Pre-collisional accretion and exhumation along the Southern Laurasian active margin, Central Pontides, Turkey

Orta Pontidler Alp-Himalaya orojenik kuşağı içindeki çarpışma öncesi tektonik kıtasal büyüme ile karakterize olan eklemlenmeli-tipteki bir orojenik alanı temsil eder. Bölge, Lavrasya aktif kıta kenarı ile Gondwana kökenli Kırşehir bloğu arasına sıkıştırılmış Mesozoik yaşlı dalma-batma ve eklemlenme karmaşıkları ile okyanus-içi bir yayı içerir. Dalma-batma ve eklemlenlenme karmaşıkları temel olarak Lavrasya aktif kıta kenarını temsil eden Albiyen-Turoniyen eklemlenme kamasından oluşur. Kuzey kesimlerde, bu kama Lavrasya aktif kıta kenarında çökelmiş ve takiben eklenerek başkalaşıma uğramış Alt Kretase yaşlı geniş bir denizaltı türbidit yelpazesinin ıraksak kesimlerini temsil eden sleyt/fillat ve metakumtaşı ardalanması ile rekristallize kireçtaşı, sodik amfibolllü metabazit (PT= 7–12 kbar and 400 ± 70 ºC) ve serpantinit tektonik dilimlerini içerir. Bu istife ait metapelitik kayaçların organik malzeme Raman spektrumları (RSCM), istifin farklı metamorfik sıcaklıklara sahip metamorfik paketler içerdiğini göstermektedir. Metapelitik kayaçların çoğunluğu düşük sıcaklıklarda (ca. 330 °C) oluşmuş sleytler olup grafit (G) ve D2 kusur bantlarının ayrışmaması ile karakterize olur. Bu kayaçlar muhtemelen Albiyen eklemlenme kamasının ucu boyunca kazınmış ıraksak türbiditleri temsil etmektedir. Geri kalan metapelitik kayaçlar ise omuz kesiminde D2 bandı yer alan hafifçe belirginleşmiş G bantları ile karaktarize olan fillatlardır. Bu fillatların metamorfizma sıcaklıkları 370-385 °C olarak sınırlandırıldı. Fillitik kayaçlar başlangıç mavişist fasiyesli metabazit şeridi ile ilişkilidir ve kazınmış ıraksak türbiditler içinde kıymık halinde bulunmaktadır. Bu kayaçlar muhtemelen bazal sıyrılma boyunca kama-altı-sıvanmış kıtasal metasedimentleri ile okyanus kabuğu basaltlarını temsil eder. Bu kama-altı-sıvanmış kayaçların, kazınmış ıraksak türbiditler içine tektonik olarak yerleşmesi muhtemelen kamanın tektonik olarak kalınlaşmasına ve yükselmesine neden olan dizi-dışı bindirmelerce sağlanmıştır. Fillatların 40Ar/39Ar fengit yaşları yaklaşık 100 Ma olup Albiyen yaşlı bir dalma-batmaya ve bölgesel yüksek basınç başkalaşımına işaret eder. Eklenmiş kıtasal metasedimentler genişlemeli bir makaslama zonu boyunca okyanusal yüksek basınç/düşük sıcaklık metamorfik kayaçlarının üzerine gelir. Okyanusal metamorfik dizi baskın olarak tektonik olarak kalınlaşmış derin-oluşumlu eklojit ve mavişist fasiyesli metabazitleri ve mikaşistleri kapsar. Çalışma alanında, metabazitler yersel olarak granatlı epidot-mavişistlerdir (PT= 17 ± 1 kbar and 500 ± 40 °C). Lavsonit-mavişistler makaslama zonu boyunca bloklar halinde yüzeyler (PT= 14 ± 2 kbar and 370–440 °C). Bu kayaçlar muhtemelen yitimin başlangıç aşamasındaki zayıf makaslama stres rejimi ile ilişkilidir. Makaslama zonu yakınında, yüzeyleme boyunca yaygın bir biçimde makaslanan taban mikaşistleri kuvars, fengit, paragonit, klorit, rutil, ile kinematik ile eş anlı gelişen albit porfiroblastı içerir. Bu tip mikaşistler turmalinli olup, bunların gerileme tabiatları makaslama zonları boyunca yüksek akışkan akısı olduğunu akla getirir. Başkalaşımın doruk koşullarına ait mineral toplulukları, makaslama zonunun uzağındaki, yüzeyleme esnasında yamulmaya maruz kalmamış alanları temsil eden kloritoyid-mikaşistlerde kısmen korunmuştur. Kloritoyid-mikaşistlerde üç farklı metamorfik birliktelik tanımlandı ve bunların sıcaklık-basınç koşulları Theriak-Domino tarafından hesaplanan yalancı kesitler ile içerdikleri organik malzemenin Raman spektrumları kullanılarak sınırlandırıldı: Fengit-paragonit-kuvars-klorit-rutil ve apatite ek olarak 1) granat-kloritoyid-glokofan ile lavsonit psödomorfları (P= 17.5 ± 1 kbar, T: 390-450 °C), 2) kloritoyid ile glokofan psödomorfları (P= 16-18 kbar, T: 475 ± 40 °C) ve 3) görece yüksek Mg'lu kloritoyid (%17) ile jadeyit psödomorfları (P= 22-25 kbar; T: 440 ± 30 °C). Üçüncü mineral topluluğu kloritoyid-glokofan birlikteliğinin yükselen basınca bağlı olarak kloritoyid-jadeyit parajenezine dönüşümü olarak yorumlandı. Turmalinin bulunmaması, kloritoyid-mikaşistlerin yamulma olmadan yüzeylerken B'ca zengin akışkanlarla etkileşmediğini işaret eder. Yaygın olarak makaslanmış bir taban mikaşistinin 40Ar/39Ar fengit yaşı 100.6 ± 1.3 Ma ve bir kloritoyid-mikaşistin ki ise 91.8 ± 1.8 Ma olarak sınırlandırıldı. Bu yaşlar yüzeylemenin yitim devam ederken gerçekleştiğini ve bazal eklemlenme ile bölgesel metamorfizmanın güneye doğru gençleştiğini gösterir. Güney kesimlerde eklemlenme kaması mavişist ve yeşilşist fasiyesli metabazit, mermer ve volkanojenik metasediment ardalanmasından oluşur. 40Ar/39Ar fengit yaşları eklemlenme kamasının bu kesimlerinin Orta Jura yaşlı olduğunu ve Albiyen döneminde kısmen tekrar metamorfizmaya uğradığını göstermektedir. Orta Jura yaşlı dalma-batma ve eklemlenme karmaşıklarının tektonik yerleşmesi muhtemelen Albiyen yitiminin verev olmasıyla ilintilidir. Derin-oluşumlu okyanusal metamorfik diziye ait metamorfizmanın doruk koşulları temsil eden mineral toplulukları ve sıcaklık-basınç hesapları, kama içerisinde farklı derinliklerde gelişen bir tektonik istiflenmeye işaret eder. Farklı metamorfik dilimlerin yüzeylemesi ve yan yana gelmesi, muhtemelen yiten okyanusal levhanın geriye göçü neticesinde kamayı dekomprese etmesi tarafından denetlenmektedir. Yapısal olarak, kamanın dekomprese olması genişlemeli makaslama zonu ve kinematik ile eş anlı albit porfiroblastlı taban mikaşistleri ile belirgindir. Kloritoyid-mikaşistler içindeki kinematik sonrası granatların grosular bileşimindeki artış ve psödomorf içindeki mineraller de ilave ısı artşı olmadan, dekompresyon nedeni ile yüzeyleme modelini destekler. Dalma-batma ve eklemlenme karmaşıklarının kalınlaşması aşağıdaki iki hususa yoruldu: 1) üzerleyen kıtasal alandan önemli miktarda sediment akışının olması ve 2) geriye göç eden yiten okyanusal levha boyunca bazal sıyrılmanın yayılarak derin seviyelerde gerçekleşen bazal kama-altı-sıvanması. Derin-oluşumlu eklemlenme karmaşıklarının bazal sıyrılma yayılmasına bağlı kama-altı-sıvanması ve takibeden yüzeylemesi birbiriyle bağlantılı olup, levha gerilemesi tarafından kontrol edilmektedir. Levha gerilemesi, plaka arayüzeyi boyunca gelişen bazal eklemlenme için gerekli mekânı yaratırken, kama üzerinde genişlemeye neden olarak tektonik olarak kalınlaşan bu eklemlenme karmaşıklarının yüzeylemesine olanak sağlar. Bu derin-oluşumlu dalma-batma ve eklemlenme karmaşıklarının tektonik kalınlaşmasının ve takibeden yüzeylemesinin en genel mekanizması olabilir. Albiyen-Turoniyen eklemlenme kaması, güneyde, Lavrasya'yı Gondwana-türevli kıtasal bloklardan ayıran İzmir-Ankara-Erzincan kenedinin boyunca yüzeyleyen ve düşük-dereceli metavolkantiler ile bunları stratigrafik olarak üzerleyen metasedimeter kayaçlardan oluşan bir volkanik yay istifini yapısal olarak üzerler. Metavolkanik kayaçlar baskın olarak bazaltik andezit/andezit ve mafik ksenolit içeren riyolit ile pelajik kireçtaşı ve çört arakatkılı piroklastik eşleniklerini içerir. Metavolkanitler stratigrafik olarak volkanojenik metasediment arakatklı rekristalize mikritik kireçtaşları tarafından üzerlenir. Volkanik kayaçlar nadir toprak ve iz elementlerinin özelliklerine göre iki gruba ayrılır. Birinci grup bazaltik andezit/andezit (BA1) ile jenetik olarak ilintili yaygın gabroyik ksenolitler barındıran riyolitleri kapsar. Bu grup hafif nadir toprak elementlerinin ağır olanlara göre zenginleşmesiyle karakterize olur. Bu gruba ait kayaçlar akışkanlarca kolayca taşınan geniş iyonlu elementlerce (LILE) zenginken, Fe-Ti oksitlerin ve apatit fraksiyonlaşmasını yansıtan Ti ve P'ca fakirleşmiştir ki bu mineraller jenetik olarak ilintili gabroik ksenolitler içinde de bulunurlar. Riyolitlerde ve andezitlerde yaygın gabroyik ksenolitlerin oluşu ve benzer nadir toprak ve iz element içerikleri, riyolitler ile bazaltik andezit/andezitlerin (BA1) jenetik olarak ilintili olduğunu ve felsik kayaçların fraksiyonel kristallenme ve birikme süreçleriyle ortak bir mafik mağmadan türevlendiğini işaret eder. İkinci grup ise sadece bazaltik andezitleri içerir (BA2). Bu kayaçların nadir toprak element desenleri düz olup ada-yayı toleyitlerine benzemektedir. LILE'lerce zenginleşmesine rağmen, bu grup Ti ve P'ca fakirleşmemiştir. Metavolkanik kayaçların jeokimyası, HFSE fakirleşmesi ve LILE zenginleşmesi ile belirginleşen yitim-üstü volkanizmasını işaret eder. Yay dizisi Lavrasya aktif kıta kenarını temsil eden Albiyen-Turoniyen yaşlı dalma-batma/eklemlenme karmaşığı ile ofiyolitk melanj arasında sıkıştırılmıştır. Yay dizisi içerisinde kıta türevli krıntıların bulunmayışı ve geniş bir eklemlenme karmaşığı içerisindeki tektonik konumu, bu Kösdağ Yayı'nın okyanus-içi bir yay olduğuna iaşret eder. Bu ada yayı toleyitlerine benzer düz nadir toprak element desenli bazaltik andezitlerin (BA2) varlığıyla uyumludur. Metariyolitlerden ayrılan zirkonlar Geç Kretase (93.8 ± 1.9 and 94.4 ± 1.9 Ma) U/Pb yaşı vermektedir. Okyanus-içi yay dizisinin düşük dereceli bölgesel metamorfizması bir metariyolit örneğindeki metamorfik muskovitler üzerinde yapılan 40Ar/39Ar yaşlandırmasıyla 69.9 ± 0.4 Ma olarak sınırlandırıldı. Bu yaş, yay dizisinin en geç Kretase'de geniş bir Kretase yaşlı Tetis eklemlenme karmaşığının parçası haline geldiğine işaret eder. Üzerleyen dalma-batma ve eklemlenmme karmaşıklarına ait en genç 40Ar/39Ar fengit yaşı 92 Ma olup, eklemlenmeli orojenezin güneye doğru gençleştiğini doğrulamaktadır. Bu durumda, Geç Kretase yaşlı yay dizisi yiten Tetis okyanusal levhasının üzerinde gelişmiş ve en sonunda Lavrasya aktif kıta kenarına yamanmış bir okyanus-içi eski volkanik yayı temsil etmektedir. Mağmatizmanın çarpışma öncesi ani bir şekilde kesilmesi yay volkanizmasının Izu-Bonin-Mariana yay sistemine benzer şekilde muhtemelen güneye doğru göç etmesi ile ilintilidir. Okyanus-içi Kösdağ Yayının, KB Türkiye'de yüzeyleyen yitim-üstü ofiyolitleri ile eş yaşlı olması, onun bölgesel yitim-üstü ofiyolit oluşumuyla ilintili varolduğu tahmin edilen fakat tanımlanamayan okyanus-içi yayın bir parçasını temsil ettiğini akla getirmektedir. Geç Kretase yaşlı okyanus-içi eski yay kalıntıları ve bunlarla ilintili yitim-üstü ofiyolitler doğuya doğru Alp-Himlaya dağkuşağı boyunca izlenebilir. Bu durum Geç Kretase okyanus-içi yitiminin yiten Tetis okyanusal levhası üzerinde birbiriyle bağlantılı olarak gerçekleştiğini gösterir. Bu yitim, Lavrasya aktif kıta kenarına yay eklemlenmesi ve Gondwana-türevli kıtasal blokların üzerine ise yitim-üstü ofiyolitlerinin bindirmesi şeklinde sonuç vermiştir.