Bozkır Birliği'nin (Bozkır-Hadim, Konya) mineralojik-petrografik ve jeokimyasal incelenmesi
Mineralogical-petrograpgical and geochemical investigation of Bozkir Unit (Bozkir-Hadim, Konya)
Yazar: MİNE TAKCI
Danışman: PROF. DR. HÜSEYİN YALÇIN
Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering
Dizin: Magmatik kayaçlar = Igneous rocks

Özet:
Toros Kuşağı'nda Triyas riftleşmesi ile ilişkili birimleri kuzeyde Bozkır Birliği ve güneyde Antalya Birliği temsil etmektedir. Bu çalışmada, Bozkır Birliği'nin Bozkır-Hadim (Konya) bölgesinde yüzeyleyen Triyas-Kretase yaşlı derin denizel sedimanter ve volkanik-volkanosedimanter kayaçlar incelenerek, diyajenez/metamorfizma derecesi ve riftleşmeyle ilişkili jeolojik evriminin ortaya konulması amaçlanmıştır.
Bozkır Birliği; yapısal konumlarına göre alttan üste doğru Üst Triyas yaşlı Korualan Grubu (Kayabaşı Formasyonu, Başkışla Karışığı), Üst Triyas-Üst Kretase yaşlı Huğlu Grubu (Dedemli Formasyonu, Mahmut Tepesi Kireçtaşı / Formasyonu, Kovanlık Karışığı) ve Jura-Kretase yaşlı Boyalı Tepe Grubu (Soğucak Kireçtaşı / Kuztepe Kireçtaşı ve Asar Tepe Kireçtaşı) birimlerinden oluşmaktadır. Korualan Grubu; radyolarit ve çört arakatkılı, karbonat (kireçtaşı, dolomitik kireçtaşı, dolomit) ve klastik kayaç (kumtaşı, silttaşı, çamurtaşı, şeyl) ardalanması ile temsil edilmektedir. Huğlu Grubu; radyolarit, kireçtaşı ve klastik kayaç (kumtaşı, silttaşı, şeyl) arakatkıları içeren volkanik (bazalt, andezit) ve piroklastik (tüflü kumtaşı) kayaçlardan oluşmaktadır.
Ölçülü kesitler boyunca alınan 183 adet örnek üzerinde tümkayaç mineralojisi-petrografisi (optik mikroskop-OM), tümkayaç ve kil fraksiyonu mineralojisi (X-ışınları kırınımı-XRD), ve mineral görüntüleme (taramalı elektron mikroskop ikincil elektron-SEM-SE ve geri saçınımlı elektron-SEM-BSE) incelemeleri yapılmıştır. Ayrıca mineral kimyası (enerji yayılımı spektrometresi-EDS), illit ve volkanik kayaçların kimyası (füzyon indüktif eşleşmiş plasma-ICP ve kütle spektrometresi-ICP-MS) çözümlemeleri de gerçekleştirilmiştir.
XRD incelemelerine göre; Bozkır Birliği'nin karbonat-silisiklastik-volkanojenik kayaçları bolluk sırasına göre karbonat (kalsit, dolomit), kuvars, feldispat (plajiyoklaz, anortoklaz), fillosilikat (illit, klorit, karışık tabakalı illit-klorit / I-C ve klorit-vermikülit / C-V, klorit-smektit / C-S ve ender smektit), ojit, hematit, analsim ve höylandit içermektedir. İllit Kübler indeksi-KI (2) verilerine göre; Kayabaşı Formasyonu düşük dereceli diyajenez (1.46-2.31, ortalama 1.82), Dedemli Formasyonu yüksek dereceli diyajenez (0.54-0.81, ortalama 0.63), Mahmut Tepesi Formasyonu ise yüksek dereceli diyajenez-ankizon (0.41-0.76, ortalama 0.53) derecesine karşılık gelmektedir. Klorit Arkai İndeksi-AI (Δ2) Mahmut Tepesi Formasyonu için ankizonu (0.38-0.45, ortalama 0.41) işaret etmektedir. İllitlerin pik şiddet oranı (Ir = [I(001)/I(003)]normal çekim / [I(001)/I(003)]glikollü çekim) 1.00'dan yüksek olup; illitlerin % 8'e kadar genişleyebilen tabaka (smektit) bileşenine sahip olduğunu göstermektedir. Ir değerleri Kayabaşı (1.16-2.43, ortalama 1.72), ve Mahmut Tepesi (1.23-1.87, ortalama 1.57) formasyonlarında yüksek, Dedemli (1.00-1.18, ortalama 1.09) formasyonlarında düşük olup; artan diyajenez derecesiyle birlikte illitlerin smektit bileşeninin azaldığını göstermektedir.
Feldispatların ortoklaz, albit ve anortit içerikleri sırasıyla % 6, 92 ve 1 ortalamaya sahip olup, çoğunlukla albit ve anortoklaz bileşimindedir. Matriks ve/veya volkanik camın ortalama Barth standard hücre bileşimleri (Si=29.2, Al=26.3, Fe=22.3, Mn=0.3, Mg=19.8, Ca=1.2, Na=0.3, K=0.5) başlangıç malzemesinin silis ve alkali elementlerce fakir olduğunu göstermektedir. 
İllit ve aratabakalı kil minerallerinin kimyasal çözümlemelerinden itibaren hesaplanan yapısal formülleri aşağıda verilmiştir:
(Ca0.05Na0.03K0.41P0.01)(Al1.41Ti0.04Fe0.30Mg0.18)[(Si3.74Al0.26)O10](OH)2 (İllit-ICP)
(Mg0.02Ca0.01Na0.08K0.77)(Al1.76 Ti0.02Fe0.14Mg0.12)[(Si3.23Al0.77)O10](OH)2 (İllit-EDS)
(Mg0.23Ca0.12K0.07)(Al1.69Fe1.05Mg0.90)[(Si3.75Al0.25)O10](OH)6 (C-V-EDS)
(Mg0.01Ca0.12K0.47)(Al1.90Fe0.85Mg0.80)[(Si3.28Al0.72)O10](OH)6 (I-C-EDS)
İllit/beyaz K-mikaların parlatılmış ve karbon kaplanmış kayaç dilimlerinden elde edilen EDS analiz sonuçlarına göre; riftleşme öncesi birimlerden Kayabaşı Formasyonu illit/mikaları muskovitik (yüksek K), riftleşmeyle ilişkili Mahmut Tepesi Formasyonu illit/mikaları ise fenjitik ve seladonitik (yüksek tetrahedral Si ve oktahedral Fe+Mg) bileşime sahiptir. Diğer bir ifadeyle illit/mikaların Kayabaşı Formasyonu'nda tetrahedral Al, Mahmut Tepesi Formasyonu'nda ise oktahedral Al miktarı daha yüksektir. İllitlerde iz ve nadir toprak element (NTE) içeriklerinin kondrite göre dağılımları Kayabaşı ve Dedemli formasyonları için benzer yönelim sunmakta, ancak bu elementlerin miktarları Dedemli Formasyonu'nda az da olsa artmaktadır. 
Artan sıcaklıkla birlikte 18O–D izotopsal değişimine göre; illit minerallerini oluşturan suyun izotopsal bileşimi deniz suyu bileşiminden uzak olup; Doğu Akdeniz Meteorik Su (DAMS) ile magmatik su bileşimi arasında yer almaktadır. DAMS bileşimine yakınlığı, illitleri oluşturan diyajenetik sıvıların büyük ölçüde yer altı, kısmen de magmatik (volkanik-volkanosedimanter) sulardan kaynaklandığını düşündürmektedir. 18OH2O–sıcaklık ilişkisine göre; illit minerallerini oluşturan su bütünüyle DAMS varsayıldığında düşük (< 20 C), magmatik su varsayıldığında ise yüksek (> 80 C) sıcaklık koşulları elde edilmiştir. İllit/I-S minerallerinin kristal-kimyasal verileri (KI, kristalit büyüklüğü, d060, politipi vb.) 20 C'den yüksek sıcaklık değerlerini ve iki farklı suyun karışımını öngörmektedir.
Bozkır Birliği kayaçlarından elde edilen veriler, riftleşme öncesi (Kayabaşı Formasyonu) ve riftleşmeyle eş zamanlı birimlerin (Dedemli ve Mahmut Tepesi formasyonları) farklı mineralojik-petrografik ve jeokimyasal özelliklere sahip olduğunu göstermektedir.

Abstract:
The units related to Triassic rifting in the Taurus Belt are represented by Bozkır Unit at the north and Antalya Unit at the south. In this study, it is aimed to clarify the diagenesis/metamorphism degree and geological evolution related to rifting of Bozkır Unit by determining the deep marine sedimentary and volcanic-volcanosedimentary rocks of Triassic-Cretaceous age that are outcropped in the Bozkır-Hadim (Konya) region of the Bozkır Unit.
The Bozkır Unit consists of Upper Triassic Korualan Group  (Kayabaşı Formation, Başkışla Complex), Upper Triassic-Upper Cretaceous Huğlu Group (Dedemli Formation, Mahmut Tepesi Limestone / Formation, Kovanlık Complex) and Jurassic-Cretaceous Boyalı Tepe Group (Soğucak / Kuztepe Limestone and Asar Tepe Limestone) from bottom to top as to their structural settings. The Korualan Group is represented by the alternations of carbonate (limestone, dolomitic limestone, dolomite) with radiolarite and chert intercalations and clastic rocks (sandstone, siltstone, mudstone, shale). The Huğlu Group is made up of volcanic (basalt, andesite) and pyroclastic (tuffaceous sandstone) rocks including radyolarite, limestone and clastic rock (sandstone, siltstone, shale) intercalations.
Whole-rock mineralogy-petrography (optical microscope-OM), whole-rock and clay fraction mineralogy (X-rays diffraction-XRD), and mineral imaging (scanning electron microscope secondary electron-SEM-SE and back-scattered electron-SEM-BSE) investigations were made on the 183 samples taken from the measured sections. Additionally, chemistry of some minerals (energy dispersive spectrometry-EDS), chemistry of illite and volcanic rocks (fusion inductively plasma–ICP and mass spectrometry-ICP-MS) analyses were carried out on some minerals and volcanic rocks.
According to XRD examinations; the carbonate-silisiclastic-volcanogenic rocks of the Bozkır Unit contain carbonate (calcite, dolomite), quartz, feldspar (plagioclase, anortoclase), phyllosilicate (illite, chlorite, mixed-layered illite-chlorite / I-C, chlorite-vermiculite / C-V, chlorite-smectite / C-S, rarely smectite), augite, hematite, analcime and heulandite in order of abundance. On the basis of illite Kübler Index-KI (2) data; Kayabaşı, Dedemli and Mahmut Tepesi formations correspond the low grade diagenesis (1.46-2.31, mean 1.82), high grade diagenesis (0.54-0.81, mean 0.63) and high grade diagenesis-anchizone (0.41-0.76, mean 0.53), respectively. Chlorite Arkai Index-AI (Δ2) indicates anchizone (0.38-0.45, mean 0.41) for Mahmut Tepesi Formation. The peak intensity ratios (Ir = [I(001)/I(003)]air-dried / [I(001)/I(003)]glicollated) of illites are higher than 1.00 and show that they have expandable layer (smectite) components up to 8 %. Ir values are high for Kayabaşı (1.16-2.43, mean 1.72, and Mahmut Tepesi (1.23-1.87, mean 1.57) formations, but low for Dedemli Formation (1.00-1.18, mean 1.09) that point out the decrease of smectite amount in the illites together with increase of diagenesis grade.
Ortoclase, albite and anortite contents of feldspars have averages of 6, 92 and 1 % respectively and are usually of albite and anortoclase compositions. The Barth standard unit-cell compositions of matrix and/or volcanic glass (Si=29.2, Al=26.3, Fe=22.3, Mn=0.3, Mg=19.8, Ca=1.2, Na=0.3, K=0.5) suggest that starting materials are poor with respect to silica and alkali elements.
The structural formula calculated from chemical analyses of illite and mixed-layered clay minerals are given in the following: 
(Ca0.05Na0.03K0.41P0.01)(Al1.41Ti0.04Fe0.30Mg0.18)[(Si3.74Al0.26)O10](OH)2 (Illite-ICP)
(Mg0.02Ca0.01Na0.08K0.77)(Al1.76 Ti0.02Fe0.14Mg0.12)[(Si3.23Al0.77)O10](OH)2 (Illite-EDS)
(Mg0.23Ca0.12K0.07)(Al1.69Fe1.05Mg0.90)[(Si3.75Al0.25)O10](OH)6 (C-V-EDS)
(Mg0.01Ca0.12K0.47)(Al1.90Fe0.85Mg0.80)[(Si3.28Al0.72)O10](OH)6 (I-C-EDS)
The illite/micas of the Kayabaşı Formation as the pre-rifting unit and Mahmut Tepesi Formation as a unit related to the rifting have respectively muscovitic (high K) and phengitic and seladonitic (high tetrahedral Si and octahedral Fe+Mg) in composition on considering the results of EDS analyses from polished and carbon coated slices of illite/white K-micas. In other words, tetrahedral Al amount of illite/micas for Kayabaşı Formation and octahedral Al of those for Mahmut Tepesi Formation are higher from one another. The distributions of chondrite-normalized trace and rare earth element (REE) contents in the illites present similar trends for Kayabaşı and Dedemli formations, but the quantities of these elements increase in the Dedemli Formation even if they are small.
Isotopic compositions of water forming of illite minerals are far from that of sea water and found between Eastern Mediterranean Meteoric Water (EMMW) and magmatic water compositions in comparison with 18O–D isotopic variations together with increasing temperature. The close to EMMW composition of the illites states that the diagenetic fluids are resulted from largely underground and partly magmatic (volcanic-volcanosedimentary) waters. The temperature conditions are obtained as low (< 20 C) and high (> 80 C) when water composing of illite minerals is supposed to be the same of those of EMMW and magmatic water in order. The crystal-chemical data (KI, crystallite size, d060, polytype etc.) of illite/I-S minerals project that the temperature values are higher than 20 C and two different waters are mixed.
The findings from the rocks of Bozkır Unit propose that pre-rifting (Kayabaşı Formation) and syn-rifting units (Dedemli ve Mahmut Tepesi formations) have different mineralogical-petrographical and geochemical properties.