İSTANBUL UN GRANİTOYİDLERİ Sabah YILMAZ ŞAHİN 1, Yıldırım GÜNGÖR 2, Namık AYSAL 2 1 İstanbul Üniversitesi, Mühendislik Fak., Jeofizik Müh. Bölümü, 34320 Avcılar, sabahys@istanbul.edu.tr 2 İstanbul Üniversitesi, Mühendislik Fak., Jeoloji Müh. Bölümü, 34320 Avcılar ÖZ: Türkiyenin ana tektonik birliklerinden olan Pontidlerin batı kesiminde, birbirlerinden bazı yapısal özellikleri ile ayrılabilen Istranca Zonu ve İstanbul Zonu tanımlanmıştır. Bu zonlar içerisinde farklı yaşlara, farklı jeotektonik konumlara ve farklı magmatik kökenlere bağlı olarak oluşmuş granitik kayaçlar ayırt edilmektedir. İstanbul ve çevresinde Çatalca yöresi granitoyidleri, Çavuşbaşı granodiyoriti ve Sancaktepe graniti olmak üzere başlıca üç farklı bölgede granitik kayçlar yüzeylenmektedir. Bu granitoyidlerin mineralojik petrografik ve jeokimyasal özellikleri incelenerek petrolojik özellikleri ortaya konulmuştur. Çatalca bölgesinde Çatalca metagraniti ve Tepecik kataklastik graniti olarak iki birim halinde tanımlanan kayaçlar petrografik dokusal özellikleri bakımından oldukça farklıdır. Kimyasal sınıflamada her iki birim de granit bölgesinde tanımlanmakta ancak mineralojik ve dokusal özellikleri bakımından ayrılmaktadırlar. Çatalca metagraniti, mineralojik bileşim olarak ortoklaz, kuvars, plajiyoklaz ve biyotit, klorit, muskovit, epidot içeren bir kayaç olup, şist ve gnays dokusu göstermesiyle granitik şist/gnays olarak adlandırılmıştır. Tepecik kataklastik graniti ise, mineralojik olarak benzer olmasına rağmen, tipik kataklastik dokusuyla metagranitlerden ayrılırlar. Çavuşbaşı granodiyoriti tanesel dokuludur ve granodiyorit, tonalit ve kuvars diyorit bileşiminde kayaçlardan oluşmaktadır. Mineralojik bileşimi, plajiyoklaz, kuvars, ortoklaz, hornblend, biyotit ile aksesuar minerallerden titanit, allanit, epidot, zirkon, apatit ve opak minerallerden oluşmaktadır. Diğer birimlerden farklı olarak mafik mikrogranüler anklavları (MME) içermektedir. Sancaktepe graniti iri taneli, tanesel dokulu olup, biyotit granit, altere granit türü kayaçlardan oluşmaktadır. Mineralojik bileşimi ortoklaz, kuvars, plajiyoklaz, biyotit ile zirkon, apatit ve opak minerallerden oluşmaktadır. Her üç plütonun jeokimyasal özelliklerine bakıldığında Çatalca bölgesi granitoyidleri ile Sancaktepe granitinin benzer özelliklere sahip olduğu gözlenmektedir. Her iki birim de subalkalin, yüksek K lu kalkalkalin ve peralumino özellikte iken Çavuşbaşı granodiyoriti, subalkalin, orta K lu kalkalkalin ve metalumino bir karakter sergiler. Element davranışlarına göre, alkaliler bakımından Çatalca ve Sancaktepe birimlerinde artan SiO 2 oranına karşın K 2 O değerinde oldukça belirgin bir artış (% 3 6) gözlenirken, Na 2 O normal değerler (% 3 4) arasında gözlenirken, Çavuşbaşı granodiyoritinde K 2 O oldukça düşük (% 1 2) değerdedir. Her üç birimde de örneklerin çoğunluğu ASI değeri, 1.1 den küçüktür ancak birkaç örnekte 1.1 den daha büyüktür. Bu değerlere göre her üç birim de I tipi magma karakterinde olup, bazı örnekler I tipi ile S tipi arasında konumlanmaktadır. İz element jeokimyasına göre, normalleştirme diyagramında her üç birim de benzer özellikler sunmakta, LIL elementlerden HFS elementlere doğru bir düşüklük; REE davranışlarında da Hafif REE den ağır REE re doğru zayıf da olsa bir fakirleşme gözlenmektedir. Negatif Eu anomalisi, Sancaktepe granitinde çok belirgin ancak diğer birimlerde çok zayıf gözlenmektedir. Granitoyidlerin jeotektonik ortamlarını belirlemeye yönelik diyagramlarda Çatalca ve Sancaktepe granitoyidleri çarpışmayla ilgili bölgede, Çavuşbaşı birimi ise volkanik yay granitoyidleri bölgesinde konumlanmaktadır. Diyagramlarda her ne kadar farklı jeotektonik kökenlere sahip olsalar da, yaş verilerinin elde edilmesiyle, bölgesel jeolojik konum da göz önüne alınarak, jeotektonik yeniden yorumlanacaktır. T MMOB JEOLOJİ MÜHENDİSLERİ ODASI / İstanbul Şubesi 100
ABSTRACT: İstanbul and Strandja zones which may be separated by tectonic zones are determined at the Western part of Pontides that is one of the main tectonic units of Turkey. Granitic rocks, have different ages, different geotectonic setting and different magmatic genesis, are separated within these zones. In this work, petrological properties of Çatalca, Çavuşbaşı and Sancaktepe granitoids which outcropping in the İstanbul and surrounding area are revealed. Two subunits are determined as Çatalca metagranite and Tepecik cataclastic granite in the Çatalca region. These are quite different each other according to petrographical textural features. Two subunits are falled granite area on the geochemical nomenclature diagram but these are separated due to mineralogical and textural features. Mineralogical composition of Çatalca metagranite includes ortoclase, quartz, plagioclase, biotite, chlorite and rarely mucovite. They are show gneiss or schist texture that are named granitic gneiss or schist. Tepecik cataclastic granite is similar to Çatalca metagranite according to mineralogical composition but ıt is separated with typical cataclastic texture. Çavuşbaşı granodiorite is granular texture and consist of granodiorite, tonalite and quartz diorite. Mineralgical composition of these rocks is plagioclase, quartz, oroclase, hornblend, biotite and accessory minerals such as titanite, allanite, epidote, zircon, apatite and opaques. Another feature from other units, ıt include mafic microgranular enclaves (MMEs). Sancaktepe granite is coarse grained, granular texture and it include biotite granite and altered granite. It made up ortoclase, quartz, plagioclase, biotite with zircon, apatite and opaque minerals. When look at the geochemical properties of tree plutons, Çatalca region granitoids similar to Sancaktepe granite according to some features. Both of these units are subalkaline, high K calcalkaline and peraluminous but Çavuşbaşı granodiorite has subalkaline, medium K calkalkaline and metaluminous character. As to element behaviors, Çatalca ve Sancaktepe units have high values (3 6 %) of K 2 O, normal values (3 4 %) of Na 2 O according to increased SiO 2. But, Çavuşbaşı granodiorite has low values (1 2 %) of K 2 O. ASI (Alumium saturation index) of most of samples at the tree units are lower than 1.1, but a few samples has higher than 1.1 values. All of the units have I type magma character, but some samples are between I type and S type according to these results. Trace element geochemistry of all units show smilar features at the normalised diagrams. They represent low values from large ion lithophile (LIL) elements to high field strenght (HFS) elements and from light (LREE) to heavy rare earth elements (HREE). Negative Eu anomaly is clearly seen at the Sancaktepe granite but poorly seen at the others. The samples of Sancaktepe and Çatalca region granitoids are located in collision related area, Çavuşbaşı granodiorite is take place in volcanic arc granitoids at the geotectonic diagrams. Geotectonic setting of these units will reinterpreta according to new age data to taking into consideration regional geological properties. Giriş Granitoyidler, yer kabuğunun jeodinamik evrimini ortaya koymada veri üretilebilecek önemli kaynakların başında gelmektedir. Bu kayaçların diğer kayaçlar ile zaman konum ilişkilerinin belirlenmesi dar anlamda bölgenin, geniş anlamda ise kabuğun evriminin ortaya konmasını sağlayacaktır. Lavrasya ve Gondwana kıtaları arasında yer alan Tetis okyanusunun evriminde, küçük kıtaların riftleşmesi ve bunu takib eden zamanlarda da sütur zonlarının gelişimi gerçekleşmiştir (Okay and Tüysüz, 1999). Türkiye ve çevresinde güncel olarak Istranca, İstanbul ve Sakarya Zonları ile Anatolit Torid Bloğu, Kırşehir Masifi ve Arap Plakasından oluşan altı tane kıtasal parça tanımlanmaktadır (Şekil 1; Okay ve Tüysüz, 1999). T MMOB JEOLOJİ MÜHENDİSLERİ ODASI / İstanbul Şubesi 101
Istranca, İstanbul ve Sakarya zonları Lavrasya ana kıtasına dahil edilir ve Pontidlerin batı bölümünü oluştururlar. Bu zonlardan, önceki çalışmalarda İstanbul Fragmanı (Ustaömer ve Robertson, 1993) olarak tanımlanan, güncel çalışmalarda ise İstanbul Zonu olarak yeniden adlandırılan tektonik birim, kuzeyde Karadeniz, batıda Batı Kırım fayı, doğuda Karadeniz fayı ve güneyde İntra Pontid Süturu ile sınırlanırken; bu zonun batısında yer alan Istranca Zonu Rodop Istranca Masifinin doğu kenarını oluşturmaktadır (Okay ve diğ., 1994). İstanbul zonu küçük bir kıta parçası olup, batısında İstanbul bölgesi, doğusunda Zonguldak bölgesi olmak üzere iki bölge halinde incelenmiştir (Şekil 1; Okay ve Tüysüz, 1999). İstanbul Zonunda tanımlanan her iki bölgedeki jeolojik olaylar birbiriyle karşılaştırılabilir özellikler sergilerken, Istranca Zonu, İstanbul Zonu ndan oldukça farklılık sunmaktadır (Şekil 1). İstanbul bölgesi, tektonik olarak yoğun bir bölge olup, birkaç evreli tektonizmanın yaşandığı, stratigrafik olarak da özellikle Paleozoyik ve Triyas yaşlı birimlerin yaygın olarak yüzeylendiği, bunun yanı sıra Üst Kretase Eosen ile Miyosen ve Kuvaterner yaşlı birimlerin de gözlendiği bir zon olarak tanımlanmaktadır (Okay ve Tüysüz, 2005). Magmatik faaliyetlerin daha iyi anlaşılabilmesi için tektonik problemlerin çözümlenmesi gerekmektedir. İstanbul ve çevresinde tektonik amaçlı pek çok çalışma yapılmıştır (Önalan, 1982; Ketin, 1983; Okay ve Tüysüz, 1999, Yiğitbaş ve diğ., 2004). Elde edilen verilere bakıldığında ise, magmatik faaliyetlere tektonik olaylar içerisinde kısaca değinilmiş olduğu gözlenmektedir. Magmatizmanın daha iyi anlaşılabilmesi için, ayrıntılı olarak ele alınıp incelenmesi gerekliliği ortaya çıkmıştır. İstanbul zonu kuzey kesimlerinde yer alan asidik intrüzyonlar, volkanik lavlar ve bunlar içerisindeki mafik ve felsik damar kayaçları, bu zonun güneyinde bulunan İntra Pontid Okyanusunun kuzeye dalımı nedeniyle meydana gelen dalma batma olayları sonucu geniş bir alanda gözlenmektedir. Istranca ve İstanbul Zonları içerisinde yüzeylenen ve bu çalışmaya konu olan asidik intrüzyonlar, en batıda Çatalca bölgesinde, ortasında Çavuşbaşı köyü (Beykoz) ve Gebze civarında yüzeylenmektedir (Şekil 2). Ayrıca doğuda Bolu da Bolu masifi içerisinde sokulum yapan bazı plütonlar ve Kastamonu civarında yüzeylenen bazı plütonlar da bu zon içerisinde tanımlanmaktadır ancak bu plütonlar değişik araştırıcılar tarafından incelenmiştir (Şekil 1; Yılmaz ve Boztuğ, 1986; Boztuğ ve Yılmaz, 1995; Yiğitbaş ve diğ., 2004; Ustaömer ve diğ., 2005). İstanbul bölgesinde yüzeylenen plütonik kayaçların bölgesel jeolojik konumları, petrolojik özellikleri ve kökenleri hakkında elde edilen bilgiler, bölgenin tektono magmatik evrimini ortaya koymada önemli bir rol oynamaktadır. Bu amaçla önceki çalışmalarda pek çok araştırmacı tarafından Çavuşbaşı granodiyoriti ve Sancaktepe graniti çalışılırken (Akartuna, 1953; Abdüsselâmoğlu, 1963; Bürküt, 1961, 1966; Öztunalı ve Satır, 1973,1975; Yılmaz, 1977; Seymen, 1995; Arel ve Tuğrul, 2001), diğer bir grup ise Çatalca yöresi granitoyidlerini de içine alan Istranca yöresi magmatitlerini çalışmışlardır (Aydın, 1974; Arda, 1990; Çağlayan, 1998; Yurtseven ve Çağlayan, 2002; Üşümezsoy, 1982; Okay ve diğ., 2001; Sunal ve diğ., 2006). Ayrıca Ercan ve Türkecan (1984) tarafından, Batı Anadolu daki tüm plütonlar ile Ege Adaları, Yunanistan ve Bulgaristan daki plütonlar, petrografik jeokimyasal ve jeokronolojik özellikleri bakımından bir derleme çalışması ile ele alınmıştır. Bu çalışmada İstanbul ve çevresinde yüzeylenen plütonik kayaçların birbirleriyle karşılaştırılması yapılarak, petrolojik farklılıklarının ortaya konulması ve bölgenin tektono magmatik evrimine ışık tutulması amaçlanmıştır. Ayrıca, elde edilen verilerin yapılacak olan jeokronoloji çalışmalarına bir temel oluşturması hedeflenmektedir. T MMOB JEOLOJİ MÜHENDİSLERİ ODASI / İstanbul Şubesi 102
İstanbul un Jeolojisi III, 7 9 Aralık 2007, İTÜ Süleyman Demirel Kültür Merkezi /İstanbul Şekil 1. a). Türkiyenin tektonik birlikleri (Okay ve Tüysüz 1999); b) Istranca ve İstanbul Zonları içerisinde gözlenen plutonik kayaçların (MTA, 1/500.000 ölçekli İstanbul haritasından sadeleştirilerek alınmıştır) görünümü. T MMOB JEOLOJİ MÜHENDİSLERİ ODASI / İstanbul Şubesi 103
1. Jeolojik Özellikler 1.1. Sancaktepe graniti (Gebze Kocaeli) Gebze ilçesinin K KB sında Peliti Balçık, Akviran, Şekerpınar, Tepeviran ve Akkilise köyleri arasında, yaklaşık 100 km² genişliğinde, yuvarlağımsı biçimli bir plüton olup, önceki çalışmalarda kullanıldığı gibi, bu çalışmada da en iyi mostra verdiği yer Sancaktepe civarı olduğu için Sancaktepe graniti olarak isimlendirilmiştir (Bürküt, 1966; Yılmaz, 1977; Seymen, 1995). Gebze Organize Sanayi Bölgesi (GOSB) içerisinde kalmasından dolayı, genellikle fabrikalarla kapatılmış alanlar çok fazla olup, sınırlı alanlarda taze kayaç örnekleri gözlenebilmiştir (Şekil 2a). Sancaktepe (Gebze) graniti ve çevre jeolojisine önceki çalışmalara dayanarak bir göz atıldığında, Kocaeli yarımadasında yer alan bir plüton olup, Ordovisyen Karbonifer yaşlı formasyonlar içerisine sokulum yapmakta ve zayıf bir kontakt metamorfizma zonu meydana getirmektedirler (Önalan, 1982; Seymen, 1995). Bu Formasyonlar alttan üste doğru Kurtköy Aydos Dolayoba Kartal formasyonları ile Kartal Tuzla ve Trakya formasyonlarıdır. Plütonun üzerine gelen çakıltaşı türü sedimanter birimler içerisinde, yoğun bir şekilde plütona ait çakıllar gözlenmektedir. Granitler içerisinde felsik ve mafik damar kayaçları seyrek de olsa gözlenebilmektedir. Sancaktepe granitinin Rb/Sr izokron yöntemiyle 255+5 My. (Geç Permiyen) kristallenme yaşına sahip olduğu; Biyotit minerallerinde ölçülen K Ar yaşının ise 254 My. olduğu Yılmaz (1977) tarafından tespit edilmiştir. Stratigrafik ilişkiler ve jeokronolojik veriler, Sancaktepe Graniti nin intrüzyon yaşının Permiyen olduğunu gösterir. Modal mineralojik analiz ve tümkayaç kimyasal analizi sınırlı sayıda da olsa Bürküt (1966) tarafından gerçekleştirilmiştir. Sancaktepe graniti genellikle pembemsi gri renkli, holokristalen tanesel dokulu olup, başlıca kuvars, plajiyoklaz, K feldspat (ortoklaz), biyotit ve opak minerallerden oluşmaktadır. İleri derecede ayrışma gösterdiğinden bazı kesimlerde yaklaşık 15 20 m kalınlıkta, bazı kesimlerde ise daha az kalınlıkta (yaklaşık 3 5m) arenalaşmış yüzeylere sahiptir (Şekil 2b). Bilindiği gibi, granitoyidlerde, alterasyon koşullarında öncelikle mafik minerallerin bozunması beklenir, oysa Sancaktepe plütonunda mafik minerallerde bozunma fazla gözlenmemektedir. Genellikle feldispat mineralleri killeşmiş olarak gözlenirken, biyotit mineralleri ise bazı lokasyonlarda yerel faylanma etkisinde gözlenen bozunmalar dışında temiz görülmektedir. Sancaktepe plütonu kumtaşları içerisine sokulum yapmakta ve bu kayaçlar ile kontağı bütün sınırlarda belirgin gözlenememektedir. Ancak plütonun güney sınırında kısmen de olsa kontakt etkileri mevcuttur. Bu zonda Devoniyen yaşlı kumtaşları granitin sokulumu sırasında kısmen metamorfizmaya uğramıştır (Şekil 2c). Aynı zamanda kontakt metamorfizmanın etkileri Pelitli köyü civarında granit kireçtaşı dokanağında, skarn tipi Pb, Zn ve yer yer de Cu Fe cevherleşmesi şeklinde gözlenmektedir (Şekil 2d). Kuzey kesimde ise arazinin en yüksek kesimini oluşturan Çatal Dağ ve çevresinde plüton büyük faylarla sınırlandırılmıştır. Bu faylara bağlı olarak geliştiği düşünülen oldukça kalın breşik seviyeler yer almaktadır. T MMOB JEOLOJİ MÜHENDİSLERİ ODASI / İstanbul Şubesi 104
Şekil 2. Sancaktepe granitinin a) Gebze Organize Sanayi Bölgesi (GOSB) içerisinden, b) Şekerpınar nahiyesi civarında ayrışmış ve toprak örtüsü olarak ayrılmış kısımlarının, c) Çevre kayaçlarını oluşturan kumtaşlarını enklav şeklinde içine almasının ve hornfels gelişiminin, d) Kontağında bulunan kireçtaşları ile sınırında gelişen skarn zonu ve Pb Zn cevherleşmesinin genel görünümü. 1.2. Çavuşbaşı granodiyoriti (Beykoz İstanbul) Polenezköy ün güneybatısında Çavuşbaşı köyü ve Çekmeköy arasında yaklaşık 25 km² genişliğinde bir alanı kaplayan bir plüton olup (Şekil 1), çeşitli araştırıcılar tarafından, Çavuşbaşı granitleri (Abdüsselâmoğlu, 1963), Çavuşbaşı Granodiyoriti (Bürküt, 1966) ve Çavuşbaşı derinliktaşı (Öztunalı ve Satır, 1975) Çavuşbaşı Çiftliği granodiyorit kuvarsdiyorit plütonu (Ketin, 1983) gibi değişik adlar altında incelenmiştir. Burada ise yapılan mikroskopik çalışmalarda, kayaçların çoğunluğunun tipik granodiyorit bileşiminde olmasından dolayı Çavuşbaşı granodiyoriti tanımı benimsenmiştir. İnceleme alanında başta Kurtköy Formasyonu nun arkozları olmak üzere Paleozoyik yaşta çeşitli kaya birimlerini kesmiş ve bu birimleri yer yer anklav olarak içermiştir. Dokanak zonu boyunca belirgin olarak kontak metamorfizma zonu gelişmiş olup, kontakt metamorfizma sonucu hornfels türü kayaçlar oluşmuştur. Çavuşbaşı granitoyidi daha genç diyabaz, mikrodiyorit, aplit damar kayaçları tarafından kesilir (Şekil 3a,b). Daykların konumu genelde KB GD gidişli olup, bölgenin tektonik durumu ile uyumluluk sağlar, çünkü, fayların konumları genelde KB GD ve D B gidişlidir. El örneği düzeyinde, taze olanlarda açık renkli ve grinin tonları renklerde, orta iri taneli (2 6 mm), tanesel dokulu, başlıca kuvars, plajiyoklaz, K feldispat (ortoklaz), hornblend, biyotit ve opak mineralleri içeren, çoğunlukla granodiyorit çok az da kuvars diyorit özelliğindedir (Şekil 3). Çavuşbaşı granodiyoriti son derece ayrışmış bir özellikte olup, taze yüzey veren mostralar vadi içlerinde ve yol yarması gibi sınırlı alanlarda gözlenmektedir (Şekil 3c). Ayrışmış mostralarda kayacın bütünlüğü tamamen bozunmuş olup, çekiçle vurulduğu anda kum şeklinde dağılmaktadır. Orta iri taneli, kum boyu T MMOB JEOLOJİ MÜHENDİSLERİ ODASI / İstanbul Şubesi 105
malzeme içerisinde kuvars ve amfibol mineralleri tamamen, biyotit minerlleri ise kısmen ayrışmadan korunmuştur. Oysa feldispat mineralleri tamamen bozunarak kayacın dokusal olarak bozulup dağılmasına neden olmaktadır. Bu ayrışma özelliği, doğuda Gebze bölgesinde yüzeylenen Sancaktepe granitoyidine benzer olup, bu özelliği ile her iki granitoyid sokulumunun da, aynı koşullar altında bozunma geçirmiş olabileceği düşünülmektedir. Bu ayrışmanın yüzeyden derine doğru kalınlığı ortalama 25 30 m bazı bölgelerde daha derin veya daha sığ gözlenebilmektedir. Çavuşbaşı granitoyidi, ayrışma özelliği bakımından, elde edilen veriler ve önceki çalışmaların da ışığında (Arel ve Tuğrul, 2001), plutonun yerüstü sularının (yağmur, kar suyu, vb) etkisiyle, yüzeysel bozunmaya uğrayarak ayrışmış olabileceği ileri sürülebilir. İnceleme alanında, Çavuşbaşı Granodiyoriti nin Paleozoyik ten daha genç birimlerle dokanak ilişkisi gözlenememektedir. Buna karşılık jeokronolojik yaş belirleme çalışmalarında, K/Ar yöntemiyle 87,3±3 my (Bürküt, 1966) ve Rb Sr yöntemiyle 65±10 My. ile 60±13 My. (Öztunalı ve Satır, 1975) gibi Geç Kretase yi (Santoniyen Daniyen) gösteren değerler bulunmuştur. Granodiyoritin kökenine yönelik yapılan jeokronolojik çalışmlarda, tüm kayaç Rb/Sr ilksel oranları 0.7027 0.7045 arasında bulunmuş olup (Öztunalı ve Satır, 1975), bu sonuçlar Batı Anadoluda hiçbir granitoyid kütlesinde ölçülmemiş değerler olarak yorumlanmıştır (Öztunalı ve Satır, 1975). Bu özelliği ile farklılık sunan Çavuşbaşı granodiyoriti, kabuksal kökenli malzemenin katkısının çok az olduğunu ifade etmektedir. Çavuşbaşı granodiyoriti içerisinde yaygın olarak mafik mikrogranüler anklavlar (MME) bulunmaktadır (Şekil 3c,d). Yuvarlağımsı elipsoidal biçimli, yaklaşık 0.5 cm den 15 20 cm çapa kadar değişebilen, siyahımsı renklerde, ince taneli, bazen porfirik dokulu yaygın olarak mikro tanesel dokulu olarak gözlenebilen kayaçlardır. Genellikle monzodiyorit diyorit bileşiminde olup, koyu renkli minerallerce zengindir. Ayrıca Sancaktepe ve Çavuşbaşı arasında bir bölgede tanımlanan, Tavşantepe (Pendik) plütonu farklı araştırıcılar tarafından farklı isimlerle anılmıştır. Okay (1947) tarafından Granit porfir, Bürküt (1961) ve Abdüsselâmoğlu (1963) tarafından Pendik Tavşantepe kuvarslı dioriti adlarıyla tanıtılmıştır. Pendik kuzeyinde çok sınırlı bir alanda (yaklaşık 50 m kalınlığa sahip, bazı yerlerde daha da kalınlaşan) gözlenebilen bu küçük çıkma, daha çok bir damar kayacı özelliğindedir. Yaklaşık kuvars diyorit bileşiminde olan Tavşantepe plütonu, özellikleri bakımından Sancaktepe granitinden çok Çavuşbaşı granodiyoritine benzerlik sunmaktadır. Bu nedenle, bu çalışmada Çavuşbaşı plütonu ile birlikte değerlendirilecektir. Bu plüton, Tavşantepe civarında kumtaşları ve kireçtaşlarını kesmiş ve bu kayaçlarda yer yer kontakt metamorfizma etkisi yaratmıştır. Daha çok skarn özelliği gösteren kireçtaşlarında, yeniden kristalizasyonun yanısıra epidot mineralleri gelişmiştir. 1.3. Çatalca yöresi granitoyidleri (Çatalca İstanbul) Çatalca yöresi granitoyidleri Çatalca Elbasan, Çatalca güneyinde Ahmediye Tepecik köyleri arasında yüzeylenmektedir (Şekil 1). Önceki çalışmalarda Istranca Masifi plütonlarından olduğu kabul edilen ve farklı bölgelerde farklı isimlerle anılan granitoyidler Kızılağaç metagraniti (Çağlayan ve Yurtsever, 1998); Sivriler metagranitoyit takımı (Üşümezsoy, 1982; Arda, 1990), Çatalca graniti (Yurtsever ve Çağlayan, 2002) olarak da isimlendirilmiştir. İsimlendirme açısından oldukça karışıklık sergileyen Çatalca Bölgesi granitoyidleri, bu çalışmada iki farklı fasiyese ayrılmış ve Çatalca ilçesinin kuzeybatısında yüzeylenen kesimine Çatalca metagraniti ; Türkoba ve Ahmediye köyleri arasında kalan ve bölgedeki tektonik olaylardan dolayı deformasyona uğramış granitoyidlere ise Tepecik kataklastik graniti adı verilmiştir. Bununla birlikte, Tepecik kataklastik graniti birimi içerisinde küçük sokulumlar halinde granodiyorit türü kayaçlara da rastlanmakta olup, bunlar Istranca masifi içerisindeki granodiyoritlerin benzeri olarak yorumlanmıştır. Yayılımları az olduğundan, jeolojik haritalama yapılmamıştır. T MMOB JEOLOJİ MÜHENDİSLERİ ODASI / İstanbul Şubesi 106
Şekil 3. Çavuşbaşı granodiyoriti içerisindeki a) Felsik damar kayacının; b) Aplitlerden oluşan damar ağının; c) Elipsoyidal biçimli mafik mikrogranüler enklavın (MME) ve d) Köşeli ve yuvarlağımsı elipsoyidal enklavalrın genel görünümü. 1.3.1. Çatalca metagraniti Çatalca ilçesinin KB da Elbasan köyü kuzeyinde (Tabya Tepe ve Şeytan Sırtı) ormanlık alanda ve KD unda genellikle örtülü şekilde gözlenen metagranitik kayaçlar, küçük vadiler ve yol yarmaları boyunca yüzeylenmektedir. Granitik kökenli olan bu plüton, çevresindeki şist ve gnaysları kesmektedir. Çatalca metagraniti, yüzlek verdiği bazı lokasyonlarda çok fazla ezik zonlar halinde olduğundan, dokusal ilişkileri iyi gözlenememektedir. Rengi içerdiği feldispat oranına göre değişmekte olup, genel olarak pembemsigrimsi sarımsı renklerdedir. Gnays ve şist dokusu gösteren metagranitik kayaçların mineralojik bileşimi felsik minerallerden feldispat ve kuvars ile birlikte mafik minerallerden bol oranda muskovit daha az ise biyotit minerallerinden oluşmaktadır (Şekil 4 ). Çatalca bölgesinde stratigrafik olarak en yaşlı birim, Istranca masifinin Paleozoyik yaşlı kıtasal kabuk kökenli granitoyidleridir. Bu granitoyidlerden, Kızılağaç metagraniti olarak isimlendiren birimde yapılan radyometrik yaş tayinine göre, birimin yaşı 245 M.Y. (Permiyen; Aydın, 1974) olarak bulunmuştur. Bu meta granitoyidlerin çevresinde ise Paleozoyik yaşlı gnayslar, mikaşistler, mermerler, kalkşist, kuvarsit ve fillitlerden oluşan metamorfik temel kayaçları yüzeylenmektedir (Üşümezsoy, 1982). Bu metamorfik temel kayaçlar içerisine de Üst Kretase yaşlı Demirköy batolitiyle eş zamanlı olduğu düşünülen T MMOB JEOLOJİ MÜHENDİSLERİ ODASI / İstanbul Şubesi 107
granitoyidler sokulum yapmaktadır. Ancak bunların Çatalca bölgesindeki yayılımları çok sınırlı olduğu için ayrı bir birim olarak ele alınmamıştır. İki farklı yaşta ve farklı fazlarda sokulan magmatik kayaçlar Senozoyik yaşlı kırıntılı kayaçlar tarafından örtülürler. Bu birimler, Eosen yaşlı Kırklareli kireçtaşı ile Üst Eosen Alt Oligosen (Gökçen, 1973; Keskin, 1974) yaşlı, şeyl, killi kireçtaşı ve kireçtaşı ardalanmasından oluşan Sazlıdere formasyonu ve marn, killi kireçtaşı, kireçtaşı, ince tabakalı şeyl ve kumtaşlarından oluşan Gürpınar formasyonlarıdır (bkz. Şekil 1). Tektonik olarak, fayların çeşitlilik sunduğu Çatalca bölgesinde, en büyük fay birimlerin yüzeyleme doğrultusu ile paralellik sunmakta olup, KB GD doğrultulu Çatalca fayıdır (Yurtsever ve Çağlayan, 2002). Bu fayı yaklaşık dik konumlu olarak kesen KD GB konumlu pek çok küçük faylar bulunmaktadır. Bunlar genellikle Kırklareli kireçtaşı içerisinde veya diğer birimlerle dokanaklarında gözlenmekte olup, genellikle düşey atımlı fay karakterindedirler. Tüm bu faylar Trakya havzasının açılıp kapanması ile ilşkili olarak değerlendirilmektedir (Turgut ve diğ., 1983). Arazide Domuzdere vadisi içerisinde (Şekil 4a), doğrultu atımlı olabileceği düşünülen fay Kırklareli kireçtaşı ile metamorfik kayaçlar arasında tanımlanmakta ve bu büyük fay aynı vadi içerisinde başka küçük faylar tarafından kesilmektedir (Şekil 4b ). Çatalca metagraniti Domuzdere vadisi içerisinde metamorfiklerle sınır ilşkisi göstermektedir (Şekil 4c). Tüm bu birimleri açılı diskordansla örten kireçtaşları, breşik bir seviye ile başlamakta olup, bol miktarda metamorfik kayaç çakılları içermektedir (Şekil 4d). 1.3.2. Tepecik kataklastik graniti Tepecik kataklastik graniti, Çatalca nın güneyinde, Tepecik Türkoba ve kuzeyde Ahmediye köyleri arasında kalan bir bölgede yüzeylenmektedir (Şekil 1). Bölgede gözlenen yaygın tektonik olaylardan dolayı granitin kataklastik dokuda bulunduğu gözlenmektedir. Yer yer temiz görünümlü granodiyorit sokulumlarının da yer aldığı bu granitoyid kütlesi yaklaşık KD GB konumlu faylarla sık sık kesilmektedir. Literatürde tanımlanan Çatalca fayının da etkisinde kalan birim, kataklastik deformasyon izlerini yoğun olarak taşımaktadır. El örneği düzeyinde dokusal ve mineralojik özellikleri gözle iyi ayrılabilmektedir (Şekil 4e,f). Grimsi renkli, orta iri taneli, tümkristalli ve tanesel dokuludur. Mineralojik bileşim olarak kuvars minerallerince zengin bir kayaç olup, feldispatlardan plajiyoklazın daha baskın olduğu, koyu renkli minerallerden ise hornblend ve biyotitin yer aldığı bir kayaçtır. İçerisinde felsik damar kayaçları bol miktarda gözlenir. Birkaç yönde iyi tanımlanabilen eklem sistemleri çok iyi gelişmiş olup, bu eklem sistemlerinden bazıları daha sonra fay olarak çalışmıştır. Tepecik bölgesindeki granitoyidlerden alınan eklem ölçümleri değişik diyagramlarda değerlendirilmiş ve egemen eklem düzlemleri olarak K G, 20 B; K42B, 60KD; K45D, 84KB; K18D, 88KB değerleri bulunmuştur. T MMOB JEOLOJİ MÜHENDİSLERİ ODASI / İstanbul Şubesi 108
Şekil 4. Çatalca bölgesinde a) Domuzdere vadisi içerisindeki metagranitlerin; b) Metamorfik kayaçlar ve Kırklareli kireçtaşı arasındaki fayın; c) Metamorfik kayaçlar ile metagranitler arasındaki ilişkinin; d) Metamorfik kayaçlar ile üzerine gelen taban çakıltaşı seviyesinin; e) Tepecik kataklastik granitinin genel görünümü. Tüm bu plütonların yaşları tartışmalı olup, farklı yazarlara göre farklı yaşlar sunmaktadırlar (Tablo 1). Yaş verilerinin yetersizliği nedeniyle yapılması planlanan zirkon minerallerinde U Pb yaşlandırması (TIMS veya SHRIMP) bu sorunlara ışık tutacaktır. T MMOB JEOLOJİ MÜHENDİSLERİ ODASI / İstanbul Şubesi 109
2. Petrografik İncelemeler 2.1. Sancaktepe graniti Araziden alınan kayaçlardan yapılan ince kesit çalışmaları, el örneklerinde gözlenen petrografik özellikleri destekler niteliktedir. Mikroskobik incelemelerde minerallerin tayini yapılırken Erkan (1994) den yararlanılmıştır. Sancaktepe plütonunda örnekler çok homojen olup, hem el örneğinde, hem de mikroskopik incelemede granit olarak tanımlanmış, Mafik minerallerden biyotit bol miktarda olduğu için de biyotit granit olarak adlandırılmıştır. Ayrıca seçilen öneklerden yapılan jeokimyasal analiz sonuçlarının Debon ve Le Fort (1983) Q P isimlendirme diyagramında değerlendirildiğinde de, Sancaktepe graniti örneklerinin tamamına yakını granit bölgesinde, yalnız bir örnek adamellit/monzogranit bölgesinde konumlanmaktadır (Şekil 5). Lökokratik özellikli bir fasiyes olup mafik minerali % 5 den daha az içermektedir. Dokusal olarak holokristalin, yarı özşekilli tanesel dokulu olarak gözlenmektedirler. Bazı kesitlerde mirmekitik ve grafik dokular yaygın olarak gözlenmektedir. Mineralojik bileşim Şekil 5. İstanbul bölgesi granitoyid kayaç örneklerinin Q P isimlendirme diyagramındaki (Debon ve Le Fort, 1983) konumları. olarak, granitler ortoklaz+kuvars+mikroklin+plajiyoklaz+biyotit minerallerinden ve aksesuar olarak da titanit+epidot+apatit+zirkon ile opak minerallerden oluşmaktadır (Şekil 6a,b). Ortoklazlar iri fenokristaller veya megakristaller halinde (yaklaşık 2 4 cm boyutuna kadar değişebilen), yarı özşekilli özşekilsiz görünümde, çift nikolde gri ve tonlarında, ancak killeşme gösterenler toprağımsı görünümdedirler. Ayrıca iki ortoklaz fenokristali sınır teşkil ediyorsa, iki feldispat minerali arasında bir reaksiyon kuşağı gelişmiş durumdadır (Şekil 6c). Bu kuşak ince bir zon halinde ve küçük yeni kristaller şeklindedir. Ancak reaksiyon zonundaki minerallerin hangi mineraller olduğu mikroskop altında belirlenemese de muhtemelen albitik bileşim olabileceği düşünülmektedir. Ortoklaz mineralleri çok yaygın T MMOB JEOLOJİ MÜHENDİSLERİ ODASI / İstanbul Şubesi 110
Şekil 6. Sancaktepe graniti kayaç örneklerinde a) Ortoklaz, kuvars, plajiyoklaz ve biyotit minerallerinin; b) Zirkon mineralinin (çift nikol); c) Feldispatlar arasında gelişen reaksiyon zonlarının (çift nikolde); d) Ortoklaz minerallerindeki yaygın pertitleşmenin ve kuvars ve ortoklaz arasında gelişen grafik dokunun (çift nikol); e) Antirapakivi dokusunun (çift nikol); f) Bu dokunun tek nikol altındaki görünümü. olarak pertitleşme göstermektedir. İleri derecede pertitleşme ile yer yer mikrokline, yer yer de albite dönüşmüş olarak gözlenmektedirler. Yama, şeritsi, ipliksi pertit türleri tüm kesitlerde yaygın olarak gözlenmektedir (Şekil 6c). Ortoklazın kuvars ile sınırında böyle bir reaksiyon kuşağı gelişmemiştir ancak kuvars ile ortoklaz arasında grafik doku gelişmiş ve kesitlerde yaygın bir şekilde gözlenmektedir (Şekil 6d). Kuvars mineralleri bazı kesitlerde kataklazma etkisinden dolayı çatlaklı olarak gözlenmektedir. Plajiyoklaz mineralleri tüm feldispatllar içerisinde ortoklazdan az bulunmaktadır. Genellikle polisentetik ikizlenmeli olarak, nadiren de çift yönde polisentetik ikizlenmeli, gri girişim renkli, prizmatik biçimli, yarı T MMOB JEOLOJİ MÜHENDİSLERİ ODASI / İstanbul Şubesi 111
özşekilli özşekilli gözlenmektedir. Granitoyidik kayaçlar içerisinde magma mixing dokularını yaygın şekilde içerebilen minerallerden birisi olan plajiyoklaz, Sancaktepe graniti içerisinde bu dokuları yaygın olarak göstermese de, bazı kesitlerde ortoklaz minerali tarafından mantolanmış olarak gelişen antirapakivi dokusuna rastlanabilmektedir (Şekil 6e,f). Ayrıca bazı plajiyoklaz minerallerinde içten dışa doğru bileşimsel zonlanmanın belirginliği göze çarpmaktadır. Feldispat mineralleri, alterasyon sonucu killeşme, serizitleşme, yer yer de epidotlaşma türü bozunmalar göstermektedir. Mikroklin mineralleri az da olsa kesitlerde gözlenmektedir. Özellikle kafes tipi ikizlenmesi tipik olup, pertitleşme de göstermektedir. Biyotit mineralleri kızılımsı kahve renkli, sarıdan koyu kahverengine kuvvetli pleokroyizma gösteren, yarı özşekilli özşekilli, levhamsı biçimde gözlenmektedir. Bazı kesitlerde kısmen kloritleşme, daha az olarak da epidotlaşma gözlenmektedir (Şekil 6b). Kayaçlar içerisinde aksesuar mineral olarak en fazla titanit minerali ile epidot, zirkon nadiren de apatit mineralleri ile opak mineraller bulunmaktadır. Özellikle zirkon minerali, biyotit ile beraber veya biyotitin içerisinde kapanım halinde gözlenmektedir (Şekil 6b). 2.2. Çavuşbaşı granitoyidi El örneği düzeyinde ve ince kesit çalışmalarında granodiyorit olarak tanımlanan Çavuşbaşı granitoyidi, Jeokimyasal isimlendirme diyagramında (Debon ve Le Fort, 1983) ise; örneklerin çoğunluğu tonalit bölgesinde, bir örnek granodiyorit bölgesinde, bir örnek kuvars diyorit bölgesinde ve bir örnek de granit bölgesinde olmak üzere farklı alanlarda konumlanmaktadır (Şekil 5). Çavuşbaşı plütonu ince orta taneli, holokristalin tanesel doku ile pertitik, grafik ve bazı mixing dokuları (antirapakivi, poikilitik feldispat dokusu, vb.) gibi özel dokuların gözlendiği bir plütondur. Kuvars, plajiyoklaz, ortoklaz, hornblend ve biyotit, ikincil olarak oluşmuş klorit ve epidot, aksesuar mineraller (titanit, allanit, zirkon, apatit) ve opak mineraller plütonun mineralojik bileşimini oluşturmaktadır (Şekil 7). Felsik minerallerce oldukça zengin olup, mafik minerallerin oranı % 15 20 yi geçmemektedir. Zirkon ve apatit mineralleri mafik minerallerden biyotitler içerisinde kapanımlar halinde ya da mafik minerallerle topluluk oluşturacak şekilde bulunmaktadır (Şekil 7). Feldispat minerallerinden plajiyoklazlar (An 32 38 ), oligoklaz andezin bileşiminde olup, polisentetik ikizlenme ve nadiren de kafes ikizlenmesi göstermektedirler. Ortoklazlar ise yarıözşekilli özşekilsiz iri fenokristaller halinde, karlsbat ikizlenmeli, yer yer pertitik dokulu olarak gözlenmektedir. Feldispatlarda yer yer serizitleşme ve killeşme türü bozunmalara rastlanılmaktadır. Mafik minerallerden hornblend, yeşil ve tonlarındaki renklerde ve orta kuvvetli pleokroyizma ve tam sönme göstermeleri ile biyotitlerden farklılık göstermektedirler. Denge kristalizasyonu nedeniyle hornblend minerallerinde kısmen biyotite dönüşüm gözlenebilmektedir (Şekil 7a,b). Biyotitler ise kuvvetli pleokroyizma özelliği, bol miktarda zirkon, apatit gibi talii mineralleri kapanım olarak içermesiyle karakteristiktir (Şekil 7c,d,e,f). Talii minerallerden apatit mineralleri yaygın olarak küçük kristaller halinde gözlenirken, daha seyrek olarak da iri kristaller halinde gözlenmektedir. Zirkon mineralleri özşekilli ve optik engebesinin yüksek olmasıyla diğer minerallerden kolayca ayrılmaktadır. T MMOB JEOLOJİ MÜHENDİSLERİ ODASI / İstanbul Şubesi 112
Şekil 7. Çavuşbaşı granodiyoritine ait kayaç örneklerinde Hornblend mineralinin denge kristalizasyonu ile kısmen biyotite dönüşümünün a) çift nikoldeki, b) tek nikoldeki; Biyotit ile zirkon mineralinin c) çift nikoldeki, d) tek nikoldeki; Biyotit içerisinde apatit kapanımlarının e) çift nikoldeki, e) Tek nikoldeki görünümleri. Ap, apatit. T MMOB JEOLOJİ MÜHENDİSLERİ ODASI / İstanbul Şubesi 113
2. 3. Çatalca bölgesi granitoyidleri 2.3.1. Çatalca meta graniti Çatalca bölgesi granitoyidleri daha önce de belirtildiği gibi iki birime ayrılmaktadır. Bunlardan birisi olan Çatalca metagranitine ait toplam 5 örneğin isimlendirme diyagramında (Debon ve Le Fort, 1983) 4 tanesi monzogranit/adamellit bölgesine, yalnızca bir örneğin ise granodiyorit tonalit ayrım çizgisi üzerine düştüğü gözlenmektedir (Şekil 5). Genellikle şist ya da gnays dokusu gösteren bu kayaçlar, mineralojik bileşim olarak da tipik granit bileşimindedirler. Plajiyoklaz (genellikle albit bileşiminde), ortoklaz, mikroklin ve kuvars felsik mineralleri ile biyotit, hornblend, titanit ile klorit, muskovit, epidot, kalsit gibi metamorfik mineralleri içermektedirler (Şekil 8a,b). Granitik mika şist olarak isimlendirilebilen kayaçlarda biyotit, muskovit ve klorit mineralleri metamorfizma etkisiyle eğilmiş bükülmüş olarak gözlenmektedir (Şekil 8c,d). Ayrıca bu minerallein biraraya gelmeleri ve birbirine parelel uzun eksenleri boyunca yönlenmeleri ile koyu renkli şiztozite düzlemleri, açık renkli minerallerin biraraya gelmeleri ile de açık renkli bantlar meydana gelmektedir (Şekil 8c,d). Bazı zonlarda da yaygın epidot, klorit birlikteliği ve talii minerallerden titanit gözlenmektedir (Şekil 8e,f). 2.3. 2. Tepecik kataklastik graniti Tepecik kataklastik granitine ait örnekler, isimlendirme diyagramında (Debon ve Le Fort, 1983) çoğunluğu monzo granit/adamellit bölgesinde, iki örnek granit bölgesinde ve iki örnek de granodiyorit bölgesinde konumlanmaktadır (Şekil 5). Mikroskobik tanımlamalarda kataklastik dokunun egemen olmasından dolayı ve en iyi örnekleri Tepecik köyü civarında gözlenmesinden dolayı Tepecik kataklastik graniti olarak isimlendirilmiştir. Çoğunluğu granit türü kayaçlardan oluşmaktadır. Kataklastik doku göstermeyen örneklerine de yer yer rastlanmaktadır. Granodiyorit bileşiminde olan bu örnekler, sınırlı alanlarda yüzeylenmekte olup, tanesel dokulu, temiz yüzeyli olarak gözlenmektedir. Granit bileşiminde olan Tepecik kataklastik granitinde, kataklastik dokunun yanısıra bazı kesitlerde mirmekitik ve grafik dokulara da yaygın olarak rastlanmaktadır (Şekil 9). Mineralojik bileşim olarak, ortoklaz + plajiyoklaz (albit) + kuvars + mikroklin + biyotit + hornblend minerallerinden ve aksesuar olarak da titanit + epidot (allanit) + apatit + zirkon ile opak minerallerden oluşmaktadır (Şekil 9a,b). Kataklazma etkisinde gelişen ikincil minerallerden albit, serizit, muskovit, klorit, epidot ve opak mineraller yaygındır. Ortoklazlar iri fenokristaller veya megakristaller halinde (yaklaşık 1 3 cm boyutuna kadar değişebilen), yarı özşekilli özşekilsiz görünümde, karlsbat ikizlenmeli, çift nikolde gri ve tonlarında ancak killeşme gösterenler de toprağımsı görünümdedirler. İleri derecede pertitleşme ile yer yer albite dönüşüm hem ortoklaz hem de mikroklin minerallerinde izlenmektedir (Şekil 9a,b,c). Kuvars mineralleri kataklazmadan en fazla etkilenen mineraller olarak, küçük kristaller halinde, diğer minerallerin arasını doldurur şekilde gözlenmektedir (Şekil 9b,c). T MMOB JEOLOJİ MÜHENDİSLERİ ODASI / İstanbul Şubesi 114
Şekil 8. Şist dokusu gösteren Çatalca meta granitine ait örneklerde, a) Kuvars (qu), feldispat (fel), muskovit (mu) ve klorit (kl) minerallerinin çift nikoldeki, b) Tek nikoldeki; c) Muskovitce zengin zonun daha yakından çift nikol d) Tek nikol görünümü, e) Klorit, epidot (ep) ve kuvars (qu) minerallernin çift nikoldeki, f) Tek nikoldeki görünümleri. T MMOB JEOLOJİ MÜHENDİSLERİ ODASI / İstanbul Şubesi 115
Granodiyorit bileşimindeki kayaçların Plajiyoklaz mineralleri oligoklaz andezin (An 12 32 ) bileşiminde gözlenirken, granit bileşimindeki kayaçlar ise oligoklaz (An 10 14 ) bileşimindedirler. Kataklastik granit türü kayaçların plajiyoklazlarında serizitleşme daha yaygın olup, bazı kesitlerde plajiyoklazdan itibaren serizithatta muskovite dönüşümler izlenmektedir (Şekil 9d). Biyotit mineralleri, kızılımsı kahverengi, tek yönde dilinimi, kataklazmadan dolayı eğilip bükülmesi ile karakteristiktir. Bu özellikleri ile Çatalca metagranitinin biyotitlerine benzerlik sunmaktadır. İkincil olarak gelişen kloritleşme, epidotlaşma gibi mineraller ile titanit, apatit ve opak mineral gibi aksesuar mineraller biyotitler ile topluluk oluşturmaktadırlar (Şekil 9e,f). 2.4. Damar Kayaçları İstanbul dolayında, özellikle Paleozoyik yaşlı kayaç birimleri ile granitik kayaçlar içersinde de bir kaç santimetreden onlarca metreye değin değişen kalınlıkta ve farklı özellikte çok sayıda damar kayaçları izlenmektedir (Şekil 3a,b). Açık renkli, ince taneli felsik damar kayaçlarının yanısıra, yeşilimsi gri renkli, taze, sert ve sağlam görünümlü mafik damar kayaçları ile iri plajiyoklaz kristalleri içeren porfirik dokulu, gri renkli ortaç bileşimli (diyoritik) damar kayaçlarına da sıkça rastlanmaktadır. Damar kayaçları genellikle egemen eklem sistemlerine paralel gelişmiştir. Dayk şekilli bu damar kayaçlarının yanı sıra sil şekilli olanlar, katmanlanmayı verev ya da dik kesen tansiyon faylarına yerleşmiş olan damar kayaçları da mevcuttur. Bu kayaçların yaşları, plütonik yerleşimlerden daha genç olup, bu plütonların geç evre ürünleri olabileceği gibi, muhtemelen Üst Kretase magmatizmasının ve hatta daha genç ürünler de olabileceği düşünülmektedir. 2.5. Mafik mikrogranüler anklavlar (MME) İstanbul yöresinde yüzeylenen plütonlardan yalnızca Çavuşbaşı granodiyoriti içerisinde gözlenen mafik minerallerce zengin, ince tane boylu anklavlar bolca izlenmektedir. Boyları yaklaşık 0.5 30 cm arasında değişen bu anklavlar plütonun yalnızca taze korunmuş kesimlerinde iyi gözlenebilmektedir (Şekil 3c,d). Anklavların yanı sıra mafık minerallerce (biyotit hornblend) zengin düzey veya segregasyonlarda izlenmektedir. Ortalama olarak 1 3 cm ve yer yer 5 cm büyüklüğe kadar ulaşan segregasyonların içinde bulundukları kaya ile dokanakları az belirgin ve geçişlidir. MME lar genellikle yuvarlağımsı elipsoidal, yer yer de köşeli biçimlerde, bazıları da uzamış elipsoidal biçimli olarak bulunurlar ve uzun eksenleri cm den metre boyutuna kadar değişmektedir (Şekil 3c,d). Anklavların şekil ve biçimindeki bu çeşitlilik, plütonun soğuması esnasındaki deformasyonların yoğunluğunu gösterir. Plüton içerisindeki anklavların bolluğu ise granitik kayaçlardaki süreksizlikler olarak değerlendirilebilir. Eşyaşlı mafik ve felsik magmaların heterojen karışımı (magma mingling) olayı, arazi çalışmaları sırasında mostra düzeyinde gözlenen ve boyutları genel olarak cm dm ve hatta yer yer m düzeyinde gelişmiş olan mikrogranüler dokulu mafik magmatik anklavların (MME) varlığı ile karakterize edilmektedir. Vizkozite özellikleri bakımından benzer, eşyaşlı felsik ve mafik magmaların homojen karışımı (magma mixing), termal dengelenme ile mümkün olur. Burada tek bir eriyiğin kristalizasyonu söz konusudur ki bu tür sistemlere dengelenmiş hibrid sistemler (EHS) adı verilir (Didier ve Barbarin, 1991; Hibbard, 1991, 1995; Yılmaz ve Boztuğ, 1994). Magma mixing olayı mikroskobik olarak tanınabilecek bazı özel dokularla saptanmaktadır. Sancaktepe granit ve Çavuşbaşı granodiyoriti içerisinde de antirapakivi dokusu, plajiyoklaz minerallerinde erime çözünme dokuları, iğnemsi apatit, bıçağımsı biyotit dokusu gibi bazı mixing dokuları gözlenebilmektedir (bkz. Şekil 6e). 3. Jeokimyasal İncelemeler İstanbul Zonu içerisinde tanımlanan ve üç farklı lokasyonda yüzeylenen granitoyidik kayaçlardan toplam 60 adet örneğin jeokimyasal analizi Kanada ACME Laboratuvarlarında çeşitli JEO Standartlar kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Bu örneklerden 30 adet Sancaktepe graniti, 10 adet Çavuşbaşı granitoyidi, 5 adet Çatalca metagraniti ve 11 adet Tepecik granitoyidi analiz sonuçları değerlendirmeye alınmıştır. T MMOB JEOLOJİ MÜHENDİSLERİ ODASI / İstanbul Şubesi 116
Şekil 9. Tepecik kataklastik graniti içerisinde a) Ortoklaz mineralinin albite (ab) dönüşümü ve pertitleşmenin gelişimi, b) Ortoklaz mineralinde pertitleşmenin (per) yaygınlığı ve kataklastik kuvars zonunun gelişimi, c) Mikroklim (mik), pertitik ortoklaz ve kataklastik kuvars beraberliğinin, d) Muskovit (mu) gelişiminin, e) Biyotit, epidot (ep) ve titanit minerallerinin beraberliğinin çift nikoldeki, f) Tek nikoldeki genel görünümleri. 3.1. Plütonların Jeokimyası T MMOB JEOLOJİ MÜHENDİSLERİ ODASI / İstanbul Şubesi 117
Sancaktepe graniti, Çavuşbaşı granodiyoriti, Çatalca metagraniti ile Tepecik kataklastik graniti kayaç örneklerinin jeokimyasal analiz sonuçları, çeşitli jeokimyasal diyagramlarda değerlendirilerek, petrolojik özellikleri ortaya konulmuştur. Istanbul bölgesi granitoyidlerine ait kayaç örnekleri, toplam alkali silika (TAS) diyagramında (Cox ve diğ., 1979) örneklerin tamamının subalkalin bölgede, AFM diyagramında (Irvine ve Baragar, 1971) ise kalkalkalin bölgede gözlenmektedir (Şekil 10a,b), K 2 O SiO 2 diyagramında (Le Maitre, 1989) Sancaktepe graniti ve Çatalca bölgesi granitoyidleri Yüksek K lu özellik gösterirken, Çavuşbaşı granitoyidi orta K lu kalkalkalin bölgede yer almaktadır (Şekil 10c). Al 2 O 3 /(K 2 O+Na 2 O) Al 2 O 3 /(CaO+K 2 O+Na 2 O) Şekil 10. Sancaktepe graniti, Çavuşbaşı granodiyoriti ve Çatalca bölgesi granitoyidlerinin a) TAS diyagramındaki (Cox et al., 1979), b) AFM diyagramındaki (Irvine and Baragar, 1971), c) K 2 O SiO 2 diyagramındaki (Le Maitre, 1989), d) Al 2 O 3 /(K 2 O+Na 2 O) Al 2 O 3 /(CaO+K 2 O+Na 2 O) diyagramındaki (Maniar and Piccoli, 1989) konumları. diyagramında (Maniar ve Piccoli, 1989) ise, Sancaktepe graniti ve Çatalca bölgesi granitoyid örneklerinin tamamı peralumino bölgede, Çavuşbaşı granodiyoriti örneklerinin bir kısmı metalumino, diğer kısmı da peralumino bölgede konumlanmaktadır (Şekil 10d). Granitoyid örneklerindeki bazı major oksitlerin SiO 2 ye göre değişimini gösteren Harker diyagramlarında değerlendirilmesi sonucu, genellikle Sancaktepe graniti ve Çatalca bölgesinde yüzeylenen granitoyidlerin birlikte davranış sergilediği ancak Çavuşbaşı granodiyoritinin bunlardan oldukça farklı ve dağınık trendler T MMOB JEOLOJİ MÜHENDİSLERİ ODASI / İstanbul Şubesi 118
sunduğu gözlenmektedir. Gebze ve Çatalca örneklerinde artan SiO 2 oranına karşı azalan Al 2 O 3, Fe 2 O 3, MgO, CaO, TiO 2 ve P 2 O 5 değerleri gözlenirken, K 2 O ve Na 2 O farklı davranış sergilemektedir. Artan SiO 2 oranına göre Na 2 O oranında (yaklaşık % 3 4) K 2 O ya göre daha az bir artış gözlenirken K 2 O oranı oldukça fazla (% 3 6) bir değer sunmaktadır (Şekil 11). Çavuşbaşı granodiyoriti örneklerinde artan SiO 2 oranına göre artan Fe 2 O 3, MnO, TiO 2, CaO, MgO, Na 2 O, P 2 O 5 değerleri gözlenmektedir. Al 2 O 3 % 16 18 arasında, dar bir aralıkta seyrederken K 2 O oranları da % 1 2 arasındadır (Şekil 11). İz element jeokimyasına göre, İstanbul granitoyidleri major oksitlerin davranışına benzer davranışlar sunmaktadırlar. Sancaktape ve Çatalca bölgesi granitoyidleri, Rb, Nb, Th, U elementleri bakımından SiO 2 ye göre artış göstermektedirler. Sr değeri çok düşük olup 4 264 ppm arasında değişirken, benzer şekilde Co değeri de çok düşük (0 8 ppm) gözlenmektedir (Şekil 12). Çavuşbaşı granitoyidi iz elementler bakımından Gebze ve Çatalca bölgesi granitoyidlerinden oldukça farklı trendler sunmakta olup, Rb, Nb, Zr, Ba, Th, U ve Y elementleri artan SiO 2 oranına göre oldukça düşük değerler sunmaktadır. Sr ve Co bakımından ise dağınık ve yüksek trendler sunmaktadır (Şekil 12, 13). İz elementlerin normalleştirme diyagramlarındaki davranışlarına bakıldığında; PRIM normalleştirme diyagramında Sancaktepe, Çavuşbaşı, Çatalca yöresi granitoyidleri benzer davranış sergilemektedirler (Şekil 14a). Her üç bölge kayaçlarında da LIL elementlerden HFS elementlere doğru zayıf da olsa bir tüketilme söz konusudur. Elde edilen bu trend, kayaçların katılaşmadan önceki eriyik halde davranışlarının bir fonksiyonudur (Rollinson, 1993). Diyagramlarda gözlenen Ba, Nb, Sr, Ti negatif anomalileri özellikle Sancaktepe ve Çatalca bölgesi granitoyidlerinde belirgin, Çavuşbaşı granodiyoritinde ise daha az belirgin olarak gözlenmektedir (Şekil 14a). Negatif Nb anomalisi kıtasal kabuk katkısının Gebze Sancaktepe ve Çatalca bölgesi granitoyidlerinde, Çavuşbaşı granodiyoritinden daha fazla olduğu göstermektedir. REE in Chondrite e göre normalleştirme (Taylor ve McLennan, 1985) diyagramlarındaki davranışlarına bakıldığında ise, Sancaktepe granitinde LREE elementlerden HREE elementlere doğru zayıf da olsa bir fraksiyonlanma gözlenmektedir (Şekil 14b). Sancaktepe granitinde çok belirgin bir negatif Eu anomalisi gözlenirken, Çavuşbaşı granodiyoritinde yalnız iki örnekte bu örneklerin damar kayacı olmasından dolayı, belirgin bir negatif anomali, diğer örneklerde ise anomali gözlenmemektedir (Şekil 14b). Negatif Eu anomalisi, Çatalca bölgesinde yüzeylenen Çatalca metagranitinde daha az belirgin, Tepecik kataklastik granitinde ise çok belirgin olarak gözlenmektedir. Bu özelliği ile Tepecik kataklastik graniti, Sancaktepe granitine büyük benzerlik sunmaktadır (Şekil 14b). Normalleştirme diyagramlarında gözlenen Sr ve Eu negatif anomalileri, felsik karakterli bir magmada feldispatların fraksiyonlanması ile kontrol edilirken, negatif Nb, Ti, Ta elementleri ise ilmenit, rutil ve titanit minerallerince kontrol edilmektedir (Rollinson, 1993). İstanbul bölgesi Granitoyidlerin jeotektonik ortamlarını belirlemeye yönelik diyagramlarda, üç farklı bölgede yüzeylenen granioyidler farklı konumlar sunmaktadır. Pearce ve diğ., 1984 tarafından tanımlanan Rb Y+Nb diyagramında Sancaktepe graniti ve Çatalca bölgesi granitoyidleri benzer bir alana, Syn COLG VAG ve WPG tektonik alanlarının üçlü birleşme noktasına yani çarpışmayla ilgili bölgeye; Çavuşbaşı granodiyoriti kayaç örnekleri ise volkanik yay granitoyidleri (VAG) alanına düşmektedir (Şekil 15a). Nb Y diyagramında ise her üç bölgedeki örnekler VAG+ Syn COLG alanına düşmektedir (Şekil 15b). Batchelor ve Bowden (1985) diyagramında ise Sancaktepe graniti ve Çatalca bölgesi granitoyidleri çarpışma ile ilgili (syn Collision) bölge ile çarpışma sonrası (late orogenic) bölge arasında konumlanırken, Çavuşbaşı granodiyoriti bunlardan farklı olarak çarpışma öncesi bölgede (pre plate collision) yani yay bölgesinde yer almaktadır (Şekil 15c). T MMOB JEOLOJİ MÜHENDİSLERİ ODASI / İstanbul Şubesi 119
Şekil 11. Sancaktepe graniti, Çavuşbaşı granodiyoriti ve Çatalca bölgesi granitoyidlerinin major oksitlerinin Harker diyagramındaki dağılımları. T MMOB JEOLOJİ MÜHENDİSLERİ ODASI / İstanbul Şubesi 120
Şekil 12. Sancaktepe graniti, Çavuşbaşı granodiyoriti ve Çatalca bölgesi granitoyidlerinin bazı iz elementlere göre hazırlanan Harker diyagramlarındaki dağılımları. T MMOB JEOLOJİ MÜHENDİSLERİ ODASI / İstanbul Şubesi 121
Şekil 13. Sancaktepe graniti, Çavuşbaşı granodiyoriti ve Çatalca bölgesi granitoyidlerinin bazı iz elementlere göre hazırlanan Harker diyagramlarındaki dağılımları. T MMOB JEOLOJİ MÜHENDİSLERİ ODASI / İstanbul Şubesi 122
Şekil 14. Sancaktepe graniti, Çavuşbaşı granodiyoriti ve Çatalca bölgesi granitoyidlerinin (Çatalca metagraniti ve Tepecik kataklastik graniti) iz elementlerin a) PRIM e göre ve b) REE nin CHONDRITE e göre normalleştirme diyagramındaki konumları. T MMOB JEOLOJİ MÜHENDİSLERİ ODASI / İstanbul Şubesi 123
4. Petrojenetik Özellikler İstanbul ve çevresinde yüzeylenen granitik kayaçlarda, ön çalışma niteliğinde yapılan mineralojikpetrografik ve jeokimyasal incelemeler sonucu elde edilen bulgular, bölgesel jeolojik konum da göz önüne alınarak, yorumlanmıştır. İstanbul granitoyidleri, Istranca Zonu ve İstanbul Zonu (Okay ve Tüysüz, 1999) içerisinde konumlanmaktadır. İstanbul Zonu nun hemen batısında yer alan Istranca Zonu nda, Permo Karbonifer yaşlı yüksek dereceli metamorfik ve plütonik kayaçlar ile Mesozoyik yaşlı bölgesel metamorfik kayaçların varlığı ileri sürülmektedir (Yılmaz ve diğ., 1995; Okay ve diğ., 2001). Küçük bir kıtasal parça olarak tanımlanan İstanbul Zonu nda ise, Pre Kambriyen kristalin temel devam etmekte olup, bu temel Ordovisyen den Karbonifer e kadar yaş aralığına sahip transgresif sedimanter seriler ile örtülmektedir (Okay ve Tüysüz, 1999). Ayrıca, tüm bu alanları oluşturan Orta ve Batı Pontidlerde Hersiniyen/Variskan ve Kimmeriyen magmatik aktivitesi de tanımlanmaktadır (Şengör ve diğ., 1984; Yılmaz ve Boztuğ, 1986; Yılmaz ve diğ., 1995; Chen ve diğ., 2002). Orta Avrupa da Variskan orojenezindeki plutonizmanın 340 270 My.lık bir dönemi kapsadığı ileri sürülür (Schaltegger, 1997). Istranca Masifi granitler ve gnaysları geç Variskan orojenezinin kristalin temelini oluşturur ve Alt Mesozoyik metasedimanter kayaçları tarafında uyumsuz olarak örtülürler. Bu nedenle Istranca Masifindeki Erken Permiyen metagranitleri geç Variskan plütonizmasının bir parçası olarak kabul edilirler (Okay ve diğ., 2001). Istranca Masifi nin güneydoğusunda yer alan ve K G gidişli, doğrultu atımlı, Batı Karadeniz fayı ile ayrılan İstanbul Zonu, Batı Pontidlerde Bolu Masifini de içine alan geniş bir aralığı oluşturmaktadır. Bu masif, jeodinamik açıdan pek çok araştırıcı tarafından incelenmiştir (Yiğitbaş ve Elmas, 1997, 1999; Cerit, 1990, Ustaömer, 1999, Ustaömer ve Rogers, 1999, Ustaömer ve diğ., 2005). İstanbul zonundaki granitoyidler başlıca Bolu Masifi içerisinde geç Proterozoik yaşlı (590 560 My.; Chen ve diğ., 2002) granitik bileşimli yay magmatizması (Ustaömer ve Rogers 1999; Ustaömer ve diğ., 2005) ürünleri ile geç Variskan döneme ait, Permiyen yaşlı (225 My ; Yılmaz 1977) granitoyidlerden oluşmaktadır. İstanbul civarında ise; hem Istranca hem de İstanbul Zonlarına ait granitoyidler yüzeylenmektedir. İstanbul Paleozoyiği nde, genellikle Ordovisyen Karbonifer yaşlı metamorfizma geçirmemiş sedimanter kayaçlar ile bunlar içerisine sokulum yapan granitoyidler mevcuttur. Bunlardan Permiyen yaşlı olanların (Sancaktepe graniti, Rb/Sr 255+5 My. ve K Ar yaşı 254 My., Geç Permiyen, Yılmaz, 1977) yanısıra, ayrıca, daha genç yaşlı granitoyidler (Çavuşbaşı granodiyoriti; Rb Sr yöntemiyle 65±10 My. ile 60±13 My., Üst Kretase, Öztunalı ve Satır, 1975) yüzeylenmektedir. Bu granitoyidlerde yapılan mineralojik petrografik ve jeokimyasal çalışmalarda, özellikle Çavuşbaşı granodiyoriti, Sancaktepe graniti ve Çatalca bölgesi granitoyidlerine göre oldukça farklılık sunmaktadır. Çavuşbaşı granodiyoriti metalumino, I tipi, yüksek K lu kalkalkalin özellikte iken, Çatalca yöresi granitoyidleri ile Sancaktepe graniti peralumino, I ve S tipi arasında özellikler sunan, yüksek K lu kalkalkalin granitoyidlerden oluşmaktadır. Farklı yaş ve kökenlere sahip olan bu granitoyidlerden elde edilen sınırlı orandaki bilgiler ile bölgenin jeodinamik evrimindeki yerini tartışmak hatalı olabileceğinden, ancak sadece elde edilen veriler sunulmuştur. Plütonlar için öngörülen farklılıkların daha sonra yapılacak olan jeokronolojik incelemelerle desteklenmesi ve bölgenin tektono magmatik evriminin yorumlanması amaçlanmaktadır. T MMOB JEOLOJİ MÜHENDİSLERİ ODASI / İstanbul Şubesi 124