Sarıcakaya Sokulum Kayalarının (Eskişehir, Kb Türkiye) Petrojenezi Ve Önemleri

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

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.