Doç. Dr. A. Umran Doğan danışmanlığında, Zafer Doğruel tarafından hazırlanan bu çalışma, 24/12/2004 tarihinde aşağıdaki jüri tarafından Jeoloji Mühend

Transkript

1 眵 ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ KUVATERNER YAŞLI ERCİYES VOLKANİK KAYAÇLARININ MİNERALOJİ-PETROGRAFİ VE JEOKİMYASI Zafer DOĞRUEL JEOLOJİ MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI ANKARA 诲诲诲眷 眷 ǦǦ 2004 Her hakkı saklıdır

2 Doç. Dr. A. Umran Doğan danışmanlığında, Zafer Doğruel tarafından hazırlanan bu çalışma, 24/12/2004 tarihinde aşağıdaki jüri tarafından Jeoloji Mühendisliği Anabilim Dalı nda yüksek lisans tezi olarak kabul edilmiştir. ɼɼɼ 诲诲诲眵眷 眷 Başkan: Prof. Dr. Yavuz Erkan Doç. Dr. A. Umran Doğan Prof. Dr. Şükrü Koç Yukarıdaki sonucu onaylarım. Enstitü Müdürü

3 诲诲诲眷 眷 ˡˡ 眵 ÖZET Yüksek Lisans Tezi KUVATERNER YAŞLI ERCİYES VOLKANİK KAYAÇLARININ MİNERALOJİ-PETROGRAFİ VE JEOKİMYASI Zafer DOĞRUEL Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Jeoloji Mühendisliği Anabilim Dalı Danışman: Doç. Dr. A. Umran DOĞAN Çalışma alanı Erciyes Dağı zirvesi (3891 m) olup, 1/ ölçekli K34-c3 paftasında yaklaşık 20 km 2 lik alanı kapsamaktadır. Erciyes Dağı zirvesi, Erciyes volkanik kompleksinin en genç üyesi olarak varsayılmaktadır. Bu çalışmada Erciyes Dağı zirvesindeki volkanik kayaçlarda ayrıntılı olarak optik ve opak mikroskop, toz X Işını Difraksiyonu ve İndüktif Eşleşmiş Plazma-Kütle Spektrometresi analizleri yapılmıştır. NewPet, MinPet ve IgPet jeokimyasal diskriminant diyagramları ve 27 tip Spider diyagramları kullanılarak sınıflama, magmatik köken ve tektonik ortam yorumları yapılmıştır. Bölgedeki volkanikler dasit olarak sınıflandırılmış, subalkalin ve kalkalkalin kökene sahip olduğu görülmüş ve tektonik ortamları yıkıcı levha sınırı olarak belirlenmiştir. Zafer DOĞRUEL 2004, 110 sayfa A AHTAR KELİMELER: Erciyes Dağı, volkanik kayaçlar, dasit, Kuvaterner i

4 ABSTRACT Master Thesis MINERALOGY-PETROGRAPHY AND GEOCHEMISTRY OF QUATERNARY ERCİYES VOLCANIC ROCKS Zafer DOGRUEL Ankara Univesity Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Geological Engineering Supervisor: Assoc. Prof. Dr. A. Umran DOGAN The study area covers approximately 20 km 2 on 1/ map of K34-c3 located at the highest peak (3891 m) of Erciyes Mountain. Volcanics at the peak of Erciyes are part of Erciyes volcanic complex and assumed to be the youngest volcanics in series. In this study, volcanic rocks at the peak of Erciyes Mountain have been studied in detail using optical and opaque microscopes, powder X-ray diffraction and inductively coupled plasma-mass spectroscopy techniques. NewPet, Minpet and IgPet geochemical discriminant diagrams and all 27 types of Spider diagrams have been used to study the nomenclature, magmatic origin and tectonic environments of the volcanics. In terms of classification, the volcanics have been classified as dacite; magmatic origin as subalkaline and calcalkaline; and tectonic environment of the dacites have been assigned to the destructive plate margin. Zafer DOGRUEL 2004, 110 pages KEY WORDS: Mount Erciyes, volcanic rocks, dacite, Quaternary ii

5 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 sırasında beni yönlendiren ve hiçbir konuda yardımlarını esirgemeyen, optik mikroskop fotoğraflarımın Iowa Geoloical Survey de ve Cincinnati Üniversitesi nde çekilmesini ve ICP-MS analizlerinin ACME Lab. da yapılmasını sağlayan petrografi ve jeokimya konularında danışmanım Doç. Dr. A. Umran Doğan a; tezimin değişik aşamalarında yardımlarını esirgemeyen Prof. Dr. Yavuz Erkan ve Yrd. Doç. Dr. Meral Doğan a (Hacettepe Üniversitesi); opak mikroskop çalışmalarıma yardım eden Prof. Dr. Şükrü Koç a (Ankara Üniversitesi); arazi çalışmaları ve tezin yazım aşamasına katkılarından dolayı Araş. Gör. F. İrem Yeşilyurt a, Uygulamalı Mineraloji Merkezi doktora öğrencilerinden Serhat Özbay a, yüksek lisans öğrencilerinden Oğuz Ünsal ve Gökçe Üstünışık a, lisans öğrencilerinden Hakan Kuleci, Onur Conger, Merih Tığlı ve Ali Deveciler e; çalışma arkadaşlarım olan SAMİR A.Ş. ailesine, her zaman tüm desteğiyle yanımda olan hayat ortağım Defne Kumru ya ve aileme teşekkürü borç bilirim. Zafer DOĞRUEL Ankara, Aralık 2004 iii

6 SİMGELER DİZİ İ Ab Am An CAB E-MORB f h IAB IAT ICP-MS JCPDS LKT m MORB N-MORB NTE o OFB OIA OIT Or p prx Q t XRD Albit Alkali Magmatizma Anortit Kalkalkali Bazalt Zenginleşmiş Okyanus Ortası Sırtı Bazaltı Feldispat Hornblend Ada Yayı Bazaltı Ada Yayı Toleyiti İndüktif Eşleşmiş Plazma-Kütle Spektrometresi Toz x-ışını difraksiyon spektrumu birleşik komitesi Düşük Potasyumlu Toleyit Mikrolit Okyanus Ortası Sırtı Bazaltı Normal Okyanus Ortası Sırtı Bazaltı Nadir Toprak Elementleri Opak Mineral Okyanus Tabanı Bazaltı Okyanus Adası Alkali Bazaltı Okyanus Adası Toleyiti Ortoklas Plajiyoklas Piroksen Kuvars Toplam X-Işınları Difraksiyonu iv

7 ŞEKİLLER DİZİ İ Şekil 1.1. İnceleme alanını gösteren yerbulduru haritası 2 Şekil 1.2. İnceleme alanı 1/ ölçekli jeoloji haritası ve lejantı 2 Şekil 1.3. Örnek lokasyon haritası 3 Şekil 1.4. Erciyes Dağı bölgesinin genelleştirilmiş stratigrafik kesiti (Şen, 1997) 7 Şekil 4.1. Erciyes Dağı zirvesi volkanitlerinin Streckeisen (1976, 1979) a göre sınıflaması (Tane sayımı yöntemiyle yapılan incekesit gözlemleri) 14 Şekil 4.2. Erciyes Dağı zirvesi volkanitlerinin Streckeisen (1976, 1979) a göre sınıflaması (Volkancamı ve mikrolitin de hesaplanmasıyla yapılan 15 incekesit gözlemleri) Şekil 4.3. Erciyes Dağı zirvesi volkanitlerinin Streckeisen (1976, 1979) a göre sınıflaması (CIPW normları kullanılarak yapılan diyagram) 16 Şekil 4.4. Erciyes Dağı zirvesinden genel görünüm 18 Şekil 4.5. Erciyes Dağı zirvesinin yakın çekim görüntüsü 18 Şekil 4.6. Erciyes Dağı zirvesine ait dasit kayacının makro görüntüsü 19 Şekil 4.7. Erciyes Dağı zirvesine ait dasit kayacının makro görüntüsü 19 Şekil 4.8. Erciyes Dağı zirvesi dasitlerine ait piroksen mineralinin II. Nikol görüntüsü 25 Şekil 4.9. Mikrolitler ve feldispat fenokristallerinin II. Nikol görüntüsü 25 Şekil Zonlu ve ikizli feldispatlar ile çift yönde dilinimli piroksen minerlinin II. Nikol görüntüsü 26 Şekil Erciyes Dağı zirvesi dasitlerine ait piroksen ve hornblend mineralinin I. Nikol görüntüsü 26 Şekil Erciyes Dağı zirvesi dasitlerine ait piroksen fenokristali ve hamurdaki plajiyoklas mikrolitlerinin II. Nikol görüntüsü 27 Şekil Tamamına yakını opasitleşmiş minerallerin I. Nikol görüntüsü 27 Şekil Hamurdaki opasitleşmiş minerallerin I. Nikol görüntüsü 28 Şekil Hamurdaki opasitleşmiş minerallerin II. Nikol görüntüsü 28 Şekil Feldispat fenokristallerinin II. Nikol deki genel görünümü 29 Şekil Hamur içinde yer alan kısmen altere olmuş iri feldispatların II. Nikol görünümü 29 v

8 Şekil Çubuksu minerallerde opasitleşme Örnek: ZD (10X, TN) Şekil Özşekilli (üçgen) yarıözşekilli ve özşekilli manyetit taneleri. Açık gri manyetit, koyu gri ve siyahlar gang. Örnek: ZD (25X) Şekil Opasitleşen minerallerde tüm yüzeyi kaplayan kırmızı iç yansımalar. Siyahlar manyetit. Örnek: ZD (10X, ÇN) Şekil Kenarların ornatılmasıyla yuvarlaklaşmış bir manyetit tanesi. Örnek: ZD (25X) Şekil Erciyes Dağı zirvesi volkaniklerine ait Harker diyagramları (SiO 2 -Ana oksitler) Şekil Erciyes Dağı zirvesi volkaniklerine ait Harker diyagramları (SiO 2 -İz elementler) Şekil Erciyes Dağı zirvesi volkaniklerine ait Harker diyagramları (MgO-Ana oksitler) Şekil Erciyes Dağı zirvesi volkaniklerine ait Harker diyagramları (MgO-İz elementler) Şekil Erciyes Dağı zirvesi volkaniklerine ait SiO 2 -Na 2 O+K 2 O diyagramı (Le Maitre, 1989) Şekil Erciyes Dağı zirvesi volkaniklerine e ait Nb/Y-Zr/TiO 2 diyagramı (Winchester ve Floyd, 1977) Şekil Erciyes Dağı zirvesi volkaniklerine ait Zr/TiO 2 - SiO 2 diyagramı (Winchester ve Floyd, 1977) Şekil Erciyes Dağı zirvesi volkaniklerine ait Na 2 O+K 2 O-FeO t -MgO diyagramı (Irvine ve Baragar, 1971) Şekil Erciyes Dağı zirvesi volkaniklerine ait SiO 2 -Na 2 O+K 2 O diyagramı (Irvine ve Baragar, 1971) Şekil Erciyes Dağı zirvesi volkaniklerine ait FeO t /MgO-SiO 2 diyagramı (Miyashiro, 1974) Şekil Erciyes Dağı zirvesi volkaniklerine ait SiO 2 - K 2 O diyagramı (Le Maitre, 1989) Şekil Erciyes Dağı zirvesi volkaniklerine ait Al2O3-FeOt+TiO2- MgO diyagramı (Jensen, 1976) vi

9 Şekil Erciyes Dağı zirvesi volkaniklerine ait Th-Hf/3-Ta diyagramı (Wood, 1980) Şekil Erciyes Dağı zirvesi volkaniklerine ait Th-Hf/3-Nb/16 diyagramı (Wood, 1980) Şekil Erciyes Dağı zirvesi volkaniklerine ait Th- Zr/117-Nb/16 diyagramı (Wood, 1980) Şekil Erciyes Dağı zirvesi volkaniklerine ait Spider diyagramları (Mc Donough et al, 1991) (İlksel manto normalizasyonu) Şekil Erciyes Dağı zirvesi volkaniklerine ait Spider diyagramları (Mc Donough et al, 1992) (İlksel manto normalizasyonu) Şekil Erciyes Dağı zirvesi volkaniklerine ait Spider diyagramları (Pearce, 1983) (MORB Normalizasyonu) Şekil Erciyes Dağı zirvesi volkaniklerine ait Spider diyagramları (Thompson, 1982) (Kondridit Normalizasyonu) Şekil Erciyes Dağı zirvesi volkaniklerine ait Spider diyagramları (Taylor and McLennan, 1985) (Kondridit Normalizasyonu) vii

10 ÇİZELGELER DİZİ İ Çizelge 4.1. Erciyes Dağı zirvesi volkanitlerine ait ince kesit incelemeleri belirlenen mineral yüzdeleri Çizelge 4.2. Çalışma alanına ait örneklerin tüm kayaç XRD analiz sonuçları Çizelge 4.3. Erciyes Dağı zirvesi volkanitlerine ait CIPW değerlerini gösterir tablo viii

11 İÇİ DEKİLER ÖZET i ABSTRACT ii TEŞEKKÜR iii SİMGELER DİZİNİ iv ŞEKİLLER DİZİNİ v ÇİZELGELER DİZİNİ viii 1 GİRİŞ Amaç İnceleme Alanının Tanıtımı İnceleme Alanının Jeolojisi 6 2 KAY AK ÖZETLERİ 8 3 MATERYAL VE YÖ TEM Materyal Yöntem Saha çalışma yöntemleri Laboratuvar çalışma yöntemleri 11 4 ARAŞTIRMA BULGULARI Makroskobik Özellikler Mineraloji-Petrografi Optik mikroskop incelemesi Opak mikroskop incelemesi Toz x-ışını difraksiyonu Jeokimya CIPW normları Harker diyagramları Kayaç sınıflaması Magmatik köken Tektonik ortam İz elementlere göre yapılmış Spider diyagramları NTE lere göre yapılmış Spider diyagramları 60 5 TARTIŞMA 63 6 SO UÇLAR 65 KAYNAKLAR 66 EKLER 70 EK 1. CIPW VERİLERİ 71 EK 2. İNCE KESİT İNCELEMELERİ 87 EK 3. TOZ X IŞINI DİFRAKSİYONU VERİLERİ 106 ÖZGEÇMİŞ 110 ix

12 1. GİRİŞ İnceleme alanı, Kayseri ilinin güneyinde K-34-c3 paftasında ve yaklaşık 20 km 2 lik bölgede yer alan, 3917 m. yükseklikteki Erciyes Dağı nın zirvesinde bulunan volkanik kayaçları kapsamaktadır (Şekil 1.1). Çalışma alanından alınan örnekler üzerinde yapılan mineralojik, petrografik ve jeokimyasal çalışmalar sonucu Erciyes Dağı nın zirvesindeki volkanik kayaçlar ayrıntılı olarak incelenmiştir. Volkanitlerdeki birincil ve ikincil minerallerin kantitatif tanımlaması yapılmış ve volkanik kayaçların magmatik kökeni ve tektonik ortamı hakkında ayrıntılı yorumlamalara gidilmiştir (Şekil 1.3.). 1

13 0 1 km Şekil 1.1. İnceleme alanı yer bulduru haritası (ölçek: 1/25.000) 1 km. Şekil 1.2. İnceleme alanı ve çevresinin 1/ ölçekli MTA jeoloji haritası 2

14 Q : Kuvaterner ef : Eosen filiş Qy : Holosen yeni alüvyon γ : Granit, granodiorit, kuvarslı diorit G : Gnays, mikaşist, amfibolit β : Bazalt Mr : Mermer kristalize kalker ve dolomit α : Andezit Cr : Metamorfik seri ayrılmamış λ : Riyolit dasit Kr : Kratese ayrılmamış δ : Diorit, gabro, diabaz El : Orta Eosen, Lütesien pl : Pliosen karasal Olmj : Oligo-Miosen jipsli fasiyes Krü : Üst Kretase Şekil 1.3. Örnek lokasyon haritası 3

15 1.1. Amaç Bu çalışmada Kayseri ilinin güneyinde Erciyes Dağı nın zirvesinde yer alan volkanik kayaçlara ait örneklerin mineralojik ve petrografik olarak incelenip, ana oksit, iz ve Nadir Toprak Element (NTE) analizleri doğrultusunda bölgedeki volkanik kayaçlara ilişkin petrolojik ve jeokimyasal çalışmalar yapılması ve kayaç kimyasının ayrıntılı olarak çalışılması amaçlanmıştır. Tüm bu çalışmalar doğrultusunda elde edilen sonuçlar ve bölgedeki volkanik kayaçlarla ilgili yorumlamalar Orta Anadolu Volkanik kayaçlarının modellemesinin bir parçasını oluşturmak amacıyla kullanılacaktır. 4

16 1.2. İnceleme Alanının Tanıtımı İnceleme alanı Ankara'ya 335 km uzaklıkta, Kayseri ilinin güneyinde Kayseri K-34-c3 paftasında yer alan ve yaklaşık 20 km 2 içinde oldukça sarp bir yapıya sahip olan Erciyes Dağı nın zirvesini kapsamaktadır (Şekil 1.2.). Bu sarp yapısından ötürü zirve tırmanışı oldukça güç koşullar altında, deneyimli bir ekip ve uygun donanımla gerçekleştirilmiştir. Orta Anadolu nun en önemli volkanik komplekslerinden birisi olan Erciyes Dağı 3917 m yükseklikte olup 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 iklim hüküm sürmektedir. Yazların sıcak ve kurak kışların ise çok soğuk ve yağışlı geçtiği 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 ve zirvede neredeyse hiç kalkmamaktadır. 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 ve en çok yetiştirilen hayvanlar da sığır, koyun ve keçidir. 5

17 1.3. İnceleme Alanının Jeolojisi Erciyes Dağı zirvesinin yaklaşık 2 km civarında Ayrancı ve İtaya (1990) nın yapmış oldukları çalışmada, bölgede riyodasit olarak belirtilen volkanitlerin K-Ar yöntemi ile belirlenmiş yaşının 0,11±0,03 ile 0,15±0,02 my olduğu belirtilmektedir. Bu görüşü destekleyen diğer bir çalışma ise Şekil 1.4. de gösterildiği gibi Şen (1997) in yapmış olduğu stratigrafik kesittir. Buna göre bölgede bazaltlardan başlayan, andezitik ve dasitik lavlar ile devam eden ve sırasıyla pomza ve blok/kül akıntılarına kadar uzanan bir dizilim bulunmaktadır. Bu noktadan sonra yukarıda belirtilen yaş tayini ile örtüşen riyodasitik ve dasitik lavlar görülmektedir ki bu da bize bölgedeki en genç birimleri göstermektedir. Yeni Erciyes evresi stratigrafik kesitinin en alt kısmında 1. andezit ve hemen üstünde Innocenti vd (1975) tarafından 0,9+0,2 my olarak yaşlandırılmış 2. dasitik lavlar vardır. Bunları breş oluşumları ve Ercan vd (1994) tarafından 0,29+0,04 ve 0,53+0,04 my olarak yaşlandırılmış 1. bazaltik andezitler izlemektedir. Daha sonra istif stratigrafik kesitte 3. dasitik lav, bazaltik andezit lav, 2. andezitik lav şeklinde devam etmektedir veyaşları sırası ile 0,3±0,1 (Innocenti vd, 1975), 0,15±0,07 (Ercan vd, 1994), 0,171±0,12 (Notsu vd, 1995) olarak verilmiştir. Bunların üzerinde ise pomza akıntısı, geri düşmeler ve taban yayılımı ürünleri ve 1. Riyodasit diye adlandırılan ve Ercan vd (1994) tarafından 0,11±0,03, 0,13±0,02, 0,14±0,02, 0,15±0,02 yaşları verilen birimler gelmektedir. En son patlama Notsu vd (1995) tarafından 0,083+0,005 olarak yaşlandırılmış 4. Dasittir (Şekil 1.4). 6

18 Şekil 1.4. Erciyes Dağı bölgesinin genelleştirilmiş stratigrafik kesiti (Şen, 1997) (1) Innocenti vd (1975); (2) Ercan vd (1994); (3) Notsu vd (1995) 7

19 2. KAY AK ÖZETLERİ Erciyes Dağı ile ilgili çeşitli araştırmalar olmasına rağmen en genç volkanik ürünlerden oluşan Erciyes Dağı zirvesinden sistematik örnek alınması zor olduğundan bu bölgede ayrıntılı çalışma yapılamamıştır. Ayrıca Orta Anadolu nun volkanit ve volkanoklastiklerinde değişik araştırıcılar tarafından bazı radyometrik yaş tayinleri yapılmıştır. Fakat özellikle Erciyes Dağı zirvesindeki volkanik kayaçlarında yaşlandırmalarla ilgili sorunlar çözülememiştir. Bölgede Pasquare (1968) tarafından Orta Anadolu nun Senozoyik volkanikleri üzerine detaylı çalışmalar yapılmıştır. 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 faaliyetler olarak sıralanır. Erciyes volkanik kayaçları genellikle andezit, dasit, bazaltik ve riyolitik bileşimindedir. Bölgedeki ilk jeokronolojik çalışma Innocenti vd (1975) tarafından Kayseri ve Niğde civarında yapılmıştır. Erciyes volkanik kayaçlarının yaşları radyometrik çalışmaların ışığında 0,083 my ile 2,5 my olarak belirtilmiştir. Bölgedeki diğer radyometrik çalışmalar ise Besang vd (1977) e aittir. Güner vd (1984) Erciyes volkanizmasını 3 ana gelişim evresine ayırmışlardır. Bu evreler yaşlıdan gence doğru a. Başlangıç volkanizması b. Erciyes ana konisindeki volkanik etkinlik c. Paraziter genç volkanizma dönemi olarak tanımlanmaktadır. Pasquare vd (1988) Orta Anadolu da Neojen ve Kuvaterner de volkanizmanın Afro- Arap ve Avrasya levhaları arasında kıtasal çarpışma ile ilişkili olduğunu belirtmiştir. 8

20 Tokel vd (1988) de Erciyes volkanikleri üzerinde çalışmalar yapmışlardır. Bu araştırmacılara göre de, Erciyes volkanik kayaçları genellikle andezit, dasit, bazaltik ve riyolitik bileşimindedir. Bölgeye ait yaşlandırma çalışmaları Ercan vd (1994) tarafından yapılmıştır. Bu çalışmalar Neojen yaşlı volkanit ve volkanoklastiklere yönelik olarak gerçekleştirilmiştir. 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 savunmakta; Erciyes volkanitlerinin kimyasal bileşim ve izotop oranlarına göre kalkalkali karakterli andezitik magmanın fraksiyonel kristalleşme ve buna eşlik eden kıtasal asimilasyon ile bazaltik magmadan türediğini belirtmektedir. Türkecan vd (1998), Erciyes volkanitlerine ait kayaçların bazalttan riyolite kadar bir seri oluşturduğunu ve İncesu ve Valibaba ignimbritlerinin Erciyes volkaniklerinin ilk ürünleri olduğunu belirtmişlerdir. Kürkçüoğlu vd (1998), Erciyes volkanitlerine ilişkin jeokimya ve petrolojik çalışmalara dayanarak Kuvaterner yaşlı Erciyes stratovolkanının ürünlerinin piroklastik depolanmalar ve lav akıntıları olduğunu belirtmişlerdir. Alıcı (2000), Orta Anadolu daki Kuvaterner yaşlı bazaltik volkanitlerin kökenine ait çalışmasında Erciyes stratovolkanının güneyinde yer alan Karnıyarık tepelere ait Kuvaterner bazaltik ürünlerini ve Erciyes kuzeybatısındaki cüruf konilerini incelemiştir. 9

21 Kürkçüoğlu vd (2001), Erciyes stratovolkanını ilk ürünleri olarak kabul edilen toleyitik bazaltlar ile daha sonraki evrelerde türemiş kalkalkali kayaçların ilişkisini belirlemeye yönelik çalışmalarında, toleyitik bazaltların tüketilmiş astenosferik manto (MORB benzeri) kaynağından türediğini belirtmişlerdir. Şen vd (2002), Erciyes stratovolkanının güneyinde riyodasitik dom şeklinde olan Dikkartın Dağının patlamadan itibaren püskürme safhalarındaki volkanolojik gelişimini incelemişler, patlama safhaları boyunca magma bileşiminde değişiklikler olmadığını ve patlama şeklinin magmadaki gazların çıkması ve patlamaya meteorik suyun katılmasıyla kontrol edildiğini belirtmişlerdir. Şen vd (2003) Erciyes dağının volkanolojik gelişimini Koç Dağ ve Erciyes Safhaları olmak üzere iki kısma ayırmaktadır. Erciyes safhasını da kendi içinde effüsif-ekstrüsif patlamalar ve ekstrüsif-eksplosif karakterde olduğunu belirtmişlerdir. Şen, vd (2004), Orta Anadolu volkanitlerinin iz element özelliklerine göre lavların gelişiminin dalma-batma komponentleri tarafından zenginleştirilmiş litosferik mantodan türediğini belirtmişlerdir. 10

22 3. MATERYAL VE YÖ TEM 3.1. Materyal Kayseri nin güneyinde bulunan Erciyes Dağı zirvesi bölgesinde yapılan arazi çalışmalarında sistematik olarak 60 adet kayaç toplanmış ve bu materyal üzerinde makroskobik, mikroskobik ve jeokimyasal çalışmalar yapılmıştır Yöntem Saha çalışma yöntemleri Araziye 2001 yılı Haziran ve 2003 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 tanımlanmış tüm birimlerden 60 adet örnek toplanmıştır Laboratuvar çalışma yöntemleri Volkanik birimlere ilişkin toplam 35 örneğe ait makroskobik tanımlamalar yapıldıktan sonra laboratuvar çalışmalarına geçilmiştir. i. Makroskopik Tanımlamalar: Araziden toplanan örneklere ait makroskobik tanımlamalar yapılıp, kayaçlara ait makro fotoğraflar çekilmiştir. ii. Optik Mikroskop Çalışmaları: Bölgeyi temsil eden 35 adet örnekten Ankara Üniversitesi ve Iowa Üniversitesi laboratuvarlarında yapılan incekesitler polarizan mikroskopta ayrıntılı olarak incelenmiş ve gerekli görülen mineral ve dokuların fotoğrafları çekilmiştir. iii. Opak Mikroskop Çalışmaları: Çalışma alanından opak minerallerce yoğun olduğu gözlenen 10 adet örnek seçilmiş ve parlatma kesitleri hazırlanarak opak mikroskobunda ayrıntılı olarak incelenmiştir. iv. Toz X Işını Difraksiyon (XRD) Çalışmaları: Seçilmiş 3 örnekten toz XRD çalışmaları ile kayacın içerdiği mineraller ve alterasyon ürünü kil minerallerinin analizi Türkiye Petrolleri Anonim Ortaklığı Araştırma Laboratuvarları nda yapılmıştır. 11

23 v. ICP - MS Çalışmaları: Örneklerin 15 tanesinden Kanada daki ACME laboratuvarlarında ICP MS ile kantitatif ana oksit ve kantitatif iz ve nadir toprak element analizleri yaptırılmıştır. vi. Jeokimyasal Diskriminant Diyagram Çalışmaları: Çalışma alanındaki kayaçlara ait kimyasal analiz sonuçları ile 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. Ayrıca NewPet programında elde edilen grafikler MinPet ve IgPet programlarından elde edilen grafiklerle deneştirilmiştir. Ayrıca ICP-MS analizlerinden elde edilen datalar MORB Kondrit ve İlksel Manto ya göre normalize edildikten sonra sistematik olarak 27 Spider diyagramına uyarlanmış ve bölgenin tektonik ortamı ve magmatik kökeni hakkında bilgi edinilmeye çalışılmıştır. 12

24 4. ARAŞTIRMA BULGULARI Bu bölümde araştırma konusu olan Erciyes zirvesi volkanitlerine ait makroskobik, mikroskobik ve jeokimyasal bulgular ortaya konulmuştur. Çalışma alanında bulunan volkanik kayaçlar, kimyasal analiz sonuçlarına dayanılarak dasit olarak adlandırılmıştır. 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-1 de verilmiştir. Çalışma alanından toplanan örneklerden 35 adet ince kesit yapılarak petrografik olarak kayaç tanımlamaları detaylı olarak yapılmıştır. İnce kesitler yardımı ile yapılan petrografik kayaç sınıflamaları Streckeisen (1976) diyagramında, mineral yüzdeleri ve volkan camı esas alınarak gösterilmiştir (Şekil 4.1.). Şekil 4.2. de Erciyes Dağı zirvesi volkanitlerinin Streckeisen (1976, 1979) a göre sınıflaması, volkancamı ve mikrolitin de hesaplanmasıyla yapılan incekesit gözlemlerine dayanılarak yapılmıştır. Son olarak Şekil 4.3. ise Erciyes Dağı zirvesi volkanitlerinin Streckeisen (1976, 1979) a göre sınıflaması, CIPW normları kullanılarak yapılmıştır. İnce kesit incelemeleri Ek-2 de verilmiştir. Minerallerin birbirleriyle ve hamur ile ilişkisi fotoğraflarla gösterilmiştir. 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

25 K A P F Kuvars Alkali feldispat Plajiyoklas Feldispatoit Şekil 4.1. Erciyes Dağı zirvesi volkanitlerinin Streckeisen (1976, 1979) a göre sınıflaması (Tane sayımı yöntemiyle yapılan incekesit gözlemleri) 14

26 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 TRAKIT LATIT ANDEZIT/BAZALT FELDISPATOIDLI 65 FELDISPATOIDLI 90 LATIT ANDEZIT/BAZALT FONOLIT TEFRITIK FONOLIT FONOLITIK TEFRIT DASIT KUVARSLI ANDEZIT/BAZALT TEFRIT P K 60 FOIDIT F ULTRAMAFITIT A P K A P F Kuvars Alkali feldispat Plajiyoklas Feldispatoit Şekil 4.2. Erciyes Dağı zirvesi volkanitlerinin Streckeisen (1976, 1979) a göre sınıflaması (Volkancamı ve mikrolitin de hesaplanmasıyla yapılan incekesit gözlemleri) F 15

27 K A P F Kuvars Alkali feldispat Plajiyoklas Feldispatoit Şekil 4.3. Erciyes Dağı zirvesi volkanitlerinin Streckeisen (1976, 1979) a göre sınıflaması (CIPW normları kullanılarak yapılan diyagram) 16

28 4.1. Makroskobik Özellikler Erciyes Dağı zirvesine ait volkanik birimler dasit türünde kayaçlardan oluşmaktadır. Bölgeden toplanan örneklerden 35 adedinin makroskobik tanımlamaları yapılmıştır. Buna göre, dasitler ortaç kimyada olup, holokristalin eş tanelidirler. Camsı hamur içinde veya masiften akıcıya kadar uzanan dokuya sahip, başlıca açık ve koyu gri ile pembemsi renkler göstermektedirler. Temel bileşen olarak; plajiyoklas (sanidin-andezin bileşiminde, zonlu), kuvars, biyotit, kahverengi hornblend, aksesuar bileşen olarak da; manyetit, ilmenit, ortopiroksen, klinopiroksen ve volkan camı bulunmaktadır. Şekil 4.4. ve Şekil 4.5. de çalışma alanının genel görünümü, Şekil 4.6. ve Şekil 4.7. de dasitlere ait makro resimler görülmektedir. 17

29 Şekil 4.4.Erciyes Dağı zirvesinden genel görünüm Şekil 4.5.Erciyes Dağı zirvesinin yakın çekim görüntüsü 18

30 Şekil 4.6. Erciyes Dağı zirvesine ait dasit kayacının makro görüntüsü (Ölçek: kalem) Şekil 4.7. Erciyes Dağı zirvesine ait dasit kayacının makro görüntüsü (Ölçek: kalem) 19

31 4.2. Mineraloji-Petrografi Optik mikroskop incelemesi Erciyes Dağı zirvesine ait birimlerden toplam 60 adet örnek toplanmış ve bu örneklerin 35 tanesi mikroskop altında incelenmiş, mineralleri belirlenmiş ve kayaç türü tanımlanmıştır. Bölgeye ait örneklerde kayaç türü dasit olarak belirlenmiştir. İnce kesit fotoğraflarında da görüldüğü gibi bu örneklerde gözlenen tipik kayaç dokusu porfirik dokudur. İnce kesit incelemelerinde; kuvars, plajiyoklas, alkali feldispat, hornblend, biyotit ve ojit mineralleri saptanmıştır. Plajiyoklas minerallerinde tipik polisentetik ikizlenme ve zonlanma gözlenmiş, bunlar özşekilli ve yarı özşekilli olup tür tayini yapılabilenler oligoklas ve andezin olarak belirlenmiştir. Hornblend mineralleri yarı özşekilli ve yer yer özşekilli olarak gözlenmekte olup çoğunlukla opasitleşmiş ya da tamamen opaklaşmış olarak bulunmaktadır. Biyotit ve ojit minerali kesitlerin çoğunda ana mafik bileşen şeklinde bulunmakta olup biyotit minerallerinin genellikle opaklaşmış olduğu saptanmıştır. Şekil 4.8. Şekil arasındaki tüm resimler çalışma alanı dasitlerine ait ince kesit resimleridir Opak mikroskop incelemesi Araziden toplanan kayaç örneklerinden çok sayıda parlatma yapılarak maden mikroskobunda incelenmiştir. Kayaçlar içinde dağılmış irili ufaklı taneler halinde manyetit, titanomanyetit ve hematit belli başlı opak minerallerdir. Manyetitlere örneklerin tümünde rastlanılmıştır. Manyetit taneleri kayaçların bazı kesimlerinde yoğunlaşmaktadır Titanomanyetit ve hematitler ise sadece birkaç örnekte bulunmuştur. Volkanikler mıknatıs tarafından çekilecek yoğunlukta manyetit içermektedir. Kayaçlarda şekil ve biçim yönünden çok çeşitli manyetitler vardır. Özşekilli, yarıözşekilli ve özşekilsiz taneler görülmektedir. Özşekilli olarak dörtgen, üçgen ve daha az miktarda oktaeder kesitleri veren manyetitler gang mineralleri tarafından çeşitli 20

32 derecelerde ornatılmışlardır. Ornatma sonucunda birincil şekilleri bozulan manyetitlerde değişik görüntüler ortaya çıkmıştır. Kenar ve köşelerinde itibaren ornatılan bazı tanelerin yuvarlaklaştığı da görülmektedir. Bu yuvarlaklaşmalar veya diğer ornatım şekilleri magmatik eriyikte silikatlardan önce oluşan manyetit tanelerinin son katılaşma gerçekleşmeden eriyikle reaksiyona girdiğini (resorbsiyon) göstermektedir. Örneklerde belirlenen diğer bir mineral titanomanyetittir. Manyetit İlmenit arasında görülen bu eksolüsyon yapılarının C de ortaya çıkabildiği ve volkaniklerde sık sık görüldüğü bilinmektedir (Ramdohr, 19) Volkaniklerde çok az miktarda çubuklar şeklinde hematitlere rastlanmıştır. Ayrıca manyetitlerin oksitleyici ortamlarda martitleşmesiyle oluşmuş ikincil hematitler de vardır. Örneklerin bir kısmında çeşitli derecelerde opasitleşme gösteren gang mineralleri bulunmaktadır. Bunlar tüm tane yüzeyini kaplayan kırmızı kahverengi iç yansımalar göstermektedir. Bunlar daha çok levha şeklindeki minerallerde izlenmektedir. Ayrıca opasitleşme ile oluşan zonlu yapılar izlenmektedir (Şekil ). 21

33 Çizelge 4.1. Erciyes Dağı zirvesi volkanitlerine ait ince kesit incelemeleri ile belirlenen mineral yüzdeleri % Plajiyoklas % Alkali feldispat % Amfibol % Biyotit % piroksen % kuvars % opak min. % Volkan camı % Mikrolit ZD ZD ZD ZD ZD ZD ZD ZD ZD ZD ZD ZD ZD ZD

34 Çizelge 4.1. devamı % Plajiyoklas % Alkali feldispat % Amfibol % Biyotit % piroksen % kuvars % opak min. % Volkan camı % Mikrolit ZD ZD ZD ZD ZD ZD ZD ZD ZD ZD ZD ZD ZD ZD

35 Çizelge 4.1. devamı % Plajiyoklas % Alkali feldispat % Amfibol % Biyotit % piroksen % kuvars % opak min. % Volkan camı % Mikrolit ZD ZD ZD ZD ZD ZD ZD

36 prx Şekil 4.8.Erciyes Dağı zirvesi dasitlerine ait piroksen mineralinin II. Nikol görüntüsü (prx : piroksen) Örnek: ZD ,8 µ m f Şekil 4.9.Mikrolitler ve feldispat fenokristallerinin II. Nikol görüntüsü (m: mikrolit, f : feldispat) Örnek: ZD ,8 µ 25

37 f prx Şekil Zonlu ve ikizli feldispatlar ile çift yönde dilinimli piroksen mineralinin II. Nikol görüntüsü (prx : piroksen, f : feldispat) Örnek: ZD ,8 µ prx h Şekil Erciyes Dağı zirvesi dasitlerine ait piroksen ve hornblend mineralinin I. Nikol görüntüsü (h: hornblend, prx: piroksen) Örnek: ZD ,8 µ 26

38 prx 7,8 µ Şekil Erciyes Dağı zirvesi dasitlerine ait piroksen fenokristali ve hamurdaki plajiyoklas mikrolitlerinin II. Nikol görüntüsü (prx : piroksen) Örnek: ZD o Şekil Tamamına yakını opasitleşmiş minerallerin I. Nikol görüntüsü (o: opak) Örnek: ZD ,8 µ 27

39 o Şekil Hamurdaki opasitleşmiş minerallerin I. Nikol görüntüsü (o: opak) Örnek: ZD ,8 µ o Şekil Hamurdaki opasitleşmiş minerallerin II. Nikol görüntüsü Örnek: ZD ,8 µ 28

40 f Şekil Feldispat fenokristallerinin II. Nikol deki genel görünümü Örnek: ZD ,8 µ f Şekil Hamur içinde yer alan kısmen altere olmuş iri feldispatların II. Nikol görünümü (f : feldispat) Örnek: ZD ,8 µ 29

41 Şekil Çubuksu minerallerde opasitleşme Örnek: ZD (10X, TN) Şekil Özşekilli (üçgen) yarıözşekilli ve özşekilli manyetit taneleri. Açık gri manyetit, koyu gri ve siyahlar gang. Örnek: ZD (25X) 30

42 Şekil Opasitleşen minerallerde tüm yüzeyi kaplayan kırmızı iç yansımalar. Siyahlar manyetit. Örnek: ZD (10X, ÇN) Şekil 4.21 Kenarların ornatılmasıyla yuvarlaklaşmış bir manyetit tanesi. Örnek: ZD (25X) 31

43 4.2.3 Toz X-Işını Difraksiyonu Çalışma alanı volkanitlerine ait 3 örneğin (ZD-03-08, ZD ve ZD-03-22) mineralojik bileşimini incelemek ve varsa kil mineralinin varlığını belirlemek amacıyla tüm kayaç XRD analizleri yapılmıştır. Sonuçlar Çizelge 4.2. de ve Ek-3 te sunulmuştur. ZD numaralı örneğin 2Ø = 2-60, I = aralığında yapılan çekimi sonuçunda andezin, sanidin ve kristobalit mineralleri saptanmıştır. ZD numaralı örneğin çekimi 2Ø = 2-60, I = aralığında yapılmış ZD numaralı örnekte olduğu gibi andezin, sanidin ve kristobalit mineralleri saptanmıştır. ZD rumuzlu örneğin çekimi 2Ø = 2-60, I = aralığında yapılmış ve andezin, kristobalit ve biyotit mineralleri saptanmıştır. 32

44 Çizelge 4.2. Çalışma alanına ait örneklerin tüm kayaç XRD analiz sonuçları Örnek No 2Ø I Hata payı JCPDS kart no Mineral ZD ,03 ZD ,03 ZD , andezin kristobalit sanidin andezin kristobalit sanidin biyotit andezin kristobalit 33

45 4.3. Jeokimya Erciyes volkaniklerine ait 35 örnekten 15 tanesinin (ZD-03-01, ZD-03-03, ZD-03-04, ZD-03-05, ZD-03-8a, ZD-03-8b, ZD-03-11, ZD-03-12, ZD-03-15, ZD-03-16, ZD-03-19, ZD-03-23, ZD-03-26, ZD-03-34, ZD-03-40) ana oksit, iz ve nadir toprak element analizleri yapılmış ve bu analizlerden CIPW normatif değerleri elde edilmiştir. Bu değerler petrografi çalışmalarının sonuçlarıyla karşılaştırılarak yorumlara gidilmesi sağlanmıştır. Ana oksit analizlerinden CIPW normatif değerleri elde edilmiştir. Bu değerler petrografi 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 ve MgO içeriklerine bağlı olarak diğer anaoksitlerin, 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 desteklenmiştir. 34

46 CIPW normları Sentetik mineraloji olarak da adlandırılabilecek olan CIPW normlarının temeli; kimyasal analiz sonuçlarından hareket ederek mineralojik bileşimi bulma ve ana oksitlerin miktarlarına dayanarak oluşabilecek minerallerin tespit edilmesi ilkesine dayanır. Bu yöntemle petrografik incelemelere başlamadan önce kesit içerisinde bulunabilecek mineraller hakkında bilgi edinilmiştir. (Ek-1) CIPW normları kayaçlardaki olası minerallerin hangileri olduğunu anlamak amacıyla kayaçların kimyasal analiz sonuçlarındaki ana oksit değerleri baz alınarak elde edilir. Bu bölümde analizi yapılan örneklerin ana oksit değerlerinden CIPW normaları elde edilmiş ve petrografik incelemelerde bulunan minerallerle deneştirilmiştir. Çalışma alanındaki dasitlere ait CIPW normaları incelendiğinde yüksek oranda albit ve anortit içerikli plajioklas, hipersten mineralleri, ortoklas, diopsit, ilmenit, kuvars, apatit ve zirkon mineralleri saptanmıştır. Dasitler ait CIPW normative bileşimleri ağırlıkça yüzdeleri Çizelge 4.3. te gösterilmiştir. Kimyasal analiz sonuçlarından CIPW normatif değerleri elde edilerek, bunların ince kesit incelemeleriyle karşılaştırılması neticesinde daha doğru yorumlara gidilmiştir. Bilindiği gibi CIPW normları magmanın susuz oluşu varsayılarak hazırlanmıştır. Bu nedenle su ihtiva eden mineralleri (biyotit, hornblend vb.) kapsamadığı göz ardı edilmemelidir. 35

47 Çizelge 4.3. Erciyes Dağı zirvesi volkanitlerine ait CIPW değerlerini gösterir tablo ZD ZD ZD ZD ZD-03-08a Kuvars 22,27 21,59 20,91 22,45 21,24 Korundum Zirkon 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 Ortoklas 13,85 13,39 13,44 13,97 14,06 Albit 33,71 33,32 33,92 33,12 33,73 Anortit 17,73 19,17 18,51 18,39 18,44 Diyopsit 2,02 1,92 2,58 1,37 2,65 Hipersten 9,32 9,51 9,56 9,53 8,74 Olivin İlmenit 0,89 0,93 0,90 0,91 0,92 Apatit 0,31 0,27 0,27 0,34 0,29 ZD-03-08b ZD ZD ZD ZD Kuvars 21,38 20,70 20,67 20,70 21,44 Korundum Zirkon 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 Ortoklas 14,07 13,39 13,92 13,20 13,47 Albit 33,74 32,55 33,89 33,07 33,66 Anortit 18,39 20,30 18,14 19,40 18,83 Diyopsit 2,51 2,03 2,63 2,86 2,13 Hipersten 8,76 9,84 9,65 9,63 9,34 Olivin İlmenit 0,92 0,95 0,93 0,94 0,93 Apatit 0,31 0,32 0,27 0,29 0,29 ZD ZD ZD ZD ZD Kuvars 21,11 21,54 21,45 21,60 22,15 Korundum Zirkon 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 Ortoklas 13,13 13,83 13,58 13,75 13,60 Albit 32,85 33,22 33,41 33,70 33,11 Anortit 19,51 18,64 18,77 18,66 18,62 Diyopsit 2,67 2,92 2,79 2,20 2,32 Hipersten 9,55 8,76 8,89 8,97 9,06 Olivin İlmenit 0,93 0,92 0,90 0,90 0,94 Apatit 0,34 0,24 0,29 0,29 0,29 36

48 Harker Diyagramları Erciyes volkanitlerine ait örneklerin ana ve iz element analizlerinin jeokimyasal inceleme için uygun olup olmadığı Harker diyagramları yardımıyla test edilmiştir. Bu kapsamda; SiO 2 -Ana Oksitler (SiO 2 -TiO 2, SiO 2 -Al 2 O 3, SiO 2 - Fe 2 O 3, SiO 2 -MgO, SiO 2 -CaO, SiO 2 -K 2 O, SiO 2 -Na 2 O, SiO 2 -P 2 O 5 ), MgO-Ana Oksitler (MgO-Al 2 O 3, MgO-Fe 2 O 3, MgO-SiO 2, MgO-CaO, MgO-K 2 O, MgO- Na 2 O, MgO- P 2 O 5 ), SiO 2 -İz Element (SiO 2 -V, SiO 2 -Nb, SiO 2 -Hf, SiO 2 -Zr, SiO 2 - Th, SiO 2 -Y) ve MgO-İz Element (MgO-V, MgO-Nb, MgO-Hf, MgO-Zr, MgO- Th, MgO-Y) diyagramları yapılmıştır. Jeokimyasal çalışmalar kapsamında yer alan Harker diyagramlarına baktığımızda; SiO 2 ye karşı ana oksitler Harker diyagramlarından TiO 2, Al 2 O 3, Fe 2 O 3, MgO, CaO, P 2 O 5, Na 2 O, K 2 O değişim diyagramları yapılmıştır. Ancak çalışma alanında tek tür kayaç olmasından dolayı Harker diyagramlarında herhangi bir değişim gözlemek mümkün olmamıştır (Şekil 4.22.). SiO 2 ye karşı iz element Harker diyagramlarından Hf, V, Th, Nb, Y, Zr değişim diyagramları yapılmış ancak yine tek tip kayaç türü olmasından dolayı herhangi bir değişim gözlenmemiştir (Şekil 4.23.). Benzer şekilde yapılan MgO e karşı ana oksitler ve iz element Harker diyagramlarında da, bölgede tek tip kayaç türü olmasından dolayı herhangi bir değişim gözlenmemiştir (Şekil ve Şekil 4.25.). 37

49 TiO2 0,5 0,49 0,48 0,47 Al 2 O ,8 15,6 %ağırlık MgO %ağırlık Fe2O3 %ağırlık Na 2 O %ağırlık 0,46 0, , ,5 67 %ağırlık SiO 2 4,4 4,2 4 3,8 3, , ,5 67 %ağırlık SiO 2 2,1 1,95 1,8 1,65 1, , ,5 67 %ağırlık SiO 2 4 3,95 3,9 3,85 3,8 3, , ,5 67 %ağırlık SiO 2 %ağırlık %ağırlık CaO K 2 O %ağırlık P 2 O 5 %ağırlık 15,4 15, , ,5 67 %ağırlık SiO 2 4,8 4,6 4,4 4, , ,5 67 %ağırlık SiO 2 2,36 2,32 2,28 2,24 2,2 2, , ,5 67 %ağırlık SiO 2 0,15 0,14 0,13 0,12 0,11 0,1 0, , ,5 67 %ağırlık SiO 2 Şekil Erciyes Dağı zirvesi volkanitlerine ait Harker diyagramları (SiO 2 - Ana oksitler) 38

50 Hf %ağırlık 4,8 4,6 4,4 4,2 4 3, , ,5 67 V %ağırlı , ,5 67 %ağırlık SiO 2 %ağırlık SiO 2 Th %ağırlı 13,5 12,8 12,1 11,4 10, , ,5 67 Nb %ağırlı 10,8 10,5 10,2 9,9 9,6 9, %ağırlık SiO 2 %ağırlık SiO 2 Y %ağırlık 23, , , , ,5 67 Zr %ağırlık , ,5 67 %ağırlık SiO 2 %ağırlık SiO 2 Şekil Erciyes Dağı zirvesi volkanitlerine ait Harker diyagramları (SiO 2 - İz elementler) 39

51 SiO2 %ağırlı Na2O %ağırlı %ağırlı Al2O3 2,2 1,9 1,6 1, , ,5 67 %ağırlık MgO 2,1 1,95 1,8 1,65 1,5 15,2 15,4 15,6 15,8 16 MgO %ağırlık 4 3,95 3,9 3,85 3,8 3,75 1,5 1,65 1,8 1,95 2,1 %ağırlık MgO Fe2O3 %ağırlı CaO %ağırlı K2O %ağırlık 2,1 1,95 1,8 1,65 1,5 3,6 3,8 4 4,2 4,4 %ağırlık MgO 4,8 4,6 4,4 4,2 4 1,5 1,7 1,9 2,1 %ağırlık MgO 2,36 2,32 2,28 2,24 2,2 2,16 1,5 1,65 1,8 1,95 2,1 %ağırlık MgO P2O5 0,15 0,13 0,11 %ağırlı 0,09 1,5 1,7 1,9 2,1 %ağırlık MgO Şekil Erciyes Dağı zirvesi volkanitlerine ait Harker diyagramları (MgO-Ana oksitler) 40

52 Hf %ağırlı Y %ağırlı Th %ağırlı 4,8 4,6 4,4 4,2 4 3,8 1,5 1,7 1,9 2,1 MgO 13 12, , ,5 10 1,5 1,7 1,9 2,1 23, , ,5 %ağırlı %ağırlı MgO 21 1,5 1,7 1,9 2,1 %ağırlı MgO V %ağırlı Nb %ağırlı Zr %ağırlı ,5 1,7 1,9 2,1 10,8 10,5 10,2 9,9 9,6 %ağırlı MgO 9,3 1,5 1,7 1,9 2,1 %ağırlı MgO ,5 1,7 1,9 2,1 %ağırlı MgO Şekil Erciyes Dağı zirvesi volkanitlerine ait Harker diyagramları (MgO-İz elementler) 41

53 Kayaç Sınıflaması Kayaç sınıflamasına ilişkin diyagramlar; ana oksitlerin ve iz elementlerin kullanıldığı diyagramlar olmak üzere iki grupta toplanmıştır. Erciyes Dağı zirvesi volkanitlerine ait örnekler ilk olarak Le Maitre (1989)'a ait SiO 2 -Na 2 O+K 2 O diyagramına konulmuştur (Şekil 4.26.). Bu diyagramda tüm örnekler (15 adet) dasit bölgesine düşmüştür. Winchester ve Floyd (1977) a ait Nb/Y-Zr/TiO 2 diyagramında tüm örnekler riyodasit/dasit bölgesine düşmüştür (Şekil 4.27.). Winchester ve Floyd (1977) ya ait Zr/TiO 2 - SiO 2 diyagramında tüm örnekler riyodasit/dasit bölgesine düşmüştür (Şekil 4.28.). Ana oksitlere ve iz elementlere göre yapılmış sınıflama diyagramlarında uyumluluk gözlenmiştir. 42

54 Şekil Erciyes Dağı zirvesi volkanitlerine ait SiO 2 -Na 2 O+K 2 O diyagramı Dasit Pc B O1 O2 O3 R S1 S2 S3 T U1 U3 U2 Ph F : Pikro Bazalt : Bazalt : Bazaltik andezit : Andezit : Dasit : Riyolit : Trakibazalt : Bazaltik Trakiandezit : Trakiandezit : Trakit : Tefrit bazanit : Tefrifonolit : Fonotefrit : Fonolit : Foidit 43

55 Şekil Erciyes Dağı zirvesi volkanitlerine e ait Nb/Y-Zr/TiO 2 diyagramı (Winchester ve Floyd, 1977) Dasit Basalt: Bazalt Basaltic andesite: Bazaltik andezit Andesite: Andezit Dacite and Rhyolite: Dasit ve Riyolit Low K: Düşük potasyum Medium K: Orta derecede potasyum High K: Yüksek potasyum 44

56 Şekil Erciyes Dağı zirvesi volkanitlerine ait Zr/TiO 2 - SiO 2 diyagramı (Winchester ve Floyd, 1977) Dasit Com/Pant: Komendit/Pantellerit Phonolite: Fonolit Trachyte: Trakit TrachytAnd: Trakiandesit Bsn/Nph: Bazanit/Nefelinit Alk-Bas: AlkalinBazalt SubAlkaline Basalt: Subalkalin Bazalt Andesite/Basalt: Andezit/Bazalt Andesite: Andezit Rhyodacite/Dacite: Riyodasit/Dasit Rhyolite: Riyolit 45

57 Magmatik Köken Çeşitli diyagramlar kullanılarak Erciyes Dağı zirvesi volkanitlerinin magmatik kökenine ilişkin yorumlara gidilmiştir. Irvine ve Baragar (1971) a ait Na 2 O+K 2 O-FeO*-MgO diyagramında (Şekil 4.29.) tüm örnekler kalkalkali bölgeye, Irvine ve Baragar (1971)'a ait SiO 2 -Na 2 O+K 2 O diyagramında (Şekil 4.30.) tüm örnekler sub-alkali bölgeye, Miyashiro (1974) e ait FeO*/MgO-SiO 2 diyagramında (Şekil 4.31.) tüm örnekler kalkalkali bölgeye düşmüştür. Le Maitre (1989) a ait diyagramda tüm örnekler orta-potasyum içerikli dasit ve riyolit bölgesine düşmüştür (Şekil 4.32.). Jensen (1976) e ait Al 2 O 3 -FeO*+TiO 2 - MgO diyagramında tüm örnekler kalkalkali dasit bölgesine düşmüştür (Şekil 4.33.). 46

58 Şekil Erciyes Dağı zirvesi volkanitlerine ait Na 2 O+K 2 O-FeO t -MgO diyagramı (Irvine ve Baragar, 1971) Dasit Tholeiitic: Toleyitik Calc-Alkaline: Kalkalkalin 47

59 Şekil Erciyes Dağı zirvesi volkanitlerine ait SiO 2 -Na 2 O+K 2 O diyagramı (Irvine ve Baragar, 1971) Dasit Alkaline: Alkali Subalkaline: Subalkali 48

60 Şekil Erciyes Dağı zirvesi volkanitlerine ait FeO t /MgO-SiO 2 diyagramı (Miyashiro, 1974) Dasit Calc-Alkaline: Kalkalkalin Tholeiitie: Toleyit 49

61 Şekil Erciyes Dağı zirvesi volkanitlerine ait SiO 2 - K 2 O diyagramı (Le Maitre, 1989) Dasit Basalt: Bazalt Basaltic andesite: Bazaltik andezit Andesite: Andezit Dacite and Rhyolite: Dasit ve Riyolit Low K: Düşük potasyum Medium K: Orta derecede potasyum High K: Yüksek potasyum 50

62 Şekil Erciyes Dağı zirvesi volkanitlerine ait Al 2 O 3 -FeO t +TiO 2 -MgO diyagramı (Jensen, 1976) Dasit CR: Kalkalkalin riyolit CD: Kalkalkalin dasit CA: Kalkalkalin andezit CB: Kalkalkalin bazalt TR: Toleyitik riyolit TD: Toleyitik dasit TA: Toleyitik andezit HMT: Yüksek magnezyumlu toleyitik bazalt HFT: Yüksek demirli toleyitik bazalt BK: Komatiyitik bazalt PK: Komatiyitik pikrit 51

63 Tektonik Ortam Bölgeye ait volkanik kayaçlardan alınan numunelerin, kimyasal analiz sonuçları, tektonik ortam diyagramlarında yerine konulmuş ve buna göre inceleme alanı ile ilgili yorumlamalara gidilmiştir. Wood (1980) e ait Th-Hf/3-Ta, Th-Hf/3-Nb/16 ve Th-Zr/17-Nb/16 diyagramlarında tüm örnekler yıkıcı levha sınırı bazaltları ve farklılaşımlar bölgesine düşmüştür (Şekil ). 52

64 Şekil Erciyes Dağı zirvesi volkanitlerine ait Th-Hf/3-Ta diyagramı (Wood, 1980) Dasit A: Normal okyanus ortası sırtı bazaltları B: Zenginleşmiş okyanus ortası sırtı ve toleyitik levha içi bazaltları ve farklılaşımlar C: Alkalin levha içi bazaltları ve farklılaşımlar D: Yıkıcı levha sınırı bazaltları ve farklılaşımlar 53

65 Şekil Erciyes Dağı zirvesi volkanitlerine ait Th-Hf/3-Nb/16 diyagramı (Wood, 1980) Dasit A: Normal okyanus ortası sırtı bazaltları B: Zenginleşmiş okyanus ortası sırtı ve toleyitik levha içi bazaltları ve farklılaşımlar C: Alkalin levha içi bazaltları ve farklılaşımlar D: Yıkıcı levha sınırı bazaltları ve farklılaşımlar 54

66 Şekil Erciyes Dağı zirvesi volkanitlerine ait Th- Zr/117-Nb/16 diyagramı (Wood, 1980) Dasit A: Normal okyanus ortası sırtı bazaltları B: Zenginleşmiş okyanus ortası sırtı ve toleyitik levha içi bazaltları ve farklılaşımlar C: Alkalin levha içi bazaltları ve farklılaşımlar D: Yıkıcı levha sınırı bazaltları ve farklılaşımlar 55

67 İz elementlere göre yapılmış Spider diyagramları Çalışma bölgesi volkanitlerinin tektonik ortam ve magmatik köken yorumlarının ayrıntılı incelenmesi için iz elementler ve NTE leri içeren tüm Spider diyagramları yapılmıştır. Bölgedeki dasitler, element değişimini gösteren Spider diyagramlarından sırasıyla Mc Donough vd (1992) ya ait ilksel manto, Pearce (1983) a ait MORB, Thompson (1982) a ait kondrit normalizasyon değerlerine göre normalize edilmiştir (Şekil 4.37., Şekil 4.38., Şekil 4.39.). Kullanılan tüm normalizasyon değerlerinde, çalışma alanındaki volkanitlerin Nb+Zr içeriğinin Ti+Y içeriğinden fazla olduğu gözlenmiştir. Pearce (1996) a göre tipik volkanik yay kayaçlarında Nb+Zr içereğinin Ti+Y içeriğinden fazla olduğu bilinmektedir. Bu durum orta-yüksek potasyumlu ve kalkalkali özellikte bir magma kökenine işaret etmektedir. İnceleme alanındaki bu özelliği gösteren dasitlerin magmatik kökeninin orta potasyumlu ve kalkalkali karakterde olduğu magmatik köken diyagramlarında gözlenmiştir (Şekil 4.37.). Bölgedeki volkanik kayaçlar için Nb elementinin negatif anomali, Th, La, Ce elementlerinin pozitif anomali gösterdiği gözlenmiştir (Şekil 4.37.). Pearce (1996), tipik volkanik yay kayaçlarında, Nb nin negatif anomali, Th, La ve Ce nin pozitif anomali gösterdiğini söylemiştir. Bu durum bölgedeki kayaçlar için volkanik yay ortamını işaret etmektedir. Bölgedeki volkanik kayaçlarının Ti/Y oranlarının düşük (Ti/Y<1) olduğu gözlenmiştir (Şekil 4.38.). Pearce (1996) a göre Ti/Y oranı tipik volkanik yay kayaçlarında dalmabatma zonunun derinliği hakkında bilgi vermektedir. Buna göre, Ti/Y oranı yüksek ise kısmi ergime ve dalma-batma zonu derinde, Ti/Y oranı düşük ise kısmi ergime ve dalma-batma zonunun yüzeye daha yakın olduğu anlaşılmaktadır. Bu durum, yıkıcı levha sınırı ve volkanik yay ortamı ürünü olan çalışma bölgesi volkanitlerinin, kısmi ergime ve dalma-zonunun yüzeye yakın derinliklerde gerçekleşmiş olabileceğini göstermektedir. 56

68 1000 Rock/PM Cs Rb Ba Th U K Ta Nb La Ce Sr Nd Hf Zr Sm Ti Tb Y Pb Şekil Erciyes Dağı zirvesi volkanitlerine ait Spider diyagramları (Mc Donough et al, 1992; İlksel manto normalizasyonu). 57

69 1000,00 100,00 Rock/MORB 10,00 1,00 0,10 Sr K2O Rb Ba Th Ta Nb Ce P2O5 Zr Hf Sm TiO2 Y Yb Sc Cr Şekil Erciyes Dağı zirvesi volkanitlerine ait Spider diyagramları (Pearce, 1983; MORB Normalizasyonu). 58

70 1000 Rock/Kondrit Ba Rb Th K Nb Ta La Ce Sr Nd P Sm Zr Hf Ti Tb Y Tm Yb Şekil Erciyes Dağı zirvesi volkanitlerine ait Spider diyagramları (Thompson, 1982; Kondrit Normalizasyonu). 59

71 TE lere göre yapılmış Spider diyagramları Çalışma alanındaki volkanitler, element değişimini gösteren Spider diyagramlarından Taylor ve Mc Lennan (1985) a ait kondrit, Mc Donough vd (1991) ya ait ilksel manto normalizasyon değerlerine göre normalize edilmiştir (Şekil 4.40., Şekil ). Buna göre, bazaltik andezit ve dasit için de Hafif Nadir Toprak Elementleri (HNTE) nin Ağır Nadir Toprak Elementleri (ANTE) ne göre zenginleştiği gözlenmektedir. HNTE nin ANTE ne göre zenginleşmesi kayaçta amfibol ve piroksen mineralleri tarafından kontrol edilir ki; bu minerallerin varlığı ince kesit incelemelerinde tespit edilmiştir. Çalışma alanındaki volkaniklerin NTE değişimleri incelendiğinde Eu elementinde negatif bir anomali gözlenmektedir. Bu azalma, Eu nun K, Ca ve Na ile uyumlu olmasından dolayı plajiyoklas ve K-feldispat mineralleri tarafından kontrol edildiğini göstermektedir. 60

72 1000 Rock/Chondrite La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Y Şekil Erciyes Dağı zirvesi volkanitlerine ait Spider diyagramları (Taylor and McLennan, 1985; Kondrit Normalizasyonu). 61

73 100 Rock/PM 10 1 La Ce Pr Nd Sm Eu Gd T b Dy Ho Er Tm Yb Lu Şekil Erciyes Dağı zirvesi volkanitlerine ait Spider diyagramları (Mc Donough et al, 1991; İlksel manto normalizasyonu). 62