Stratigraphy, geochemistry, and petrology of the upper cretaceous volcanic arc sequence north of istanbul, western pontides, NW Turkey
İstanbul zonu'nun riva civarındaki volkanik kökenli üst kretase istifinin stratigrafisi, jeokimyası, ve petrolojisi, batı pontidler KB Türkiye
- Tez No: 676703
- Danışmanlar: DOÇ. DR. GÜRSEL SUNAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Jeoloji Mühendisliği, Geological Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Avrasya Yerbilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Katı Yer Bilimleri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Jeodinamik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 90
Özet
Üst Kretase yay volkanizması ürünleri batıda Bulgaristan'ın Sredna Gora Zonu'ndan başlayıp doğuda Gürcistan ve İran'a kadar uzanmaktadır. İnceleme alanınının içinde bulunduğu İstanbul Zonu, güneyde Pontid-içi Kenedi ile Sakarya Zonu'ndan batıda ise Batı Karadeniz Fayı ile Istranca Zonu'ndan ayrılmaktadır. İnceleme alanı, İstanbul Boğazı'nın doğu yakasında ~330 km2' lik alanı kaplamaktadır. İstanbul Zonu'nun kuzeyinde D-B doğrultulu yüzlek veren Üst Kretase volkanik birimleri Tetis Okyanusu'nun kuzeye, Lavrasya kıta kenarı altına dalması sonucu gelişen magmatik bir yay ile ilişkilendirilmiştir. Üst Kretase Magmatik Yayı Türkiye'de Pontidler'in kuzeyi boyunca Turoniyen-Kampaniyen aralığında aktivitesini sürdürmüştür. Neo-Tetis Okyanusu'nun yitimine bağlı bu volkanikler İstanbul Zonu'nun kuzeyinde, Anadolu Kavağı'ndan Şile'nin batısına kadar olan alanda açık bir biçimde gözlenmektedir. Üst Kretase yayının ürünleri İstanbul Boğazın'nın doğu yakasında İshaklı ve Riva Formasyonu olarak ikiye ayrılmaktadır. İshaklı Formasyonu, volkanik kumtaşı, şeyl, siltaşı, marn, tüf ve epiklastik kayaçlardan oluşmaktadır. Kumtaşı içerisinde bitki kalıntıları ve az miktarda kömür oluşumları ile birlikte türbiditik istif içerisinde gözlenen kayma (slump) kıvrımları çökellerin bir yay-önü ortamda çökeldiğini işaret etmektedir. İshaklı Formasyonu üzerine geçişli olarak andezit-bazalt lavları, aglomeralar, tüf ve volkanoklastik kayalar ile yay/ yay-içi ortamını temsil eden Riva Formasyonu gelmektedir. Riva Formasyonu içerisinde bulunan blokların köşeli ve büyük boyutlara ulaşması, oluşan blokların kaynak alandan çok taşınmadığını ve oluşumundan sonra bölgenin yükseldiğini göstermektedir. Üst Kretase volkanik birimleri Eosen yaşlı bir bindirme fayı ile Paleozoik sedimenter istifi tarafından üzerlenmektedir. Bu istiflerin üzerine uyumsuz olarak karasal çökelme ortamını yansıtan kumtaşı ve çakıltaşından oluşan Neojen yaşlı bir istif gelmektedir. Riva Formasyonu içerisinden alınan lav ve aglomera örnekleri üzerinde tüm-kaya jeokimya analizleri yapılmış ve ana oksit, iz element ve nadir toprak element konsantrasyonları ölçülmüştür.İstanbul Zonun'da gerçekleşen volkanizma, düşük-K kalk-alkalen, orta-yüksek K kalk-alkalen kimyasal özellineğe sahiptir. Analiz edilen örneklerin magnezyum numaralı 32%-51% arasında değişkenlik göstermektedir. İlkel mantoya göre normlaştırılan iz elementler, geniş iyon çaplı litofil elementlerce (LILE) zenginleşme gösterirken düşük iyon yarıçapına sahip elementlerce (HFSE) fakirleşme gösterirler. LIL/HFS oranının görece yüksekliği ve negatif Nb, Ta ve Ti anomalileri göstermeleri volkanizmanın bir yitim ortamında geliştiğini işaret etmektedir (Pearce and Peate, 1995). Pontidler'in kuzeyi boyunca yüzeylenen Üst Kretaseye ait volkanik birimlerin jeokimyasal analiz sonuçları, İstanbul Zonu'nda yüzeylenen volkanik birimler ile volkanizmanın zaman ve mekan içinde değişimini ortaya koymak amacı ile karşılaştırılmıştır. Karşılaştırmalar sonucu inceleme alanında gerçekleşen volkanizma ile Istranca ve İstanbul Zonu'nun doğusunda gerçekleşen volkanizma karakteri benzerlik göstermektedir. Doğu Pontidler ve Sred-Gora Zonu'ndan derlenen analiz sonuçları ise inceleme alanında gerçekleşen volkanizmanın farklılaşması sonucu uyumsuz elementlerce daha fazla zenginleşme gösterirken uyumlu elementlerce daha fazla tüketildiği göstermektedir. İstanbul bölgesinde gerçekleşen volkanizmanın jeodinamik ortamını hakkında yorum yapabilmek için bu çalışma kapsamında yapılan jeokimya analizleri kıta-içi yay arkası (intra-continental back-arc) olarak yorumlanan farklı alanlarda yüzeylenen volkanik kayaların kimyası ile karşılaştırılmıştır. Bu çalışmanın jeokimya analiz sonuçları kıta-içi yay arkasında (intra-continental back-arc) meydana gelen volkanizmanın kimyası ile uyumluluk göstermektedir. Bu çalışma sonuçlarına göre elde edilen La/Yb: 4.42-7.25 Ba/La: 16.40-43.87 Sm/Nd: 0.22-0.25 değerleri Jiang ve diğ.,(2017) tarafından ileri sürülen tipik kıta-içi yay ardı ortamını temsil eden (La/Yb)N > 3, Ba/La > 10 and Sm/Nd < 0.3 değerleri ile uyumluluk sağlamaktadır. İshaklı ve Riva Formasyonu içerisinde tüf seviyelerinden U-Pb zirkon analizi için örnek alınmıştır. U-Pb zirkon yaşları sırasıyla 75.45 My (Orta Kampaniyen) ve 78.46-76.29 My (Alt Kampaniyen) olarak belirlenmiştir. Pontidlerin kuzeyi boyunca yapılan eski çalışmalar sonucu İshaklı Formasyon'unun (Dereköy) yaşı paleontolojik veriler ile Turoniyen-Santoniyen olarak belirlenmiştir. İshaklı Formasyonu içersinde kumtaşlarından hazırlanan ince kesitler içerisinde Globotruncanita cf. elevata (Brotzen), Globotruncana cf. arca (Cushman) ve Globigerinelloides sp. fosilleri tespit edilmiştir. Bu fosiller İshaklı formasyonunun Kampaniyen döneminde çökeldiğini işaret etmektedir. Paleontolojik ve U-Pb zircon yaşlandırma sonuçları birbiri ile uyum göstermektedir. Bu çalışma sonuçlarına göre Üst Kretase volkanizması, İstanbul Zon'unun kuzeyinde U-Pb zirkon yaşları ve paleontolojik verilere göre Kampaniyen döneminde aktivitesini sürdürmüştür. Elde edilen bilgiler ışığında İstanbul Zonun'da Kampaniyen döneminde yay-önü türbiditik ortamından yay/yay-içi volkanizmaya geçiş olduğu ve volkanizmanın batıya doğru gençleştiği düşünülmektedir. Doğu Pontidlerde ve Sred-Gora zonunda Kampaniyen döneminde gözlenen volkanizma yüksek-K kalk-alkalen ve şoşonitik karaktere sahiptir. Bu çalışma verileri ile yapılan karşılaştırmalar sonucu Tetis okyanusunun yitimi ile gerçekleşen kalk-alkalen yay volkanizması Karadeniz'in bir yay-ardı havza olarak açılması sonucu volkanizmanın karakterinin yüksek-K ve şoşonitik karaktere geçiş yaptığını işaret etmektedir.
Özet (Çeviri)
The Upper Cretaceous volcanic arc belt extends along the southern coast of the Black Sea from Bulgaria in the west and to Iran in the east. The Istanbul Zone, in which the study area is located, is separated from the Sakarya Zone by the Intra-Pontide Suture in the south and from the Strandja Zone by the West Black Sea Fault in the west. The study area covers an area of approximately 330 km2 on the eastern side of the Bosphorus. The Upper Cretaceous volcanic units exposed roughly in E-W direction to the north of the Istanbul Zone are associated with a magmatic arc that developed as a result of the subduction of the Tethys ocean to the north, under the continental margin of Laurasia. The Upper Cretaceous volcanism continued its activity along the north of the Pontides in Turkey in the Turonian-Campanian interval. These volcanic units are clearly observed in the north of the Istanbul Zone, in the area from Anadolu Kavağı to the west of Şile. The Upper Cretaceous volcanic series are divided into two formations; İshaklı and Riva Formations. The İshaklı Formation represents a fore-arc environment composed of volcanic sandstone, shale, siltstone, marl, tuff, and epiclastic rocks. The slump structures observed in the turbiditic sequence together with plant remains and a small number of coal formations in the sandstone indicating that the sediments were deposited in a fore-arc turbidite fan, most probably in front of a river delta. The Riva Formation consisting of andesitic-basaltic lavas, agglomerates, tuffs, and volcaniclastic rocks represents an arc / intra-arc environment and transitionally lies over the İshaklı Formation. The volcanic clasts in the Riva Formation are mainly angular and large. This indicates that the blocks were not transported far from the source area. Poorly lithified terrestrial sandstones and conglomerates unconformably overlie the volcanic units. The Upper Cretaceous volcanic units are overtrust by the Paleozoic sedimentary sequence along the Eocene Sarıyer-Şile Thrust Fault. The trace elements of the volcanic rocks normalized to the primitive mantle show enrichment in lithophile elements with large ion diameters (LILE), while they show depletion in elements with low ion radius (HFSE). The relatively high ratio of LILE / HFSE and negative Nb, Ta, and Ti anomalies indicate that volcanism developed in a subduction environment. The results of geochemical analysis obtained during this study were compared with geochemical characteristics from the whole Upper Cretaceous arc belt in the Pontides to understand spatial and temporal relationship of the volcanism. Regional correlation suggests that the volcanism in the western part of the Istanbul Zone has similar geochemical features with that of the eastern Istanbul Zone and the Strandja Massif, but displays some differences with the Eastern Pontides and the Sredna-Gora Zone. On the other hand, geodynamic setting of the volcanism in the Istanbul region, shows close similarities with the Squanzi belt NW China which is interpreted as an intra-continental back-arc. LA-ICPMS U-Pb zircon dating were performed on the tuff levels from the İshaklı and the Riva formations, which yielded 75.45±1.38 Ma (Middle Campanian) and 78.461.17-76.292.48 Ma (Lower Campanian), respectively. Paleontological data from the İshaklı Formation confirm these age results and indicate that the age of the İshaklı Formation is Middle-Upper Campanian. Stratigraphy, geochemistry and U-Pb ages obtained from the Upper Cretaceous volcanic rocks together with regional geological data compiled from the Pontides indicate that there was a transition during the Campanian from fore-arc to intra-arc setting when the Western Black Sea basin opened as a back-arc. In the light of the information obtained, it is thought that there was a transition from the fore-arc turbiditic deposition to intra-arc volcanism in the Campanian period in the Istanbul Zone and the volcanism become younger was rejuvenated towards the west. The volcanic activity observed in the Campanian period in the Eastern Pontides and the Sredna-Gora Zone has high-K calc-alkaline and shoshonitic character. As a result of spatial and temporal correlation made with such regions of the Pontides showed that the calc-alkaline arc volcanism that formed as a result of the subduction of the Neo-Tethys ocean shifted to the high-K and shoshonitic character as a result of the opening of the Black Sea as a back-arc basin.
Benzer Tezler
- İstanbul-Zonguldak tektonik birliğini kesen daykların petrolojisi ve jeodinamik evrimi
Petrology and geodynamic evolution of dykes cross-cutting the İstanbul-Zonguldak tectonic units
FATİH ŞEN
Doktora
Türkçe
2019
Jeoloji Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAYRETTİN KORAL
- Alanya-Demirtaş-Bucak-Kızılcaşehir (Antalya) civarının stratigrafi, petrografi ve jeokimyası
Stratigraphy, petrography and geochemistry of the Alanya-Demirtaş-Bucak-Kızılcaşehir (Antalya) area
GÜRSEL KANSUN
Doktora
Türkçe
2000
Jeoloji MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. HALİL BAŞ
- Pontid-anatolid çarpışma zonundaki mağmatik ve metamorfik kayaçların petrolojisi ve yapısal evrimi, Dursunbey, KB Türkiye
Petrology and structural evolution of magmatic and metamorphic rocks of the pontide-anatolide collision zone, Dursunbey, NW Turkey
ZEYNEP ÖZBEY
Doktora
Türkçe
2010
Jeoloji Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALASTAİR ROBERTSON
PROF. DR. TİMUR USTAÖMER
- Aladağ Volkanı ve dolayının (Akkoz, Kötek ve Hamamlı; Kars İli) volkanostratigrafisi, jeokimyası ve petrolojisi
Volcanostratigraphy, geochemistry and petrology of aladağ volcano and around (Akkoz, Kötek and Hamamli; Kars Province)
OLGUN DURU
Doktora
Türkçe
2019
Jeoloji Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET KESKİN
- Doğu pontidler'deki (KD Türkiye) jura volkanitlerinin petrolojisi ve düşük sıcaklık- basınç metamorfizması
Petrology and low temperature- pressure metamorphism of jurassic volcanism in the eastern pontides (NE turkey)
TÜLAY BAK
Doktora
Türkçe
2018
Jeoloji MühendisliğiKaradeniz Teknik ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CÜNEYT ŞEN