Uludağ (Bursa) çevresindeki eosen granitoyidleri ile ilişkili altın-tungsten-bakır-molibden (Au-W-Cu-Mo) cevherleşmelerinin jenezi ve tektono-metalojenik evrimi

Abstract

Tavşanlı Zonu, Batı Anadolu'da yer alan, Eosen dönemine ait intrüzyonlarla ilişkili porfiri, skarn ve hidrotermal cevherleşmelerin gözlemlendiği önemli bir metalojenik kuşaktır. Tepeldağ Plütonu'ndan doğuya doğru, yerel litolojik ve yapısal kontrollere bağlı olarak Cu-Mo porfiri cevherleşmeleri ve Cu, Pb, Zn ve Fe cevherleşmeleri izlenirken, batıya doğru W-Mo-Au cevherleşmeleri açısından önemli bir potansiyel sunmaktadır. Bu tez çalışması, Tavşanlı Zonu'nun batısında, Uludağ çevresinde yer alan Eosen dönemine ait intrüzyonlarla ilişkili porfiri, skarn ve hidrotermal cevherleşmeleri inceleyerek, bölgenin tektono-magmatik ve metalojenik evrimini ortaya koymayı amaçlamaktadır. Araştırma, özellikle Uludağ'ın güney ve güneydoğusundaki Topuk ve Tepeldağ Plütonları çevresinde gelişen Kirazgedik porfiri Cu-Mo, Güneybudaklar porfiri-skarn hidrotermal Mo-W-Au, Kozbudaklar Mo-zengin W skarn ve Delice W-Fe-Cu skarn cevherleşmelerine odaklanmaktadır. Bu cevherleşmelerin incelenmesi, saha çalışmalarının yanı sıra petrografik analizler, sıvı kapanım çalışmaları, Sr-Nd izotop analizleri, zirkon U-Pb jeokronolojisi, molibdenit Re-Os jeokronolojisi ve amfibol elektron mikroprob analizleri gibi çeşitli jeokimyasal analizlerle gerçekleştirilmiştir. Elde edilen bulgular, bu cevherleşmelerin kökeni ve gelişiminin, Kuzeybatı Anadolu'nun jeodinamik evrimiyle ilişkili olduğunu göstermekte; Eosen dönemine ait metalojenik süreçleri açıklayan tektono-metalojenik bir model önerilmektedir. Kuzeybatı Anadolu'nun Senozoyik jeodinamik evriminin anlaşılmasında, Geç Paleosen'den Orta Eosen'e kadar süren magmatizma kritik öneme sahiptir. Bu kapsamda, Uludağ Plütonları'ndan (Topuk ve Tepeldağ) elde edilen petrografik fasiyesler haritalanmış, zirkon U-Pb jeokronolojisi, Sr-Nd izotop verileri ve kapsamlı jeokimyasal analizler gerçekleştirilmiştir. İncelenen birimler arasında, Topuk Plütonu'ndan Delice tonalit-granodiyoriti (D4) ve Delice alkali-feldispat graniti (D8) ile Tepeldağ Plütonu'ndan Güney Tepeldağ kuvars-monzodiyoriti (ST1) bulunmaktadır. U-Pb zirkon yaş tayinleri ST1 için 54.56±0.21 My, D4 için 47.35±0.21 MY ve D8 için 45.90±0.29 MY olarak ölçülmüştür. Başlangıç 87Sr/86Sr ve 144Nd/143Nd izotop değerleri sırasıyla ST1 için 0,706693 ve 0,512428, D4 için 0,707309 ve 0,512452, D8 için 0,705896 ve 0,512448 olarak hesaplanmıştır. Bu zirkon U-Pb yaşları, Kuzeybatı Anadolu'daki diğer granitoidlerle karşılaştırıldığında, Geç Paleosen ile Orta Eosen arasında (58–45 Ma) süren magmatizmayla ilişkilendirilebilir. Magmanın yenilenmesiyle ilgili olarak, erken evrede plajiyoklaz birikimi ve sonraki evrede amfibol fraksiyonel kristalleşmesinin baskın olması, magmanın akışkan açısından zengin kaynaklarla ilişkili olduğunu ve geri çekilen levhanın ergimesiyle yeni akışkanlarla beslendiğini göstermektedir. Magmanın doğasındaki bu değişimler, hem levha geri çekilmesi hem de levha kopması süreçleriyle uyumlu olabilir. Ancak Geç Paleosen ile Orta Eosen granitoidlerinin Kuzeybatı Anadolu'nun genelinde yapılan karşılaştırmalı analizi, bölgenin Eosen'de süren yitim etkisi altında levha geri çekilmesi dinamiklerine maruz kaldığını ortaya koymaktadır. Moho derinliğindeki azalma ve yükselen astenosferin jeokimyasal süreçlere etkileri de bu yaklaşımı desteklemektedir. Magmanın karakterindeki sistematik değişimler, ani levha kopmasından ziyade, süregelen levha geri çekilmesi süreçleriyle daha iyi açıklanabilir. Sonuç olarak, bu model, Eosen döneminde, Tavşanlı Zonu'nun batısında sığ bir yitim ve levha geri çekilmesi rejiminin uzun süre etkili olduğunu; doğusunda ise daha istikrarlı bir levha dikleşmesi rejiminin hakim olduğunu öne sürmektedir. Bu süreçlerin, bölgenin tektono-magmatik evrimini şekillendirdiği vurgulanmaktadır. Cevherleşmelerin jenezine dair saha çalışmaları ve petrografik incelemelerin yanı sıra yapılan sıvı kapanım çalışmaları, farklı cevher sistemlerinin karakterine dair önemli bilgiler sağlamaktadır. Güneybudaklar'daki porfiri-skarn geçişli sistem, Kozbudaklar Mo-W skarn cevherleşmesiyle karşılaştırıldığında, her iki sistemde de yüksek tuzluluklu kapanımlar ve buhar fazının kaybolmasıyla homojenleşen kapanımlar gözlenmiştir. Ancak Kozbudaklar cevherleşmesinde, daha karmaşık bir sıvı kaynama ve kararsızlık süreci yaşandığı anlaşılmaktadır. Güneybudaklar'daki basınç ve derinlik değerleri, Kirazgedik porfiri Cu-Mo cevherleşmesine ait sıvı kapanım verileriyle karşılaştırıldığında, Güneybudaklar sisteminin daha derin ve yüksek sıcaklık koşullarında geliştiği görülmektedir. Kirazgedik cevherleşmesinde, genellikle daha düşük tuzluluk ve daha düşük homojenleşme sıcaklıklarına sahip kapanımlar gözlemlenmiştir. Güneybudaklar ve Delice çevresindeki damar tipi ±W±Au cevherleşmelerine ait örnekler incelendiğinde, farklı karakterde iki ayrı cevher taşıyıcı sistem tanımlanmıştır. Güneybudaklar'a ait mezotermal/hipojenik karakterdeki sıvı kapanımlar, orta derecede tuzluluk (%7-11 NaCl) ve homojenleşme sıcaklıkları (243-346°C) ile karakterize edilmiştir. Bu veriler, cevherleşmenin daha derin ve yüksek sıcaklıkta bir magmatik-hidrotermal sistemle ilişkili olduğunu göstermektedir. Delice'deki mezo/epitermal karakterdeki sıvı kapanımlar ise Güneybudaklar'a kıyasla daha düşük tuzluluk (%5-10 NaCl) ve homojenleşme sıcaklıkları (201-302°C) ile temsil edilmektedir. Bu bulgular, Delice cevherleşmesinin Güneybudaklar'a kıyasla daha yüzeye yakın ve daha düşük sıcaklıkta oluştuğunu göstermektedir. Zirkon U-Pb yaş tayinlerine ek olarak, Güneybudaklar porfiri-skarn Mo-W-Au cevherleşmesine yönelik yapılan molibdenit Re-Os yaş tayini ve amfibol elektron mikroprob analizleri, her bir cevherleşmeyle magmatizma arasındaki ilişkiyi belirlemek için kullanılmıştır. Bu sayede, cevherleşmelerle ilişkili magmatik fazların metal üretkenliği; hesaplanan basınç, sıcaklık, oksijen fugasitesi, su ve uçucu içeriği dikkate alınarak değerlendirilmiştir. Kirazgedik, Güneybudaklar, Kozbudaklar ve Delice cevherleşmelerine ait amfibol verileri, bölgedeki magmatizmanın başlangıçta indirgen bir karakterde olduğunu, ancak kabuk içerisinde yükseldikçe ve soğudukça oksijen fugasitesinin arttığını ortaya koymaktadır. Amfibol kimyası kullanılarak yapılan hesaplamalar, Kirazgedik porfiri Cu-Mo±Au cevherleşmesi ile ilişkili olarak, sıcaklığın 930°C'den 770°C'ye ve basıncın 2,7 kbar'dan 0,5 kbar'a düştüğünü göstermektedir. Bu sırada oksijen fugasitesi, FMQ denge koşullarına göre yaklaşık +3 ile +0,5 arasında artan logaritmik birimlerle ifade edilmekte, H₂O içeriği %6,5'ten %2,5'e kadar azalmaktadır. Kirazgedik cevherleşmesi, yüksek klor (uçucu) içeriği ile diğer cevherleşmelerden ayrılmaktadır. Güneybudaklar periferik porfiri-skarn Mo±W±Au cevherleşmesine ilişkin hesaplamalar ise sıcaklığın 880°C'den 690°C'ye düşerken, basıncın 1,8 kbar'dan 0,5 kbar'a indiğini göstermektedir. Oksijen fugasitesi, FMQ denge koşullarına göre +2 ile +0,5 arasında düşen logaritmik birimlerle ifade edilmekte, H₂O içeriği %6,5'ten %2,5'e kadar azalmaktadır. Kozbudaklar W±Mo skarn cevherleşmesi ile ilişkili hesaplamalar, sıcaklığın 820°C'den 730°C'ye ve basıncın 1,6 kbar'dan 0,7 kbar'a düştüğünü göstermekte olup, bu değerler tipik W skarn sistemlerine işaret etmektedir. Oksijen fugasitesi, FMQ denge koşullarına göre +1,5 ile 0 arasında değişmekte, su içeriği ise %5,5 ile %7 arasında gözlenmektedir. Delice W±Fe±Cu skarn cevherleşmesi ile ilgili hesaplamalar ise sıcaklığın 900°C'den 750°C'ye ve basıncın 2,5 kbar'dan 0,5 kbar'a kadar değiştiğini göstermektedir. Oksijen fugasitesi FMQ denge koşullarına göre +2 ile 0 arasında değişmekte, H₂O içeriği ise %5 ile %8,5 arasında daha yüksek seviyede gözlenmektedir. Bu veriler, levha geri çekilmesi sırasında değişen tektonik koşulların, manto-kabuk ve magma-yan kayaç etkileşimlerine bağlı olarak jeokimyasal koşulları nasıl şekillendirdiğine dair önemli ipuçları sunmaktadır. Kirazgedik porfiri Cu-Mo cevherleşmesi ile ilişkili Tepeldağ Plütonu'na ait veriler, başlangıçta indirgen magmalardan okside magmalara doğru bir evrim olduğunu göstermektedir. Buna karşın, ilerleyen aşamalarda dekompresyonun etkisiyle mantonun yükselmesi sonucu ergimenin daha düşük sıcaklıklarda devam ettiği ve karbonatlı yan kayaçlarla artan etkileşim sonucu magmanın denge koşullarına döndüğü görülmektedir. Bu evrim, Kirazgedik porfiri Cu-Mo cevherleşmesinden sonra başlayan Güneybudaklar'daki periferik porfiri-skarn geçişli hidrotermal süreçlerle (Mo±W±Au cevherleşmeleri) ve Mo-W skarn cevherleşmeleriyle devam etmektedir. Daha geniş oksijen fugasitesi ve basınç koşulları aralığında gelişen W-Fe-Cu skarn cevherleşmeleri ise her iki fazın bir arada izlendiği bir cevherleşme süreci olarak izlenmektedir. Levha geri çekilmesinin ana etken olduğu bu süreç, bölgedeki mineral üretkenliğinin zamanla nasıl değiştiğini ve yan kayaçlarla etkileşimin mineralizasyon süreçlerine etkisini ortaya koymaktadır. Sonuç olarak, levha geri çekilmesinin farklı aşamalarında manto-kabuk etkileşimi ve tektonik süreçler, magmanın ergime koşullarını, basıncını, oksidasyon durumunu ve su ile uçucu içeriklerini şekillendirmiştir. Bu durum, farklı cevherleşme tiplerinin levha tektoniğinin baskın etkisi doğrultusunda şekillendiğini göstermekte, bölgedeki mineral üretkenliğinin zamanla nasıl değiştiğine dair önemli bulgular sağlamaktadır. Tepeldağ Plütonu'ndan doğuya doğru gelişen Cu-Mo porfiri cevherleşmelerinin, batıya doğru W-Mo-Au açısından zenginleşmiş cevherleşmelerle yer değiştirdiği gözlenmekte; bu süreçlerin, bölgedeki tektonik ve magmatik evrimle nasıl ilişkili olduğu ortaya konmaktadır.