The petrogenesis and geodynamic setting of the late cretaceouse plutonic and volcanic rocks from Çaykara magmatic complex (Araklı/ Trabzon, NE Turkey)

Çalışma alanı Karadeniz bölgesinin doğusunda, Araklı (Trabzon) İlçesi'nin güneyinde ve Kaçkar Batoliti'nin batı kısmında yer almaktadır. Alanda Üst Kretase yaşlı plütonik ve volkanik kayaçlar yüzeylenmektedir. Bu çalışmanın amacı, Araklı (Trabzon) ilçesinin güney kesiminde bulunan Çaykara Magmatik Kompleksine ait volkanik ve plütonik kayaçların petrolojik, jeokronolojik ve izotopik özelliklerini incelemektir. Çalışma alanının tabanında Geç Kretase yaşlı bazalt ve andezitlerden oluşan Taşlıyayla Volkanitleri bulunur. Taşlıyayla Volkanitleri iri taneli granit, granodiyorit, monzogranit ve diyorit bileşimli kayaçların oluşturduğu Geç Kretase yaşlı Gündoğdu Plütonu tarafından kesilmiştir. Plüton içerisinde, oval yarı köşeli kayaçlar şeklinde diyorit ve kuvars monzodiyorit kompozisyonda mafik magmatik anklavlar (MMA) bulunur. Gündoğdu r çeşitlilik gösterir. Geç Kretase yaşlı Boğalı Plütonu granit ve monzogranitten oluşmuştur ve diyorit ile kuvars monzodiyorit bileşiminde MMA içerir. Geç Kretase yaşlı kayaçlar, Eosen yaşlı asidik ve bazik dayklar tarafından kesilmiştir. Geç Kretase'de oluşmuş kayaçlar içerisindeki zirkon minerallerinden itibaren yapılan SHRIMP U-Pb yaş analizlerinden, Taşlıyayla Volkanitleri'nin 92.5 ± 2 My (Turoniyen), Gündoğdu Plüton'un 85.0 ± 2.4 My (Santoniyen) ve Boğalı Plüton'un 83.6 ± My (Kampaniyen) yaşında oldukları saptanmıştır. Taşlıyayla volkanik kayaçlarının ana ve iz element içeriklerindeki farklılıklar, plajiyoklaz, klinopiroksen, klorit, Fe-Ti oksitler, apatit, ± amfibolün bazaltik ve andezitik kayaçların oluşumları sırasındaki geçirmiş oldukları fraksiyonel kristalleşmesi ile açıklanmıştır. İlksel mantoya-normalize edilmiş element diyagramlarında, büyük iyon çaplı elementler ve hafif nadir toprak elementlerin zenginleştiği, yüksek alan enerjili elementlerin tüketildiği görülmektedir. Kondrite normalize edilmiş nadir toprak elementi desenleri birbirine benzer ve paraleldir ((La/Lu) N = 4-11). İz element modelleri volkanitleri oluşturan magmanın sığ-manto kaynağının (yani MORB benzeri spinel-lerzolit) düşük ila orta derecede bölümsel ergimesi ile oluştuğunu göstermektedir. Kimyasal ve izotopik bileşimleri Taşlıyayla Volkanitlerini oluşturan magmaların farklı petrolojik olaylar sonucu kimyasını değiştirdiğini (fraksiyonel kristallenme, birbiri ardından gelen mafik magmaların birbiriyle karışımı ve/veya az miktarda da olsa kabuksal kirlenmesi gibi) göstermektedir. Gündoğdu Plütonunun Al-doygunluk indisi metalüminden peralümine geçişli yönseme sunarken, Boğalı Plütonu metalümin özelliklidir. Her iki plütonda, K, Rb, Th ve U gibi büyük iyon yarıçaplı litofil elementlerce bakımından zenginleşmiş ve Nb, Ta, Sr, P ve Ti bakımından tüketilmiştir. Kondrite normalleştirilmiş lantanit grubu element diyagramlarında, (La/Lu) N oranları 5-15 arasında değişir ve belirgin negatif Eu anomalileri (Eu/Eu* = 0.3-0.93) gösterirler. 87Sr/86Sr(i), 143Nd /144Nd(i) ve 206Pb/204Pb(i) izotopik oranları, Gündoğdu Plütonu için sırasıyla 0.703552 ila 0.711929, 0.512222 ila 0.512084 ve 17.986 ila 18.534 arasındayken, Boğalı Plütonu için 0.706097 ila 0.706657, 0.512279 ila 0.512341 ve 18.247 ila 18.718'dir. Söz konusu izotop değerlerinden Gündoğdu için hesaplanan εNd (85) değerleri -7.58 ile -9.65 arasında, Boğalı için hesaplana εNd (80) değerleri -3.92 ile -9.65 arasında değişmektedir. İncelenen kayaçların kimyasal özellikleri volkanik yay alanlarında bulunan granitik kayaçlarla benzer özelliklerdedir. Plütonları oluşturan kayaçların mineral kimyasına göre belirlenen kristalleşme koşulları bunların kayaçların genellikle orta-sığ kabuk derinliklerinde kristalleştiğini göstermiştir. Gündoğdu Plütonunu oluşturan magmanın kaynağı, metagrovak, amfibolit, metabazalt ve metapelitik kayaçların, litosferik mantodan türeyen magmanın etkisiyle kısmı ergimesi ve her iki ergiyiğin karışmasıyla oluşan bir magmadır. Buna karşın Boğalı Plütonunu oluşturan magmanın kaynağı amfibolitik kayacın litosferik mantodan türeyen magmanın etkisiyle kısmı ergimesi ve her iki ergiyiğin karışmasıyla oluşan bir magmadır. İzotop ve iz elementlerden oluşturulan karışım modelinde Gündoğdu Plütonunu oluşturan magmanın %65-60 kabuktan ve 35-40 mantodan, Boğalı Plütonunu oluşturan magmanın, ~%25-35 kabuk ve ~%65-75 mantodan türetilmiş magmadan oluştuğu hesaplanmıştır. Genel olarak Gündoğdu ve Boğalı Plütonlarının içermiş olduğu MMA'lar izotopik olarak host (ana) kayaçlarına benzerlik gösterir ve aynı oluşum süreçlerini paylaştığını gösterir. Silisyumdioksite karşı çizilen ikili değişimda fraksiyonel kristalleşmenin (FC) plutonları oluşturan magmanın oluşumunda aktif rol oynadığını göstermektedir. Taşlıyayla volkanik kayaçları Turoniyen'de Neotetis Okyanusu'nun kapanmasının ilk aşamasında spinel içeren lerzolitlerin yüksek derecelerde sığ derinliklerde (yaklaşık 50 km) ergimesi sonucu ortaya çıkan magmadan oluşmuştur. Gündoğdu ve Boğalı plütonları, Neotetis Okyanusu'nun kapanmasının olgunluk (Santoniyen) ve son aşamalarına denk (Kampaniyen) yay üzerindeki kabuğun mantodan gelen magma ile ergimesi ve karışması sonucu oluşmuştur.