Kuluncak (Malatya) ofiyolitinin petrolojisi, jeokronolojisi ve tektonik önemi
Petrology, geochoronology and tectonic significance of kuluncak (Malatya) ophiolite
Yazar: MURAT CAMUZCUOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. UTKU BAĞCI
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Malatya kuzeybatısında Hekimhan, Hasançelebi, Kuluncak yörelerini kapsayan çalışma alanı içerisinde gözlenen Kuluncak (Malatya) ofiyoliti tabandan, tavana doğru tektonitler, ultramafik-mafik kümülatlar, izotrop gabro, levha dayk, plajiyogranit, volkanikler ve örtü sedimanlarından oluşan tam bir istif sunmaktadır. Dunit, harzburjit, serpantinize harzburjit ve serpantinit kayaçlarından oluşan tektonitlerin düşük CaO ve Al2O3 içerikleri, yüksek dereceli kısmi ergime kalıntıları olduklarını ve yitim ile ilişkili yay önü peridotitlere benzediklerini göstermektedir. Ultramafik ve mafik kümülatlar başlıca verlit, klinopiroksenit, anortozit, olivinli gabro, gabronorit ve gabrodan oluşmaktadır. Kümülat kayaçlardaki minerallerin kristallenme sırası; olivin (Fo 77-85) ± krom (spinel)→klinopiroksen (Mg# 74-92 )→plajiyoklaz (An 75-95)→ortopiroksen (Mg# 78-84) şeklindedir. Yüksek anortit içerikli plajiyoklazlar, magnezyumca zengin klinopiroksen ve olivinler, Kuluncak (Malatya) ofiyolitinin okyanus içi dalma-batma zonu üstünde oluşan ofiyolitlerin özelliklerini yansıttığını ve ada yayı toleyitik (IAT) magmadan türediklerini göstermektedir. Kümülat kayaçların yüksek (10 kbar) ve düşük (2.5-3.5 kbar) basınç mineral fraksiyonlanmasına bağlı olarak hızlı yayılan sistemde oluştuğu düşünülmekle birlikte, bu basınç değerleri, kümülatların kristalleşmesi için 8-15 km derinliği işaret etmiştir. Kuluncak (Malatya) ofiyoliti izotrop gabroları; gabro diyorit ve kuvarslı diyorit ile temsil edilirken, levha dayklar, diyabaz ile temsil edilmektedir. İzotrop gabroların ve levha daykların ana-iz element kimyası iki farklı ana magmanın varlığına işaret etmektedir. Birinci grup yüksek-TiO2 (% 1.11-2.08), Y (23.5-47.4 ppm), Zr (63.9-116.9 ppm) ve yatay nadir toprak element deseni göstermekte, hafif nadir toprak elementlerce hafif tüketilmiş [(La/Sm)N=0.43-0.73] olup jeokimyasal olarak ada yayı toleyitlerine (IAT) benzemektedirler. İkinci grup ise düşük-TiO2 (% 0.13-0.59), Y (3.7-17.8 ppm), Zr (3-31.3 ppm) U-şekilli hafif nadir toprak element [(La/Sm)N=0.48-0.67] deseni göstermekte ve okyanus ortası sırt bazaltlarına (MORB) göre oldukça tüketilmiş bir kaynaktan gelişmektedir. Bu jeokimyasal özellikler kayaçların boninitik magmadan türediklerine işaret etmektedir. Volkanik kayaçlar bazaltlar ile temsil edilmekte olup, toleyitik, boninitik ve alkali jeokimyasal karakter sunmaktadırlar. Nd-Sr-Pb izotop analizleri sonucunda örneklerin çoğunda εNd değerlerinin pozitif olması, bu kayaçların oluşumları sırasında kıtasal kabuk katkısının olmadığını göstermektedir. Jeokronoloji (zirkon U-Pb) çalışmalarıyla tüm kayaç grubunda elde edilen minimum ve maksimum konkordiya yaşlar arasında 16,25 my' lık (79.84-96.09) farkın olması, dalma batma zonu üstü (SSZ) tipi kabuk oluşumunun zaman aralığı olarak değerlendirilmektedir. Kuluncak (Malatya)  ofiyolitindeki ada yayı toleyitik, boninitik ve alkali magmatizmanın mekansal ve zamansal ilişkileri, farklı magma kaynaklarının İç Torid okyanusunun ve/veya İzmir-Ankara-Erzincan okyanusunun Geç Kretase'de kapanması esnasında okyanus içi dalma-batma zonu üzerinde yay önü ortamlarda oluştuğunu göstermektedir.

Abstract:
The Kuluncak (Malatya) ophiolite is located in the Hekimhan, Hasançelebi and Kuluncak regions in the North west of Malatya and displays a well-preserved ophiolite pseudostratigraphy in an ascending order: mantle tectonites, ultramafic-mafic cumulates, isotropic gabbros, sheeted dike, plagiogranite, volcanics and associated sediments. The tectonites of Kuluncak (Malatya) ophiolite is composed of dunite, harzburgite, serpentinized harzburgite and serpentinite. These rocks contain very low CaO and Al2O3 contents, indicating that they are partially high-grade, partial melting residues and resembling subduction fore-arc peridotites. The ultramafic-mafic cumulate rocks are composed of wehrlite, clinopyroxenite, anortosite, olivine gabbro, gabronorite, gabbro. The crystallization order within the cumulates is olivine (Fo 77-85) ± chromian spinel → clinopyroxene (Mg# 74-92 )→ plagioclase (An 75-95)→ orthopyroxene (Mg# 78-84). The presence of high Ca-plagioclase, highly magnesian clinopyroxene, olivine and their coexistency in the cumulate gabbroic rocks are indicative of subduction-related tectonic environment and suggest that the cumulates of the Kuluncak (Malatya) ophiolite were derived from an island arc tholeiitic (IAT) magma. Cumulate rocks are thought to be formed in a fast spreading system due to high (10 kbar) and low (2.5-3.5 kbar) pressure mineral fractionation, the pressure values indicated 8-15 km depth for the crystallization of the cumulates. The isotropic gabbros in the Kuluncak (Malatya) ophiolite are mainly represented by gabbro, diorite and quartz diorite rocks. Whereas sheeted dikes are characterized by diabase. The major and trace element geochemistry of the isotropic gabbros and isolated dikes show two different magma types. In the first group rocks characterized by higher TiO2 (1.11-2.08 wt %), Y (23.5-47.4 ppm), Zr (63.9-116.9 ppm) and exhibit flat to slightly depleted light rare earth elements [(La/Sm)N=0.43-0.73] patterns are geochemically similar to island arc tholeiites. The second group rocks characterized low-TiO2 (0.13-0.59 wt %), Y (3.7-17.8 ppm), Zr (3-31.3 ppm) and U-shaped light rare earth elements [(La/Sm)N=0.48-0.67] patterns are attributed to melting of highly depleted source relative to mid-ocean ridge basalts (MORB) These geochemical features suggest boninitic magma genesis. Volcanic rocks are represented by basalts, exhibit tholeiitic to alkaline compositions. As a result of Nd-Sr-Pb isotope analysis, the positive εNd values in most of the samples show that there is no continental crust contribution during the formation of these rocks. Also; The presence of 16.25 my (79.84-96.09) difference between the minimum and maximum concordia ages obtained in the whole rock group with geochronology (zircon U-Pb) studies can be evaluated as the time interval of supra subduction zone (SSZ) type crust formation. The spatial and temporal relations of the IAT, boninitic and alkaline magma types in the Kulucak (Malatya) ophiolite indicate that different magma sources were contemporaneously active in a supra subduction zone a fore-arc tectonic setting during the Late Cretaceous closure of the Inner Tauride Ocean and/or the İzmir-Ankara-Erzincan ocean.