T.C. ANKARA ÜNİVERSİTESİ BİLİMSEL ARAŞTIRMA PROJESİ Proje Başlığı Malatya Havzası Ü. Kretase-A. Paleosen yaşlı karbonat ve evaporitli serilerin sedimantolojik ve jeokimyasal incelemesi Proje Yürütücüsünün İsmi Doç Dr. Turhan AYYILDIZ Proje Yardımcılarının İsmi Prof. Dr. E. Baki VAROL Prof. Dr. Y. Ergun GÖKTEN Prof. Dr. Mehmet ÖNAL Doç. Dr. Erdoğan TEKİN Yrd. Doç. Dr. İbrahim GÜNDOĞAN Proje Numarası 07B4343004 Başlama Tarihi 12.08.2007 Bitiş Tarihi 07.08.2010 Rapor Tarihi 12.08.2010 Ankara Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Ankara - 2010
İÇİNDEKİLER I. ÖZET II. AMAÇ VE KAPSAM III. MATERYAL VE YÖNTEM IV. ANALİZ VE BULGULAR 1. BÖLGENİN GENEL JEOLOJİSİ VE STRATİGRAFİSİ 1.1 Hekimhan Alt Havzası 1.1.1 Hekimhan Grubu 1.1.1.1 Medik Formasyonu (Khm) 1.1.1.2 Tohma Formasyonu (Kht) 1.1.1.3 Sarıkız Formasyonu (Khs) 1 2 2 3 3 7 7 10 10 1.1.2 İpekyolu Grubu 1.1.2.1 Zorban formasyonu (Tiz) 14 1.1.2.2 Yıldıztepe Formasyonu (Tiy) 14 1.1.2.3 Suludere Formasyonu (Tis) 14 1.1.2.4 Gedik Formasyonu (Tig) 15 1.1.2.5 Dumanlar Formasyonu (Tid) 15 1.1.2.5 Akyar Formasyonu (Tia) 16 1.1.2.6 Karaca Formasyonu (Tik): 1.1.2.7 Yamadağ Volkanitleri (Ty) 17 1.1.2.8 Sultansuyu Formasyonu (Tisul): 17 1.1.2.9 Alüyon (Qal) 18 2. ÜST KRETASE DENİZEL BİRİMLERİN SEDİMANTOLOJİSİ 19 2.1 Tohma formasyonu 19 13 13 2.1.1 Fasiyes Toplulukları ve Depolanma Ortamları 2.1.1.1 Ölçülü Stratigrafik Kesitler: 2.2 Sarıkız formasyonu 2.2.1 Zorbehan Üyesi: 22 22 27 28 i
2.2.1.1 Dolomitlerin Petrografive İzotop analizleri 34 38 2.2.2 Salıcak Üyesi 2.2.2.1 Evaporitlernin Sedimantolojisi 38 2.2.2.1.1 Fasiyesler ve fasiyes birlikteliği 40 2.2.2.1.1.1 Ölçülü Stratigrafik Kesitler 52 3. MALATYA HAVZASININ TEKTONİĞİ 66 3.1 Paleotektonik Dönem Yapıları 66 3.1.1 Genel Değerlendirme 70 3.2 Neotektonik Dönem 72 3.2.1 Neotektonik Gelişim 75 4. EVAPORİT ve SÖLESTİNLİ KİREÇTAŞI SEVİYELERİN PETROGRAFİSİ 78 VE MİNERALOJİSİ 4.1 Jips Mikrofasiyeslerin Tanımı 78 4.1.1 Alabastrin doku 78 4.1.2 Porfiroblastik doku 78 4.1.3 Satin spar 79 4.1.4 Ameboid Jips 79 4.2 Petrografik Değerlendirme 80 4.2.1 Sölestinlerin Petrografik Özellikleri 93 4.2.1.1 Laminalı Sölestinler 93 4.2.1.2 Boşluk - çatlak Dolgusu Sölestinler 97 4.2.1.3 Masiv - som Saf Sölestinler 103 4.3. Evaporitli Organik Çamurtaşları 107 4.4. Laminalı Kireçtaşlarının SEM Çalışması 114 4.5 X-Işınları Kırınımı Çalışmaları 116 4.5.1 X-Işınları Tüm Kayaç Çözümlemeleri 116 4.5.1.1 Saf jipsin X-ışını kırınımı analizi 116 4.5.1.2 Sölestin seviyelerinin X-ışını kırınımı analizi 119 5. EVAPORİT VE SÖLESTİNLERİN JEOKİMYASI 121 5.1 Evaporitlerin kimyasal analiz sunumları 121 5.1.1 Sölestin fasiyesinin Jeokimyası 128 5.2 İzotop Jeokimyası 133 5.2.1 İnceleme bölgesinde yapılan kükürt (S 32/34 ) izotop çalışmaları 134 5.2.2 İnceleme bölgesinde yapılan oksijen (O 16/18 ) izotop çalışmaları 138 5.2.2.1 Karstik Karbonatlar 139 5.2.3 İnceleme bölgesinde yapılan stronsiyom (Sr 86/87 ) izotop çalışmaları 140 144 6. SONUÇLAR 147 7. KAYNAKLAR ii
MALATYA HAVZASI Ü. KRETASE-A. PALEOSEN YAŞLI KARBONAT VE EVAPORİTLİ SERİLERİN SEDİMANTOLOJİK VE JEOKİMYASAL İNCELEMESİ I. ÖZET Malatya havzası (Hekimhan) civarında Üst Kretase Tersiyer aralığında gözlenen karbonatlı birimler Sarıkız formasyonu içerisinde Zorbehan ve Salıcak Üyeleri adı altında değerlendirilmiştir. İnceleme alanında derin deniz çökellerini takip eden karbonat platformu ve evaporit oluşumları bölgesel bir regresyona işarettir. Zorbehan Üyesine ait dolomitik kireçtaşı ve dolomitlerin izotop verileri ( 16 / 18 O ve 12 / 13 C) bu seviyelerin karışım-zonu dolomitleşmesi sonucunda oluştuğunu işaret etmektedir. Malatya havzanın güneyinde görülmeyen dolomit ve evaporit fasiyesleri ve yeraltı araştırmaları (sismik araştırmalar), Anadolu-Toros platformu üzerinde yer alan çalışma alanının Ü. Kretase Paleosen geçisinde kenar fayla (Malatya fayı) kontrol edilen bir alanda (kapalı ortam/lagün engelli-silli (deep barred basin) havzadan sabkha ortamına kadar uzanan bir alanda) çökelen anhidritlerin su alması sonucu ikincil jipslerden oluştuğunu göstermektedir. Evaporitlerin tabanında gözlenen sölestin kireçtaşı fasiyesi uyumlu bir şekilde Ü. Kretase (Maastrihtiyen) derin denizel birimleri üzerinde gözlenmektedir. Hakim olarak epijenetik ve az ikinci derecede diyajenetik kökenli olan sölestin fasiyesi muhtemelen Ü. Kretase süresince gerçekleşen volkanizma etkilerine ait jeokimya verileri sunmaktadır. İnceleme konusunu oluşturan jipsler üç fasiyese ayrılmıştır. Bunlar; a) Tabakalı (nodular, bağırsağımsı ve kümes teli yapılı) jips, b) Tabakalı-masiv jips ve c) Laminalı-Arenitik jips tir. Bu fasiyesler kendi içerisinde sualtı jipsleri ve sabka jipsleri olarak iki farklı grupta değerlendirilmiştir. 87 Sr/ 86 Sr izotop verileri ve sınırlı paleontlojik veriler incelenen evaporitlerin muhtemelen Geç Maastrihtiyen-Daniyen arasında çökelmiş olabileceğini göstermektedir. SEDIMANTOLOGICAL AND GEOCHEMICAL INVESTIGATION OF THE UPPER CRETACEOUS TO LOWER PALEOCENE AGED CARBONATES AND EVAPORITIC SERIES ABSTRACT The carbonates and evaporites units are evaluated as Zorbehan and Salıcak member within the Sarıkız formation that are observed between Upper Cretaceous to Tertiary boundary around the Malatya Basin (Hekimhan). Deep sea sediments following carbonates and evaporitic succession indicate regional regression in the study area. Isotopic values ( 16 / 18 O ve 12 / 13 C) of the dolomitic limestones and dolomites facies belonging to Zorbehan member suggested that these levels are resulted from mixing zone dolomitisation. Dolomit and evaporitic succession were not deposited in the southern part of the Malatya basin and subsurface investigation (seismic research) show that the anhydrite deposition after exhumation resulted in secondary gysum facies in the studied area is situated over the Anatolian-Taurus platform, controlled by edge fault (Malatya fault) (range from basin to sabkha environment - deep barred basin) during the Upper Cretaceous to Paleocene transition. Celestite bearing limestone facies are observed at base of evaporites succession overlie concordantly over the deep marine unit. Mainly epigenetic and secondarily diagenetic origin celestite bearing facies representes geochemical data from probably volcanism effect during Upper Cretaceous time. The studied evaporitic facies is divided into three subfacies such as stratified (nodular, entrolithic, and chicken-wire structure) gypsum, stratified-massive gypsum and laminated-arenitic gypsum facies. These facies are considered such as subaqueous and sabkha gypsum. 87 Sr/ 86 Sr isotope data and rare paleontological data indicate that studied evaporitic unit were probably deposited between late Maastrichtian and Danian. 1
II. AMAÇ VE KAPSAM Malatya havzası kuzeyinde önceki araştırmalarda Üst Kretase Alt Paleosen zaman aralığında çökelmiş olduğu kabul edilen Tohma formasyonu resifal kireçtaşları ile Sarıkız formasyonu içerisinde gözlenen dolomit-kireçtaşı (Zorbehan üyesi) ve evaporit içeren fasiyesler (Salıcak Üyesi) bulunmaktadır. Bu seviyeler üzerine bu güne kadar yayınlanmamış kurum raporları (Türkyılmaz ve diğ., 1996; Kıral 1999) ve az sayıda basılmış araştırma bulunmaktadır (Bozkaya ve Yalçın 1992; Ayyıldız ve Önal 2007). Evaporit içeren seviyeler bu güne kadar sınırlı paleontolojik veriler ile Alt Paleosen de çökelmiş olarak kabul edilmiştir (Bozkaya ve Yalçın 1992) ve tabanında tespit edilen sölestin seviyeleri hakkında yapılmış olan yayınlamamış çalışmalar haricinde araştırma bulunmamaktadır. Bu proje çerçevesinde karbonat ve evaporit birimlerin sedimantolojik ve jeokimyasal özelliklerinin incelenmesi projenin amacını oluşturmaktadır. Havzanın güneybatı bölümünde (Maltya Ovası ve Gündüzbey civarı) yüzeyleyen Ü. Kretase-A. Paleosen birimleri projenin ana amacını oluşturan karbonat ve evaporit fasiyeslerini bulundurmaması nedeniyle, proje kapsamı dışında tutulmuştur. III. MATERYAL VE YÖNTEM Üst Kretase-Alt Paleosen yaşlı rudistli fasiyeslerin ve karbonat (dolomit-kireçtaşı) ve evaporit birimlerin sedimantolojik özellilerinin belirlenmesi amacıyla Hekimhan civarında yüzeyleyen alanlardan Ölçülü Stratigrafik Kesitler (ÖSK) alınmıştır. Şerit metre ölçümü ve bazı yerlerde nokta örneklemelerle alınan dolomit, kireçtaşı, sölestinli kireçtaşı, evaporit ve çamurtaşı örnekleri bu çalışmanın materyalini oluşturmaktadır. Kayaç örnekleri öncelikle makroskobik olarak arazide incelenmiş-resimlenmiştir ve fasiyeslere ait makroskobik resimleri çekilmiştir. ÖSK lar dan alınan örneklerin yaşı ile ilgili değerlendirmeler için fosil içeren seviyelerin makro ve mikro fosil tanımlamaları uzman kişiler tarafından A.Ü. Müh. Fak. Jeoloji Müh. Bölümünde ve TPAO Araştırma Merkezinde yapılmıştır. Evaporit kayaçların mikrodokusal özelliklerinin tayini için kayaçlardan ince kesit yapımları Dokuz Eylül Üniversitesi Jeoloji Müh. Bölümünde ve petrografik analizleri Leitz marka Mikroskoplarla A.Ü.M.F. Jeoloji Müh. laboratuarında gerçekleştirilmiştir. Karbonatlara ait ince kesitler A.Ü.M.F. Jeoloji Müh. Böl. De yapılmıştır. Karbonatlara ait değerlendirmelerde Alizarin Kırmızısı sıvısı kullanılmıştır. Evaporit, sölestin, kireçtaşı ve dolomit kayaçların değerlendirilmesinde petrografi yöntemine ek olarak x-ışını kırınımı (XRD) yöntemi de (TPAO Araştırma Merkezi) kullanılmıştır. 2
Petrografik ve mineralojik çalışmalar sonucu belirlenen farklı tipteki jips ve sölestin içeren örneklerden 24 tanesi, agat havanda öğütülerek 250 nolu elekten geçirilmiş ve toz haline getirilmiştir. Daha sonra jeokimyasal analizler (element ve izotop analizi) için Kanada daki Acme ve Act laboratuarlarına gönderilmiştir. Kanada Acme Lab. da bu örneklerin öncelikle jeokimyasal karakterlerinin ayrıntılı olarak belirlenmesi için ICP-ES (Inductively Coupled Plasma Emission Spectroscopy) ve X-Ray Fluoresans (XRF) cihazıyla esas oksit (SiO 2, Al 2 O 3, Fe 2 O 3, MgO, MnO, CaO, Na 2 O, K 2 O, TiO 2 ve P 2 O 5 ), eser-iz element (Ba, Ni, Co, Rb, Sr, Zr, W, F gibi) ve nadir torak element (La, Ce, Th, gibi) analizleri yapılmıştır. Bunlarla beraber bölgedeki evaporit istifin oluşum şekli ve kökeninin aydınlatılabilmesi için ise Arizona Jeokimya Lab. da (δ 34 S, δ 18 O ve 87 Sr/ 86 Sr) izotop verileri ölçülmüştür. IV. ANALİZ VE BULGULAR Malatya Havzası Üst Kretase yaşlı karbonat (kireçtaşı-dolomit) ve evaporitli birimlerinin sedimantolojisi ve jeokimyasal özellikleri ile ilgili bu proje çalışması 4 ayrı bölüm olarak sunulmuştur. İnceleme konusu olarak bahsedilen Üst Kretase yaşlı birimler Sarıkız formasyonu içerisinde 2 üye olarak değerlendirilmiştir. Projenin esas konusu Sarıkız formasyonu nu oluşturan Tohme formasyonu, Zorbehan ve Salıcak üyelerinin sedimantolojik özellikleri ve bu birimlerin jeokimyasal özelliklerinin incelenmesi sonucunda birimlere ait paleocoğrafik özelliklerin ortaya konulmasıdır. Bu amaçla birimin yüzeylendiği Hekimhan çevresinde ölçülü stratigrafi kesitleri ölçülmüştür. Kesit ölçümü sonucunda birime ait fasiyes ve fasiyes grupları ortaya konulmuştur. 1. BÖLGENİN GENEL JEOLOJİSİ VE STRATİGRAFİSİ Malatya havzasında Birand (1938) tarafından yapılan araştırma ile bölgede çalışmalar başlatılmıştır. Bu araştırmadan sonra Stchepinsky (1944), Ayan (1961), Ayan ve Bulut (1964), Akkuş (1971), İlker ve Özyeğin (1971), Yoldaş (1972), Sirel (1976), Kurtman (1978), Örçen (1986), İzdar ve Ünlü (1985), Gürer (1994), Yılmaz (1993), Görmüş (1992), Bozkaya ve Yalçın (1992), Yıldız ve Özdemir (1999), Önal (1998), Westaway and Arger (2001), Yalçın ve Bozkaya (2002), Ayyıldız and Önal (2005), Ayyıldız ve Önal (2006) ve Önal ve Kaya (2007) tarafından stratigrafi, tektonik, paleontoloji, kil jeolojisi, sedimantoloji ve petrol jeolojisine yönelik araştırmalar yapılmıştır. Özellikle havzada yüzeyleyen volkanik kayaçların 3
jeokimyası-kil parajenezleri, birimlerin stratigrafisi ve biyostratigrafisine yönelik detaylı araştırmalar bulunmaktadır. Buna karşılık, Malatya havzasının kuzeybatısındaki evaporit ve karbonat fasiyesleri üzerine ayrıntılı çalışmalar bulunmamaktadır. Bu nedenle böyle bir çalışmanın yapılması uygun görülmüştür. Malatya havzası, Neotetiz kuzey kolu üzerinde yer almakta olup Malatya güneyindeki (Gündüzbey-Yeşilyurt) ve kuzeyindeki (Hekimhan) arasındaki bölgeyi kapsamaktadır (Şekil. 1, 2). Havzanın kuzeyinde ve güneyindeki allokton temel üzerinde Üst Kretase-Tersiyer yaşlı yaklaşık 6000 metre kalınlığında çökel istifi yer almaktadır. Malatya havzasınn temeline ait farklı araştırma ve değerlendirmeler vardır. Havzanın güneydoğusunda Yazgan ve Chesex (1991) tarafından yapılan çalışmada, temel birimler üç tektonik dilim olarak değerlendirilmiştir. Bunlar; 1- Ispendere-Kömürhan-Güleman birimi 2- Baskil magmatik kayaçları 3- Malatya-Keban metamorfikleri dir. Şekil.1.1 alanının konumu İnceleme paleocoğrafik 4
Şekil 1.2 Malatya havzasının yer bulduru ve genel jeoloji haritası (Onal 1998 den değiştirilerek) Ayrıca, Alkan (1997) tarafından havzanın kuzeydoğusunda gerçekleştirilen çalışmada temel birimlerini birbirinden bağımsız beş tektonik dilimin oluşturduğu belirtilmiştir. Bu tektonik dilimler alttan üstte doğru; a) Yüksekova karmaşığı, b) Malatya metamorfikleri, c) Semah tektonik dilimi, d) Ozan tektonik dilimi, e) Hocalıkova Melanjı dır. Ayrışmış yüzeyde kırmızı-kahverengi, ayrışmamış yüzeyde ise yeşil ve mavimsi yeşil renktedir. Ayrışmamış yüzeylerde olivin ve piroksen kristalleri gözle ayırt edilebilmektedir. Ultramafik kümülatlar ana minerallerini olivin ve piroksenin oluşturduğu dunit, harzburgit ve piroksenit ile temsil edilmektedir. Ofiyolitin en yaygın kayalarını oluşturan ultramafikler başlıca masif gabrodan oluşmaktadır. Bu kayalar olivin ve piroksenden oluşan iki mineralli kristalizasyonun sona erdiğini ve plajiyoklasın da gelişmeye başladığını yansıtır. Ultramafik ve mafik kayaların büyük çoğunluğu serpantinleşmiştir. Spilitik volkanitler ve kırmızı pelajik çökeller ofiyolitin en üst düzeylerde yer almakta olup, bu birimler birbirleriyle giriktir. Çökeller; başlıca kalsitli dolotaşı, radyolarit ve çamurtaşından oluşur. kırmızı, kahverengi, pembe renkleriyle ofiyolitin diğer kayalarıyla kolay ayrılır. 5
Demir (1997) tarafından havzanın güneyinde yapılan çalışmada ise havza temelinin birbirinden farklı üç tektonik dilimin oluşturduğunu belirtmiştir. Bunlar; 1- Triyas-Jura yaşlı karbonatlar, 2- Jura-Kretase yaşlı karbonatlar, 3- Ofiyolitli Ü. Kretase Melanjı dır. Yüksekova Karmaşığı, Üst Kretase yaşlı ofiyolit, volkanik ve sedimanter birimlerden oluşmaktadır. Malatya Metamorfikleri, Paleozoyik-Mesozoyik yaşında kırıntılı ve neritik karbonatlardan oluşmaktadır. Semah tektonik dilimi, Triyas Ü. Kretase yaşlı neritik karbonat, kırıntılı ve olistostrom seviyelerinden oluşmaktadır. Ozan tektonik dilimi, E. Triyas-Ü. Kretase aralığında çökelen neritik kireçtaşı ve pelajik çörtlü kireçtaşı, radyolarit, kırıntılı ve olistostromdan oluşmaktadır. Hocalıkova Melanjı ise Erken Kretase (Kampaniyen-A. Maastrihtiyen) yaşlı neritik ve pelajik çörtlü kireçtaşı, radyolarit, ofiyolit, volkanik blokları içermektedir (Alkan 1997). Temel birimler inceleme konusunu oluşturmadığından detaylı bilgi verilmeyecektir. Malatya Havzasının kuzeyi ve güneyinde yüzeyleyen istif hem fasiyes hem de yaş ilişkisi yönünden farklılık sunmaktadır. Bu nedenle; Malatya Havzası Hekimhan ve Gündüzbey alt havzası olarak değerlendirilmiştir (Önal ve Gözübol 1992; Ayyıldız ve Önal 2007). Malatya havzasında bu güne kadar yapılan stratigrafik çalışmaların korelasyon çalışması Şekil. 1.3 de verilmiştir. Ayrıca inceleme alanına ait stratigrafik birimlerin yayılımı Şekil. 1.4 de sunulmuştur. İnceleme konusunu oluşturan Üst Kretase yaşlı birimlerden çakıltaşı, kumtaşı, çamurtaşı seviyeleri (Medik fm.) ve yer yerde resifal kireçtaşı seviyeleri (Tohma fm.) temel birimler üzerinde uyumsuz olarak gelmektedir. Bu seviyeler üzerine Sarıkız formasyonu (Alkan 1997) marn, kumtaşı, silttaşı, kireçtaşı, dolomit, volkanik, killi kireçtaşı, çamurtaşı, kumtaşı birimleri gelmektedir. Orta-Geç Eosen yaşlı birimler temel ve Geç Kretase yaşlı birimler üzerine transgresif olarak gelmektedir. Bu birimler Yıldıztepe formasyonu (Orta Eosen), Suludere formasyonu (Orta-Üst Eosen) ve Gedik formasyonu (Üst Eosen) dur. Denizel Oligosen birimi Dumanlar formasyonu olarak incelenmektedir. Erken Miyosen yaşlı birimler Akyar formasyonu ve Orta-Üst Miyosen birimleri de Karaca formasyonu olarak adlandırılmaktadır (Alkan 1997). 6
1.1 Hekimhan Alt Havzası: 1.1.1 Hekimhan Grubu Hekimhan grubu, genelde bordo yeşil renkli çakıltaşı, bordo-yeşil renkli kumtaşı ve bordo renkli masiv çamurtaşından oluşmaktadır, üzerine sığ ortam ürünü bol rudistli seviyeler içeren karbonatlar, şelf karbonat fasiyesine ait birimler gelmektedir. Bu birimler yamaç ve derin deniz birimlerine geçiş göstermektedir. Derin deniz fasiyesleri şelf karbonatlarına, jips fasiyesine geçişler göstermektedir. Ayrıca bu birimler içerisinde magmatik seviyelerde gözlenmektedir. Gruba ait bu sedimanlardan karasal fasiyesteki birimler Medik, resifal karbonatlar Tohma ve derin deniz sedimanları, şelf karbonatları, jips fasiyesleri ve volkanikler Sarıkız formasyonu adı altında değerlendirilmiştir. 1.1.1.1 Medik Formasyonu (Khm) Birim, temel üzerine gelen alacalı renkli çakıltaşı, kumtaşı ve silttaşı ardalanmasından oluşmaktadır (Şekil 3). Formasyon alt seviyelerde genelde kalın-çok kalın çakıltaşları ile başlamaktadır. Genelde ofiyolitik kayaç parçası içeren birimin çakılları orta-iyi yuvarlaklaşmıştır. Birimin yer yer bordo renkli seviyelerle ve yeşil renkli seviyelerle karakterize olmaktadır. Üst seviyelere doğru çakıltaşı-kumtaşı ve en üst seviyelerde ise bordo renkli kumtaşı-çamurtaşı, çamurtaşı fasiyeslerine geçmektedir. Birim, bazen resifal kireçtaşlarından oluşan Tohma formasyonu na ve yer yer de Sarıkız formasyonu na geçer (Şekil 1.4). Birim blok faylanmayla açılan havzanın karasal yelpaze çökelleri olarak değerlendirilebilir. Bozkaya ve Yalçın (1992) birimin flaksotürbidit fasiyesinde çökeldiğini belirtmiştir. Medik formasyonu tektonik kontrollü olarak çökeldiği için kalınlık değişimleri yanal yönde oldukça değişkendir ve olistolit içeriği oldukça fazladır. MTA tarafından Malatya fayının güneyinde açılan Akçadağ-1 kuyusunda kalın karasal birim kesilmiştir. Birim güney bölümde Kırmızıgüney formasyonu (Önal 1998) ile deneştirilebilir. Kuzey bölümde birim Boyalıkdere formasyonu (Bozkaya ve Yalçın 1992) (Şekil 1.5) karşılığıdır. 7
Şekil 1.3. Malatya havzası ve çevresinde yapılan çalışmaların korelasyonu 8
Şekil 1.4. Malatya havzasının stratigrafisinin genel korelasyonu (Alkan, 1997, Demir, 1997, Önal, 1998 den değiştirilerek) 9
Birimin üzerine gelen bol hippurites içeren Tohma Formasyonu ile olan ilişkisine göre yaşı Kampaniyen-Alt Maastrihtiyen olarak verilmektedir (Bozkaya ve Yalçın 1992; Demir 1997; Alkan 1997). 1.1.1.2 Tohma Formasyonu (Kht) Bol rudist içeren kireçtaşlarından oluşan birim yer yer merceksi bir yapı sunmaktadır. Birim ilk defa Akkuş (1971) tarafından Balaban-Darande (Malatya) civarında yapılan çalışmada adlanmıştır. Bazı yüzleklerde alt seviyelerde bol rudist içermekte, üstte doğru gri renkli resif çekirdeği bölümleri masiv, resif önü ve gerisi bölümleri ise gri-bej renkli bol kırıklı kalsit dolgulu tabakalı kireçtaşlarına geçmektedir. Hekimhan kuzeybatısında (Kurşunlu yolu üzeri) regresif karakterli rudist seviyeleri tespit edilmiştir (Çağlar (Kaya) and Önal., 2009). Birimin kalınlığı merceksi özelliğinden dolayı değişkendir (10-160 m.). Bazı yüzleklerde doğrudan temel üzerine aşmalı olarak gelen birim, üzerindeki Sarıkız formasyonu ile geçişlidir (Şekil 3, 4). Birimin bol rudistli seviyeleri (Hippurites, orbitoides) Geç Maastrihtiyen yaşını göstermektedir (Özer 1988; Özer vd., 2007). Formasyon, Akkuş (1971) tarafından tanımlanan resifal kireçtaşlarına karşılık gelmektedir. Yoldaş (1972) tarafından Maastrihtiyen yaşlı çakıltaşı-kumtaşı-şeyl-killi kireçtaşı içerisinde tanımlanmış merceksi kireçtaşları, Sirel (1976) tarafından Gündüzbey alt havzasında tanımlanan Orbitiesli ve Siderolitesli kireçtaşları, İzdar ve Ünlü (1977) nin taban çakıltaşları üzerinde tanımladığı resif kireçtaşı ve Özçelik vd., (1990) nun Ulupınar formasyonu içerisinde belirttiği merceksi kireçtaşları ile deneştirilebilir (Şekil 5). Birim sığ denizel ortam (resifal) ürünüdür. 1.1.1.3 Sarıkız Formasyonu (Khs) Sarıkız formasyonu ağırlıklı olarak karbonatlı fliş fasiyesinden oluşmaktadır. Genelde gri, yeşilimsi-gri renkli çamurtaşı, kumtaşı, kalkrudit ve kireçtaşı litolojisinden meydana gelmektedir. Bu fasiyeslerin yanında farklı magmatik fasiyesler (andezit, diyorit), zeolit fasiyesi, kömürlü fasiyes, dolomit, dolomitik kireçtaşı ve jips-çamurtaşı-sölestin içeren jipslerde gözlenmektedir. Bu bölüm daha sonra detaylı olarak verilecektir. Sarıkız formasyonu Tohma formasyonu üzerinde ve bu birimle yanal ve düşey geçiş göstermektedir. Üzerine Orta Eosen yaşlı Yıldıztepe formayonu uyumsuz olarak gelmektedir. Birimin kalınlığı 600 metreye kadar ulaşmaktadır. Birimden derlenen örneklerden Kampaniyen- 10
Maastrihtiyen yaşı alınmıştır. Bu verilere göre birimin yaşı Hekimhan alt havzasında Geç Kretase (Kampaniyen-Maastrihtiyen) dir. Sarıkız formasyonu olarak incelenen birim içerisinde gözlenen kireçtaşı, dolomitik kireçtaşı ve dolomit seviyeleri Zorbehan üyesi, magmatik kayaçlar Deveci üyesi ve jipsçamurtaşı ardalanması Salıcak üyesi, filiş fasiyesi (kireçtaşı-çamurtaşı, kumtaşı-çamurtaşı ardalanması) ise Kösehasan üyesi olarak değerlendirilmiştir (Ayyıldız ve Önal 2007). Sarıkız formasyonu Ayan ve Bulut (1964) tarafından tanımlanan Üst Kretase filişine, Akkuş (1971) in tanımladığı Ulupınar formasyonu, Yoldaş (1972) in Malatya kuzeyinde tanımladığı Üst Kretase kireçtaşı-şeyl ve kireçtaşı seviyelerine karşılık gelmektedir. Ayrıca Bozkaya ve Yalçın (1992) tarafından tanımlanan Kösehasan formasyonu, Zorbehan formasyonunun kireçtaşı-şeyl ardalanmalı seviyeleri ile Yağca formasyonuna karşılık gelmektedir (Şekil 5). Kösehasan üyesi: Sarıkız formasyonu nun derin deniz fasiyeslerini ifade etmektedir. Bazı araştırmalarda bu seviyeler formasyon mertebesinde incelenmiştir (Özdemir ve Tunç 1993; Yıldız ve Özdemir 1999). Bozkaya ve Yalçın (1992) çalışmasında kumtaşı-çamurtaşı ardalanmalı seviyeler Kösehasan formasyonu olarak, kireçtaşı çamurtaşı ardalanmalı seviyeler ise Zorbehan dağındaki kireçtaşı-dolomit seviyeleri ile birlikte Zorbehan formasyonu adı altında incelenmiştir. Bu çalışmada ise tümüyle şelf karbonatlarından oluşan seviyeler yukarıda belirtildiği gibi Zorbehan üyesi olarak derin deniz ürünü olan kireçtaşı, kumtaşı ve çamurtaşı ardalanmalı seviyeler ise Kösehasan üyesi adı altında incelenmiştir. Havzada çok geniş bir yayılıma sahip olup Sarıkız, Deveci, Hekimhan çevresinde; Hekimhan yaylası Yenicemezra arasında, Karamahmut Kocaöz İpekyolu kasabası yolu boyunca ve Malatya fayına yakın alandaki H. İbrahim yolu ve çevresinde oldukça yaygındır ve düşük topografik seviyeler oluşturmaktadır. Hekimhan kuzeyinde magmatik seviyeler (volkanik zeolitik) gözlenmekte olup bu bölümler ayrı olarak tanıtılacaktır. Taban sınırı yanal ve düşey yönde Medik formasyonu ile geçişlidir. Hekimhan yaylası eteklerinde yelpaze deltası şeklinde gözlenmektedir. Üst sınırı Salıcak ve Kocaöz köyünde jipslerle geçişlidir, buna karşılık havzanın kuzeyinde Zorbehan üyesine ait karbonatlar ile geçişlidir. Bazı lokasyonlarda ise doğrudan Eosen yaşlı karasal birimler tarafından uyumsuz olarak örtülmektedir. Formasyondan elde edilen bentik ve planktik fosillere göre birimin yaşı Geç Kretase (Kampaniyen-Maastrihtiyen) dir (Ayyıldız ve Önal 2007). 11
Birim, Bozkaya ve Yalçın (1992) nin Hekimhan çevresinde yaptıkları çalışmada tanımladıkları Kösehasan ve Zorbehan formasyonlarına karşılık gelmektedir (Şekil 5). Zorbehan Üyesi: Sarıkız formasyonu içerisinde orta kalın tabakalı kireçtaşı, dolomitik kireçtaşı ve dolomitten oluşan seviyeler gözlenmektedir. Hekimhan kuzeyinde Sarıkız Deveci arasında ve güneyinde Karamahmut Yiğitler arasında D B gidişli olarak gözlenmektedir (Şekil 6). Gözlendikleri alanlarda oldukça sarp bir topografya sunmaktadırlar. Zorbehan dağındaki kesitte Kösehasan üyesine ait seviyeler üzerinde dolomitten oluşan seviyeler ile başlamaktadır. Üzerine Ağhaman tepede Salıcak üyesinin jips-çamurtaşları gelmektedir. Karamahmut Yiğitler arasında tabanda Tohma formasyonu ile üst sınırı ise yanal ve düşey yönde Kösehasan üyesine ait yamaç ve derin deniz birimlerine geçiş göstermektedir. Dolomit+dolomitik kireçtaşı Kireçtaşları Derin deniz sedimanları Şekil 1.5. Zorbehan üyesine ait kireçtaşlarına genel bir bakış (Hekimhan Arapgir yolundan Zorbehan Dağına bakış) Deveci Üyesi: Sarıkız formasyonu içerisinde gözlenen magmatik kayaçları ifade etmektedir. Sarıkız köyü yolunda granodiyoritik bir seviye gözlenmektedir. Ayrıca Sarıkız-Kurşunlu yolunda bir kaç seviye halinde volkanik kayaçlar sedimanlarla ardalanma göstermektedir. Ayrıca Deveci köyü ve çevresinde de volkanikler izlenmektedir. Havzanın derin bölümlerinde traki-andezit bileşimli seviyeler zeolitik tüflerle birlikte gözlenmektedir. Granodioritik seviye yersel olarak gözlenmiş olup yanal yönde devamı bulunmamaktadır. Volkanik seviyelerde doğu-batı yönlü olarak Sarıkız Deveci hattında yoğun olarak gözlenmektedir. Piroklastik seviyeler ise (zeolit) havzanın derin bölümünde kumtaşı çamurtaşı ardalanması arasında 12
merceksi olarak izlenmektedir. Deveci köyündeki Medik formasyonu içerisinde aglomera seviyeleri gözlenmektedir. Bu veriler magmatik kayaçların Medik formasyonu ve Kösehan Üyesine kumtaşı çamurtaşı ardalanmasının oluşuğu zaman ile eş zamanlı olduğunu göstermektedir. Salıcak Üyesi: Sarıkız formasyonu nun Zorbehan ve Kösehasan üyeleri üzerinde gözlenen jips-çamurtaşı-kireçtaşı seviyeleri Bozkaya ve Yalçın (1992) tarafından Yağca formasyonu olarak adlanmıştır ve Paleosen yaşlı kabul edilmiştir. Bu çalışmada Salıcak köyünde ölçülen ÖSK da yeşil renkli çamurtaşlarından nannoplankton çalışmasında Maastrihtiyen yaşının alınması, evaporit seviyelerinin Sr izotop verilerinin birçoğunun Maastrihtiyen aralığına düşmesi ve tabanda Maastrihtiyen yaşlı kırıntı ve karbonatlarla uyumlu olması nedeniyle Sarıkız formasyonu içerisinde değerlendirilmiştir. Tabanda masiv jipsler gözlenen seviyeler yeşil ve bordo renkli çamurtaşları ile ardalanan istif bazı kesitlerde gri-beyaz renkli kireçtaşları ile ardalanmalıdır. Jipsler bazı seviyelerde bağırsağımsı kümes teli yapılar göstermektedir. Salıcak köyü güneyinde taban seviyeler içerisinde ekonomik olmayan sölestin içeren seviyelerde tespit edilmiştir (Kıral 1999). Salıcak üyesi Hekimhan alt havzasının doğusunda (Salıcak-Haydaroğlu arasında, Dumlu güneyinde, Yağca köyü ve çevresinde, Kösehasan güneybatısı) ve güneyinde (Yiğitler-Kocaöz ve bayramoğlu jips ocağında) yüzeylemektedir. 1.1.2 İpekyolu Grubu 1.1.2.1 Zorban formasyonu (Tiz) Zorban Formasyonu, Sarıkız formasyonu nun erozyonal seviyesi üzerinde bordo renkli çakıltaşı aratabakalı kumtaşı-çamurtaşından oluşmaktadır. Bu seviye bazı çalışmalarda Yıldıztepe formasyonu içerisinde değerlendirilmiştir. Çakıltaşları orta-kaba tabakalı (60 cm-8 m), kötü orta boylanmalı ve matriks desteklidir. Tane boyu çakıldan bloka kadar değişmektedir. Kumtaşları genellikle ince-kalın tabakalıdır, kötü boylanmalıdır ve çakıltaşları ile ardalanmalıdır. Çamurtaşı seviyeleri ince-kalın tabakalıdır ve laminalıdır. Tip kesitinde 44 metre kalınlık ölçülmüştür (Önal ve Gozübol 1992). Formasyonun üst zeviyelerinden elde edilen fosil birlikteliğine göre birim orta Eosen yaşlıdır. Birimin fosil içeriği, sedimanter özellikleri allüviyal yelpaze, örgülü akaru ve sığ deniz şartlarında depolandığını göstermektedir. 13
1.1.2.2 Yıldıztepe Formasyonu (Tiy) Formasyonun adlaması Önal (1998) tarafından yapılmıştır. Tabanda bordo renkli, polijenik elemanlı, kalın tabakalı çakıltaşı, kumtaşı-silttaşı ve şeyl seviyelerinden oluşan Zorban fornasyonu üzerine gelmektedir. Bu seviyeler üzerinde orta-kalın tabakalı, krem kahve renkli bol makro ve mikro fosil (bol nummulit ve alveolin) içeren kireçtaşı seviyeleri gözlenmektedir. Üst seviyelere doğru kireçtaşları (istiftaşı, tanetaşı, bağlamtaşı) silttaşı ve şeyl sevieyeleri ile ardalanma tespit edilmiştir. Güney bölümde ayrıca Malatya-Elazığ yolu üzerinde onkoidli bir zon gözlenmektedir. Formasyon temel ve Üst Kretase-Alt Paleosen (?) yaşlı birimler üzerine uyumsuzlukla gelemekte olup üst dokanağı ise Suludere formasyonu ile geçişlidir. Birimin kalınlığı 150-200 metre ölçülmüştür (Demir 1997). Formasyonun yaşı Orta Eosen (Lütesiyen) olarak verilmiştir (Önal ve Gözübol 1992; Sirel ve Acar 1993; Demir 1997; Sirel 1998). Birimin tabanındaki klastikler havzanın Lütesiyen süresince başlayan transgresyonun ilk ürünleridir. Havza duraylılığını azaldıktan sonra kırıntılı gelimi durmuş ve karbonat çökelimi şelf-lagün ve resif ortamında çökelmiştir. 1.1.2.3 Suludere Formasyonu (Tis) Formasyon ilk defa Önal (1998) tarafından kumtaşı, şeyl, silttaşı ve kireçtaşı ardalanmasından oluşan birim için teklif edilmiştir. Birim, yeşilimsi gri renkli orta-kalın katmanlı kumtaşı, kireçtaşı ardalanması ile başlar, üstte doğru şeyl ve bol nummulitli ve makro fosilli kireçtaşı, şeyl ve kireçtaşı seviyeleri ile devam etmektedir. Formasyonun alt dokanağı Yıldıztepe formasyonu ve üst dokanağı da Gedik formasyonu ile geçişlidir. Güney bölümde (Haydarlar Mah. Fadıltepe) Yüksekova karmaşığı üzerine uymsuzlukla geldiği belirtilmektedir (Demir 1997). Birimin kalınlığı 300-600 metre arasında değişmektedir. Birimden derlenen fosillere göre yaşı Orta Eosen dir (Önal ve Gözübol 1992; Sirel ve Acar 1993). Sedimanter özellikleri ve fosil içeriğine göre sığ ve yüksek enerjili ortam ile derin şelf ortam şartlarında çökelmiştir. 1.1.2.4 Gedik Formasyonu (Tig) Genellikle kireçtaşlarından oluşan birim Önal (1998) tarafından adlanmıştır. Malatya güneyinde Yeşilyurt civarında güzel kesitler sunmaktadır. Krem renkli orta-kalın tabakalı bol nummulit, alg ve mercan içeren kireçtaşlarından oluşmaktadır. Ara seviyelerde seyrek olarak 14
kumtaşı ve marn seviyeleride izlenmektedir. Malkuyu tepe doğusunda yol yarmasında çıkartılan bazı bloklarda asfalt emaresi tespit edilmiştir (Ayyıldız ve Önal 2007). Formasyon altta Suludere formasyonu ile geçişlidir fakat üstte Oligosen ve Neojen (Alt Miyosen) yaşlı birimler uyumsuz olarak gelmektedir. Birim güneyde doğrudan ofiyolitli melanj ve Malatya Metamorfikleri üzerine gelmektedir (Muşar Dağı). Kalınlığı 80-120 metre arasındadır. Birimin yaşı Orta-Geç Eosen olarak kabul edilmektedir (Önal ve Gözübol 1992; Demir 1997). Birim sığ, duraylı şelf ortamında çökelmiştir. 1.1.2.5 Dumanlar Formasyonu (Tid) Kireçtaşı, kumlu kireçtaşı, marn, killi kireçtaşı ve kumtaşı ardalanmasından oluşan birim Alkan (1997) tarafından tanımlanmıştır. Birim açık kahverengi, yeşil renkli petromikt çakıltaşları ile başlar. Çakılların yuvarlaklığı iyi ve nummulit-alveolin ihtiva etmektedir. Bu seviyeler üzerine krem renkli, orta-kalın tabakalı, bol fosilli kireçtaşı, killi kireçtaşı ardalanması gelmektedir. Üzerine bol makro fosil kavkıları içeren kumtaşı ve bol fosilli kumlu kireçtaşı ardalanması gelmektedir. En üst seviyeler gri renkli marn ve silttaşı, killi kireçtaşı hâkimiyetindedir. Havzanın güneyinde (Eski Malatya), birimin alt seviyeleri çamurtaşı-kumtaşı-kalkarenit ardalanmasından oluşmaktadır. Üst seviyelere doğru çamurtaşı oranı artmakta kumtaşı arakatmanlı seviyeler gözlenmektedir. Formasyon, Gedik formasyonu üzerine açısal uyumsuzlukla gelirken, üzerine ise Alt Miyosen yaşlı Akyar Formasyonu geçişli olarak gelmektedir. Birimin kalınlığı 250 metre kalınlığa ulaşmaktadır. Fosil kapsamına dayanılarak Oligosen yaşı verilmiştir (Alkan, 1997). Birim genelde sığ ve yüksek enerjili ortamı yansıtmaktadır, üste doğru şelf yamacı ve plaj ortamını yansıtmaktadır (Önal, 1998). Formasyon Elazığ yöresinde tanımalanan Kırkgeçit Formasyonu (Üst Eosen-Oligosen) (Özkul ve Kerey 1996) ve Eskimalatya-Gündüzbey bölgesinde tanımlanan Ballıçay formasyonu ile deneştirilebilir (Demir 1997). 1.1.2.5 Akyar Formasyonu (Tia): Sığ denizel resifal kireçtaşı ve sığ denizel detritikler Önal ve Gözübol (1992) tarafından adlandırılmıştır. Formasyon transgresif bir istif sunmaktadır. Birim açık kahve rengi, orta- 15
kalın tabakalı, mercan fosilli kumtaşları ile başlamaktadır. Üstte doğru yeşil renkli, orta-kalın tabakalı çamurtaşı, ostrea kavkılı marn ve kireçtaşlarına geçmektedir. Kireçtaşları kalın tabakalı, masiv, bol alg ve makro fosil kavkı içermektedir. Birimin kalınlığı havzanın kuzeyinde 250-500 metre, güney ve doğu bölümde ise 12-60 metredir. Formasyon Dumanlar Formasyonu üzerine uyumlu gelirken, üst sınırı ise Karaca formasyonu ile uyumsuzdur. Bazı alanlarda (Sarp Mah.) Yamadağ volkanikleri tarafından uyumsuz olarak örtülmüştür. Bol fosil içeriğine dayanılarak birimin yaşı Erken Miyosen dir. Formasyon litolojik özelliklerine göre sığ denizel bir ortamda çökelmiştir. Şekil 1.6 Akyar formasyonu na ait resifal kireçtaşıları üzerine uyumsuzlukla gelen Orta Miyosen akarsu birimlerinin genel görünümü 1.1.2.6 Karaca Formasyonu (Tik): Çakıltaşı, kumtaşı, sittaşı, kiltaşı, gölsel kireçtaşı, kömür, volkano-sedimanter istif Alkan (1997) tarafından adlandırılmıştır. Formasyon orta-kalın katmanlı petromikt çakıltaşları ile başlamaktadır. Çakıltaşı seviyeleri üzerine tüflerle ardalanmalı kiltaşı ve killi kireçtaşı gelmektedir. Bu seviyeler üzerinde kalın bazalt seviyeleri izlenmektedir. Bazalt seviyeleri bazı yerlerde bir kaç seviye halinde görülebilmektedir. Bazalt seviyeleri üzerine çaklıtaşı, kumtaşı, kalkarenit, kireçtaşı, dolomit, kiltaşı ve yeniden tüf ve bazaltlar gelmektedir. Bu seviyeler üzerinde yeniden çakıltaşı, kumtaşı, silttaşı ve kiltaşı ardlanması gözlenmektedir. Ayrıca bu seviyeler içerisinde incelip kalınlaşan kömür bantlarıda (30 cm. - 1.50 m) bulunmaktadır. Birim altındaki Akyar Formasyonu üzerine uyumsuz olarak gelmektedir, 16
üzerine de yine uyumsuz olarak Pliyo-Kuvaterner yaşlı birimler gelmektedir. Formasyonun kalınlığı 2750 metre olarak ölçülmüştür (İlker ve Özyeğin 1971). Birimin yaşı Orta-Geç Miyosen olarak verilmiştir (Alkan 1997). Formasyon karasal ortamda çökelen akarsu çökelleridir. 1.1.2.7 Yamadağ Volkanitleri (Ty) Bu volkano-sedimanter kayaçlar Doğu Anadolu da geniş bir yayılım sunan Miyosen volkanizmasının bir parçasını oluşturmaktadır. Havzada yapılan farklı çalışmalarda değişik adlar önerilmiştir. Bozkaya ve Yalçın (1992) tarafından Yama Dağ ındaki yüzeylemeleri nedeniyle kullanılan adlanma, bu çalışmada da kullanılmıştır. Yamadağ volkanitleri, arazide geniş bir yüzlek sunmakta ve topografik olarak kolaylıkla ayırt edilebilmektedir. Yamadağ volkanitleri, açık renkli tüfitler üzerine gelen birim, tabanda bazaltik bileşimli lav akıntıları ile başlamakta olup üste doğru piroklastikler ve bazaltik ve andezitik lav akıntıları ile son bulmaktadır. Alteresyona uğramış kısımları pembemsi kahverengi bir renge sahiptir. Oldukça sert ve dayanıklıdır ve genelde porfirik dokuludur. İki evrede oluşmuşlardır; birinci evre iri plajiyoklaz ve olivin fenokristalli bazaltlarla temsil edilirken, ikinci evre iri plajiyoklaz, olivin ve piroksen fenorkistalli bazaltlarla karakterize edilmektedir (Alparslan ve Terzioğlu, 1996). İnceleme alanında volkanizma karasal bir ortamda üç aşamada faaliyet göstermiştir. Birinci evrede, son derecede patlamalı oluşum daha çok asidik volkanizma için öngörülen bir model olarak düşünülebilir. Bu patlama sonucunda tüf, aglomera ve lapilliden oluşan piroklastikler geniş bir alana yayılmış olabilirler. İkinci evrede olivinli bazalt lavlar ve üçüncü evrede andezit ve piroksen andezit bileşimli volkanitlerin püskürmesi ile sona ermiş olduğu düşünülmektedir. Bozkaya ve Yalçın (1991), volkaniklerin yaşını Orta Üst Miyosen olarak belirtmişlerdir. 1.1.2.8 Sultansuyu Formasyonu: Çakıltaşı ve kumtaşı ardalanmasından oluşan birim İlker ve Özyeğin (1971) tarafından adlandırılmış olup Malatya ovasında oldukça geniş yayılıma sahiptir. Birim gri renkli ortakalın tabakalı çakıltaşı, kumtaşı ve kiltaşı ardalanmasından oluşmaktadır. Çakıltaşları 17
petromikt karakterli olup çakılların yuvarlaklığı iyi, boylanması kötüdür. İçerisinde değişik yaş ve kökenden çakıllar bulunmaktadır. Formasyon, Karaca Formasyonu üzerine uyumsuz olarak gelir ve üzerinde de Kuvaterner birimleri uyumsuz olarak bulunmaktadır. Birimin kalınlığı 50-150 metre arasında değişmektedir. Karasal (akarsu) ortamında çökelen birimden yaş alınabilecek fosil bulanamamıştır. Pliyosen yaşlı kabul edilmektedir. 1.1.2.9 Alüyon (Qal) Tohma çayı, Ansur çayı, Kuru çay ve Hırın çayı vadileri tabanında biriken malzemedir. Birim, her yaşta çakıl ve kum sedimanları içermektedir. Tabakalanma gözlenmemiştir. 18
2. ÜST KRETASE DENİZEL BİRİMLERİN SEDİMANTOLOJİSİ 2.1 Tohma formasyonu İsitifin bordo renkli karasal fasiyesi üzerine geçişli veya doğrudan temel üzerine gelen birimidir. Formasyon da genel olarak aşağıdaki fasiyesler ayırt edilmiştir: D-1: Silttaşı-çamurtaşı-tabakalı kumtaşı, kumlu kireçtaşı fasiyesi: Havzada orta-kalın tabakalı, bol rudist ve bentik fosiller içeren seviyeler halinde izlenmektedir. Çamurtaşı-silttaşı ardalanmalı seviyeler radiolarit, gastropoda ve bivalvler içermektedir. Ara seviyeler halinde Milioid içeren tabakalar gözlenmektedir. Kumtaşı seviyeleri yeşil renkli olup kolay kırılgan seviyeler oluştururlar ve kireçtaşları ile ardalanmalıdır. Tip yerinde istifin alt ve orta seviyelerinde tipiktir. Kumtaşı seviyeleri oldukça yumuşaktır ve alt seviyelerde daha fazla kalın olup üst seviyelere doğru kireçtaşı hâkimiyetine geçmektedir. Yorum: Şelf lagünü ortamını göstermektedir. D-2a: Makro fosilli yeşil renkli çamurtaşı: Hekimhan alt havzasında Hekimhan-H. Çelebi yolunda gözlenmiştir. Yeşil renkli çamurtaşları masiv tabakalıdır. Bazı seviyelerde taşınmış rudistler ve atbandaki kırıntılılar içerisinde gastropod fosilleri gözlenmektedir. Yorum: Resif gerisi ortamı göstermektedir. D-2b: Makro fosilli yeşil renkli kumtaşı-silttaşı fasiyesi: Bu fasiyese ait birimler M. İbrahim köyü yolundaki kesitte izlenmiştir. Resif fasiyesinin alt bölümlerinde Actoenella sp., fosillerince zengin olan bir fasiyestir (Şekil 2.1). Üzerine masiv rudist fasiyesi gelmektedir. Yorum: Rudist yığışımları yersel olarak rudist-gastropod kabataş-yüzentaş içerisinde nerineid ve/veya acteonellidler ile ilişkilidirler (Sanders and Höfling 2000). Çünkü gastropod kabukları rudistlerin yerleşimi için alt yapıyı oluştururlar (Herm and Schenk 1971). İstifin tabanında gözlenen bu zon rudist gelişimi için temel teşkil etmiştir. Genelde kompozit biyostromlar sığlaşan istifi yansıtmaktadırlar. 19
Şekil 2.1 a)tohma formasyonu alt seviyelerinde gözlenen Acteonella sp., fosil içerikli kumtaşı-silttaşı fasiyesi, b) Bu fasiyesin yakından görünümü (M. İbrahim köyü yolu). D-3: Makro fosil içeren kumtaşı fasiyesi: Bu fasiyes Hekimhan alt havzasında M. İbrahim kesitinde gözlenmiştir. Medik formasyonunun hemen üzerine 1,5-2 metrelik zonda bol miktarda makro fosil içeriklidir (Uniceramus sp., Acteonella sp., Trigonia sp., Nautilid sp., Terebratula sp., ve bivalvler (Nucula sp vb)). Bu seviye üzerinde bol rudist yığışımı gözlenmektedir. Yorum: Karasal ortam şartlarından lagün ortamına geçişi göstermektedir. D-4: Rudist (Huppurites) biyostrom fasiyesi: Havzada yaygındır. Tuz Gölü Havzasındaki Asmaboğazı formasyonu na çok benzer özellikler sunmaktadır. Kalınlık oldukça değişkendir ve rudistler değişik tiptedirler (Şekil 2.2). Loftusia bank fasiyesinin olduğu mostrada regresif karakterli rudist fasiyesi gözlenmiştir (Çağlar ve Önal 2009). Yorum: Genelde kompozit biyostromlar sığlaşan istifi yansıtmaktadırlar. a b Şekil 2.2 a) Hekimhan ilçesi üzerinde yüzeyleyen resifin tabanındaki rudist yığışımı, b) Hekimhan-H. Çelebi yolunda gözlenen uzun huppurites sp., fosil yığışımı D-5: Masiv resifal kireçtaşı fasiyesi: Havzada değişik kalınlıkta ve yayılımda izlenen fasiyestir. Genellikle biyolitit özelliğinde olup Karamahmut köyünde ki yüzleklerinde ofiyolit 20
birimleri üzerinde gözlenen yama resifi özelliğinde petrol sızıntıları izlenmektedir. Hekimhan çevresinde set resifi özelliğinde oldukça sarp topografya sunmaktadır (Şekil 20). Gündüzbey alt havzasında İnekpınarı mevkiinde oldukça sarp ve yanal olarak takip edilen seviyeler oluşturmaktadır. Yorum: Resif yığışımını göstermektedir. Hekimhan bölgesinde kuzey bölümündeki resifal alanlar set resifi, güney bölümdekiler ise yama resifi olarak düşünülmektedir. (Bozkaya ve Yalçın, 1992). Özer vd., (2007) çalışmasında bu oluşumlar karbonat tümsekleri olarak tanımlanmıştır. Ofiyolit Kösehasan Üyesi Şekil 2.3 Hekimhan Arapgir yolu üzerinde Tohma formasyonu masiv kireçtaşına genel bir bakış D-6: Slump fasiyesi: Hırın dere sol yamacında ki kesitte izlenmiştir. Resif çekirdeği üzerindeki alanda bol kumlu çamurtaşı fasiyesi içerisinde yerli olmayan huppurites fosilleri kireçtaşları ile resifal kireçtaşının incelen kısımları ardalanmalı olarak gözlenmektedir. Yorum: Ortamın tektonik olarak hareketli olduğunu göstermektedir. D 7: Kalkrudit ve kalkarenit ardalanması: Kalkrudit, kalkarenit seviyeleri tabakalıdır ve ara seviyelerde çamurtaşları gözlenmektedir. Yorum: Resif ilerisi derin deniz çökelim alanlarını göstermektedir. Wilson (1975) karbonat sınıflamasına göre Fasiyes 4 kuşağına karşılık gelmektedir. 21
2.1.1 Fasiyes Toplulukları ve Depolanma Ortamları Havzada yüzeyleyen alanlardan yapılan kesit ve nokta incelemeler sonucu farklı fasiyes toplulukları ayrılmıştır. Bunlar; resif gerisi, resif ve resif ilerisi fasiyes topluluğudur. Resif Gerisi: D1, D2 a, b ve D3 fasiyesleri resif gerisi ortamını göstermektedir. D1 fasiyesi Gündüzbey alt havzasında karasal birimler üzerinde gözlenmektedir. D2 a, b ve D3 fasiyesi Hekimhan alt havzasında gözlenmektedir. D2 fasiyesi kuzey bölümde (H. Çelebi yolunda) D3 fasiyesi ise güney bölümünde yaygın olarak (M. İbrahim yolunda) gözlenmektedir. Resif Fasiyesi: D4 ve D5 fasiyesleri olarak gözlenmektedir. Genellikle tümüyle rudist fosillerinden oluşan bölüm istifin alt bölümünde gözlenir. Değişik türde rudist fosillerinden oluşan bölüm yumuşak bir topografya sunmaktadır. Rudist ve mikrofosil içeren masiv kireçtaşı fasiyesi ise oldukça sarp bir topografya sunmaktadır. Merceksi veya yanal devamlılığı olan hatlar oluşturmaktadır. Bu fasiyes karasal birimler üzerinde gözlendiği gibi doğrudan ofiyolit birimler üzerinde de gözlenmektedir. Karamahmut köyü yolunda doğrudan ofiyolit birimler üzerinde gözlenen bu seviyelerden petrol sızıntıları gözlenmektedir. Resif İlerisi: D6 ve D7 no lu fasiyesler resif ilerisi alanları göstermektedir. D6 no lu fasiyes sadece Hekimhan alt havzasında gözlenmiştir. Rudistler taşınmış olarak izlenmektedir. Kalkrudit ve kalkarenit fasiyesler resifal alandan taşınmış fosillerce zengindir. 2.2.1.1 Ölçülü Stratigrafik Kesitler: M. İbrahim-1 ÖSK: İstif tabanda yeşil-bordo renkli akarsu ortamında çökelmiş Medik formasyonu na ait çakıltaşı-kumtaşı-çamurtaşı fasiyesi üzerine gelmektedir. Tohma formasyonu değişik tür ve boyutta huppurites sp., fosil yığışımından (D4 fasiyesi) oluşmaktadır. Rudist yığışımı seviyesi Sarıkız formasyonu-kösehasan üyesine ait derin deniz çamurtaşı-kireçtaşı fasiyesi birimleri tarafından geçişli olarak üzerlenmektedir. Rudist yığışımı (D4 fasiyesi) iki defa daha tekrarlanarak derin deniz birimlerine geçmektedir (Şekil 2.4). 22
Şekil 2.4 M. İbrahim köyü yolunda Medik-Tohma ve Sarıkız fm (Kösehasan üyesi) birimlerinin genel görünümü. M. İbrahim-2 ÖSK: Kesit alanında Medik, Tohma, Sarıkız formasyonları ve bu istifleri uyumsuz olarak üzerleyen Eosen birimleri gözlenmektedir (Şekil 2.5). İstif tabanda karasal birimler üzerine gelen bol makro fosil içeren kumtaşı fasiyesi (D 2a) ile başlamaktadır (Şekil 2.6, 2.7 a). Bu fasiyes üzerine tümüyle değişik tipte Huppurites sp., fosillerinden oluşan D 3 fasiyesi gelmektedir. D3 no lu fasiyesin yanal ve düşey yönde devamlılığı sınırlı olup istifin alt seviyelerinde D 2b fasiyesine geçmekte üst seviyelere doğru ise D4 fasiyesine geçmektedir (Şekil 2.7 a, b). Her D3 fasiyesi bir makrofosil içeren D4 fasiyesi ile sınırlanmaktadır (Şekil 2.7 b, c). D 3 ve 4 fasiyesi kesit alanında birçok defa tekrar etmektedir. Muhtemelen ortamın duraysızlığından kaynaklanmakta ve tektonik etki nedeniyle resif alanı yanal yönde hareket etmiştir. Bölgenin Malatya fayına yakın olması bu görüşü destekler niteliktedir. D 3 fasiyesi brachiopada içeren orta derecede konsolide kumlu seviyesi ile tipiktir. Bu fasiyesi topografik yükselti oluşturmayan 2-6 metre kalınlığında masiv biyoklastik kireçtaşları takip etmektedir (D 5). D 3 ve/veya 4 ve 5 fasiyes tekrarından sonra, tümüyle kireçtaşı çakıllarından oluşan D 7 merceksi şekilde izlenmekte ve yanal ve düşey yönde derin deniz masiv çamurtaşları (F 1 fasiyesi) içerisinde kaybolmaktadır. Tipik olarak lagün, resif, resif ilerisi ve yamaç ortamında çökelmiştir. Üzerine Sarıkız formasyonu nun F 1 no lu derin deniz birimleri gelmekte ve Tersiyer yaşlı karasal birimler tarafından uyumsuzlukla örtülmektedir (Şekil 30 d). İstif kendi içerisinde sığlaşan devirsellikler göstermektedir. İstif içerisinde 6 regresif paket gözlenmiştir. 23
Şekil 2.5 Tohma ve Sarıkız formasyonuna panoramik bir bakış Şekil 2.6 M. İbrahim köyü yolu Tohma formasyonu nun ÖSK A B 24
C D Şekil 2.7 a) Taşınmış rudist fasiyesi ve Acteonelle sp., içeren kumtaşı fasiyesi üzerinde resif fasiyesi, b) Resif fasiyesi üzerinde gelişmiş lagün fasiyesine ait kırıntılı fasiyes ve resif gelişimleri, c) B de okla gösterilen noktanın yakın plan görünümü, d) Lagün resif geçişinin yamaç fasiyesine ve derin deniz sedimanlarına geçişinin genel görünümü Hekimhan-H.Çelebi Yolu ÖSK: İstif tabanda ofiyolit üzerine uyumsuzlukla gelen bordo renkli çakıltaşı-kumtaşı ve çamurtaşından oluşan Medik formasyonu ile başlamaktadır. Taban kısmında blok boyutunda tanelerde gözlenmektedir. Bu seviye üzerinde 8 metre kalınlığında yeşil renkli çamurtaşlarından oluşan bir seviye gelmektedir. Çamurtaşı seviyesi içerisinde rudist fosilleri ve makro kavkı parçaları da gözlenmektedir. Resif gerisi fasiyesi gösteren bu seviye üzerinde 5 metre kalınlığında resifal kireçtaşları (D4-5) gözlenmektedir. Bazı seviyeleri boru tipli rudistlerden oluşan birim yanal yönde kumtaşı çamurtaşından oluşan derin denizel Sarıkız formasyonu na geçmektedir (Şekil 2.8). Şekil 2.8 Hekimhan-H.Çelebi yolu Ölçülü Stratigrafi Kesiti 25
Genel değerlendirme: Malatya yay gerisi bir havza konumundadır. Böylece kıtasal kabuğun incelmeye başladığı bölgeden kısa bir süre için çekilen deniz yeniden ilerleyerek havzada transgresif istiflerin gelişmesine yol açmıştır (Gürer, 1994). Havzadaki olgunlaşmamış karasal kırıntılılarla geçişli, tabanda sığ denizel, üste doğru ve yanal yönde hızla derin denizel ortama geçen, alt bölümleri türbiditik ve olistostromal akıntılarla taşınan kumtaşı, çamurtaşı şeyl marn ardalanmalı kayalar çökelmiştir. Havzanın bazı bölümlerinde daha çok bu kırıntıların egemen olduğu üste doğru kireçtaşı türünde çökelimin ağırlık kazandığı Üst Kretase birimleri havzanın en kalın çökel istifidir. Başlangıçta havzanın sığ-sahil kesimlerinde (H.Çelebi yolu-deveci köyü) paleo yükseltiler üzerinde (Hekimhan çevresi) ve zaman zaman dolan havzanın sığ bölümlerinde muhtemelen Malatya fayı kontrolünde, genellikle rudist resifi niteliğinde olan Tohma formasyonu gelişmiştir (Şekil 2.9). Bu çökelim özelliği nedeniyle, morfolojik özelliklerinin avantajı ile resifler formasyon içi taşınmalarla kendileriyle eş zamanlı çökellere de malzeme sağlamışlardır (Bozkaya ve Yalçın 1992). 26
Şekil 2.9 Geç Kampaniyen sonu Erken Maastrihtiyen başı arasında ofiyolit eklentili kıtasal kabuk üzerinde açılan Malatya havzasında Sarıkız formasyonuna ait ince taneli çökelleri derin kesimlerde çökelirken, sığlaşan ve su yüzeyine yakın bölgede Tohma formasyonuna ait rudistli resifal kireçtaşlarının çökelimini gösteren muhtemel çökelim modeli. 2.2 Sarıkız formasyonu İnceleme alanında karasal çamurtaşı ve resifal kireçtaşı seviyeleri üzerinde yanal ve düşey geçişli olarak izlenmektedir. İstif Eosen yaşlı karasal çakıltaşı seviyeleri ile uyumsuz olarak üzerlenmektedir. İstifin alt seviyeleri türbiditik kumtaşı-çamurtaşı ardalanmasından oluşurken üst seviyeleri pelajik kireçtaşı-çamurtaşı ardalanmasına geçmektedir. Sarıkız formasyonu Kösehasan ve Zorbehan Üyelerinde, Sarıkız, Deveci, Kurşunlu yolu, Hekimhan kuzeyi, Kocaöz, İpek kasabası, Yenice mezrası ve H. İbrahim yolu üzerinde yüzeylediği alanlarda Ölçülü Stratigrafi Kesitleri alınmıştır. ÖSK lardan yapılan gözlemlerden Sarıkız formasyonu n dan aşağıdaki fasiyesler belirlenmiştir (Ayyıldız ve Önal, 2007). 27
F 1: Masiv çamurtaşı: F 2: Masiv çamurtaşı-ince türbiditik kumtaşı, ince kumtaşı-çamurtaşı ardalanması: F 3: Masiv çamurtaşı-ince tabakalı kireçtaşı fasiyesi: F 4: Kalın kireçtaşı (vaketaşı-istiftaşı)-çamurtaşı ardalanması: F 5: Kayma, yıkılma oluşukları-olistolitler: Şekil 2.10 İpekyolu ÖSK de pelajik kireçtaşı-çamurtaşı ve masiv çamurtaşı fasiyesi üzerine uyumsuzlukla gelen Tersiyer birimlerine genel bir bakış (kesit devamında Bayramoğlu jips ocağı gözleniyor) 2.2.1 Zorbehan Üyesi: Daha önceki çalışmalarda kireçtaşı-çamurtaşı ardalanmalı seviyeler ile birlikte Zorbehan formasyonu olarak değerlendirilen birim (Görmüş 1990; Bozkaya ve Yalçın 1992), bazı araştırmalarda Zorbehan kireçtaşı (İzdar ve Ünlü 1985), Ardahan formasyonu (Yılmaz ve diğ., 1991), Zorbehan dolomiti (Gürer 1993) ve Sarıkız formasyonu içerisinde (Alkan 1997) incelenmiştir. Ayyıldız ve Önal (2007) tarafından Sarıkız formasyonu içerisinde Zorbehan Üyesi olarak değerlendirilmiştir. Bu çalışmada da aynı isim kullanılmıştır. Malatya-Hekimhan bölgesindeki dolomitler, genel olarak yukarı doğru sığlaşma gösteren Üst Kretase yaşlı istifin en üst bölümünde açığa çıkar. Tabanda fliş karakterli olan istif kireçtaşları ile sonlandırılır. Bu üst birim, ince bir sölestinli kireçtaşı seviyesi (2-5 metre ) ile doğrudan evaporitlere geçişli olabildiği gibi, Loftusia bankları tarafından oluşturulmuş kalın bir karbonat platform ile de ( 50-150 m) temsil edilebilir (Şekil 2.11). Dolomitler, bu 28
platformun KD bölümünde yoğunlaşmış olup (Zorbehan dağı), jips ağırlıklı bir evaporitlerle yanal-dikey geçişler oluşturur. Sahada dolomitler masif bir özellik göstermezler. Daha çok Loftusia lı kireçtaşları ile birlikte ardalanırlar. Bu seviyeler saf dolomit veya dolomitik kireçtaşı şeklinde açığa çıkarlar. Bu ardaşıklıklı özelliklerinden dolayı kalınlıklarının doğrudan ölçümü zor olup, kireçtaşları ile birlikte toplam 20-40 metre kalınlık oluştururlar. Şekil 2.11 Sarıkız formasyonu içerisindeki fliş, karbonat platformu ve evaporitlerine genel bir bakış (Hekimhan- Arapgir yolundan Zorbehan dağına bakış) Deveci civarında yapılan ÖSK da aşağıdaki mikrofasiyesler tanımlanmıştır. a- Çamurtaşı fasiyesi: İstifin tabanındaki bölümü oluşturmaktadır. Tümüyle pelajik fosillerden oluşan fasiyesin bağlayıcısı mikrittir. Folk (1962) ya göre kayaç biyomikrit tir. Oluşum ortamı olarak Wilson (1975) sınıflamasına göre SMF-3 zonundadır. Fasiyes kuşağı olarak 1-2 alanında çökelmiştir. b- Kötü yıkanmış kalkarenit fasiyesi: Bu fasiyeste extraklastlar (plütonik ve volkanik kuvars, plajioklas, magmatik kayaç parçası ve SMF-2-3 zonundan taşınmış biyomikrit kayaç parçaları) bolca gözlenmektedir. Bununla birlikte bentik formaminiferlerde fasiyese eşlik etmektedir. Ortam olarak Wilson (1975) in tanımladığı SMF-4 zonuna ve Fasiyes 3-4 kuşağına (yamaç) karşılık gelmektedir (Şekil 2.12). 29