Gevaş ofiyolit napı'nda (Van) serpantinleşme ile ilişkili mineral oluşumlarının mineralojik ve jeokimyasal özelliklerinin incelenmesi
Investigation of mineralogical and geochemical properties of mineral formations related to serpentinization in Gevas ophiolite nappe (in Van, Turkey)
Yazar: HASAN TAŞ
Danışman: DOÇ. DR. SEMA TETİKER
Batman Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Bu çalışma Doğu Anadolu Bölgesi Bitlis Kenet Kuşağı içerisinde yer alan Van-Gevaş yöresinde yüzeyleyen Gevaş Ofiyolit Napı kayaçlarının litolojik, mineralojik ve jeokimyasal özelliklerinin incelenmesini kapsamaktadır. Çalışma kapsamındaGevaş Ofiyolit Napı'ndan olmak üzere 1:100.000 ölçekli L-49-L50 paftalarında yapılan arazi çalışması ile 60 adet kayaç örneği alınmıştır. Kayaç örnekleri üzerinde optik mikroskop incelemeleri (OM), taramalı elektron mikroskobu (SEM), X ışınları difraksiyonu-tümkayaç (XRD-TK) ve -kil fraksiyonu (XRD-KF), jeokimyasal analiz (ana ve eser) ve duraylı izotop H-O jeokimya çalışmaları yapılmıştır.
İnceleme alanı Üst Kretase döneminde Neotetis'in kapanmasıyla birlikte Arap Plakası ve Avrasya plakası arasında çarpışma zonu (Bitlis Kenet Kuşağı) içerisinde yer alan Üst Kretase yaşlı okyanusal kabuğu temsil eden kayaç gruplarını içermektedir. Bölgede Eosen döneminde kapanmaya bağlı olarak allokton olarak yerleşen ofiyolitik birim, çevre kayaçlarla ve kendi içerisinde farklı kıvrımlanmalara ve faylanmalara neden olmuştur. İnceleme alanı içerisinde en yaşlı kayaç grubunu Paleozoyik-Mesozoyik yaşlı Bitlis Metamorfitleri temsil edilmektedir. Bu birim tektonik dokanakla Kretase yaşlı Yüksekova Karmaşığı tarafından üzerlenmektedir. Kenet Kuşağı'na ait metamorfik birimlerle Üst Kretase yaşlı Gevaş Ofiyolit Napı birimleri tektonik kontakt halinde bugünkü konumuna ulaşmıştır. 
Van-Gevaş yöresinde Gevaş Ofiyolit Napı kayaçları serpantinleşmiş ultramafik tektonitler (dünit, harzburjit, hornblendit, piroksenit), mafik kayaçlar (gabro, diyabaz) ve pelajik sedimanları temsil eden radyolaritlerden oluşmaktadır. Serpantinleşmiş ultramafik tektonitler inceleme alanı içerisinde en yaygın yayılım gösteren kayaç birimidir. Çoğunlukla serpantinit mineraline dönüşen bu kayaçlar yeşil-siyah renkli olup, yüzeyleri sabunumsu his verip, tipik bozunmasıyla belirgindirler. Diyabaz ve gabro türü kayaçlar, inceleme alanı içerisinde yatay ve bazı alanlarda dike yakın düzlemde mostra verip, serpantinitlerle tektonik dokanakla sınırlandırılmıştır. Bu kayaç grubu açık gri, sarı ve kahverenkli olarak gözlemlenmiştir. Ofikarbonatlar açık krem renkli masif ofikireçtaşları ile temsil edilmektedir. Ofiyolit biriminin üst kısımlarını temsil eden pelajik sedimanter kısmını oluşturan radyolaritler, pembe ve bordo renkte olup karbonat-silis ara katkılı olarak gözlemlenmiştir. Radyolaritler inceleme alanı içerisinde serpantinitlerle faylı dokanağa sahip olup, bazı alanlarda serpantinitler içinde bloklar şeklinde gözlenmiştir.
OM incelemelerinde; inceleme alanı içerisinde Bitlis Metamorfitleri'ne kontakt halde bulunan Gevaş Ofiyolit Napı'na ait kayaçlar incelenmiştir. Ultramafik tektonitler hidrotermal koşullar altında ve CO2 içeren suyun etkisiyle serpantinleşmişlerdir. Serpantinit olarak tanımlanan kayaçlar bol miktarda olivin ve piroksen kalıntıları içerdikleri tümüyle elek/ağ dokulu oldukları belirlenmiştir. İnceleme alanında metamorfizma etkisi az olduğu için olivinlerin kenar ve çatlaklarında dik olarak gelişen krizotil oluşumları belirgindir. Serpantinleşme sonucu kayaçlarda ağ ve kafes dokusu gelişmiştir. Gabro ve diyabazlar; intersertal/glomeroporfirik dokulu olup bol miktarda mikrolitik plajiyoklaz ve piroksen mineralleri içermektedir. Piroksen minerallerinde yaygın olarak uralitleşme ve bastitleşme türü bozunmalar gözlenmektedir. Tanesel (holokristalin hipidiyomorf) dokulu horblendit ve piroksenit olarak tanımlanan kayaçlarda amfibol, klinopiroksen (ojit) ve plajiyoklaz mineralleri bulunmaktadır. Biyotit ve kromit mineralleri parajeneze eşlik etmektedir. Ofikireçtaşı olarak tanımlanan kayaçlar tanesel dokulu olup, bol miktarda kalsit, buna eşlik eden kuvars ve serpantin mineralleri bulunmaktadır. Radyolaritler tanesel grift dokulu olup oldukça ince taneli kuvars mineralleri ile temsil edilmekte olup, çatlaklar mikritik ve sparitik kalsit dolguludur. SEM incelemeleri 5 adet örnekte yapılmış olup; serpantin mineralleri ince levhamsı serpantin bukletleri biçiminde dizilim göstermektedir. Bazı kayaçlarda ise serpantin liflerinin yakın görünümü incelendiğinde serpantinlerin asbest türü kristal biçimi sunduğu gözlenmektedir. Serpantin grubu minerallerde özellikle krizotil oluşumları oldukça yaygındır. Krizotil mineralleri paralel lifsel bir dizilim gösterdiği belirlenmiştir.
XRD incelemelerinde; feldispat (plajiyoklaz), piroksen (ojit), amfibol (hornblend), bozuşma ürünü mineraller; karbonat (dolomit, kalsit, manyezit), Fe-oksit/hidroksit (hematit, götit, pirit), silika (kuvars), fillosilikat (serpantin, illit, klorit, talk, vermikülit, klorit-vermikülit/C-V) bulunmuştur. Serpantinleşme evresinin başlıca minerali olan serpantinler klinokrizotil-2M1 ve lizardit-1T yapısal grupları içerisinde yer alan iki farklı politipi ile temsil edilmektedir.
Ortalama element derişimleri dikkate alındığında klino-orto-krizotil olarak tanımlanan serpantinlerde tetraedrik Si-Al yer değiştirmesi bulunmamakla birlikte, oktahedral yapıda Mg-Fe yerdeğiştirmesi bulunmaktadır. Eser element içeriklerine göre toplam bollukları 2859-3997 ppm arasında değişmekte olup, Cr (1191-1895 ppm) ve Ni (1110-1966 ppm) en bol, Bi elementi (0.01 ppm) en düşük değerdedir. Zn, W, As, Ba, Be, Ga, Nb ve Zr elementleri pozitif anomali sunarken; Sc, Bi, Tl ve Hf elementleri negatif anomali sunmaktadır. Serpantin minerallerinin iz element kondrit-normalize değerleri mineral desenleri birbirine benzer olup, belirgin biçimde birbirinden ve NASC'den belirgin biçimde ayrılmaktadır. Kondrite normalize eser element bollukları toplam 32-94 ppm arasında değişmektedir. Kondrite göre Rb, K, Sr ve Y (8 kat) elementlerinde belirgin fakirleşme, Ba ve U (93 kat) elementlerinde zenginleşme göstermektedir.  Minerallerde K, Sr, P, Zr, Ti ve Y için negatif; U, Ta ve Nd için kuvvetli pozitif anomali bulunmaktadır. Serpantin minerallerinin REE içerikleri kondrite normalize toplam REE içerikleri 5-13 ppm arasında olup, desenleri belirgin bir ayrımlaşma sunmamakla birlikte, NASC'ne göre belirgin fakirleşme sunmaktadır. Ce, Dy, Er ve Yb elementleri negatif, Nd, Ho ve Tm elementleri pozitif anomali göstermektedir. Eu ise çok zayıf pozitif anomali sunmaktadır.
Serpantin minerallerinde yapılan 18O - D (oksijen ve döteryum) duraylı izotop değerleri; 18O ‰ (SMOW) değerleri -1.40 ile -10.08 ve D ‰ (SMOW) değerleri ise -109.26 ile -111.78 arasında değişmekte olup, D ‰ değerlerinde önemli bir farklılık bulunmamaktadır.
Tam olarak olgunlaşmamış bir okyanusal kabuğu temsil eden Gevaş Ofiyolit Napı kayaçlarında ana ve iz element kimyasına göre; serpantinler Mg-lizardit veya krizotil bileşimindedir. Bu mineralleriniz ve REE kondrit-normalize değerleri; belirgin bir ayrımlaşmayı ve benzer bir köken kayacı işaret etmektedir. Serpantinlerin duraylı izotop (δ18O ve δD) değerleri; bir örnek için ofiyolitik kökenli lizardit-krizotil alanına yakın konumda yer almaktadır. 

Anahtar kelimeler: Ana iz ve izotop jeokimyası, Fillosilikat, OM, SEM, XRD

Abstract:
This study covers the lithological, mineralogical and geochemical features of the Gevaş Ophiolite Nappe rocks surfacing in the Van-Gevaş region of the Bitlis Suture Zone in the Eastern Anatolia Region, Turkey. Within the scope of the study, 60 rock samples were taken through a field study conducted on the L49–L50 plots with a scale of 1:100,000, from the Gevaş Ophiolite Nappe. Optical microscopies (OM), scanning electron microscopies (SEM), X-ray diffraction- whole-rock (XRD-WR) and clay fraction (XRD-CF), geochemical analyses (main and trace), and H and O stable isotope geochemical studies were carried out on the rock samples.
The investigated area includes the rock groups representing the Upper Cretaceous oceanic crust in the collision zone (Bitlis Suture Zone) between the Arabian Plate and the Eurasian Plate with the closure of Neotethyan Ocean during the Upper Cretaceous period. The ophiolitic unit that settled as an allochthon due to the closure during the Eocene period in the region caused different folds and faults with the surrounding rocks and within itself. The oldest rock group in the study area is represented by Paleozoic-Mesozoic Bitlis Metamorphites. This unit is overlain by the Cretaceous Yüksekova Complex through tectonic contact. The metamorphic units belonging to the Suture Zone and the units of Upper Cretaceous Gevaş Ophiolite Nappe reached their present position as a tectonite contact. 
In Van-Gevaş region, Gevaş Ophiolite Nappe rocks consist of radiolarites representing serpentinized ultramafic tectonites (dunite, harzburgite, hornblendite, pyroxenite), mafic rocks (gabbro, diabase) and pelagic sediments. Serpentinized ultramafic tectonites are the most widespread rock units within the study area. These rocks, which mostly have turned into serpentinite, are green-black colored, their surfaces give a soapy feeling, and they are distinct with their typical alteration. Diabase and gabbro rocks crop out at the horizontal plane and in some areas near the vertical plane in the study area and are confined by tectonic contacts with serpentinites. This rock group was observed in light gray, yellow and brown color. Ophicarbonates are represented by light cream colored massive ophilimestones. The radiolarites forming the pelagic sedimentary part representing the upper parts of the ophiolite unit are pink and claret red in color and intercalated with carbonate-silica. The radiolarites have faulty contact with serpentinites within the study area, and they are observed as blocks in serpentinites in some areas. 
In the OM examinations, the rocks belonging to Gevaş Ophiolite Nappe, which is in contact with the Bitlis Metamorphites in the study area, were investigated. The ultramafic tectonites were serpentinized under hydrothermal conditions and under the effect of CO2-containing water. It was determined that the rocks identified as serpentinite had a sieve/mesh texture containing olivine and pyroxene residues in abundance. Since the effect of metamorphism is low in the study area, chrysotile formations that developed vertically at the edges and cracks of olivines were evident. In the rocks, a mesh and lath texture developed based on serpentinization. Gabbros and diabases had an intersertal/glomeroporphyritic texture, abundant microlitic plagioclase and pyroxene minerals. The pyroxene minerals were commonly observed to have uralitization- and bastitization-type alterations. The rocks identified as granular (holocrystalline-hypidiomorph) textured horblendite and pyroxenite had amphibole, clinopyroxene (augite) and plagioclase minerals. Biotite and chromite minerals accompanied paragenesis. The rocks identified as ophicalcite had a granular intraclastic texture and were abundant in calcite accompanied by quartz and serpentine minerals. The radiolarites were represented by fine grained quartz minerals with granular intricate texture, and cracks were filled with micritic and sparitic calcite. SEM studies were performed on 5 specimens. The serpentine minerals were arranged in the form of thin plate-like serpentine boucles. In some rocks, when the serpentine fibers were examined close up, it was observed that the serpentines were in the form of asbestos-type crystals. In serpentine group minerals, especially chrysotile formations were quite common. It was determined that the chrysotile minerals showed a parallel fibrous arrangement.
In the XRD studies, feldspar (plagioclase), pyroxene (augite), and amphibole (hornblende) were found in addition to the minerals that were products of alteration: carbonate (dolomite, calcite, magnesite), Fe-oxide/hydroxide (hematite, goethite, pyrite), silica (quartz), and phyllosilicate (serpentine, illite, chlorite, talc, vermiculite, chlorite-vermiculite/C-V). The serpentines, which are the main minerals of the serpentinization process, were represented by two different polytypes in the clinochrysotile-2M1 and lizardite-1T structural groups. 
Considering the average element concentrations, there were no tetrahedral Si-Al displacements in the serpentines identified as clino-ortho-chrysotile, but there was an Mg-Fe displacement in the octahedral structure. Cr (1191–1895 ppm) and Ni (1110–1966 ppm) were the most abundant elements, and Bi (0.01 ppm) was the least abundant element according to trace element contents, while their total abundances varied between 2859 and 3997 ppm. Zn, W, As, Ba, Be, Ga, Nb and Zr elements presented positive anomalies, whereas Sc, Bi, Tl and Hf elements presented negative anomalies. The trace element chondrite-normalized values of the serpentine mineral patterns were similar to each other and were clearly distinct from each other and from NASC. The abundance of chondrite-normalized trace elements varied between 32 and 94 ppm. According to chondrite, Rb, K, Sr and Y (8 times) elements showed distinct depletion, whereas Ba and U (93 times) elements showed enrichment. In the minerals, there were negative anomalies for K, Sr, P, Zr, Ti and Y, and a strong positive anomaly for U, Ta and Nd. The REE contents of the serpentine minerals were within the chondrite-normalized total REE contents ranging from 5 to 13 ppm, and their patterns presented a significant depletion compared to the NASC, although they did not present a significant differentiation. Ce, Dy, Er and Yb elements showed negative anomalies, whereas Nd, Ho and Tm elements showed positive anomalies. Eu presented a very weak positive anomaly. Considering the 18O–D (oxygen and deuterium) stable isotope values of serpentine minerals, 18O‰ (SMOW) values ranged from -1.40 to -10.08 and D ‰ (SMOW) values ranged from -109.26 to -111.78, with no significant difference in D ‰ values. 
According to the main and trace element chemistry of Gevaş Ophiolite Nappe rocks representing an immature oceanic crust, serpentines were Mg-lizardite or chrysotile. Trace and chondrite-normalized REE values of these minerals indicated a distinct differentiation and a similar source rock. Stable isotope (δ18O and δD) values of serpentines were located close to the ophiolitic lizardite-chrysotile region for one of the samples.

Key words:Major trace and isotope geochemistry, Phyllosilicate, OM, SEM, XRD