Emirdağ (Afyon)volkanizmasının magmatik evrimi
Magmatic evolution of emi̇rdağ (Afyon) volcanism
Yazar: SELİN BİLGİÇ GENÇER
Danışman: DOÇ. DR. SİBEL TATAR ERKÜL
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Eskişehir'den Isparta'ya uzanan yaklaşık K-G doğrultulu bir hat boyunca gözlenen volkanizma, bölgesel yerleşimi ve jeokimyasal özellikleri bakımından Batı ve Orta Anadolu'daki volkanizmaya göre belirgin farklılıklar sunmaktadır. K-G doğrultulu bu çizgisellik boyunca gözlenen volkanik kayaç yüzleklerinde, Erken Miyosen'den günümüze kadar kuzeyden güneye doğru bir gençleşmenin olduğu ileri sürülmektedir. Bu volkanik birimler baskın bir şekilde alkali ve anorojenik olarak nitelenen ultrapotasik kayaçlardan meydana gelmiştir. Önceki çalışmalarda elde edilen jeokimya ve manto tomografisi verileri bu volkanizmanın Anadolu Levhası altına dalan litosferin yırtılması sonucu oluştuğunu işaret etmektedir. Bununla birlikte, Afyon'dan Emirdağ'a doğru KB-GD yönelimli bir hat boyunca yüzlek veren volkanik kayaçların bu jeodinamik konum içerisindeki yeri halen tam olarak bilinmemektedir. Bu kapsamda, Afyon, Emirdağ ve İscehisar volkanik birimlerinin petrografisi ve tüm kayaç ve Sr-Nd izotop jeokimyasına dayanan petrolojik özellikleri incelenmiş ve ön bulguları sunulmuştur. 
Emirdağ ve İscehisar volkanik birimleri, Seydiler ignimbriti üzerinde yayılım sunmaktadır. Emirdağ volkanik birimi trakit ve trakidasit, İscehisar volkanik birimi ise trakit, bazaltik trakiandezit ve az miktarda trakidasit bileşimli masif lav akıntılarından meydana gelmiştir. Emirdağ trakit ve trakidasitleri kuvars, sanidin, plajiyoklaz, opasitleşmiş biyotit, ojit ve kersutitten oluşmaktadır. İscehisar trakiandezitleri, sanidin, plajiyoklaz, iddingsitleşmiş olivin, biyotit ve kersutitten, bazaltik trakiandezitleri ise sanidin, plajiyoklaz, ojit ve iddingsitleşmiş olivinden oluşmaktadır. Emirdağ trakit/trakidasitlerinin büyük çoğunluğu subalkali-kalkalkali karaktere sahip olup, iki örnek yüksek alkali (Na2O+K2O) bileşimine sahip olması nedeni ile kalkalkali-alkali bileşime geçiş göstermektedir. İscehisar volkanik birimlerinin tamamı ise alkali bileşim sergilemektedir. Her iki volkanik birim sahip olduğu yüksek K2O değeri ile şoşonitik karakterlidir. İscehisar volkanik birimi düşük SiO2 (50.12-55.08 wt %), yüksek Al2O3 (11.13-15.56 wt %), CaO (5.40-8.79 wt %), TiO2 (1.29-1.96 wt %) ve Pb (3-285 ppm), Co (47-136 ppm) değerleri ile alkali lamprofir bileşimi sergilemektedir. Harker değişim diyagramlarında Emirdağ ve İscehisar volkanik birimleri farklılık göstermektedir. Artan SiO2 içeriğine göre alkali ve kalk-alkali birimlerde, Fe2O3, CaO, MgO, TiO2, P2O5 ve Rb, Th, U, Nb'da artış, Al2O3, Zr ve V'da ise azalış görülmektedir. Na2O İscehisar trakiandezitik kayaçlarında azalmakta, diğer birimlerde ise artmaktadır. K2O İscehisar volkanik birimlerinde artmakta iken Emirdağ trakit ve trakiandezit örneklerinde azalmaktadır. İscehisar trakiandezitik kayaçlarında dikkat çekici biçimde Rb, Sr, Ba, Zr ve Nb elementlerinde bir dalgalanma söz konusudur. Rb/Sr değerleri Emirdağ ve İscehisar örneklerinde 0.09-0.44 arasında değişmektedir. İlksel mantoya göre normalize edilmiş çoklu element değişim diyagramlarında Emirdağ ve İscehisar volkanik birimleri benzer dağılım desenleri sunmaktadır. İscehisar volkanik biriminin belirgin bir şekilde göstermiş olduğu pozitif U, negatif Nb, Pb, P ve Ti değerleri dikkat çekicidir. Kondrite göre normalize edilmiş dağılım desenlerinde ise her iki volkanik birimde de hafif nadir toprak elementlerden (LREE) ağır nadir toprak elementlere (HREE) doğru belirgin bir fraksiyonlanmanın varlığı söz konusudur. LREE'ler HREE'lere göre 100 kat daha fazla zenginleşmiştir. HREE'lerden, Ho, Er, Tm, Yb ve Lu elementleri yataya yakın dağılım deseni ile manto etkisini işaret etmektedir. Hafif negatif Eu anomalisi bu volkanik birimlerinin evriminde plajiyoklaz fraksiyonlanmasını göstermektedir. Emirdağ ve İscehisar volkanik biriminden toplam yedi adet 87Sr/86Sr ve 143Nd/144Nd izotop oranları elde edilmiştir. Elde edilen izotop konsantrasyonları Emirdağ ve İscehisar volkanik birimleri için sırası ile; 0.706284 – 0.706790, 0.512463 – 0.512472 ve 0.706527 – 0.707650, 0.512424 – 0.512464'dür. 
Tüm bu veriler, Orta Miyosen döneminde gelişmiş kalk-alkali ve alkali volkanizmanın genişlemeye bağlı olarak önemli derecede metasomatizma izleri taşıyan litosferik mantonun yükselmesi ile ilişkili olduğunu düşündürmektedir. Emirdağ ve İscehisar volkanizması, yükselen metasomatizmaya uğramış mantonun ergimesi ve ergiyen alt kabukla karışması ve fraksiyonel kristalleşme süreçlerine maruz kalması sonucunda meydana gelmiştir.

Abstract:
Volcanism that extends along a N-S-trending zone from Eskişehir to Afyon regions has contrasting features to those exposed in central and western Anatolia in terms of regional setting and geochemical characteristics. Volcanic exposures along the N-S lineament have been suggested to display younging from north to south. They have been dominated by alkaline and ultrapotassic rocks that were interpreted to have an anorogenic affinity. Previously published geochemical and mantle tomography data point out the generation of volcanism as a consequence of a slab tearing mechanism. Furthermore, the origin of NW-SE trending volcanic edifices is poorly known in this geodynamic context. In this study, petrography and whole-rock and Sr-Nd isotope geochemistry of Emirdağ and İscehisar volcanic units have been investigated and preliminary results have been presented. 
Emirdağ and İscehisar volcanic units overlie the Seydiler ignimbrite. Emirdağ volcanic unit consists of trachyte and trachydacite massive lava flows and the İscehisar volcanic unit is characterized by trachyte, basaltic trachyandesite, and minor trachydacite massive lava flows. Emirdağ trachytes and trachydacites contain quartz, sanidine, plagioclase, biotite, augite and kaersutite. İscehisar trachyandesites consist of sanidine, plagioclase, iddingsitised olivine, biotite and kaersutite while basaltic trachyandesites were formed by sanidine, plagioclase, augite and iddingsitized olivine phenocrysts. The majority of Emirdağ trachyte and trachydacite samples have subalkaline/calc-alkaline character, but two samples display transition to alkaline field owing to their high Na2O+K2O contents. All İscehisar volcanic samples alkaline character. Both volcanic units have shoshonitic character due to high K2O content. İscehisar volcanic unit display lamprophyre characteristics defined by low SiO2 (50.12-55.08 wt %), high Al2O3 (11.13-15.56 wt %), CaO (5.40-8.79 wt %), TiO2 (1.29-1.96 wt %), Pb (3-285 ppm) and Co (47-136 ppm). Harker variation diagrams of the Emirdağ and İscehisar volcanic units show contrasting geochemical features to each other. Calc-alkaline and alkaline samples have increasing Fe2O3, CaO, MgO, TiO2, P2O5 ve Rb, Th, U, Nb and decreasing Al2O3, Zr, V trends against increasing SiO2 content. Na2O decreases in İscehisar trachyandesites while it increases in other units. Moreover, K2O increases in İscehisar volcanic samples while it decreases in Emirdağ trachyte and trachyandesite samples. Trachyandesites of the İscehisar volcanic unit display strikingly fluctuated behaviour of Rb, Sr, Ba, Zr and Nb elements. Rb/Sr values range between 0.09 and 0.44 in the Emirdağ and İscehisar units. In primitive mantle normalized spidergrams, Emirdağ and İscehisar volcanic units have similar patterns to each other. Distinctive positive U and negative Nb, Pb, P and Ti in the İscehisar unit is noteworthy. In the chondrite-normalized spidergrams show that both units indicate a fractionation pattern from light rare earth elements (LREE) to heavy rare earth elements (HREE). LREE are enriched hundred times than HREE. Flat-lying patterns of HREEs Ho, Er, Tm, Yb and Lu suggest the presence of mantle contribution. Slightly negative Eu anomaly also implies plagioclase fractionation during the evolution of volcanic units. 87Sr/86Sr and 143Nd/144Nd ratios have been measured from a total of seven samples belonging to the Emirdağ and İscehisar volcanic units. Emirdağ and İscehisar volcanic units have 87Sr/86Sr and 143Nd/144Nd ratios of 0.706284 – 0.706790, 0.512463 – 0.512472 and 0.706527 – 0.707650, 0.512424 – 0.512464, respectively. 
All these results suggest that the Middle Miocene calc-alkaline and alkaline volcanism could have been associated with upwelling of strongly metasomatized lithospheric mantle owing to the extensional regime. Emirdağ and İscehisar volcanism might have been generated by mixing of strongly metasomatized mantle and lower crustal rocks and the following fractionation processes.