Maden Karmaşığı'nın (Doğu Toroslar-Türkiye) petrolojik özellikleri
Petrological characteristics of the maden complex (Eastern Taurus-Turkey)
Yazar: MEHMET ALİ ERTÜRK
Danışman: DOÇ. DR. MELAHAT BEYARSLAN
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Çalışma alanı, Maden Karmaşığının en yaygın olduğu bölge olan Elazığ-Maden ilçesi ile Malatya-Kale-Pütürge arasındaki bölgeyi kapsamaktadır. Maden Karmaşığı doğuda Guleman Ofiyoliti üzerine uyumsuz olarak gelirken batıda ise Pütürge Metamorfitlerine göre iki farklı pozisyonda bulunmaktadır. Ergani-Maden bölgesinde Maden Karmaşığı, birbirleriyle düşey geçişli alt volkano-sedimanter birim ve üst volkanik birim olmak üzere ikiye ayrılmaktadır. Alt volkano-sedimanter birim, taban konglomerasının üzerine kireçtaşı blokları içeren mafik volkanitler, çamurtaşları, pelajik kireçtaşlarından oluşmaktadır. Üst volkanik birim ise, bazalt, bazaltik andezit, andezit, dasit, diyabaz ve piroklastik kayaçlardan oluşmaktadır. Kale-Pütürge Bölgesinde ise Maden Karmaşığı, güneyde Koçali Ofiyolitleri üzerine uyumsuz olarak gelirken, Pütürge Metamorfitleri tarafından tektonik olarak üzerlenmektedir. Pütürge Metamorfitlerinin kuzeyinde ise bu karmaşık Pütürge Metamorfitlerini uyumsuz olarak üzerlemektedir. Maden Karmaşığı bu bölgede alttan üste doğru Ceffan, Arbo, Melefan ve Karadere olmak üzere dört formasyona ayrılmıştır. Ceffan Formasyonu, Pütürge Metamorfitleri üzerine uyumsuz olarak gelirken, Arbo Formasyonu tarafından uyumlu olarak örtülür. Birim Kireçtaşı, şeyl, kumtaşı ve konglomeralardan oluşmaktadır. Arbo Formasyonu,  Ceffan Formasyonu üzerine uyumlu olarak gelirken, Melefan Formasyonu tarafından uyumlu olarak üzerlenmektedir. Birim Nummulites sp. ve foraminfer fosilleri içeren Lütesiyen yaşlı kireçtaşlarından oluşmaktadır. Melefan Formasyonu, Arbo Formasyonu üzerine uyumlu olarak gelirken, Karadere Formasyonu tarafından uyumlu olarak üzerlenmektedir. Birim çamurtaşı, marn, spilitik bazalt ve pelajik kireçtaşlarından meydana gelmektedir.  Karadere Formasyonu, Melefan Formasyonu üzerine uyumlu olarak gelirken, İspendere Ofiyolitleri ve Elazığ Magmatitleri tarafından tektonik olarak üzerlenmiştir. Karadere Formasyonu bazalt, diyabaz ve piroklastik kayaçlardan oluşmaktadır. 
Jeokimyasal incelemeler sonucunda, karmaşığa ait magmatik kayaçlarda N-MORB'a göre normalize edilmiş diyagramlarda Büyük İyon Yarıçaplı Litofil Elementlerce (LILE) zenginleşme, Yüksek Alan Enerjili Elementlerce (HFSE) tüketilme ve aşırı pozitif Pb anomalisi farklı kayaç türleri için benzer desen karakteristikleri sunmaktadır. Kayaçların kondrit'e göre normalize edilmiş Nadir Toprak Element (NTE) desenleri incelendiğinde, Hafif Nadir Toprak Elementlerce (HNTE) zenginleşme, Ağır Nadir Toprak Elementlerce (ANTE) değerleri yatay ve yataya yakın dağılımlara sahip oldukları görülmektedir. 
İncelenen volkanik kayaçların 87Sr/86Sr(i) oranları 0.70352-0.70748 arasında, 143Nd/144Nd(i) oranları ise 0.51207-0.51292 arasında değişmektedir. Ayrıca, kayaçların ε(Nd)(T) değerleri -10.0 ile 6.7 arasındadır.
İncelenen volkanik ve sub-volkanik kayaçların iz element, nadir toprak element ve Sr-Nd izotopik sonuçları, Orta Eosen yaşlı Maden Karmaşığı'nı oluşturan magmanın daha önceki yitim bileşenlerince zenginleşmiş E-MORB ve N-MORB benzeri bir kaynaktan türemiş olduğunu göstermektedir. Ayrıca, bu durum kayaçların gelişiminde etkin olan mekanizmanın fraksiyonel kristalleşmesinin yanında kabuksal kirlenme süreçlerinin de etkin bir rol oynadığını göstermektedir.
Bölgede meydana gelen Geç Kretase sonrası çarpışması ile ofiyolitler Arap Levhası üzerine, Pütürge-Bitlis Metamorfik Masifleri ise ofiyolitler üzerine bindirmiş ve önemli bir kabuk kalınlaşması meydana gelmiştir. Geç Kretase yitim zonunun ve Bitlis-Pütürge Metamorfitlerinin taban kısmı ile alttaki ofiyolitlerin astenosfer içerisine doğru sürüklenmesi sonucu oluşan boşluk astenosfer tarafından doldurulmuştur. Adiyabatik olarak yükselen astenosferin, çöken kısımdan açığa çıkan uçucuların etkisiyle kısmi ergimesi ile oluşan magma yükselerek bazı bölgelerde Pütürge Metamorfitleri üzerinde, bazı bölgelerde de ofiyolitler üzerinde Maden Karmaşığını oluşturmuştur.
 
Anahtar Kelimeler: Maden Karmaşığı, Doğu Toroslar, Magmatizma, E-MORB ve N-MORB, Fraksiyonel Kristalleşme, Kabuk Kirlenmesi.

Abstract:
The study area covers the region between Maden (Elazığ) and Kale-Pütürge (Malatya) district where the Maden Complex is seen most in common. In the east, the Maden Complex unconformably overlies the Guleman Ophiolite, while in the west the Maden Complex is seen in two different positions with reference to the Pütürge Metamorphic Massif. The Maden Complex in the Ergani (Diyarbakır)-Maden (Elazığ) is divided into the lower volcano-sedimentary unit and upper volcanic unit. Each of these units displays vertical transitional contacts. The lower volcano-sedimentary unit consists of mafic volcanic including limestone blocks, mudstones and pelagic limestones are above basal conglomerate. Upper volcanic unit; on the other hand, consists of basalt, basaltic andesite, andesite, dacite, diabase and pyroclastic rocks. In the Pütürge-Kale area, the Maden Complex unconformably overlies the Koçali Ophiolites while is tectonically overlain by the Pütürge Metamorphic Massif. In the north of the Pütürge Metamorphic Massif, this complex unconformably overlies the Pütürge Metamorphic Massif. The Maden Complex in this area is subdivided into four formations, from bottom to top; these are Ceffan, Arbo, Melefan and Karadere formations. The Ceffan formation forms the basis of the Maden Complex, unconformably overlies the Pütürge Metamorphics while is conformably overlain by the Arbo Formation consisting of limestone, shale, sandstone and conglomerates. The Arbo Formation conformably overlies the Ceffan Formation, while it is conformably overlain by the Melefan Formation. The Arbo Formation consists of Lutetian limestone including Nummulites sp. and foraminifera fossils. The Melafan formation conformably overlies the Arbo Formation while is conformably overlain by the Karadere Formation. The unit consists of mudstones, marl, spilitic basalt and pelagic limestones. The Karadere formation conformably overlies the Melafan formation while it is tectonically overlain by the Ispendere Ophiolites and the Elazığ Magmatics. The unit consists of basalt, diabase and pyroclastic rocks.
The result of geochemical studies, according to N-MORB normalized diagrams present for different rock types share similar patterns characterized by enrichment of large ion lithophile elements (LILE), depletion of high field strength elements (HFSE) and a positive Pb spike. The rocks display enrichments in LREE, and are characterized by relatively flat HREE patterns.
Sr-Nd isotopic ratios of the volcanic rocks vary between 0.70352-0.70748, and 0.51207-0.51292, relatively. Besides ε(Nd)(T) values of the rocks vary between -10.0 and 6.7.
Based on trace element, REE and Sr-Nd isotopic compositions of the examined volcanic and sub-volcanic rocks, the Middle Eocene aged Maden Complex magma derived from E-MORB and N-MORB-like source enriched by of previous subduction components. Both fractional crystallization and crustal contamination played an active role as the mechanism in the evolution of the studied rocks.
In the study area, Late Cretaceous post-collision caused the ophiolites overthrust the Arabian Platform along with the Bitlis-Pütürge Metamorphic Massifs thrust on the ophiolites and resulting significantly thickening of the crust. A gap, was caused by dragging into asthenosphere of the base of the Bitlis-Pütürge Metamorphic and Upper Cretaceous subduction zone with lower ophiolites, was filled by asthenosphere. The magma was formed by adiabatic upwelling causing partial melting of the collapsed parts release of the volatile, created Maden Complex above of the either Pütürge Metamorphic or ophiolites in some part of the area by upwelling.

Key Words: Maden Complex, Eastern Taurus, Magmatism, E-MORB and N-MORB, Fractional Crystallization, Crustal Contamination.