Kula bölgesi (Batı Anadolu, Türkiye) volkanizmasının volkanolojik-petrolojik gelişiminin incelenmesi
Investigation of volcanological-petrological evolution of Kula region, Western Anatolia, Turkey
Yazar: ERDAL ŞEN
Danışman: DOÇ. DR. ERKAN AYDAR
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2002
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering
Dizin: Alkali bazalt = Alkali basalt ; Manisa-Kula = Manisa-Kula ; Petroloji = Petrology ; Volkanoloji = Volcanology

Özet:
Batı Anadolu'daki Kula Volkanik Alanı (KVA) 79 cüruf konisi, 8 spatter koni ve 5 maardan oluşmaktadır. Çalışma alanı Gediz grabeninin kuzeyindeki horst üzerinde yer almaktadır. KVA'nın gelişim süreci üç evreye ayrılmıştır: İlk olarak, I. Evre Bazalt Akıntıları (Bl), Burgaz çevresinde yer alıp, sadece efüzif faaliyetlerle kendisini göstermiştir. II. Evre (BM) ve III. Evre (BİN) ise cüruf konisi, maar ve beraberinde gerçekleşen lav akıntılarından oluşmaktadır. KVA'na ait ürünlerin hacmi, arazideki volkanik yapıların detaylı morfolojik incelenmesi ve topografik haritalardan yararlanılarak hesaplanmıştır. Buna göre cüruf konilerinin hacmi, 0.03x1 06 m3 - 78x1 06 m3 arasında değişmekte olup, toplam püsküren malzeme miktarı 3.3 km3 DRE'dir (Yoğun Kayaç Eşitliği). Maarların hacmi ise 83x1 06 m3 - 154x1 06 m3 arasında değişmekte olup, toplam püsküren jüvenil magma miktarı 0.3 km3 DRE'dir. Volkanik merkezlerden çıkan alkali bazaltik lav akıntılarının hacmi en az 2.3 km3'dür. Tüm ürünlerin toplam hacmi 5.9 km3'dür. Bazaltlarda baskın mineraller sırasıyla, klinopiroksen, hornblend (II. ve III. Evre için), feldispat, olivin ve feldispatoyidlerdir. Kayaçlardaki kristal miktarı % 8-45 arasında değişmektedir. Mineraller göstermiş olduğu dokulara göre gruplanmış ve mineral mikro-analizler ile kimyaları saptanmıştır. Bu şekilde piroksen, amfibol ve mika minerallerinin türleri belirlenmiştir. Bil ve Bili evrelerine ait, koni ve maar ürünleri içerisinde, ultramafik-mafik anklavlar bulunmaktadır. Anklavlar; cam içermeyen ve gözenekli - cam içeren olarak iki gruba ayrılmaktadır. Modal analiz sonuçları, anklav örneklerinde hornblendit ve klinopiroksen hornblendit türünün yaygın olduğunu göstermektedir. Ayrıca filogopit klinopiroksenit, olivin-hornblend klinopiroksenit, plajiyoklazlı klinopiroksen hornblendit, hornblend gabro ve diyoritlerin de varlığı saptanmıştır. Anklav içerisindeki volkan camının, minerallerin kısmi ergimesiyle oluşabileceği saptanmıştır. KVA'ya ait lavlar, bazanit, fonotefrit ve traki bazalt olarak adlandırılmıştır. Tüm örnekler, alkali karakterde olup, potasik bazaltlara benzerlik gösterse de, Na20 bakımından daha zengindirler. Lavlar ve anklavlar uyumsuz elementler bakımından zengin görülmektedirler. Tektonik ortam olarak incelendiğinde, lav örneklerinin, plaka içi alkali bazaltlara, anklavların ise Okyanus Adası Bazaltlara uyum sağladığı ve iz elementler bakımından MORB'a göre zenginleştiği saptanmıştır. KVA bazaltlarının anklavlardan itibaren, verlitten %3.5-5, klinopiroksen hornblenditten %15-25, hornblenditten %20-25, ve hornblend gabrodan %20-25 oranlarında kısmi ergime ile oluştuğu tespit edilmiştir. Ana kayaç ve anklavlara uygulanan Jeotermometre ve jeobarometre hesaplamaları, kısmi ergimenin 23-30 km derinliklerde başladığını göstermiştir. KVA'nın ve onu çevreleyen alanların yapısal analizi arazi verilerine ve uydu imajına göre yapılmıştır. Verilerin yorumlanmasıyla, konilerin dizilimi K70B (Gediz grabeninin ana bölgesel yapısına paralel) ve K24D (a3'e dik açılan tansiyonel çatlaklarla ilişkili) olarak bulunmuştur. Çalışmaların sonucunda, KVA'nındaki ürünlerin, yükselen litosferik mantonun farklı seviyelerden, farklı kısmi ergimeyle oluşabildiği saptanmıştır.

Anahtar Kelimeler: Kula, volkanoloji, alkali bazalt, ultramafik anklavlar, petroloji

Abstract:
The Kula Volcanic Field (KVF), situated in western Anatolia, consists of 79 cinder, 8 spatter cones and 5 maars. The investigated area is on a horst structure at the north of the Gediz graben. The volcanological evolution of KVF is divided into the three main stages. First generation (Bl) is characterized only by the effusive activities (lava flows), and is located in the vicinity of Burgaz village. The second (Bl I) and third (Bill) generations involve the maars, the cinder cones and the associated lava flows. The volume of the volcanic products was estimated by way of detailed morphological investigations in the field as well as by using of the topographic maps. The volume of cinder cones, ranging between 0.03*1 06 m3and 78*10 m3, brings the emitted magma volume for the ejectas to 3.3 Km3 DRE (dense rock equivalent). The volume of maars change between 83*1 06 m3 and 1 54*1 0? m3, for a total volume of about 0.3 Km3 DRE of erupted juvenil components. The volume of basaltic lavas emitted from the vents, is at least 2.3 Km3. Total volume of all the products is estimated to 5.9 Km3. The dominant mineral phases in basaltic lavas are clinopyroxenes, horblendes (for II and III stage) feldspars, olivines and feldspathoids.. The amount of the crystals in the lavas ranges between 8 - 45%. Mineral phases are regrouped basing on their textures and their chemical compositions were determined via micro-probe analysis. Types of pyroxenes, amphiboles and micas are also determined. Mafic and ultramafic enclaves are found in products of cones and maars of Bll and Bill stages. They can be classified as enclaves without glass and vesiculated enclaves with glass. Modal analysis exhibit that hornblendite and clinopyroxene-hornblendite are dominant enclave type. Furthermore, philogopite-clinopyroxenite, olivine-hornblend- clinopyroxenite, plagioclase bearing clinopyroxene-hornblendite, hornblend-gabbro and diorites were also. The study on the volcanic glass in enclaves exhibited that they were probably formed by the partial melting of the mineral phases. The lava products of KVF are classified as basanite, phonotephrite and trachybasalt. Of all the products are alkaline in character, resemble the potassic basalts, but they contain higher amount of Na20. Lavas and enclaves are enriched in incompatible elements. Lavas of KVF are similar within-plate basalts whereas enclaves resemble OIB basalts and have higher trace element content relative to the MORB. KVF basalts were generated from verlite, clinopyroxene-hornblendite, hornblendite and hornblend- gabbro, via partial melting process with 3.5-5%, 15-25%, 20-25%, 20-25% melting degrees respectively. Moreover, geothermometer and geobarometer calculations imply that the lavas generations were started at the depth of 23-30 Km. Structural analysis of KVF and surrounding regions are realized by using satellite image and field observations. The vents aligned in direction of N70W (parallel to the main regional structure of the Gediz graben) and in N24E (related to the tensional fractures that is perpendicular to the a3) As a consequence, it is determined that, products of Kula Volcanic Field is mostly generated by the different degrees of partial melting from the different levels of upwelling lithospheric mantle.

Keywords: Kula, volcanology, alkaline basalt, ultramafic enclaves, petrology