Supra-subduction zon (SSZ) tipi çok fazlı ergime istemlerinde iz element ve OS izotop davranışlarının modellenmesi: Torid kuşağı ofiyolit komplekslerinden örnekler
Modeling of trace element and OS isotope behaviors in supra-subduction zone (SSZ) type multi-phase melting systems: Examples from tauride belt ophiolite complexes
Yazar: ÖZLEM YILDIZ YÜKSEKOL
Danışman: PROF. DR. ERCAN ALDANMAZ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Mineraloji Petrografi Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering
Dizin: Jeokimya = Geochemistry ; Jeokimyasal analiz = Geochemical analysis ; Jeokimyasal yöntemler = Geochemical methods ; Jeoloji = Geology ; Ofiyolit = Ophiolite ; Petrografik özellikler = Petrographic properties

Özet:
Güney Türkiye (Kızıldağ ve Mersin) ve Kuzey Kıbrıs'taki Kretase yaşlı ofiyolitlerin manto ve kabuk kayaçlarına ait jeokimyasal özellikleri, yay önü yayılması sırasında kısmi ergimenin doğası ve ilksel manto fazlarında reaktif işlemlerin olası etkilerini gözlemlemek için incelenmiştir. Peridotitlerin 187Os/188Os oranları 0,1171-0,1266 aralığında değişmektedir ve yitim başlangıcından önceki eski ergiyik tüketilimini yansıtan bir manto bölgesini temsil eden Os izotopik değerleri göstermektedir. Numunelerin, okyanusal üst manto değerlerine (187Os/188Os ~0,127) kıyasla 187Os/188Os'ca tüketilmiş olması, dalan diliminin dehidrasyonu sırasında radyojenik 187Os taşınmasının kısıtlı olduğu sığ bir yay önü mantosunu temsil ettiğini göstermektedir. İnceleme alanı olan üç bölgede de manto kayaçlarının tüm kayaç Al2O3 ve MgO içeriklerinin kısmi ergime modelleri, düşük Ti içerikleri ve spinellerin yüksek Cr# (0,47-0,75) değerleri bu kayaçların yaklaşık %16 ila 20 arasında değişen orta-yüksek ergime dereceleriyle oluşmuş kısmi ergime kalıntıları olduklarını göstermektedir. Peridotitlerin majör ve iz element jeokimyasal özellikleri, oksidasyon düzeyini arttıran sulu bazaltik ergiyiklerle etkileşim yoluyla önemli derecede modal ve kimyasal bileşim modifikasyonuna maruz kaldıklarına işaret etmektedir. Tüketilmiş harzburjitlerde hafif ve orta NTE'lerce zenginleşmiş klinopiroksenler ve yüksek modal olivin içerikleri, yaygın ergiyik-katı reaksiyonel işlemlerinin etkilerini göstermektedir. Bileşimsel olarak ilksel yay toleyitlerine benzeyen etkileşen ergiyikler, muhtemelen yay önü yayılmasının erken aşamalarında manto kamasının astenosferik alt kısmından türemiş ve sonrasında açık sistem reaktif ergiyik akışı yoluyla yukarıya göç etmişlerdir. Yukarıya doğru hareket eden ergiyikler üstteki litosferik mantoda değişken derecelerde tüketilmiş harzburjitlerle reaksiyona girerek daha fazla ergimeye neden olmuşlardır. Bu ikinci aşama ergime, hem yaygın bir şekilde reaktif harzburjitlerin/dunitlerin oluşumuna hem de yerel olarak, olivin ve klinopiroksence doygun ergiyiklerle etkileşimin katkısını içeren sığ ergiyiklerle reaksiyonların sonucunda yeniden zenginleşen harzburjitlerin oluşumuna yol açmıştır. Ortopiroksen çözünümü reaksiyona giren ergiyiğin silika bakımından zenginleşmesine ve uyumsuz elementlerce seyrelmesine neden olarak bileşimsel olarak yay önü bazaltı (FAB) ve boninite benzer son ergiyiklerin oluşumuna yol açmıştır.

Abstract:
The geochemical characteristics of mantle and crustal rocks from the Cretaceous ophiolites of Southern Turkey (Kızıldağ and Mersin) and Northern Cyprus were investigated to observe the nature of partial melting and possible effects of reactive processes of primary mantle phases during fore-arc extension. 187Os/188Os ratios of the peridotites range between 0.1171-0.1266 and preserve a record of ancient melt depletion that took place prior to subduction initiation. When compared to the 187Os/188Os values of oceanic upper mantle (187Os/188Os ~0.127), the depleted nature of the samples characterizes a shallow fore-arc mantle where transport of radiogenic 187Os was limited during slab dehydration. Partial melting models of whole rock Al2O3 and MgO contents, low Ti compositions and high Cr# of spinels (0.47-0.75) show that the peridotites from all three ophiolite suites have experienced moderate to high degrees of partial melting (16-20%). Major and trace element geochemistry of peridotites suggest that they have undergone significant modal and chemical compositional modification through interaction with oxidizing hydrous basaltic melts. The existance of LREE-MREE enriched residual clinopyroxene and high abundances of modal olivine in the depleted harzburgites indicate the effects of extensive solid-melt interaction. Interacting melts which are similar in compositions to primitive arc tholeiites were probably originated from the sub-lithospheric lower part of the mantle wedge and migrated upward by open system reactive flow during early stages of fore-arc extension. During their upward migration, these melts reacted with variably depleted harzburgites of the overlying lithospheric mantle and led to further melting. This second stage reactive melting resulted in the formation of both common reactive harzburgites/dunites and locally refertilized harzburgites through interaction with olivine saturated and olivine + clinopyroxene saturated melts, respectively. The dissolution of orthopyroxene caused the reacted melt to have enriched in silica and diluted in incompatible elements leding to the generation of final melts which are similar in composition to fore arc-basalt (FAB) and boninite.