Hisarlıkaya (Ankara güneybatisi) yöresi volkanik kayaçlarinin petrolojik ve jeokimyasal özelliklerinin incelenmesi
Investigation of petrological and geochemical characteristics of Hisarlikaya volcanic rocks (southwest Ankara)
Yazar: ASLIHAN KORKMAZ
Danışman: DOÇ. DR. ELİF VAROL MURATÇAY
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering
Dizin: Jeokimya = Geochemistry ; Jeokimyasal analiz = Geochemical analysis ; Jeokimyasal özellikler = Geochemical features ; Jeotermometre = Geothermometer ; Mineraloji = Mineralogy ; Mineralojik analiz = Mineralogical analysis ; Petrografik özellikler = Petrographic properties ; Volkanitler = Volcanism

Özet:
Bu çalışma, Ankara ili Temelli semtine bağlı, yaklaşık 20 km2'lik bir alanı kaplayan Hisarlıkaya mevkiindeki volkanik kayaçlarda ve bu kayaçların içerisinde bulunan ksenolitler üzerinde gerçekleştirilmiş; bunların mineralojik, petrografik ve jeokimyasal özelliklerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. 
İncekesit incelemelerinde volkanik kayaçlarda feldispat, amfibol, biyotit, az miktarda piroksen mineralleri saptanmıştır.
Elektron mikroprop çalışmaları ile, volkanik kayaçlarda ve ksenolitlerde bulunan minerallerin karakteri belirlenmiştir; volkanik kayaçlarda bulunan amfibol minerallerinin magneziyohasdingsit, plajiyoklaz minerallerinin andezin-labrador; ksenolitlerde bulunan minerallere bakıldığında ise plajiyoklazların andezin-labrador-oligoklaz, piroksen minerallerinin diyopsit-hedenberjit bileşiminde olduğu, granatların ise andradit-grossular katı karışım ürünleri olduğu saptanmıştır.
Volkanik kayaç ve ksenolitler içindeki uygun mineral birliktelikleri (Amfibol-Plajiyoklaz ve Klinopiroksen-Granat) sayesinde, sıcaklık-basınç hesaplamaları yapılmıştır. Bu hesaplamalara göre volkanik kayaçlardaki amfibollerin 7,5-8,5 kbar ve 6-7 kbar basınç aralığı ve 852-911oC sıcaklık aralığında oluştuğu ortaya konulmuştur. Ksenolit içindeki granatlar için ise, tahmini oluşum sıcaklığı 410-470oC olarak belirlenmiştir.
Hisarlıkaya volkanik kayaçlarının ana element jeokimya sonuçlarına göre kayaçların sub-alkali trakit ve trakiandezitik karakterde olup kalkalkali özellik gösterdiği tespit edilmiştir. Harker diyagramları ile HVK'nın oluşumunda fraksiyonel kristalleşmenin etkili bir süreç olduğu; bunun yanında magma karışımı gibi farklı süreçlerin de etkili olabileceği ortaya konulmuştur. HVK iz ve nadir toprak element verilerinden oluşturulan çoklu element diyagramlarından LILE ve LREE'lerin fazlaca zenginleştiği, Nb (16,7-23 ppm), Ti (2675-3782 ppm) ve HFS elementlerce fakirleştiği görülmektedir. Jeokimyasal özellikler göz önüne alınarak, HVK'nın dalma batmanın etkisiyle metasomatize olmuş, göreceli olarak sığ derinliklerde bulunan spinel peridotit kaynağının düşük dereceli (%3-6) yığın ergimesi sonucunda meydana gelen eriyiklerden oluştuğu öngörülmektedir. Hisarlıkaya volkanik kayaçları aynı zamanda adakitik özellik sergilemektedir. Buna göre, metasomatize olmuş litosferik kaynaktan oluşan eriyiğin, alt kabuk ergimesiyle oluşan bir başka eriyikle karıştığı ve bu eriyiğin yukarı çıkışı sırasında etkin bir kabuksal kirlenmeye maruz kalmadığı ortaya konulmuştur.
Hisarlıkaya volkanik kayaçları (HVK) içinde bulunan ksenolitler makroskopik özelliklerine göre mor-kristalize, yeşil-killeşmiş, siyah-kızıl masif, grafit bantlı ve granat bulunduran olmak üzere 5 temel kategoriye ayrılabilir. Ksenolitlerde farklı mineral birliktelikleri olmak üzere feldispat, kuvars, biyotit, amfibol, grafit, piroksen, granat, epidot ve bol miktarda demir oksit mineralleri bulunmaktadır. Bu ksenolitlerin kökeni araştırıldığında, şekli ve boyutları bilinmeyen sığ yerleşimli bir plütonun çevredeki temel kayaçları metamorfizmaya uğratmış olduğu ve dokanağında kontakt zonunun oluştuğu düşünülmektedir. Çevrede bulunan farklı türdeki temel kayaçların metamorfizmaya uğramasıyla skarn oluşumu dışında kuvars-şist, grafit-şist, gnays, kuvarsit, hornfels gibi metamorfik oluşumlar meydana gelmiştir. Farklı karakterdeki bu ksenolitlerin tamamının, Hisarlıkaya volkanik kayaçlarını oluşturacak olan eriyiğin yükselimi ile yüzeye taşındıkları düşünülmektedir.

Abstract:
This thesis has been carried out on the volcanic rocks in Hisarlıkaya, which covers an area of approximately 20 km2, located in Ankara-Temelli; and on xenolites of different shapes, sizes, colors and origins in these rocks. The aim of this study is to determine volcanic rock's mineralogical, petrographic and geochemical properties.
With thin section studies it was determined that, the Hisarlıkaya volcanic rocks (HVR) contain feldspar, amphibole, biotite and rarely pyroxene minerals. 
With electron microprobe analyzes, the character of minerals have been determined; amphibole minerals in host rock are magnesiohasdingsite, plagioclase minerals are andesine-labrador; the pyroxene minerals in xenolites are diopside-hedenberjit, plagioclase minerals are andesine-labrador-oligoclase in composition. Garnets are defined as andradite-grossular solid solution products.
Through the mineral associations in the host rock and xenoliths, temperature-pressure calculations were performed. According to this calculations, pressure values of amphibole minerals in host rock were 7,5-8,5 kbar and 6-7 kbar; formation temperature range was revealed to be 852-911oC. The formation temperature of garnet crystals in xenoliths was estimated as 410-470oC.
According to major element geochemistry results of HVK, %SiO2 values vary between 60,99-64,18%. This rocks have sub-alkaline trachyte and trachyandesite character and show a calc-alkaline feature. According to Harker diagrams, fractional crystallization is an effective process in the formation of the HVK; also, different processes such as magma mixing can be effective, too. According to multiple element diagrams which created from REE and trace element data, it was seen HVK enriched by LILE and LREE, depleted by Nb (16,7-23 ppm), Ti (2675-3782 ppm) and HFS elements. Considering the geochemical properties, HVK may have been derived from the melts formed as a result of the low-grade (3-6%) batch melting of the spinel peridotite source in relatively shallow depths, which was metasomatized with the effect of subduction. HVK also exhibit adacitic feature. The compiled information suggests that the melt formed from the metasomatized lithospheric source is hybridized with a melt formed with lower crust melting, and this hybridized melt is not exposed to effective crustal contamination during the ascension of the melt.
According to the macroscopic features of the xenolites in the host rocks, they can be divided into 5 basic categories: purple-crystallized, green-clayed, black-red massive, with graphite band and with garnet. Xenoliths contain feldspar, quartz, biotite, amphibole, graphite, pyroxene, garnet, epidote and large amount of iron oxides; they show different mineral associations. The origin of xenolits seems to be related with shallow pluton with unknown shape and dimensions, located beneath the region, metamorphosed the surrounding rocks and a contact zone formed at its contact. Metamorphic formations such as quartz-schist, graphite-schist, gneiss, quartzite, hornfels have occurred apart from the formation of skarn with the underlying metamorphism of different types of basic rocks in the environment. All these xenoliths that have different characters, are carried with the volcanic activity that will later form the HVR.