Emirgazi (Konya) ve çevresindeki volkanitlerdeki anklavların kökeni ve bölge volkanizmasının gelişimindeki petrolojik önemi
The origin of enclaves in Emirgazi (Konya) and its surrounding volcanites and their petrological importance in the genesis of regional volcanism
Yazar: GÜLİN GENÇOĞLU KORKMAZ
Danışman: PROF. DR. HÜSEYİN KURT
Konya Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Konya GD'sunda Karapınar-Emirgazi-Ereğli'ye kadar uzanan geniş bir alanda Neojen-Kuvaterner yaşlı volkanik kayalar yüzeylemektedir. Çalışma alanındaki lav akıntısı/domlar ve bunların piroklastikleri ile temsil edilen, ortaç-asidik bileşime sahip Neojen yaşlı volkanik kayalar "Karacadağ volkanitleri" olarak adlandırılmaktadır. Diğer taraftan, cüruf konileri, lav akıntıları ve maar piroklastikleri olarak yüzeyleyen Kuvaterner yaşlı mafik-ortaç volkanitler "Karapınar volkanitleri" olarak isimlendirilmektedir. Bu volkanitler Kapadokya Volkanik Provensinin güneybatı uzantısı olup Karapınar-Karacadağ Volkanik Kompleksi (KKVK) adı altında toplanmışlardır. Bu çalışmada KKVK'nın arazi çalışmasına dayanan mineralojik (majör-iz)-petrografik, jeokimyasal (tüm kaya majör-iz element ve Sr-Nd-Pb-O izotop) ve jeokronolojik özellikleri incelenmiştir.

Karacadağ volkanitleri kalk-alkalen karakterli olup hakim olarak andezit, nadiren bazalt, dasit ve trakitlerden oluşmaktadır. Karapınar volkanitleri ise geçişli (kalkalkalen-hafif alkalen) jeokimyasal karaktere sahip olup hakim olarak bazalt, daha az bazaltik-andezit ve andezitlerden oluşmaktadır. Bunların dışında incelenen volkanitlerde boyutları mikroskobikten makroskobik boyuta değişen çeşitli türde anklavlara rastlanmıştır. Karacadağ andezitlerinde magma segregasyonu ve magma karışımı anklavı olmak üzere iki tür, Karapınar bazaltlarında ise magma segregasyonu, magma karışımı ve ksenolit türü anklav olmak üzere 3 tür anklav görülmektedir.

Ar-Ar jeokronolojisi sonucu Karacadağ volkanitlerine ait bazaltların yaşı 5.65 ± 0.06 My (tüm kaya), dasitlerin yaşı ise 5.45 ± 0.09 My (amfibol ayrımı) dır.  Literatürde yayınlanmış veriler Karapınar volkanitlerini üreten volkanizmaın 2.5 My'dan tarihsel dönemlere kadar etkin olduğunu göstermektedir.

KKVK'a ait volkanitler N-MORB-normalize iz element diyagramlarında orojenik veya kıtasal kabuktan kirlenmiş magmalar için tipik olan büyük iyon yarıçaplı element (BİYE; Rb, Sr, K) zenginleşmesi, negatif Nb-Ta ve pozitif Pb anomalisi göstermektedir. Karacadağ bazaltları Nb/Ta oranları (~12) ile kabuk bileşimine yakın Nb/Ta oranı (12-13) içermektedir ve bu durum kabuk kontaminasyonundan oldukça fazla etkilendiğini göstermektedir. Karapınar bazaltlarının ise Nb/Ta oranları (17-19) kondritik değere (17.5) yakın, fakat kabuktan oldukça yüksektir. Bu durum kabuk kontaminasyonundan az oranda etkilendiğini göstermektedir.

KKVK'e ait kayaların 87Sr/86Sr oranları 0.704914-0.706355, 143Nd/144Nd oranları 0.51252-0.51309, 206Pb/204Pb oranları 18.882-18.925, 207Pb/204Pb oranları 15.66-15.72 ve 208Pb/204Pb oranları 39.03-39.19 arasında değişmektedir. Buna ek olarak, olivin ayrımları ve tüm kaya üzerinden yapılan 18O analiz sonuçları ise sırasıyla ‰ 5.7-7.5  ve ‰ 7.7-9.5  arasında değişmektedir. KKVK'e ait kayalar Sr-Nd-Pb-O izotopları açısından genel itibariyle zenginleşme göstermektedir. İncelenen volkanitlerin Sr-Nd-Pb izotop diyagramlarında oldukça farklı manto rezervuarları gösteriyor olmaları kıtasal kabuksal bileşenleri içeren manto kaynağının göstergesi olarak yorumlanmaktadır. Özellikle Pb izotop içeriklerindeki değişiklikler kayaların oluşumları sırasıda farklı kabuksal malzemeleri asimile ettiklerini göstermektedir.

Özellikle mineral iz element kimyası ve izotop jeokimyası verileri göz önünde bulundurulduğunda incelenen Neojen yaşlı kalk-alkalen ve Kuvaterner yaşlı geçiş özellikli kayaların jenetik olarak birbirleri ile ilişkili oldukları, farklı diferansiyasyon süreçleri geçirerek farklı bir kimya kazandıkları düşünülmektedir. Pb-O diyagramlarında hipotetik modele göre, hipotetik bir mafik uç bileşen ile % 20-35 oranında kabuk-1 hipotetik uç bileşeninin ikili karışımı ile bazalt-1 türü kayaların, aynı mafik uç bileşenin, % 15-20 oranında kabuk-2 hipotetik uç bileşeni ile ikili karışımıyla ise bazalt-2 ve 3 türü kayaların oluşabileceği düşünülmektedir. Bazaltik kayaların içermiş oldukları olivinlerin iz element içerikleri incelendiğinde KKVK ait volkanitlerin köken kayalarının daha önceki çalışmalarda belirtilenin aksine spinel lerzolitik ve piroksenitik eriyiklerin karışımından türediği düşünülmektedir.

Jeokimyasal ve izotopik kanıtlar, kayaların oluşumunda astenosferik manto ve metasomatize olmuş eski dalma-batma izlerini taşıyan litosferik mantonun reaksiyonunun etkisinin olduğunu göstermektedir. Dinamik magma odası süreçlerinin (magmanın yeniden beslenmesi, magma karışımı vb.) ve birbirinden farklı tür ve bileşimde anklav oluşumlarının volkanizmanın tetiklenmesinde önemli rol oynadığı düşünülmektedir. Bu çalışmada Neojen'den Kuvaterner'e zamansal olarak kıta kabuğu bileşenlerinin etkisinin azaldığı ancak daha sonra Kuvaterner'de mekânsal olarak tekrar arttığı gözlenmektedir.

Anahtar Kelimeler: Anklav, Astenosferik Manto, Kıtasal Kontaminasyon, Litosferik Manto, Metasomatizma, Orojenik, Piroksenit, Spinel

Abstract:
Neogene-Quaternary volcanic rocks outcrop in a wide area extending to Karapınar-Emirgazi-Ereğli in Konya SE. The Neogene aged volcanic rocks represented by the lava flows / domes and their pyroclastics are called "Karacadağ volcanites", also Quaternary intermediate-mafic volcanites are outcropped as scoria cones, lava flows and maar pyroclastics are called ''Karapınar volcanites'' in the study area. These volcanites are the southwestern extension of the Cappadocian Volcanic Providence and were collected under the name of Karapınar-Karacadağ Volcanic Complex (KKVC). Based on the detailed field study, mineralogical (major-trace)-petrographical, geochemical (whole rock-trace element and Sr-Nd-Pb-O isotope) ve geochronological features of the KKVC were investigated.

Karacadağ volcanites are calc-alkaline and mainly composed of andesite, rarely basalt, dacite and trachyte. Karapinar volcanites are transitional (calc-alkaline-mildly alkaline) geochemical character and are mainly composed of basalt, rarely basaltic andesite and andesite. In addition, various types of enclaves varying from microscopic to macroscopic dimensions were found in the studied volcanites. As a result of the Ar-Ar geochronology, the age of the basalts of the Karacadağ volcanites is 5.65 ± 0.06 Ma and the age of the dacites is 5.45 ± 0.09 Ma. Data published in the literature show that the volcanism producing Karapınar volcanites is effective from 2.5 Ma to historical periods.

In N-MORB-normalized trace element diagrams, investigated volcanites show LILE (Rb, Sr, K) enrichment, negative Nb-Ta and positive Pb anomaly which is typical of orogenic or continental crust contaminated magma. Karacadağ basalts contain Nb/Ta ratios (~ 12) close to Nb/Ta ratios (12-13) in the crust, indicating that the crustal contamination is highly affected. Nb / Ta ratios of the Karapınar basalts (17-19) are close to the chondritic (17.5) value, however considerably higher than the crust. This shows that it is less affected by crustal contamination.

KKVC volcanites have 87Sr / 86Sr ratios range between 0.704914-0.706355, 143Nd / 144Nd ratios range between 0.51252-0.51309, 206Pb / 204Pb ratios are between 18.882-18.925, 207Pb / 204Pb ratios are between 15.66-15.72 and 208Pb / 204Pb ratios are between 39.03-39.19. In addition, olivine separation and whole rock 18O analysis data range between 5.7-7.5 ‰ and 7.7-9.5 ‰, respectively. The rocks of the KKVC are generally enriched in terms of Sr-Nd-Pb-O isotopes. The fact that the studied volcanites show quite different mantle reservoirs in Sr-Nd-Pb isotope diagrams is interpreted as an indication of mantle source containing continental crustal components. In particular, changes in Pb isotope contents suggest that they assimilated different crustal materials during their formation. Plotting in the different areas in Sr-Nd-Pb isotope diagrams is interpreted as an indication of mantle source containing continental crustal components and especially changes in Pb isotope contents is interpreted as assimilation of different crustal materials while completing the evolution of the rocks.

Especially when the mineral trace element chemistry and isotope geochemistry data are taken into consideration, it is thought that the Neogene aged calc-alkaline and Quaternary aged transitional rocks are genetically related to each other and that they aquired different chemical properties by being exposed to different differentiation processes. According to the hypothetical model in the Pb-O diagrams, it is thought that basalt-1 type rocks can be formed by a binary mixture of a hypothetical mafic end member and 20-35 % crust-1 hypothetical end member and also basalt-2 and 3 type rocks can be formed with the same mafic end member and 15-20 % mixture of crust-2 hypothetical end member. When the trace element data of the olivines from basaltic rocks are examined, it is thought that the KKVC volcanites are derived from the mixture of spinel lherzolithic and pyroxenitic sources contrary to the previous studies.

Geochemical and isotopic evidence suggest that, the reaction of asthenospheric mantle and metasomatized and recycled lithospheric mantle has an effect on the formation of the rocks. Dynamic magma chamber processes (magma replenishment, magma mixing etc.) and occurring of enclaves with different type and compositions are thought to played a key role in triggering of the volcanic eruptions. In this study, it is observed that the effect of the continental crust components temporarily decreased from Neogene to Quaternary, however within the Quaternary its effect spatially increased again.

Keywords: Asthenospheric Mantle, Crustal Contamination, Enclave, Lithospheric Mantle, Metasomatism, Orogenic, Pyroxenite, Spinel