Kuvaterner Gölcük (Isparta) volkanizmasına ait hidrovolkanik çökellerdeki magmatik ksenolitlerin petrolojik incelemesi
Petrological investigation of the magmatic xenoliths observed in hydrovolcanic deposits of quaternary Gölcük volcanism (Isparta)
Yazar: EFE AKKAŞ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. HÜSEYİN EVREN ÇUBUKÇU
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Isparta şehrinin GB'sinde bulunan Gölcük kalderasını meydana getiren Kuvaterner yaşlı potassik-ultra potassik volkanizma, başlıca effüzif (tefrifonolitik lavlar), ekstrüzif (kaldera içi trakitik lav domları) ve eksplozif (trakitik, traki-andezitik ignimbiritler ve freatomagmatikler) ürünler ile temsil edilmektedir. Kaldera sonrası meydana gelen hidrovolkanizma, plütonik/subvolkanik ksenolitlerce zengin üç ayrı pomza geri düşme ve taban yayılımı seviyesi meydana getirmiştir. Makro ölçekte ultramafik, mafik ve felsik olmak üzere tanımlanan plütonik/subvolkanik ksenolitler; modal mineralojilerine göre piroksenit, granat piroksenit, diyorit-monzodiyorit, monzonit ve (alkali feldispat) siyenit olmak üzere beş ayrı grup altında volkanizmanın diğer ürünleri ile birlikte incelenmiştir. Petrografik incelemeler boyunca, çok sayıda ksenolit örneğinin ana mineral içeriğini belirlemek ve gruplandırmak amacıyla, 10 farklı mineral grubunu (klinopiroksen, ortopiroksen, amfibol, olivin, mika, apatit, zirkon, K-feldispat, plajiyoklaz, manyetit) EDS verileri üzerinden hızlı ve doğru bir şekilde sınıflandırabilecek bir karar ağacı modeli de uygulanmıştır. 
Ultramafik ksenolitler modal olarak başlıca klinopiroksen ve mika içeren piroksenitler ile granat, klinopiroksenden oluşan granat piroksenitler ile temsil edilmektedir. Mafik-felsik ksenolitler başlıca klinopiroksen, mika, amfibol mezokümülatları ve değişken oranlarda feldispat mineralleri ile temsil edilmektedir.  Ultramafiklerde, interstisyel cam paketleri ve granat oluşumları (simplektit doku) metasomatik süreçlerle ilişkilendirilirken, özellikle piroksenlerde gözlenen Fe-Mg difüzyonlarının neden olduğu yamalı zonlar, basınç azalmasına bağlı ergime süreçleri ile ilişkilendirilmiştir. Benzer dokuların daha az gözlendiği diğer ürünler olası magmatik rezervuarda daha sığ derinlikleri (~9-18 km) temsil etmektedir. Buna karşılık jeokimyasal olarak ilksel karakteristikleri (düşük LILE ve HFSE konsantrasyonları ile yüksek sayılabilecek Mg# ~60-75) ile tanımlanan piroksenitlerin olası rezervuarda alt kabuk (~30-36 km) yerleşimine sahip oldukları jeotermobarometre çalışmalarında gösterilmiştir. Jeokimyasal açıdan mafik-felsik ksenolitler, efüzif/eksplozif volkanik ürünler ile benzerlik gösterir. Granat piroksenitler uyumsuz LILE (La için 1000-10000 defa) ve REE (1000-10000 kat LREE, ~100 kat HREE için) bakımından oldukça zenginleşmiştir. Piroksenitlerin LILE ve HFSE bakımından diğer kayaç gruplarından daha fakir olduğu, buna karşılık benzer REE içeriklerine sahip oldukları belirlenmiştir. Genel anlamda mantoya göre 100-1000 kat LILE ve kondrite göre 400-1200 kat LREE zenginleşmesine karşılık; düşük HFSE konsantrasyonları (10-100 kat zengin), Gölcük volkanizmasına ait ürünlerin kökeninde LILE'ce zenginleşmiş litosferik kaynağın etkisini düşündürmektedir. Sonuç olarak olası magmatik rezervuar veya rezervuarlarda benzer kökensel karaktere sahip (genellikle LILE'ce zengin HFSE'ce tüketilmiş) magmanın farklı derinliklerde farklı fizikokimyasal etkiler altında, farklı magmatik süreçlerin etkisinde, farklı dokular ve mineral birliktelikleri ile tanımlanan Gölcük volkaniklerini ve ksenolitlerini meydana getirdiği düşünülmektedir.

Abstract:
Quaternary, potassic ultra-potassic volcanism associated with Gölcük caldera is represented by mainly effusive (tephriphonolites), extrusive (intra-caldera lava domes) and explosive (trachytic, trachy-andesitic ignimbrites and phreatomagmatics) deposits. Hydrovolcanism which followed the caldera collapse, formed three pumice air-fall and base surge levels which are enriched with plutonic/sub-volcanic xenoliths. On macro scale, plutonic/sub-volcanic xenoliths which are identified as ultramafic, mafic and felsic, were divided into five sub groups as pyroxenites, garnet pyroxenites, diorites, monzonites and syenites according to their modal mineralogy. These five sub-groups were examined together with other products of the volcanism. Throughout the petrographical investigations, numerous xenolith samples were classified into defined groups using a decision tree model that are capable of identifying ten different mineral groups (olivine, orthopyroxene, clinopyroxene, apatite, amphibole, plagioclase, K-feldspar, zircon, magnetite, biotite) as well as four distinct mineral members (magnesiohastingsite, tschermakite, diopside and hedenbergite) accurately on mineral EDS data.
Ultramafic xenoliths are represented by clinopyroxene and mica bearing pyroxenite group and mainly garnet and clinopyroxene including garnet pyroxenite group. Mafic-felsic xenoliths include mainly mesocumulates which consist of amphibole, mica and clinopyroxene, and various proportion of feldspar group minerals. Interstitial glass pockets and garnet formations (as symplectic) in the ultramafic samples were associated with metasomatic processes. On the other hand, Fe-Mg diffusions as irregular concentric zones in the clinopyroxenes (mainly observed in the ultramafic samples), were corresponded with decompressional melting.  Mafic-felsic xenoliths less commonly show similar textures to ultramafic samples which represent shallower levels (approx.9-18 km) in the possible magmatic reservoir/s. On the contrary, pyroxenites, are characterized as primitive products of volcanism because of their geochemical features (low LILE and HFSE concentrations versus considerable high Mg# ~60-75), which are formed in sub-continental depths (approx. 30-36 km) according to pyroxene geothermobarometry. When compared to the volcanic products, mafic-felsic xenoliths show similar geochemical characteristics. Garnet pyroxenites are characterized by considerable high LILE (1000-10000 times for La) and REE (1000-10000 times for LREE, approx. 100 times for HREE) concentrations. Although pyroxenites which are characterized by having low LILE and HFSE concentrations in comparison to other groups, they have similar REE patterns. LILE enriched lithospheric source might be considered as possible common genesis all products of Gölcük volcanism because of their LILE (100-1000 times according to mantle) and LREE (400-1200 times to chondrite) enriched geochemical characteristics. In conclusion, although existence of various mineral species from different depths and also various magmatic processes in the possible magmatic reservoir/s form them, Gölcük volcanics and xenoliths have shown similar geochemical source characteristics (mostly LILE enriched, HFSE depleted).