Erciyes stratovolkanı holosen volkanizmasının petrolojik incelenmesi
Petrological study of holocene volcanism of erciyes stratovolcano
Yazar: SİMGE KAYA
Danışman: PROF. DR. ERKAN AYDAR ; DR. IVAN SUNYé-PUCHOL
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering
Dizin: Domlar = Doms ; Erciyes stratovolkanı = Erciyes stratovolcano ; Petroloji = Petrology ; Piroklastik kayaçlar = Pyroclastic rocks

Özet:
Erciyes Stratovolkanı, Orta Anadolu Bölgesi'nde yer alan, 3917 m yüksekliğe sahip, son 10000 yıl içinde faaliyetleri olduğundan aktif olarak değerlendirilen bir volkandır. Bileşimi bakımından riyolitten bazalta kadar çeşitlilik göstermektedir. Kuzey ve güney yamaçlarında dasitik Yılanlı Dağ domu ve riyolitik Perikartın, Karagüllü ve Dikkartın domları ile geniş yayılımlı piroklastik ürünleri yer almaktadır. Bunlar stratovolkanın Holosen ürünleridir. Volkanın Holosen volkanolojik evrimi hakkında kökenine yönelik çalışmalar gerçekleştirmek amacıyla arazi çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmalarda yeni bir stratigrafik kesit atılmış ve örnekler alınmıştır. Alınan örnekler üzerinde polarizan mikroskobu ile petrografik, SEM-EDS ve EMP-WDS ile, camlarda ana ve iz element, mineral nokta ve çizgisel analizleri gibi mineralojik ve kimyasal analizler yapılmıştır. Ayrıca tüm kayaç ana ve iz element analizleri ve cam iz element analizleri de gerçekleştirilmiştir. Yılanlı Dağ domu mineralojik olarak, diğer ürünlerde bulunmayan, klinopiroksen mineralleri barındırmaktadır. Dikkartın, Perikartın ve Karagüllü piroklastiklerinden ayrılan zirkonlar üzerinde tipoloji çalışması ilk kez gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen bu çalışma hibrit kökeni (kabuk ve manto) göstermektedir. Ayrıca zirkon tipolojisi ve zirkon doygunluğu hesaplamaları ile de sıcaklık aralıkları belirlenmiş olup birbiriyle uyumlu sonuçlar (700-800 °C) göstermiştir. Mineral analizleri ışığında elde edilen verilerden, termobarometrik hesaplamalar yapılmıştır. Bu sonuçlar karşılaştırılarak yorumlanmış ve üç birim için magma odası derinlikleri benzer çıkmış olup (8-19 km) sığ kabuk kökeni işaret etmektedir. Tüm kayaç iz element verilerine göre Karagüllü pomza örneğinin yüksek Sr (241 ppm) ve düşük Co (16 ppm) oranları ile diğer pomzalardan (Sr 206-210 ppm, Co 19-25 ppm) ayrıldığı tespit edilmiştir. Cam iz element analizlerinde Karagüllü örnekleri yaklaşık 60-90 ppm Zr ve 430-570 ppm Ba gösterirken Dikkartın örnekleri daha çok 115-150 ppm Zr ve 474-597 ppm Ba içermektedir. Ta elementinin de lavlarda (1.6 ppm) yüksek değerler göstermesi kabuksal kirlenmenin belirtisidir. Sonuçlar genel olarak fraksiyonel kristallenme süreçleri ile uyumludur. Mineral analizlerinin, zirkon tiplerinin ve termobarometre hesaplamalarının benzerliği bir kökene işaret etse de cam analizlerindeki farklılıklar soru işareti oluşturmaktadır. Yapılan bu çalışmalar ve yorumlamalar neticesinde magma rezervuarı modellemeleri yapılmıştır.
Örnekler üzerinde deneysel çalışmalar da gerçekleştirilmiştir. Kayaçlardan modal analiz için nokta sayma yöntemi ile elde edilen fenokristal oranlarının, ince kesit fotoğrafı üzerinden hesaplanan oranlarla temsil edilip edilemeyeceği test edilmiştir. Fenokristal oranlarının nokta sayma metodunda genellikle yüksek (%3-23) çıkması ile ikinci yöntemin ilkini temsil edemeyecek olduğu görülmüştür. Diğer bir deneysel çalışma ise bazı örneklerin dalga boyu ve enerji dağılımlı X-ışını spektrometrik teknikleri ile karşılaştırmasının yapılması üzerinedir. Sonuçlarda iki tekniğin de aynı sonuçları verdiği görülmüştür. Buna karşın daha küçük ölçekte cam ve mineraller için SiO2 değerlerinde EMP-WDS analizleri için daha düşük ölçümler yaptığı gözlenirken toplam alkali oranlarında SEM-EDS analizlerinin daha düşük değerler verdiği tespit edilmiştir.

Abstract:
Erciyes Stratovolcano is located in the Central Anatolian Region, with an altitude of 3917 m, and considered active due to its activities in the last 10000 years. It's composition varies from rhyolite to basalt. On the northern and southern slopes, there are dacitic Yılanlı Dağ dome and rhyolitic Perikartın, Karagüllü and Dikkartın domes and widely distributed pyroclastic products. These are the Holocene products of the stratovolcano. Field research was conducted to investigate the origin of the Holocene volcanological evolution of the volcano. A new stratigraphic section was taken and samples were collected in these studies. Petrographic observations with a polarized microscope were performed on the samples, and mineralogical and chemical analyzes such as major element, mineral point and linear analyzes with SEM-EDS and EMP-WDS were conducted on the glass and minerals. Additionally, whole rock major and trace element analyzes and glass trace element analyzes were carried out. Yılanlı Dağ dome mineralogically contains clinopyroxene minerals that are not found in other products. For the first time, a typology study on zircons separated from Dikkartın, Perikartın and Karagüllü pyroclastics was performed. This study shows hybrid origin (crust and mantle). Furthermore, temperature ranges were determined using zircon typology and zircon saturation calculations, which yielded results that were consistent with each other (700-800 °C). Thermobarometric calculations were performed using data obtained from mineral analyzes. These results were interpreted and compared, and the magma chamber depths were similar for the three units (8-19 km), indicating shallow crustal origin. According to the whole-rock trace element data, it was determined that the Karagüllü pumice sample differed from other pumices (Sr 206-210 ppm, Co 19-25 ppm) with high Sr (241 ppm) and low Co (16 ppm) ratios. Karagüllü samples have approximately 60-90 ppm Zr and 430-570 ppm Ba contents in the glass trace element analyzes, whereas Dikkartın samples include higher Zr (115-150 ppm) and Ba (474-597 ppm) contents. Ta element in lavas are high (1.6 ppm), indicating crustal contamination. The findings are generally consistent with fractional crystallization processes. Although the similarities in mineral analyzes, zircon types, and thermobarometer calculations indicate the same origin, differences in glass analyzes raise concerns. As a result of these studies and interpretations, magma reservoir models were made. 
Experimental studies were also carried out on the samples. It has been tested whether the phenocryst ratios obtained by the point counting method for modal analyze from rocks can be represented by the ratios calculated on the thin section photograph. The phenocrystal ratios were generally high (3-23%) in the point counting method, indicating that the second method could not represent them. Another experimental study is the comparison of wavelength and energy dispersion X-ray spectrometric techniques on some samples. In the results, both techniques gave the same results. However, it was observed that, on smaller scale, the SiO2 values of glass and minerals were lower for EMP-WDS analyzes, while SEM-EDS analyzes present lower values for the total alkaline ratios.