Sarıcakya sokulum kayalarının (Eskişehir, KB Türkiye) petrojenezi ve önemleri
Petrogenesis of the Saricakaya intrusive rocks (Eskişehir, NW Turkey) and their implications
Yazar: MALİK OTHMAN
Danışman: PROF. DR. GÜLTEKİN TOPUZ
İstanbul Teknik Üniversitesi / Avrasya Yerbilimleri Enstitüsü / İklim ve Deniz Bilimleri Ana Bilim Dalı / Yer Sistem Bilimi Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Bu çalışmanın konusu Sakarya Zonu'nun batısında yer alan Sarıcakya Kompleksi
içerisindeki granitik kayaların petrojenezini kapsamaktadır. Bu çalışma amacı
Sarıcakaya plutonik kayaçlarının petrojenezini incelemeyi amaçlar. Bu çalışmada
jeolojik haritalam, petrografi ve tüm kaya jeokimyası yöntemleri kullanılmıştır.
Sarıcakaya bölgesinde yer alan sokulum kayalar, Sakarya Zonu'nun (Pontidler, Kuzey
Türkiye) Jura öncesi temelinin bir parçasıdır. Sonuç olarak, Sarıcakaya sokulum
kayaçalarının petrojenezinin anlaşılması, Sakarya bölgesinin Jura öncesi evrimini
sınırlamaya yardımcı olacaktır.
Sakarya bölgesi ağırlıklı uyumsuz heterojen bir temele sahip olup, bu temelin üzerine
Jura ve genç tortul ve volkanik kayalar gelmektedir. Sakarya bölgesinin Jura öncesi
temel kayaları (örneğin Artvin, Pulur ve Gümüşhane (Doğu Sakarya bölgesi),
Yenişehir ve Sarıcakaya (Orta Pontidler) görülür.
Bu çalışmada, jeolojik haritalama, örnekleme, petrografik tanımlama ve toplam kaya
jeokimyasal analizi gibi farklı yöntemle kullanılmıştır.
Arazi çalışmaları sırasında 160 km2'lik bir alada gerçekleştirilmiştir. Farklı kaya
türleri arasındaki sınır ilişkileri ortaya çıkarılmıştır. Metamorfik ve plutonik kayaçlar
da dahil olmak üzere yaklaşık 220 temsilci numune toplanmıştır. Arazi
çalışmalarından sonra, seçilen örneklerden 60 ince bölüm hazırlanmış ve petrografik
olarak tanımlanmıştır. Tüm kayaç analizi, çalışma alanı boyunca farklı kaya
türlerinden 35 örnek üzerinde yürütülmüştür.
Sarıcakaya Kompleksi Orta Jura yaşlı kireçtaşları ve yersel olarak Erken Jura yaşlı
klastik kayalar tarafından uyumsuzlukla örtülmekte, ayrıca Geç Triyas yeşilşist
fasiyesli metabazit ve mermerleri (Karakaya Kompleksi)'nin üzerine bindirmektedir.
Bunun yanı sıra, Sarıcakaya Kompleksi, güneybatı kesiminde Tersiyer karasal
sedimanları tarafından örtülmektedir.
Metamorfik kayalar amfibolit fasiyesindeki mikaşist, gnays, amfibolit ve metagranit
ile temsil edilemektedir. Metamorfik kayaçlar migmatitik gnays, mikaşist, amfibolit
ve küçük metagranit ve metagabro ile temsil edilmektedir. Genellikle iyi gelişmiş
yapraklanma gösterirler. Gnayslar lökosomlar ve melanozomlar tarafından tanımlanan
migmatitik dokular sergilerler. Amfibolitte 0.5-10 cm kalınlıkta yaprak-paralel felsik
damarlar vardır. Bu damarlar yersel olarak yaprak dokusu gösterir. Metagranitlerde
yapraklanma gösterir ve porfiritik dokulara sahiptir. Uzunlamasına büyümüş Kfeldispat'lar
karakteristiktir.
Bu kaya topluluğu okyanusal bir yığışım karmaşasından ziyade, kıtasal kabuk
karakteristiği göstermektedir. Metamorfik kayalar (i) kuvars diyorit (ii) biyotit granit
(iii) mafik-ultramafik kümülat stoklar ve (iv) hacimsel olarak ufak, iki mikalı granit
ve muskovit-granatlı lökogranitlerden oluşan felsik granitler tarafından kesilmektedir. 
xxvi
Kontak başkalaşımının izleri sadece gabro-peridotiti kümülat komplekslerinin olduğu
alanlarda gözlenmektedir. Söz konusu mafik-ultramafik kümülat kayaları önceki
çalışmalarda hatalı bir biçimde bir ofiyolit parçaları olarak değerlendirilmiştir.
Kuvars diyorit, doğu-batı yönünde, yaklaşık 20 km uzunluğunda ve ~ 3 km
uzunluğunda bir yüzlek oluşturur ve böylece çalışma alanındaki en büyük kütleye
sahiptir. Genel olarak aşırı deform ve altere bir şekildedir. Arazide genel olarak koyu
renkli-yeşilimsi-gri renkler sunmakta, bunun yanı sıra minerallerin tane boyutu orta ila
kaba (0.5-5.1 mm) arasında değişmektedir. Kuvars diyorit ağırlıklı olarak masiftir.
Bununla birlikte, bazı yerlerde zayıf bir yapraklanma görülmektedir. 10 cm kalınlığa
kadar ulaşan mafik mikrogranüler anklavlarda içermektedir.
Kuvars diyorit, plajiyoklas, amfibol, biyotit, kuvars ve opak mineral (ilmenit)lerden
oluşmaktadır. Bunun yanı sıra, apatit, zirkon gibi yardımcı fazlarda içerir. İkincil
mineraller serisit (beyaz mika) ve klorittir. Bu ikincil mineraller sırasıyla biyotit ve
plajiyoklası ornatmaıktadır. Lokal olarak yüzleklerde kuvars miktarı artmaktadır, bu
nedenle kuvars diyorit tonalite doğru geçiş gösterir. Amfibol ve biyotit minerallerinde
de opaklaşma vardır
Hornblend-biyotit granit, farklı üç gövde halinde, ve uzamış şekillerde gözlenir. En
büyük yüzlekleri, 10 km uzunluğunda ve 2 km boyunca uzanmaktadır. Kaya türü,
pembe ila açık gri renkte ve orta taneli (1-3 mm) boyutları belirgindir. Masif doku
yaygın olarak gözlenir. Bu birim genel olarak eş tane boylu olup, plajiyoklas, Kfeldispat,
kuvars, biyotit ve amfibol mineralleri içerir. Opak mineral, apatit ve zirkon
aksesuar minerallerdir. Serisit ve klorit ise ikincil minerallerdir.
Lökogranit, inceleme alanı boyunca, metamorfik kayaçlara küçük stoklar (~ 800 m
çapında) dayk / oyuklar (1 ila 50 m kalınlık) şeklinde yerleşmiştir. Lökogranitler genel
olarak masiftir. Bazı kesimlerind grafik doku sergilemektedir. Tane boyutları üniform
değildir ve aplitikten pegmatite kadar değişmektedir (1 mm'den 2 cm'ye). Granat ve
muskovit yersel olarak görülür. Lökogranit genel olarak ortoklaz, plajiyoklas, kuvars
ve küçük granat ve muskovit minerallerinden oluşmaktadır.
İki mikalı granit, çalışma alanının kuzey bölümündeki (yaklaşık 0,8 km uzunluğunda
ve 0,5 km boyunca) metamorfik kayaçlar içinde ufak bir stok oluşturmaktadır. Koyu
gri bir renkli olup ve orta ila küçük taneli taneler (0.2-2 mm) gösterir. Kaya genel
olarak masifdir, ancak zayıf bir yapraklanmada sergilemetedir. Granat-muskovitli
kesim, nispeten daha eştane boyulu bir dağılım göstermektedir. Başlıca kuvars,
plajiyoklas, muskovit, biyotit ve K-feldispattan (ortoklaz ve mikroklin) oluşmaktadır.
Kümülat gabro ve peridotit kompleksi, metamorfik kayaçlardaki çeşitli yerlerde küçük
stoklar (3 km'ye kadar en büyüğü) şeklinde bulunur. Koyu gri ila siyah renkte, ince ila
orta dereceli tane boylarına sahiptir (1-2 mm. Bazı kesimlerde hafifçe serpantinite
dönüşme vardır. Sokulumun etrafında, belirgin bir kontakt metamorfik halesi
geliştirilmiştir. Kompleks genel olarak peridotit ve gabrodan oluşur.
Kuvars diyorit, dar bir jeokimyasal aralıkta yer almaktadır. (SiO2 = 59-63 wt%, Al2O3
= 17 – 18 wt%, FeO* = 5.20 – 6.28 wt%, MgO = 2.63 – 3.52 wt%, Na2O = 2.5 – 3
wt%, K2O = 1.8 – 2.8 wt%). Kuvars diyorit, petrografik incelemelerle uyumlu olarak,
K2O + Na2O ve Si02 diyagramında diorite alanına izdüşmektedir. Alüminyum
doygunluk indeksi (ASI) 0.95'den 1.05'e kadar değişir. Yüksek ASİ değerleri,
muhtemelen serisit ve klorit gibi ikincil minerallerin oluşumu ile ilgilidir. Magnezyum
numarası (Mg #) 46.5 'den 50 'ye kadar değişir. Kuvars diyoritin hornblend içermesi 
xxvii
alüminyum içeriğiyle tutarlıdır. Bileşik çeşitliliğin dar olmasına rağmen, Al2O3,
Fe2O3tot, MgO, CaO, Sr ve Y oranları artan SiO2 ile azalır.
Biyotit-hornblend granitler aşırı alterasyonu maruz kalmıştır. Bu nedenle sadece bir
adet örnekten jeokimyasal analiz yapılmıştır. Bu numune (SiO2 = 74.96 wt%, Al2O3 =
13.46 wt%, FeO* = 0.98 wt%, MgO = 0.1wt%, Na2O = 3.63 wt%, K2O = 3.76 wt%)
bileşim ile karakterize edilmiştir. Biyotit-hornblend granit K2O + Na2O'ya karşı SiO2
(TAS) diyagramında granit alanına izdüşmektedir. Bu durum petrografik incelemeler
ile uyum göstermektedir.
Alüminyum satürasyon indeksi (ASI) ve Mg sayısı sırasıyla 1.13 ve 15.36'dır. Bu
durum kayanın peralüminsus karakterli oldğunu gösterir. Peccerillo & Taylor'dan
(1976) SiO2-K2O diyagramında ise numune yüksek-K kalk-alkalin alana düşer.
Lökogranit, toplam K2O + Na2O'ya karşı SiO2 (TAS) diyagramında granit alanında,
yer almaktadır ve orta-yüksek K kalk-alkalin serisine kadar geniş bir potasyum
aralığında saçılmaktadır (K2O = 1.94 – 4.08 wt%; Na2O =3.27 – 5.41 wt%). Benzer
şekilde, P2O5 içerikleri büyük ölçüde değişir (0.05 to 0.20 wt%). Bununla birlikte diğer
ana oksitler daha dar bir değişim göstermektedir (SiO2 = 74.22 – 76.80 wt%, Al2O3 =
13.82 – 15.02 wt%, FeO* = 0.27 – 1.54 wt%, MgO = 0.04 – 0.08 wt%). K2O ve Na2O
içeriğindeki büyük değişimler, normal granitik ve pegmatitik bölgelerde yapılan
örnekleme ve mineralerin tane boyularındaki büyük farklılıkalrla açıklanabilir.
Alüminyum satürasyon indeksi (ASI), peralüminus kökeni gösteren 1,16 ila 1,35
arasında değişmektedir.
Kuvars diyorit metalüminus karakterli, orta ve yüksek K'lı, kalk-alkalen, I tipi izler
sergilemektedir. Birim olasılıkla önemli miktarda manto etkisi ile oluşmuştur. Bunun
yanı sıra kümület kayaları, manto kökenli bazik bir magmanın birikmesi ile
oluşmuştur. Hornblend-biyotit granitler ise peralüminus, I tipi ve yüksek potasyumlu
alkalin karakter sergiler. Lökogranit ve iki mikalı granitlerde baskın olarak
peralüminus S tipi karakter göstermekte olup, kıtasal kabuğun kısmi ergimesi ile
oluşmuşlardır. Literatürde söz konusu kayalar için bilinmekte olan jeokronolojik
veriler, Sarıcakaya Kompleksi içerisindeki plütonizmanın Erken-Geç Karbonifer yaşlı
olduğunu göstermektedir. Kuvars diyorit magmatik yay ortamında oluşma olasılığı
yüksektir. Bunun aksine, iki mika graniti muhtemelen kıtasal kabuğun kısmi
ergimesinden dolayı çarpışma ile eş zamanlı/sonra oluşmuştur. Kabuğun erimesi,
Variskan orojenezinde (Sakarya zonu ile Laurasia kıtası arasındaki çarpışma) sıkışma
ile açıklanabilir. Bu durum olasılıkla kabuk kalınlaşmasına, yükselmeye ve kalın
kabuğun erimesine neden olmuştur. Bölgesel jeolojik gözlemler, magmatizmanın,
magmatik yay ve çarpışma ortamında oluşumu destekler niteliktedir.

Abstract:
This work deals with petrogenesis of the granitic rocks within the Sarıcakaya complex
in western part of Sakarya zone. The Sarıcakaya complex is unconformably overlain
by Middle Jurassic limestone and locally by Early Jurassic clastic rocks to the north,
and is thrust over Late Triassic greenschist-facies metabasite and marbles (the
Karakaya Complex). In addition, the Sarıcakaya complex is covered by the Tertiary
continental sedimentary rocks to the southeast. In this study we employed deferent
methods include geological mapping, sampling, petrographic description and bulk
rock geochemical analysis.
The metamorphic rocks are represented by amphibolite-facies micaschist, gneiss,
amphibolite and metagranite. These rock assemblage is characteristic of a continental
crust rather than a former oceanic accretionary complex. The metamorphic rocks are
crosscut by (i) quartz diorite, (ii) biotite granite, (iii) mafic-ultramafic cumulate stocks,
and (iv) voluminously minor felsic granites represented by two-mica granites and
leucogranite with local muscovite and garnet. The contact metamorphic effects are
only obvious around the gabbro-peridotite cumulate complexes. These maficultramafic
cumulate rocks are formerly erroneously regarded as part of an ophiolite.
The quartz diorite is metaluminous and medium to high-potassium calcalkaline I-type
signature. It has probably formed as a consequence of substantial mantle involvement.
Besides the cumulate rocks formed primarily by accumulation processes of a mantlederived
basic magma. The hornblende-biotite granite is peraluminous and I-type
granite with high-potassium alkaline nature. The leucogranite and two-mica granites
are strongly peraluminous S-type granites, and represent partial melting products of
continental crust. Available geochronological data on intrusive rocks from the
literature suggest that the plutonism in the Sarıcakaya Complex occurred during Early
to Late Carboniferous. Regional geological constrains are consistent with magmatic
arc to post-collisional setting