Dumlupınar volkanik birimlerinin petrojenetik evrimi ve Eskişehir ─ Afyon ─ Isparta çizgiselliği ile jeodinamik ilişkisi
Petrogenetic evolution of dumlupinar volcanic units and its geodynamic relation with Eskişehir ─ Afyon ─ Isparta lineament
Yazar: CİHAN ÇOLAK
Danışman: DOÇ. DR. SİBEL TATAR ERKÜL
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Batı Anadolu genişleme bölgesinde Oligosen'den itibaren etkin volkanizmanın ürünleri, kalk-alkali, şoşonitik, ultrapotasik ve hafif alkali karakterlidir. Kuzeyden güneye gençleşen magmatizma jeokimyasal olarak yay magmatizması ve manto metasomatizması ile açıklanan orojenik izler taşımaktadır. Orta Miyosen'den itibaren genişleme bölgesinin doğusunda, Eskişehir-Afyon-Isparta hattı boyunca K-G yönlü alkali ve ultrapotasik volkanik kayaçlarda astenosfer katkısının varlığı izlenmektedir. Önceki çalışmalarda bu hattın gelişimi, dilim yırtılması süreçleri ile ilişkilendirilmiştir. Eskişehir-Afyon-Isparta hattının batısında yer alan, jeokimyasal ve petrojenetik özellikleri tanımlanan volkanik kayaçlar, Dumlupınar ve güneyinde dört ayrı sahada yüzlek vermektedir ve bu birimler Dumlupınar volkanik birimi adı altında toplanmıştır. Erken Miyosen yaşlı flüviyal çökeller üzerine gelen bu kayaçlar Kozviran Dasiti, Akçadere Trakidasiti, Balcıdamı Trakiti ve Çepni Trakiandeziti olarak tanımlanmaktadır. Kozviran Dasiti kuvars, plajiyoklaz, sanidin, biyotit ve kersutit minerallerinden oluşmaktadır. Akçadere Trakidasiti Balcıdamı Trakiti'nden daha fazla miktardaki sanidin, yüksek kuvars miktarı ve riyolitik bileşime yaklaşması sebebi ile ayrılmaktadır. Akçadere Trakidasiti ve Balcıdamı Trakitik birimlerinin her ikisinde de fenokristal olarak kuvars yoktur, kuvarslar hamur içerisinde dağılmıştır. Çepni Trakiandeziti, mineralojik bileşim olarak plajiyoklaz, sanidin, biyotit, opasitleşmiş kersutit, ojit, iddingsitleşmiş olivin'den oluşmaktadır. Trakitler mineralojik bileşim bakımından olivin bulunmaması ve daha az miktardaki ojit içermeleri ile trakiandezitlerden ayrılmaktadır. Petrografik olarak Kozviran Dasiti, Bacıdamı Trakiti ve Çepni Trakiandeziti birimleri birbirine yakın mineralojik özellikler sergilemesine rağmen, Akçadere Trakidasiti birimi jeokimyasal olarak daha yüksek SiO2 içeriği ile ayrılmaktadır. Trakiandezit, trakit ve trakidasit birimleri alkali, şoşonitik, dasitler ise yüksek K'lu kalk-alkali bileşime sahiptir. Kozviran Dasiti birimi ise kalk-alkali ve alkali birimlere göre bağıl olarak daha düşük Na2O+K2O içeriği ile diğer birimlerden farklılık sergilemektedir. Harker diyagramlarında kalk-alkali ve alkali volkanik birimler için Al2O3, Na2O, K2O, Rb, Th, Zr, Nb, U elementleri pozitif gidiş, Fe2O3, MgO, CaO, TiO2, P2O5, Pb, Ni, Ba, Sr, Y, V elementleri ise negatif yönelim sunmaktadır. Alkali özellik taşıyan volkanik kayaçlarda elde edilen Na2O, K2O, Ba, Rb, Sr, Th, Zr, Nb, U element içerikleri daha fakir olup bu değerleri ile kalk-alkali volkanitlerden farklılık sunmaktadır. Bu volkanitlerin, 87Sr/86Sr ve 143Nd/144Nd oranları sırası ile 0.704989-0.706662 ve 0.512492-0.512595 arasındadır. Petrografik, jeokimyasal ve izotopik veriler metasomatize olmuş litosferik manto kökenini işaret etmektedir, ancak, alkali ve kalk-alkali volkanitlerin oluşumu ve katılaşmasında kabuksal kirlenme, asimilasyon fraksiyonel kristalleşme, fraksiyonel kristalleşme ve magma karışımı süreçleri birlikte etkin iken, fraksiyonel kristalleşme sürecinin alkali volkaniklerde daha baskın olduğu görülmektedir.

Anahtar Kelimeler: Dumlupınar Volkanikleri, alkali, kalk-alkali volkanikler, jeokimya, Sr-Nd izotopları, fraksiyonel kristalleşme, kabuksal kirlenme, magma karışımı, metasomatize zenginleşmiş litosferik manto.

Abstract:
Volcanic products that occurred in western Anatolian extensional province since Oligocene display calc-alkaline, shoshonitic, ultrapotassic and mildly alkaline character. Southward-younging magmatism has typical geochemical signatures of the arc and orogenic affinity, which have been primarily explained by mantle metasomatism processes. To the eastern part of the extensional province, N-S-trending alkaline and ultrapotassic volcanic rocks occurred since Middle Miocene are followed along the Eskişehir-Afyon-Isparta lineament, having geochemical traces of asthenospheric input. The lineament has been widely attributed to the development of slab tearing events on the subducted African oceanic slab. Volcanic rocks that comprise four separate outcrops on the western side of the lineament have been described in terms of geochemical and petrogenetic characteristics and grouped as Dumlupınar volcanic unit. It overlies the Early Miocene fluvial deposits and consists of Kozviran Dacite, Akçadere Trachydacite, Balcıdamı Trachyte, Çepni Trachyandesite and associated pyroclastic rocks. Dacites consist of quartz, plagioclase, sanidine, biotite and kersutite phenocrysts. Akçadere Trachydacite have much more sanidine and high silica content close to rhyolite composition. Balcıdamı Trachyte and Akçadere Trachydacite are lacking quartz as phenocrysts and high quartz contents can be linked to the groundmass composition. Çepni Trachyandesites include plagioclase, sanidine, biotite, kaersutite, augite and iddingsitized olivine phenocrysts within a hyalopilitic matrix. Balcıdamı Trachytes differ from Akçadere Trachyandesites by the absence of olivine and scarcity of augite crystals. Balcıdamı Trachytes differ from Akçadere Trachyandesites by the absence of olivine and scarcity of augite crystals. Petrographic descriptions indicate that Kozviran Dacite, Balcıdamı Trachyte and Çepni Trachyandesite magmas have similar mineralogical compositions to each other while Akçadere Trachydacites slightly differ with their geochemically higher quartz contents. Akçadere Trachydacite, Balcıdamı Trachyte and Çepni Trachyandesite rocks are alkaline in character while dacites are high-K and calc-alkaline. Kozviran Dacites have relatively lower alkali content with respect to other volcanic rocks. On Harker diagrams calc-alkaline and alkaline rocks display positive array in Al2O3, Na2O, K2O, Rb, Th, Zr, Nb and U contents while Fe2O3, MgO, CaO, TiO2, P2O5, Pb, Ni, Ba, Sr, Y and V have negative trends. Alkaline rocks are depleted in Na2O, K2O, Ba, Rb, Sr, Th, Zr, Nb and U, differing from the calc-alkaline rocks. Dumlupınar volcanic unit has 87Sr/86Sr and 143Nd/144Nd ratios of 0.704989¬0.706662 and 0.512492−0.512595, respectively. Petrographic, geochemical and isotopic data point out a metasomatized mantle origin. Furthermore crustal contamination, assimilation-fractional crystallisation, fractional crystallisation and magma mixing processes played a substantial role in calc-alkaline and alkaline magmas; fractional crystallization was more prominent in alkali volcanic rocks.

Keywords: Dumlupınar Volcanics, alkaline, calc-alkaline volcanics, geochemistry, Sr-Nd isotope geochemistry, fractional crystallisation, crustal contamination, magma mixing, metasomatised enriched lithospheric mantle.