Geri Dön

ERCİYES STRATOVOLKANININ MAGMATİK-PETROLOJİK EVRİMİNİN JEOKİMYASAL YAKLAŞIMLA İNCELENMESİ

ERCİYES STRATOVOLKANININ MAGMATİK-PETROLOJİK EVRİMİNİN JEOKİMYASAL YAKLAŞIMLA İNCELENMESİ

  1. Tez No: 806345
  2. Yazar: MERİÇ CAN GÖZÜDOK
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET KESKİN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Jeoloji Mühendisliği, Geological Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Katı Yer Bilimleri Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Jeodinamik Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Erciyes Dağı, Orta Anadolu volkanik kompleksinde yer alan, 3916 m yüksekliği ile en yüksek topoğrafyaya sahip ve volkanizmanın en geniş yayılım sergilediği tipik bir strato (tabakalı) volkandır. Çalışma alanı Kayseri il sınırları içerisinde ve 1/100.000 ölçekli Kayseri K34, K35, L34 VE L35 paftalarını içermektedir. ~2000 km2'lik alana yayılmış volkanizma ürünleri bu çalışma kapsamında detaylıca haritalanmıştır. Saha çalışmaları ve haritalama aşamasında hava fotoğrafları, topoğrafik haritalar, daha önceki literatüre ait jeoloji haritaları, uydu görüntüleri ve GPS kullanılmıştır. Volkano-stratigrafik kesit oluşturulmuş ve birimler evrelere ayrılmıştır. Bunlar sırasıyla; (1) Koçdağ Evresi, (2) Erciyes-I Volkan Oluşturan Püskürmeler Evresi, (3) Erciyes-II Patlamalı Yıkıcı Püskürmeler Evresidir. Bunlardan ilki olan Koçdağ Evresi ise kendi içinde iki alt evreye ayrılmıştır. I-a Koçdağ Lav Evresi ve I-b Koçdağ Piroklastikleri Evresi. Pliyosen'de Koçdağ evresi ile başlayan volkanik faaliyet yaklaşık 2,5 My önce bir kaldera çökmesi ile son bulmuş ve geride lav akma ürünleri ile günümüze kadar korunmuş kalın piroklastik istifler bırakmıştır. Geç Pliyosen dönemde dasitik dom ve lav akıntıları ile Erciyes-I volkan oluşturan püskürmeler evresi başlamıştır. Bazaltik, bazaltik andezitik, andezitik ve dasitik lav akmaları şeklinde bu evre Pleistosen sonuna dek sürmüştür. Volkanik aktivite Pleistosen sonu ve Holosen başında Erciyes-II patlamalı yıkıcı püskürmeler evresine geçmiş 5 bin yıl öncesine dek devam etmiştir. Son 10.000 yıl içerisinde volkanik faaliyet göstermiş olan volkanlar aktif olarak tanımlanırlar. Bu bağlamda Erciyes aktif bir strato-volkandır. Yaklaşık 1,4 milyon nüfusa sahip Kayseri ilinin, Erciyes strato-volkanının hemen yamacında yer aldığı değerlendirildiğinde Kayseri ili için volkanik bir afet riskinin mevcut olduğu ifade edilebilir. Bugün morfolojileri belirgin şekilde gözlenebilen Perikartın, Dikkartın ve Karagüllü domları bu dönemin ürünleridir. Araziden derlenen 30 adet örneğin mineralojik-petrografik ve jeokimyasal özellikleri, önceki çalışmalara ait veriler ile birlikte incelenerek, Erciyes strato volkanını oluşturan magmatik sistemin evrimi, gelişimi, kökeni, jeodinamik ve tektonik konumu ile alakalı olarak magma kaynağının karakteristiklerinin incelenmesi ve bir tektono-magmatik model oluşturulması amaçlanmıştır. Erciyes volkanının ürünlerinin bileşimi bazalttan riyolite kadar çeşitlilik göstermektedir. Bazaltlar genel itibariyle plajioklaz, olivin ve piroksenleri, bazaltik andezitler plajioklaz, olivin ve piroksenlerden, andezitler olivin, piroksen amfibol ve plajioklazları, dasitler plajioklaz, piroksen, amfibol ve opak mineralleri, riyolitler ise piroksen, amfibol ve plajioklaz kristallerini içermektedir. SiO2 < %53 içeriğine sahip birkaç örnek dışında Koçdağ-Erciyes volkanik sistemine ait volkanik birimlerin tümü subalkalin (kalkalkalin) karakterdedir. Pearce (1982)'e ait Zr-Ti ayırım diyagramında Erciyes strato-volkanına ait tüm evrelerin bazaltik bileşime sahip ürünleri levha içi lav bölgesi içerisinde kalmışlardır. Bununla birlikte, Th, Hf, Ta, Zr ve Nb'un kullanıldığı üçlü sistem tektono-magmatik ayrım diyagramlarında örneklerin çoğunun destrüktif levha sınırı bazaltları (yıkıcı levha sınırları içinde dalma batma zonunda gelişen yay volkanizması) bölgesinde yer almaktadır. İlksel magma, zenginleşmiş MORB (E-MORB) türü bir manto kaynak alanından türeyerek belirgin bir“yitim bileşeni”içerecek şekilde Th/Yb'ca zenginleşerek diyagonal manto metasomatizma (MM) trendinden ayrılır. Koçdağ evresine ait bazik lavlar ve Erciyes volkan oluşturan püskürme evresinde oluşmuş bir skorya konisine ait bazik örnekler (bu ikincisi bu çalışmada kapsamında alınan bir örnektir) diyagramlarda sistematik olarak piroksenit ergime ve mafik litoloji alanlarına iz düşmüştür. Bu lavların bir kısmı alkali karakter sergiler ve jeokimyasal açıdan en yüksek Th/Yb oranlarına, yani en yüksek yitim kuşağı zenginleşmesine (SZE) sahiptirler. Piroksenit ergimesinden türemiş magmalar ile astenosferik manto kökenli magmalar arasındaki olası etkileşimi yansıtan bulgular mevcuttur. Bu çalışmadan elde edilen bulgular, daha derinden gelen astenosferik ergiyiklerin piroksenitik karaktere sahip metasomatize litosferik mantodan türemiş ergiyiklerle karışmış ve belki de ısı transferi ile litosferik mantoyu ergitmiş olabileceğini desteklemektedir. Astenosferik ergiyiklerin varlığı, doğrultu atımlı fay sistemi içinde (Ecemiş fayı) gelişmiş, doğrultu atımın yanı sıra gerilmenin de egemen olduğu bir pull-apart havza üzerinde yer alan Erciyes sisteminin altında litosferin tektonik incelmesi, bunun sonucunda astenosferin yükselip basınç serbestlemesine uğraması mekanizması ile bağlantılı görünmektedir. Bazik lavların magma evriminde AFC (asimilasyon ile birlikte gelişen fraksiyonel kristallenme) baskın mekanizmalar değildir. Özellikle Koçdağ evresi bazaltlarının tümünde olmak üzere örümcek diyagramlarda lavların büyük bölümünde yay bileşeni için karakteristik olan Ta-Nb negatif anomalisi gözlenmiştir. Bu tez kapsamında elde edilen ve literatürden derlenen jeokimyasal veriler birlikte değerlendirildiğinde, Koçdağ-Erciyes sisteminde magmaların üç farklı kaynak alandan türemiş olabilecekleri modeli ağırlık kazanmaktadır. Bunlar: (1) E tipi MORB, (2) yitim bileşeni içeren piroksenit izi taşıyan metasomatize bir kaynak ve (3) OIB tipi lavların türemiş oldukları astenosferik kaynaktır ve bu kaynaklardan türeyen magmaların birbirleri ile etkileşim geçirmiş olabileceğine dair ip uçları vardır. Ta ve Nb'da (komşu Th ve La'a nazaran) görülen belirgin düşümlerin (depletion) olması, bu kaynaklar arasında piroksenitik olanın tipik bir yay bileşeni içerdiğine işaret etmektedir. Kuvaterner'den günümüze bölgede aktif bir yay ortamı olmadığı için bu yay bileşeni, bölgede geçmişteki jeolojik dönemlerde var olan okyanusların yitimlerinin litosferik mantodaki metasomatik etkisine bağlı olmalıdır. Koçdağ ve daha geç evrede püskürmüş olan Erciyes volkanitlerinin iki farklı bazaltik uç üyeden başlayarak magmatik süreçlerin (ayırımsal kristallenme, magma karışımı, AFC gibi) etkisinde evrimleşmişlerdir. Biri alkali, diğeri kalkalkali karakterli bu bazik uç bileşimler arasında belirgin bir karışım (mixing) ilişkisini gösteren Y eksenine paralel düşey trendler bulunmaktadır. Veri noktaları Dy/Yb'a karşı SiO2 tüm kaya varyasyon diyagramında amfibol kristallenmesini yansıtan negatif trende yakın dizilim göstermektedir. Dolayısıyla Erciyes stratovolkan sisteminin tüm evrelerinde derin amfibol kristallenmesinin egemen olması gerektiği görülür. Sahadan derlenen örneklere ait ince kesitlerde amfibolün az miktarda bulunuyor oluşu, Davidson vd. (2007)'nin tanımlamış olduğu amfibol süngeri modeline benzer bir mekanizmanın Erciyes stratovolkanı için de geçerli olabileceğini gösterir. AFC modelleme sonuçlarına göre, özellikle ortaç ve asit magma bileşimlerinde Koçdağ-Erciyes volkanik sistemini besleyen magma odalarında kristallenmeye üst kıtasal kabuk asimilasyonunun da önemli ölçüde eşlik etmiştir. FC ve magma karışım süreçlerini test etmek adına oluşturulan diyagramlar magma odası içerisinde bulunan evrimleşmiş magmanın dönemsel olarak ilksel (parental) bazik magma tarafından tazelenmiş olabileceğini gösterir. Bu tazelenme olayları, başlıca püskürme evrelerini ve hatta belki de kaldera oluşumunu tetiklemiş olabilir. Ana element oksit ve iz element Harker diyagramları üzerinde veri noktalarının dağılımı, magmaların Erciyes volkanı altında birbirlerine yakın birden çok magma odasında evrimleşmeleri ve birbirleri ile sık sık etkileşip karışarak püskürmüş olabilecekleri modelini ön plana çıkartır.

Özet (Çeviri)

Mount Erciyes is a typical strato-volcano located in the Central Anatolian volcanic complex, with an altitude of 3916 m. Mount Erciyes contains many domes at different heights around the main cone. The main ones are in the north of Erciyes; Oğlakkıran Hill (2909 m), Sütdonduran Hill (2797 m), Perikartını Hill (2505 m), Kefelidağı (2395 m), Karagüllü Hill (2429 m), Lifos Hill (2509 m). Koç Mountain (2628 m) in the east. Büyükgüzelce Hill (3012 m), Eğrikuzey Hill (2926 m), Gelence Hill (2593 m) in west and Yılband Mountain (2579 m) in the northwest. The study area is within the provincial borders of Kayseri and includes 1/100,000 scaled topographical map sheets numbered Kayseri K34, K35, L34 and L35. Volcanic products covering an area of 2000 km2 were mapped in detail within the scope of this study. It can be easily said that there are more than one parameter affecting the geomorphology of a strato-volcano, which developed in the fault zone and whose summit does not lack a glacier. In order to fully understand the geomorphology of Erciyes that we observe today, joint studies of different disciplines such as physical volcanology, tectonics and glacial geomorphology are needed. It is known that these three different main factors, volcanism, tectonism and glacial activity simultaneously affect the geological and geomorphological processes of the region for a long time. Aerial photographs, topographic maps, geological maps of previous literature, satellite images and GPS were used in the field studies and mapping. A composite volcano-stratigraphic section of the Koçdağ-Erciyes volcanic system was constructed in this study and the volcanic units were divided into three separate phases. These are respectively; (1) Koçdağ Phase, (2) Erciyes-I effusive-extrusive eruptions phase, (3) Erciyes-II effusive-extrusive and explosive eruptions phase. The first of these, the Koçdağ Phase, is divided into two sub-phases. I-a Koçdağ Lava Phase and I-b Koçdağ Pyroclastics Phase. The volcanic activity that started with the Koçdağ phase in the Pliocene ended with the collapse of a caldera about 2.5 My ago, leaving behind lava flow products and thick pyroclastic successions preserved until today. Erciyes-I effusive-extrusive eruption phase started with the formation of dacitic domes and lava flows during the Late Pliocene period. This phase, in the form of basaltic, basaltic andesitic, andesitic and dacitic lava flows, lasted until the end of the Pleistocene. Volcanic activity shifted to the Erciyes-II effusive-extrusive and explosive eruptions phase in the late Pleistocene-early Holocene and continued until 5 thousand years ago. Volcanoes that show any signs of volcanic activity in the last 10,000 years are defined as active. In this context, Erciyes is an active strato-volcano. Considering that Kayseri province, with a population of approximately 1.4 million, is located on the slope of the Erciyes strato-volcano, it can be stated that there is a volcanic disaster risk for Kayseri province. Perikartin, Dikkartin and Karagüllü domes, whose morphologies can clearly be observed at present, are the products of this period. By analyzing the mineralogical-petrographic and geochemical properties of 30 samples collected from the field, it is aimed to construct a tectono-magmatic model related to the evolution-development, origin, geodynamics, tectonic setting and source characteristics of the igneous system making up the Erciyes strato volcano. The volcanic products of the Erciyes-Koçdağ volcanic system vary in a wide composition from basalt to rhyolite. The most common mineral species making up these lithologies are as follows: basalts generally consist of plagioclase, olivine and pyroxenes; basaltic andesites consist of plagioclase, olivine and pyroxenes; andesites are composed of olivine, pyroxene, amphibole and plagioclase; dacites are made up of plagioclase, pyroxene, amphibole and opaque minerals; while rhyolites consist of pyroxene, amphibole and plagioclase crystals. Except for a few samples with SiO2 < 53%, all volcanic units belonging to Koçdağ-Erciyes volcanic system are subalkaline (calcalkaline). In the Zr-Ti discrimination diagram of Pearce (1982), the basaltic products of all phases of the Erciyes strato-volcano fall into the intraplate field. However, in ternary tectono-magmatic discrimination diagrams utilizing Th, Hf, Ta, Zr and Nb elements, most of the samples plot into the region of destructive plate boundary basalts (i.e., arc volcanism). The primordial magma driven from an enriched MORB (E-MORB) type mantle source is separated on Ta/Yb vs. ThYb diagram of Pearce (1983) from the diagonal mantle metasomatism (MM) trend towards higher Th/Yb values, displaying an apparent“subduction component”. Basic lavas from the Koçdağ phase and a basic sample from a scoria cone belonging to the Erciyes-I effusive-extrusive phase (the latter is a sample taken in this study) systematically fall into the pyroxenite melting and mafic lithology areas on a series of diagrams. Some of these lavas exhibit alkaline character and geochemically have the highest Th/Yb ratios, i.e., the highest subduction zone enrichment (SZE). There is evidence for a possible interaction between magmas derived from the pyroxenitic and the asthenospheric mantle sources. Deeper asthenospheric melts should have mixed with melts derived from metasomatized lithospheric mantle with pyroxenitic character and perhaps melted the lithospheric mantle by heat transfer en route to the surface. The presence of asthenospheric melts seems to be related to the tectonic thinning of the lithosphere under the Erciyes system, which is located on a pull-apart basin developed within a strike-slip fault system (Ecemiş fault). The aforementioned system has been dominated by extension as well as strike-slip movements, and as a result, the mechanism of uplift and decompression might have caused partial melting in the asthenosphere. AFC (fractional crystallization with assimilation) is not the dominant mechanism for the basic lavas. Ta-Nb negative anomaly, which is characteristic for arc composition, was observed in most of the lavas in spider diagrams, especially in all Koçdağ phase basalts. Geochemical data suggest that magmas in the Koçdağ-Erciyes system may have derived from three different source areas. These are: (1) E-type MORB, (2) a metasomatized source with a pyroxenitic geochemical signature having a clear subduction component, and (3) OIB-type asthenospheric source. It should be noted that geochemical variations on various diagrams suggest that the magmas derived from these sources might have been interacted with each other before erupting to the surface. The pronounced depletion of Ta and Nb (compared to neighboring Th and La) indicates that the metasomatic pyroxenitic source contained a typical arc signature. This arc component seems to have been inherited from the subduction of previous oceans that existed in the region in the past geologic periods. Volcanic units of the Koçdağ – Erciyes system includes magmas evolved from two different basaltic end members under the influence of a number of magmatic processes (such as differential crystallization, magma mixing, AFC). There are vertical trends at basic ends of most Harker diagrams, lying parallel to the Y axis indicating a clear mixing relationship between these clearly-defined basic end-member compositions, one of which is alkaline and the other is calc-alkaline. The data points align close to the negative trend reflecting amphibole crystallization in the Dy/Yb versus SiO2 variation diagram. Therefore, a deep amphibole crystallization seems to have dominated the all phases of the Erciyes stratovolcanic system. The scarcity of amphibole as a phenocryst phase on the thin sections of this study indicates that a mechanism similar to the amphibole sponge model described by Davidson et al. (2007) might have been an important mechanism for the Erciyes stratovolcano. Our AFC modeling results indicate that the magma chambers feeding the Koçdağ-Erciyes volcanic system were experienced crystallization accompanied by significant amount of assimilation of the upper continental crust (i.e., AFC), especially at medium to acid magma compositions. Diagrams constructed to test FC and magma mixing processes show that the evolved magmas within the magma chambers may have been periodically replenished by the parental basic magma. These replenishment events should have triggered eruptions and possibly caldera formation. The distribution of data points on the major element oxide and trace element Harker diagrams suggests that magmas may have evolved in multiple magma chambers below Erciyes, close to each other and may have interacted with each other via magma mixing.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    97776

    Erciyes stratovolkanı'nın jeokimyasal evrimi

    Geochemical evolution of Erciyes stratovolcano

    BİLTAN KÜRKCÜOĞLU

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2000

    Jeoloji MühendisliğiHacettepe Üniversitesi

    Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ABİDİN TEMEL

  2. Tez No

    128933

    Kayseri yöresinin (Mimarsinan-Yazır arası) jeolojisi ve depremselliği

    The Geology and earthquake risk analysis of Mimarsinan-Yazır region (Kayseri)

    FATMA DİKMEN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2002

    Jeoloji MühendisliğiNiğde Üniversitesi

    Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. GÜNER ÜNALAN

  3. Tez No

    415397

    Petrography and geochemistry of the monogenetic volcanoes in the southern part of the Central Anatolian Volcanic Province

    Orta Anadolu Volkanik Bölgesi'nin güney kesiminde yer alan monojenetik volkanların petrografisi ve jeokimyası

    GÖKSU USLULAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Jeoloji MühendisliğiMuğla Sıtkı Koçman Üniversitesi

    Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. GONCA KUŞCU

  4. Tez No

    66083

    Erciyes stratovolkanı'nın (Orta Anadolu) volkanolojik ve petrolojik gelişiminin incelenmesi

    Investigation of volcanological and petrological evaluation of Erciyes Strato-Volcano (Central Anatolia)

    ERDAL ŞEN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1997

    Jeoloji MühendisliğiHacettepe Üniversitesi

    Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. ERKAN AYDAR

  5. Tez No

    855341

    Erciyes fayı'nın aktif tektonik ve paleosismolojik özellikleri (orta anadolu fay sistemi, Türkiye)

    Active tectonic and paleosesimological features of the erciyes fault (Central Anatolian fault system, Turkey)

    İREM AVCU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Jeoloji MühendisliğiDokuz Eylül Üniversitesi

    Uygulamalı Jeoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HASAN SÖZBİLİR

Geri Dön