İkizdere plütonunun (Kuzeydoğu-Türkiye) U-Pb jeokronolojisi, petrolojisi ve jeodinamik önemi

Abstract

Bu çalışmada, İkizdere Plütonu'na ait (KD, Türkiye) jeokimyasal ve jeokronolojik bulguların sunulması, plütonu oluşturan magmanın kaynağı ve jeodinamik ortamın belirlenmesi amaçlanmıştır. Plüton, granit, granodiyorit, tonalit, kuvars monzonit, diyorit ve gabroyik diyorit (SiO2=55.29-74.74 %ağ.) ana kayaçları ile monzonit, monzodiyorit ve monzo gabro (SiO2=50.63-61.65 %ağ.) bileşimli anklavlardan oluşmaktadır. Kayaçlar çoklukla düşük Mg# (<22-54)içeriğine sahiptir. SHRIMP U-Pb zirkon yaşlandırması, bu kayaçların yaklaşık 75 milyon yılda kristallenmiş olabileceklerine işaret etmektedir. Örnekler, yüksek-K kalk-alkalin ve kalk-alkalin bileşimsel yönseme ve I-tipi metaluminden peralumine doğru değişen özellik sunmaktadır. Kondrite göre normalize edilmiş NTE modelleri,örneklerin farklılaştığını [(La/Yb)n=2.43-16.40] ve zayıf Eu anomalisi sunduğunu (Eu/Eu*=0.46-0.99) göstermektedir. Plütona ait kayaçlar, büyük iyon yarıçaplı elementlerce (Ba, Th, Rb, K) önemli derecede zenginleşme gösterirken, yüksek alan enerjili elementlerce (Ti, Nb) tüketilmişlerdir. Tüm jeokimyasal özellikler, plütonun çarpışma sonrası genişlemeli rejimde, saf bir kıtasal kabuk ergiyiğinden türemiş olmayacağını, bunun aksine bir yitim ortamında hibrit bir magmadan kaynaklanmış olabileceğini göstermektedir. Bölgede, bu tarz yüksek-K bileşimli kayaçları oluşturan ergimeye, Geç Kretase yaşlı İzmir-Ankara-Erzincan okyanus kabuğunun Avrazya bloğu altına doğru yitmesi sırasında gelişen dinamik olaylar sebep olmuş olabilir. Böyle bir dinamik sistemde, yay gerisi ekstansiyonel olaylar, litosferik mantonun ergimesine ve dolayısıyla bazik magmanın oluşumuna neden olur. Söz konusu bazik magma, alt kabuğun altına yerleşerek büyük ölçüde ergimeye olanak sağlar. Böyle bir modelde, litosferik manto türevli bazaltik magma ve kabuksal kaynaklı daha felsik magma kabuksal derinliklerde karışır. Sonra, bu hibrid ergiyik, fraksiyonel kristallenme ve bir miktarda kabuksal asimilasyona maruz kalır; kabuğun sığ derinliklerine doğru yükselir ve gabroyik diyoritten granite kadar bileşim değişimi sunan plütonu oluşturur. Jeokimyasal ve SHRIMP U-Pb zirkon yaş verileri ile bölgesel jeolojik çalışmalar birleştirildiğinde, İkizdere Plütonunun, Doğu Karadeniz Bölgesinin kuzeyinde yitimle ilişkili bir ortamda geliştiği ve bölgede yay gerisi ekstansiyonel periyodun 75-81 milyon yıllarında başlamış olacağı anlaşılmaktadır.

We present elemental data for the magmatic suite of the İkizdere pluton, from the Eastern Black Sea region (NE Turkey), with the aim of determining its magma source and geodynamic evolution. The pluton comprises granite, granodiorite, tonalite and minor diorite (SiO2=55.29-74.74 % ağ.), with only minor gabbroic diorite mafic microgranular enclaves in composition (SiO2=50.63-61.65 % ağ.), and exhibits low Mg# (<54). SHRIMP zircon U-Pb technique yielded the mean age of 76.21 ? 0.79 Ma, interpreted as dating magma crystallization. All samples show a high-K calc-alkaline differentiation trend and I-type metaluminous to peraluminous features. The chondrite-normalized REE patterns are fractionated [(La/Yb)n=2.43-16.40] and display weak Eu anomalies (Eu/Eu*=0.46-0.99). The rocks are characterized by enrichment of LILE and depletion of HFSE. These geochemical data rule out pure crustal-derived magma genesis in a post-collision extensional stage and suggest mixed-origin magma generation in a subduction setting. The melting that generated these high-K granitoidic rocks may have resulted from the upper Cretaceous subduction of the Izmir-Ankara-Erzincan oceanic slab beneath the Eurasian block in the region. The back-arc extensional events would have caused melting of the enriched subcontinental lithospheric mantle and formed mafic magma. The underplating of the lower crust by mafic magmas would have played a significant role in the generation of high-K magma. Thus, a thermal anomaly induced by underplated basic magma into a hot crust would have caused partial melting in the lower part of the crust. In this scenario, the lithospheric mantle-derived basaltic melt first mixed with granitic magma of crustal origin at depth. Then, the melts, which subsequently underwent a fractional crystallization and crustal assimilation processes, could ascend to shallower crustal levels to generate a variety of rock types ranging from gabbroic diorite to granite. Further, geochemical data and the SHRIMP U-Pb zircon ages, combined with regional studies, imply that the İkizdere pluton formed in a subduction setting and that the back-arc extensional period started by least ? 75 Ma in the Eastern Black Sea region.