiyoklaz kristalleri çoğunlukla mikrolit şeklindedir (Foto 4.9). Fenokristal halinde olan plajiyoklazlardan tür tayini yapılabilenler labrador olarak belirlenmiştir. Plajiyoklazlarda polisentetik ve basit ikizlenme ve zonlanma tipik olarak gözlenmiştir (Foto 4.12). Piroksen mineralleri 1. nikoldeki pleokroizmasıyla ve bazen tek bazen dike yakın çift yönde dilinimiyle kesitlerde belirgin olarak gözlenmiştir ve çoğunlukla ojit olarak isimlendirilmiştir. Olivin mineralleri bol çatlaklı, öz şekilli-yarı özşekilli ve 2. nikolde canlı girişim renkleriyle ayırt edilmiştir (Foto 4.11). Alterasyon türü olarak feldispatlarda killeşme, olivin ve piroksen minerallerinde iddingsitleşme (Foto 4.11) ve opasitleşme gözlenmiştir. Bazaltik andezitlere ait mineralojik bileşim Çizelge 4.2. de verilmiştir. 21

35 Dasitlere ait optik mikroskop özellikler Kimyasal analizlere göre dasit olarak adlandırılan örnekler, optik mikroskop altında andezit ve dasit olarak isimlendirilmiştir. Örneklerde gözlenen tipik kayaç dokusu hipokristalin porfirik dokudur. Bunun yanı sıra fenokristallerin bir araya gelerek kümelenmesiyle ortaya çıkan glomeroporfirik doku gözlenmiştir. Kayacı oluşturan mineraller çoğunlukla plajiyoklaz, piroksen, hornblend, biyotit, kuvars ve sanidindir. Kayaçlarda ana fenokristallerin ve mikrolitlerin yanısıra opak mineral yoğunluğu da fazladır (Foto 4.14). Kesitlerde gözlenen opak mineraller parlatma kesit yapılarak tanımlanmıştır. Plajiyoklaz kristallerinde polisentetik ikiz ve zonlanma gözlenmiş olup tür olarak andezin ayırtedilmiştir (Foto 4.13). Biyotit mineralleri çubuksu ve özşekilli olarak, bazı kristallerde tek yönde gözlenen dilinimleriyle ve 2. nikolde canlı girişim renkleriyle ayırtedilmiştir. Hornblend mineralleri altıgen şekliyle ve çift yönde dilinim ve dilinim açılarıyla gözlenmiştir (Foto 4.14). Piroksen mineralleri 1. nikoldeki pleokroizmasıyla ve bazen tek, çoğunlukla da dike yakın çift yönde dilinimiyle ortopiroksen ve klinopiroksen olarak kesitlerde belirgin olarak gözlenmiş ve çoğunlukla ojit olarak isimlendirilmiştir (Foto 4.15 ). Sanidin mineralinin basit ikize sahip olduğu ve bazılarının yüzeyinde killeşmeler gözlenmiştir (Foto 4.16). Kuvars kristalleri genellikle kemirilmiş ve çatlaklı olarak gözlenmiştir. Olivin mineralleri bol çatlaklı, öz şekilli-yarı özşekilli ve canlı girişim renkleriyle ayırt edilmiştir. Dasit örneklerinde, bazaltik andezitlere göre daha fazla oranda volkan camı daha az oranda mikrolit gözlenmiştir. Alterasyon türü olarak feldispatlarda killeşme, olivin ve piroksen minerallerinde ise iddingsitleşme ve opasitleşme gözlenmiştir. Dasitlere ait mineralojik bileşim Çizelge 4.3 de verilmiştir. 22

36 Çizelge 4.1. Çalışma alanı kayaçlarının yüzde (%) mineral içerikleri % Plj Ol Prx H A. F. Biy K O V.C M OU OU OU-03-3a OU-03-3b OU OU-03-5a OU-03-5b OU-03-5c OU-03-6a OU-03-6b OU-03-6c OU OU OU-03-9a OU-03-9b OU-03-9c OU-03-10a OU-03-11c OU-03-12a OU-03-12b OU-03-13a OU-03-13b OU-03-13c OU-03-14a OU-03-14b OU-03-14c OU-03-15a OU-03-15b OU-03-15c OU-03-16a OU-03-16b OU-03-17a OU-03-17b OU OU OU OU-03-21a OU-03-21b OU OU a OU b OU OU OU a OU b OU OU OU OU OU-03-23a OU-03-23b

37 Çizelge 4.1. (devamı) % Plj Ol Prx H A. F. Biy K O V.C M OU-03-24a OU-03-24b OU OU a OU b OU OU OU OU-03-28a OU-03-28b OU OU OU a OU b OU OU OU OU OU OU OU OU Plj: Plajiyoklaz Ol: Olivin Prx: Piroksen H: Hornblend A.F: Alkali feldispat Biy: Biyotit K: Kuvars O: Opak mineral V.C.: Volkanik cam M: Mikrolit 24

38 Çizelge 4.2. Çalışma alanı bazaltik andezitlerine ait mineralojik bileşim (f: fenokristal, m: mikrolit) Not: ince kesitte türü belirlenemeyen plajiyoklaz mineralleri toz XRD çalışmasında oligoklas ve labrador olarak belirlenmiştir. Örnek No Mineralojik Bileşim Kayaç Adı (ince kesit gözlemlerine göre) Kayaç Adı (kimyasal analizlere göre) OU Plajiyoklaz (türü belirlenemeyen) (f,m), olivin (f) Bazalt Bazaltik andezit OU-03-5a Plajiyoklaz (türü belirlenemeyen) (f,m), olivin(f), opak mineral Bazalt Bazaltik andezit OU-03-12a Plajiyoklaz (türü belirlenemeyen) (f,m), olivin(f), ojit (f), Bazalt Bazaltik andezit OU-03-13a Plajiyoklaz (türü belirlenemeyen) (f,m), olivin (f) Bazalt Bazaltik andezit OU-03-21b Plajiyoklaz (türü belirlenemeyen) (f,m), olivin(f), ojit (f) Bazalt Bazaltik andezit OU Plajiyoklaz (türü belirlenemeyen) (f,m), olivin (f) Bazalt Bazaltik andezit OU Plajiyoklaz (türü belirlenemeyen) (f,m), olivin (f) Bazalt Bazaltik andezit Çizelge 4.3. Çalışma alanı Dasitlerine ait mineralojik bileşim (f: fenokristal, m: mikrolit) Örnek No Mineralojik Bileşim Kayaç Adı (ince kesit gözlemlerine göre) Kayaç Adı (kimyasal analizlere göre) OU Andezin (f), ojit (f), hornblend (f), biyotit (f), opak mineral Dasit Dasit OU b Andezin (f), ojit (f), olivin (f), sanidin (f), opak mineral Dasit Dasit OU Andezin (f), ojit (f), olivin (f), sanidin (f), opak mineral Dasit Dasit OU Andezin (f), ojit (f), olivin (f), sanidin (f), hornblend (f), biyotit (f), opak mineral Dasit Dasit OU Plajiyoklaz (türü belirlenemeyen) (f,m), ojit (f), sanidin (f), opak mineral Dasit Dasit OU-03-28b Plajiyoklaz (türü belirlenemeyen) (f,m), ojit (f), sanidin (f), kuvars (f), opak mineral Dasit Dasit 25

39 B M Ol Foto 4.9. Bozdağ volkanikleri hipokristalin porfirik dokulu vesiküler boşluklu bazaltik andezit kesitinin 2. nikol görüntüsü (M: Mikrolit, B: Vesiküler boşluk, Ol: Olivin) 7,8 µ M Ol M Foto Bozdağ volkanikleri hipokristalin porfirik dokulu bazaltik andezit kesitindeki glomeroporfirik dokunun 2. nikol görüntüsü (M: Mikrolit, Ol: Olivin) 7,8 µ 26

40 Ol Foto Bozdağ volkanikleri hipokristalin porfirik dokulu bazaltik andezit kesitindeki olivin mineralinin kenarlarından itibaren demirin açığa çıkmasıyla göstermiş olduğu iddigsitleşmenin 2. nikol görüntüsü (Ol: olivin) 7,8 µ P Foto Bozdağ volkanikleri hipokristalin porfirik dokulu bazaltik andezit kesitindeki polisentetik ikiz ve zonlanma gösteren plajiyoklazın 2. nikol görüntüsü (P: plajiyoklaz) 7,8 µ 27

41 P Foto Bozdağ volkanikleri hipokristalin porfirik dokulu dasit kesitindeki polisentetik ikizlenme gösteren plajiyoklaz mineralinin 2. nikol görüntüsü (P: plajiyoklaz) 7,8 µ H O Foto Bozdağ volkanikleri hipokristalin porfirik dokulu dasit kesitindeki Hornblend mineralinin ve opak mineral yoğunluğunun 1. nikol görüntüsü (H: hornblend, O: opak) 7,8 µ 28

42 Prx Foto Bozdağ volkanikleri hipokristalin porfirik dokulu dasit kesitindeki öz şekilli, çift yönde dike yakın dilinimli piroksen (ojit) mineralinin 1. nikol görüntüsü. Prx: piroksen) 7,8 µ S Foto Bozdağ volkanikleri hipokristalin porfirik dokulu dasit kesitindeki öz şekilli sanidin mineralinin 1. nikol görüntüsü. S: sanidin) 7,8 µ 29

43 Opak mikroskopik özellikler Çalışma bölgesinde yer alan volkanik kayaçlardan opak yoğunluğu fazla olan 10 adet örneğin parlatma kesitleri yapılarak kayaçlardaki opak mineral tanımlamaları yapılmıştır. Volkaniklere ait parlatmaları incelenen örneklerde opak mineral olarak çoğunlukla manyetit ve daha az olarak da hematitler belirlenmiştir. Ayrıca bazı gang minerallerinde yaygın olarak opasitleşmeler görülmüştür. Kayaç içinde dağılmış özşekilli, yarıözşekilli ve özşekilsiz olarak yer alan manyetitler çeşitli şekil ve biçimlerde bulunmaktadır. Ayrıca bazı kayaçlarda (OU-03-15b, OU-03-17b, OU-03-36) manyetitler küçük, bazılarında (OU-03-2, OU-03-9c,22-9) ise iri taneler halindedir. Manyetitlerin dağılımı çok seyrek (OU-03-2, OU-03-28b) ya da sık (OU-03-25b, OU-03-36) olarak ayırt edilmiştir. Genel olarak manyetit taneleri gang mineralleri tarafından ornatılmıştır. Kenarlarından itibaren ornatılarak yuvarlaklaşan manyetitler izlendiği gibi, üçgen ve dörtgen kesitlerin bir kısmının ornatıldığı manyetitler de vardır (Foto 4.17). Özşekilli gang minerallerinin tane aralarında çubuksu, iğne şekilli manyetit mineralleri vardır (Foto 4.18). Buradaki görüntülerde bazen yanıltıcı bir durum olarak manyetitler gang minerallerinin etrafını sarar gibi izlenmektedir. Gang tarafından ileri derecede ornatılan manyetitlerde kalıntı (relikt) doku görülmektedir. Kayaçlarda çok az hematit bulunmaktadır (Foto 4.20). Çok az bir kısmı ise martitleşme ile oluşmuştur. Martitleşme ile oluşmuş hematitler, bazı manyetitlerin üç farklı yönünde gelişmiş olarak görülmektedir. Parlatmalarda birçok gang minerallerinin opaklaştığı görülmektedir (Foto 4.19). Orta kısımlardan başlayan opaklaşmanın zonlu yapılar oluşturduğu kesitler bulunmaktadır. 30

44 M M Foto Bozdağ volkaniklerine ait gang tarafından kenarlardan itibaren ornatılan üçgen ve dörtgen özşekilli manyetit kristallerinin 1. nikol görüntüsü. M: manyetit 3,12 µ M M Foto Bozdağ volkaniklerine ait çubuksu şekilli manyetit kristalinin 1. nikol görüntüsü. M: manyetit 1,25µ 31

45 Foto Bozdağ volkaniklerine ait opaklaşarak zonlu yapı ve kenarlarda kırmızı iç yansıma gösteren gösteren bir gang mineralinin 2. nikol görüntüsü 1,25 µ Hm Hm Foto Bozdağ volkaniklerine ait öz eşkilli hematit kristallerinin 1. nikol görüntüsü 1,25 µ 32

46 4.2.3 Toz X-Işını Difraksiyonu Çalışma alanı volkaniklerine ait örneklerin mineralojik bileşimini incelemek, özellikle ince kesitlerde tür tayinlerinde zorluk çekilen plajiyoklaz tayinleri için ve varsa kil minerallerinin varlığına ait fikir edinmek amacıyla Türkiye Petrolleri Anonim Ortaklığı Genel Müdürlüğü nde OU-03-02, OU-03-9c ve OU-03-15b rumuzlu örneklerin tüm kayaç XRD analizleri yapılmıştır. Çözümlemeleri JCPDS kart numaraları kullanılarak yapılmış ve sonuçlar Çizelge 4.4. te verilmiştir. Ayrıca örneklere ait tüm kayaç XRD çekimleri Ek-3 te sunulmuştur. Buna göre, OU rumuzlu örneğin 2Ø = 2-60 aralığında (I max = 1500) yapılan çekimi sonucunda oligoklas, sanidin, biyotit ve kristobalit mineralleri saptanmıştır. OU- 03-9c rumuzlu örneğin çekimi 2Ø = 2-60 aralığında (I max = 2000) yapılmıştır ve labrador, sanidin ve kristobalit mineralleri tespit edilmiştir. OU-03-15b rumuzlu örneğin tüm kayaç XRD çekimi 2Ø = 2-60 aralığında (I max = 1500) yapılmış ve labrador, kristobalit, olivin ve ojit mineralleri saptanmıştır. 33

47 Çizelge 4.4. Çalışma alanına ait örneklerin tüm kayaç XRD analiz sonuçları Örnek No 2Ø I Hata payı JCPDS kart no Mineral OU ,02 OU-03-9c ,02 OU-03-15b , oligoklas sanidin kristobalit biyotit sanidin labrador kristobalit olivin ojit labrador kristobalit Taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve X-Işını enerji yayılımlı mikroanaliz (EDS) çalışmaları SEM çalışmaları kapsamında çalışma alanı volkanik kayaçlarından seçilen bazı örneklerden öncelikle XRD çekimi yapılmış, ardından tanıtman bir örnek üzerinde SEM ve EDS çalışmaları yapılmıştır. Toz XRD incelemeleri için kayaç öğütülmüş ve hazırlanan toz plaket üzerinde XRD analizi yapılmıştır ve sonuç Şekil 4.3 de verilmiştir. Buna göre kayaçta gözlenen feldispat mineralinin baskın olarak labrador türünde olduğu, bunun yanı sıra kristobalit minerali tespit edilmiştir. SEM-EDS X-ışını mikroanaliz spektrometresindeki morfolojik ve elementel analizler için yaklaşık 1cm 3 büyüklüğünde hazırlanan örnekler numune taşıyıcısı üzerine yerleştirilerek etüv de 600 ºC de 2 saat süreyle kurutulmuştur. Daha sonra bu örnekler Polaron E5100 seri ΙΙ kaplama cihazı ile yaklaşık 200 Å kalınlığında altın (Au) ile 34

48 kaplanarak JEOL JSM-840A SEM ve IXRF-EDS2004 sistemiyle, aşağıdaki aletsel koşullarda incelenmiştir: SEM hızlandırıcı gerilim : 20 kv SEM demet akımı : 1µA EDS analiz programı : SQ EDS düzeltme programı : ZAF Örneklerin incelenmesi sonucunda gaz boşluğu dolgularında kil minerallerinden illit/smektit ve silika grubu minerallerinden kristobalit mineralini tespit edilmiştir (Foto 4.21). SEM görüntülerinde kristobalitler farklı iki kristal formunda; prizmatik/çubuksu ve böbreğimsi şekilde görülmektedir. SEM görüntülerinde kristobalitlerin dışında simektit oluşumu ve smektit/illit dönüşümü gözlenmiştir (Foto 4.22). EDS çekimlerinde kristobalit mineralinin Si elementi tespit edilmiştir (Şekil 4.4). 35

49 LABRADOR KRİSTOBALİT Şekil 4.3. Bozdağ volkaniklerine ait labrador ve kristobalit mineralini gösteren XRD çekimi. AMORF SİLİKA KİL GELİŞİMLERİ İllit/Smektit KRİSTOBALİT Foto Bozdağ volkaniklerine ait kristobalit, amorf silika ve kil gelişimlerinin (illit/smektit) SEM görüntüsü µm

50 Foto Bozdağ volkaniklerine ait kil gelişimlerinin (illit/smektit) SEM görüntüsü. 5 µm Şekil 4.4. Bozdağ volkaniklerine ait kristobalit (SiO 2 ) mineralinin Si elementi içeriğini gösteren EDS diyagramı. 37

51 4.3. Jeokimya Çalışma bölgesinden toplanan örneklerden 14 tanesinin (OU-03-04, OU-03-5A, OU-03-12A, OU-03-13A, OU-03-19, OU-03-21B, OU B, OU , OU , OU , OU , OU , OU-03-28B, OU ) ana oksit, iz element ve NTE analizleri ICP-MS yöntemi ile yapılmıştır. Ana oksit analizlerinden CIPW normatif değerleri elde edilmiştir. Bu değerler petrografik çalışmalarının sonuçları ile karşılaştırılarak kayaçların mineral içerikleri deneştirilmiştir. Analizlerin jeokimyasal diyagramlar için uygunluğunun belirlenmesi ve kayaç sınıflamasını belirleyen diskriminant diyagramları öncesinde kayaç sınıflaması yapmak ve fraksiyonel kristallenme sürecinin incelenmesi amacıyla SiO 2 içeriklerine bağlı olarak diğer ana oksitlerin, iz element ve NTE değişimini gösteren Harker diyagramları yapılmıştır. Daha sonra jeokimyasal diskriminant diyagramları kullanılarak sırasıyla; kayaç sınıflaması, magmatik köken ve tektonik ortam belirlenmiş ve ayrıntılı olarak irdelenmiştir. İlksel manto (PM), kondrit (Chondrite) ve okyanus ortası sırtı bazaltları (MORB) normalizasyon değerleri kullanılarak yapılan iz ve NTE Spider diyagramlarıyla tektonik ortam ve magmatik kökene yönelik yorumlar pekiştirilmiştir 38

52 CIPW normları CIPW normları kayaçlardaki olası mineralleri belirlemek amacıyla kayaçların kimyasal analiz sonuçlarından ana oksit değerleri baz alınarak elde edilir. Bu bölümde analizi yapılan örneklerin ana oksit değerlerinden CIPW normları elde edilmiş ve petrografik incelemelere başlamadan önce kesit içerisinde bulunabilecek mineraller hakkında bilgi edinilmiştir. Çalışma alanındaki bazaltik andezitlere ait CIPW normaları incelendiğinde yüksek oranda albit ve anortit içerikli plajiyoklaz, hipersten mineralleri, az oranda ortoklas, diopsit, ilmenit, kuvars, apatit ve zirkon mineralleri saptanmıştır. Bazaltik andezitlere ait CIPW normatif bileşimleri ağırlıkça yüzdeleri Çizelge 4.5. te ayrıntılı olarak verilmiştir. Çalışma alanındaki dasitlere ait CIPW normları incelendiğinde yüksek oranda kuvars, albit ve anortit içerikli plajiyoklaz, ortoklas ve hipersten mineralleri; daha az oranda da diyopsit, ilmenit, apatit ve zirkon mineralleri saptanmıştır. Dasitlere ait CIPW normatif bileşimleri ağırlıkça yüzdeleri Çizelge 4.6. te ayrıntılı olarak verilmiştir. Buna göre CIPW normlarından elde edilen sonuçlar ile ince kesit gözlemleri çoğunlukla uyumludur. Fakat bilinmelidir ki CIPW hesaplamaları magmanın susuz olduğu varsayımına göre yapıldığı için biyotit ve hornblend gibi mineraller CIPW de yer almazlar. Bunun yanısıra CIPW hesaplamaları paljiyoklazların türlerini değil sadece albit ve anortit içeriklerini belirtir. 39