Üst manto ergime proseslerinde platin grubu elementlerin davranışı
The behaviour of platinum group elements during melting proceses in the upper mantle
Yazar: NECLA KÖPRÜBAŞI
Danışman: DOÇ.DR. ERCAN ALDANMAZ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Türkiye'nin Batı bölgesinde yeralan, ofiyolit kompleksleri supra-subductiontektonik ortamlarında oluşmuş okyanusal litosferin kalıntılarıdır. Bu peridotitlerinPlatinyum Grubu Element (PGE) sistematikleri, üst mantoda ergiyik ekstraksiyonuetkileri ve yitim ilişkili magma ile okyanusal litosfer arasındaki etkileşimin doğasıhakkında önemli bilgiler sağlarlar. Ofiyolitlerin manto kesiminden örneklenenperidotitler genellikle daha az miktarda spinel-lerzolitle eşlik edilen spinel-harzburjit vedunitle temsil edilir. Tüm kaya ana-iz element ve mineral kimyasal karakteristikleriperidotitlerin değişken derecelerde (~%5-20) kısmi ergimenin kalıntı katı ürünleri olarakoluştuklarına ve daha sonra metasomatize ergiyiklerle etkileşim sonucu modifiyeolduklarına işaret eder. Örnekler kondritik olmayan, fraksiyona uğramış kondritnormalize PGE patternlerine sahiptir. Ergimeyle tüketilmiş manto harzburjit ve dunitleriPalladyum-grubu elementlerde Iridyum-grubu elementlere göre belirgin zenginleşmelerve çoğu örnekte Pt ye göre yüksek Rh ve Pd konsantrasyonları gösterirler Bu özellikler,basit ergiyik ekstraksiyonu ve mantodan sülfat fazlarının ayrılmasıyla açıklanamaz,fakat buna kaşın süregelen ergiyik perkolasyonu esnasında mobilize olan uyumsuz vedaha refrakter siderofil elementlerin, silikat ergiyikleriyle mobilitesi daha düşük olan Pta göre, zenginleşmesine yol açan çok fazlı petrojenetik işlemlerin yansıması olarakdüşünülebilir. Kantitatif model sonuçları, kalıntı katı manto ve bazaltik ergiyiklerarasındaki etkileşimden kaynaklanan sülfat ilavesinin, gerek peridotitlerin suprakondritik Pd/Ir ve Ir/Os oranlarını ve gerekse ofiyolit kompleksi içinde bulunan yaygınkromit oluşumlarını açıklayabileceğini göstermektedir. Peridotitler, elementler arasısistematik PGE değişimlerine karşın, Ir-grubu PGE ler ile Mg#, Al2O3 ve CaO gibiergiyik tüketimi indisleri arasında herhangi bir korelasyon sunmazlar. Bu özellikleri vereaktif harzburjit ve dunitlerin yüksekçe uyumsuz litofil elementlerdeki zenginleşmişkonsantrasyonları, peridotitlerin yitim zonu ortamında ergime sonrası metasomatizmaişlemlerinden etkilendiklerine işaret eder. Hf, U, Ta, Sr gibi çeşitli uyumsuzelementlerde -mantonun ergime ürünü kalıntılarında beklenene göre- gözlenen yüksekkonsantrasyonlar ve akışkanlarla çözünürlüğü düşük Ta, Nb, Zr, Hf, Ti gibi HFSelementlerde gözlenen belirgin negatif anomaliler, manto metasomatizması işlemlerindegerek silikat ergiyiklerinin ve gerekse dalan levha kökenli sulu akışkanların rol oynamışolabileceğine işaret eder. Örneklerin suprakondritik 187Os/188Os oranları, ergiyik-katıetkileşimi ve ergiyik perkolasyonu ile açıklanabilir.Anahtar Kelimeler: Platin Grubu elementler, peridotit, Supra-subduction Zonu,Metasomatizma

Abstract:
West Anatolian ophiolites complexes, represents remants of oceaniclithosphere interpreted to have formed in a supra-subduction setting. Platinum groupelement (PGE) studies of peridotites from the supra-subduction zone (SSZ) ophiolites ofWest Anatolia provide evidence for the nature of melt extraction within the uppermostmantle and interactions between subduction-related magma and oceanic lithosphere. Theperidotite samples from the mantle section of the ophiolites are mainly spinelharzburgitesand dunites accompanied by subordinate amount of spinel-lherzolites.Whole-rock major-trace element and mineral chemical characteristics indicate that theperidotites originated as the solid residues of varying degrees of partial melting (~5 to~20%) and were subsequently modified by interaction with metasomatizing melts. Thesamples have non-chondritic, fractionated chondrite-normalized PGE patterns. Meltdepleted mantle harzburgites and dunites show moderate to strong enrichments in thePalladium-group relative to the Iridium-group PGEs and in most samples, pronouncedRh and Pd enhancements relative to Pt. These signatures cannot be reconciled with asimple in-situ melt extraction and removal of sulphide phases, but most likely reflect amulti-stage petrogenetic process which selectively enriches the local mantleenvironment in incompatible and less refractory siderophile elements that are mobilizedduring continuous melt percolation, while relatively depleting the mantle wedge in Ptwhich is not as effectively mobilized by silicate melts (or fluids). The results ofquantitative model calculations indicate that the addition of sulphides originated frominteraction between solid mantle and percolating hydrous basaltic melts may account forthe strongly supra-chondritic ratios of both Pd/Ir and Ir/Os, as well as for the formationof abundant chromite deposits within the ophiolite complex. The peridotites show nosystematic variation of Ir-group PGE (Ir, Ru, Os; I-PGE) abundances relative to meltdepletion indices such as Mg#, Al2O3, CaO or spinel Cr#, despite their remarkableinter-element PGE variations. These along with the elevated values of stronglyincompatible lithophile elements (e.g. Ba, U and LREE) in the reactive harzburgites anddunites suggest a post-melting metasomatism and melt impregnation in a suprasubductionzone environment. Enrichment in various incompatible elements (Hf, U, Ta,Sr) relative to the expected values for melt-depleted mantle residues and pronouncednegative anomalies in fluid-insoluble high field strength elements (Ta, Nb, Zr, Hf, Ti)further suggest that both siliceous melts and slab-derived hydrous fluids were involvedin the processes of mantle metasomatism. Superchondritic 187Os/188Os ratios can mostlikely be explained by melt percolation and melt-solid interaction.Keyword: Platin group elements, peridotite, supra-subduction zone, metasomatism