Bolkardağı birliği devoniyen yaşlı metaklastik kayaçların petrolojisi
Petrologic investigation of devonian agedmetaclastic rocks of Bolkardaği unit
Yazar: REMZİ ERYILMAZ
Danışman: PROF. DR. ÖMER BOZKAYA
Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Bu çalışmada, Orta ve Doğu Toroslar (Bozkır-Konya ve Kangal-Sivas) bölgelerindeyüzeyleyen, allokton Bolkardağı Birliği'ne ait Devoniyen yaşlı metaklastik kayaçlar üzerindeince-kesit petrografisi, X-ışınları kırınımı (tüm kayaç, kil fraksiyonu, illit kristalinite, kristalitbüyüklüğü ve b0 parametresi) ve jeokimyasal (ana, iz ve REE) incelemeler gerçekleştirilmiştir.Orta Toroslardaki İsalı formasyonu Gerez üyesi ve Doğu Toroslardaki Kangalformasyonu Bakırtepe üyesi sleyt arakatkılı metakumtaşlarından oluşmaktadır. Sığ denizelortamı yansıtan metasilisiklastik litolojilerden oluşan bu birimler, Bolkardağı Birliği içinkılavuz seviye konumundadır.Metaklastik kayaçlar başlıca kuvars (monokristalin ve polikristalin), feldispat(mikroklin ve plajiyoklaz), fillosilikat (illit, klorit, C-V, C-S ve dikit) ve kayaç parçacıkları(fillit ve kuvarsit) içermektedir. Polikristalin kuvars, mikroklin ve fillitik kayaç parçacıklarıBakırtepe üyesinde, plajiyoklaz ise Gerez üyesinde daha yüksek miktarda bulunmaktadır. Gerezüyesi genellikle kuvars arenit, Bakırtepe üyesi ise subarkoz bileşimli metakumtaşları ile temsilolunmaktadır. Gerez üyesi metakumtaşları, daha az silis çimentolu olması, kloritin yanı sıra C-Vve C-S aratabakalıları içermesi ve daha belirgin yönlenme fabriği ve metamorfizmasergilemektedir. Ancak, Bakırtepe üyesi daha yüksek miktarda polikristalin kuvars, fillitparçacıkları ve dikit içermekte olup, daha düşük dokusal olgunluk, yönlenme ve metamorfizmaderecesine sahiptir. Gerez üyesi illit + klorit + C-V ± C-S, Bakırtepe üyesi ise illit + dikitbirlikteliği sunmaktadır.İllitlerin kristalinite, kristalit büyüklüğü, d(060) ve politipi verilerine göre; Gerez üyesiepizon, Bakırtepe üyesi ankizon biçiminde batıdan doğuya doğru azalan metamorfizma derecesisunmaktadır. Metaklastik kayaçlar diyajenetik kökenli 1M illit politipi içermesiyle karakteristikVolup; artan metamorfizma derecesiyle birlikte illitlerin 2M1 (1M+1Md) politipi oranları artmakta,d(060) değerleri azalmaktadır.Devoniyen yaşlı metaklastik birimler, altında ve üstündeki aynı yaşlı birimlere görelitolojik (kum boyu silisiklastik kayaçların baskınlığı) ve mineralojik (daha fazla feldispat vekuvars içermesi, 1M illitlerin ortaya çıkması, farklı fillosilikat birliktelikleri) farklılıklarasahiptir. Stratigrafik bir farklılığa işaret eden bu mineralojik kayıtlar, kesiksiz birsedimantasyondan ziyade, Variskan orojenezinden ileri gelen transgresyonla provenansındeğişmesinden kaynaklanmaktadır.Metakumtaşları SiO2, Al2O3, Fe2O3 ve K2O baskınlığı ile karakteristik olup; feldispattürlerine bağlı olarak Bakırtepe üyesi Gerez üyesine göre K2O bakımından zengin, buna karşınCaO ve Na2O bakımından daha fakirdir. Kimyasal bozuşma indeksi verileri Bakırtepe üyesindedaha fazla olmak üzere silikatların ortaç derecede yüzeysel bozunma geçirdiklerinigöstermektedir. Uyumsuz elementler ve özellikle Th/Sc - Zr/Sc ve EuN/Eu* - GdN/YbN oranları,Gerez üyesi metakumtaşları için daha yüksek bir sedimanter boylanma yönelimine işaretetmektedir. Ana ve iz element bollukları, Al2O3?ana element ve Al2O3?iz element değişimleri;detritik yönelimi, diğer bir ifadeyle metakumtaşlarının evrimini ortaya koymaktadır. BileşimselDeğişim İndeksi değerleri Bakırtepe üyesinde daha yüksek olup, K2O/Al2O3 verileriyle birliktedeğerlendirildiğinde, diyajenetik/metamorfik evrim en çok Gerez üyesini, en az da Bakırtepeüyesi metakumtaşlarını etkilemiştir. Metakumtaşlarının kondrit-normalize iz element, özellikleREE oranlarına göre; Bakırtepe ve Gerez üyeleri birbirinden ayrılmakta ve hem sedimanter hemde magmatik bir kaynaktan beslendiğini ortaya koymaktadır. Metakumtaşlarının Cr/V ve Y/Nioranları ofiyolitik veya ultramafik bir kaynaktan ziyade, ağırlıklı olarak silisik ve/veya felsikplütonik bir kaynaktan beslendiğini işaret etmektedir. Metakumtaşlarının modal mineralojikbileşimleri, Kıtasal Bloku temsil eden geçiş kıtasal ve kraton içi ortamda çökeldiğinigöstermektedir.Sonuç olarak; Bolkardağı Birliği'nin Orta Toroslardaki İsalı formasyonu Gerez üyesi ileDoğu Toroslardaki Kangal formasyonu Bakırtepe üyesi birimleri yaş, stratigrafik konum velitolojik benzerlikler sunmakla birlikte, kökeni, çökelmesi ve diyajenez/metamorfizma tarihçesiaçısından önemli farklılıklar içermektedir. Bu farklılıklar, kesiksiz bir sedimantasyondan ziyade,olasılıkla Torosların kuzey birliklerine özgü Variskan orojenezi ile ilişkili transgresyonlaprovenanstaki ani değişimlerden kaynaklandığı biçiminde değerlendirilmiştir.ANAHTAR KELİMELER: Toros Kuşağı, Bolkardağı Birliği, Kil/Fillosilikat, XRD,Mineraloji, Petrografi, Jeokimya

Abstract:
In this study, thin-section petrography, X-ray diffraction (whole rock, clay fraction, and illitecrystallinity, crystallite size and b0 parameter) and geochemical (major, trace and REE) analysishave been carried out in the Devonian metaclastic rocks from allocthonous Bolkardağı Unitoutcropping in Central and Eastern Taurides (Bozkır-Konya and Kangal-Sivas) regions.The Gerez member of İsalı formation in Central Taurides and the Bakırtepe member ofKangal formation in Eastern Taurides were made up of metasandstones with slate intercalations.These units bearing metasiliciclastic lithologies and reflecting shallow marine environment havea position of guide level for Bolkardağı Unit.Metaclastic rocks mainly include quartz (monocrystalline and polycrystalline), feldspar(microcline and plagioclase), phyllosilicate (illite, chlorite, C-V, C-S and dickite) and rockfragments (phyllite and quartzite). Polycrystalline quartz, microcline and phyllitic rockfragments found as higher amounts in the Bakırtepe member, but plagioclase in the Gerezmember. The metasandstones are represented by a composition of quartz arenite in the Gerezmember, whereas of subarkose in the Bakırtepe member. The metasandstones of Gerez memberexhibit less amounts of silica cement, clear orientation fabric and metamorphism and contain CSand C-V mixed-layered clays as well as chlorite. However, Bakırtepe member has relativelyhigher amounts of polycrystalline quartz, phyllite fragments and dickite, and lower texturalmaturity, orientation and metamorphic grade. The Gerez member presents illite + chlorite + C-V± C-S, but the Bakırtepe member has illite + dickite associationsBased on crystallinity, crystallite size, d(060) and polytype data of illites; Gerez membershows epizone, whereas Bakırtepe member has anchizone grade by decreasing metamorphismdegrees from west to east. Metaclastic rocks are characterized by including 1M illite and theratios of 2M1 / (1M+1Md) polytypes increase, but d(060) values decrease together with increasinggrade of metamorphism.VIIDevonian metaclastic units have differences such as lithologic (dominance of sand-sizesiliciclastic rocks) and mineralogic (more feldspar and quartz, appearance of 1M illites, differentphyllosilicate assemblages) with respect to overlying and underlying units with same age. Thesemineralogic records indicating a stratigraphic differences result from change of provenancerelated to transgression causing by the Variscan orogeny rather than an uninterruptedsedimentation.Metasandstones were characterized by the dominance of SiO2, Al2O3, Fe2O3 and K2O,and Bakırtepe member is rich in K2O but poor in CaO ana Na2O in comparison with those of theGerez member depending on feldspar types. Chemical alteration index data show that thesilicates are undergone intermediate weathering processes, just as particularly intensive inBakırtepe member. Incompatible elements and especially the ratios of Th/Sc - Zr/Sc andEuN/Eu* - GdN/YbN indicate relatively higher sedimentary sorting trend for metasandstones ofthe Gerez member. Major and trace element abundances, Al2O3?major elements andAl2O3?trace elements variations reveal detrital trend, indirectly evolution of metasandstones.The compositional variation index values are high in Bakırtepe member anddiagenetic/metamorphic evolution affect mostly the metasandstones of the Gerez member, butless in the Bakırtepe member on the evaluatation together with K2O/Al2O3 data. Bakırtepe andGerez members are separated from one another and fed largerly from both sedimentary andmagmatic sources according to the ratios of chondrite-normalized trace elements and especiallyREE in the metasandstones. The ratios of Cr/V and Y/Ni of metasandstones indicate that theyare fed dominantly from a silicic and/or felsic plutonic source rather than ophiolitic orultramafic sources. Modal mineralogic composition of metasandstones show a cratoncontinentaltransition depositional environment representing the Continental Block.As a conclusion; Gerez member of İsalı formation from Bolkardağı Unit in CentralTaurides and Bakırtepe member of Kangal formation in Eastern Taurides have the same age andsimilar stratigraphic setting and lithologies, hovewer some important differences with respect totheir sources, sedimentations and diagenetic/metamorphic histories. These differences wereevaluated as sudden changes in provenance through transgression related to Variscan orogenypeculiar to northern units of Taurides rather than continuous sedimentation.KEY WORDS: Tauride Belt, Bolkardağı Unit, Clay/Phyllosilicate, XRD, Mineralogy,Petrography, Geochemistry