Kızıldamlar geç jura adakitleri (Söğüt-Bilecik, KB Türkiye): Tektonik önemleri

Abstract

Paleotetis Okyanusu'nun Mesozoyik jeodinamik evrimi oldukça kritiktir, fakat Sakarya Zonu'nun jeolojik tarihçesi bakımından çok iyi bilinmemektedir. Bu tez çalışmasında, Batı Sakarya Zonu'nda (KB Türkiye), Kızıldamlar plütonu'ndaki granitik kayaçların zirkon U-Pb jeokronolojisi, toplam kayaç ana-iz element ve Sr-Nd ile zirkon Hf izotop verileri sunulmuştur. LA-ICP-MS yöntemiyle elde edilen zirkon U-Pb yaşları, granitik kayaçları oluşturan magmaların, Geç Jura zaman diliminde (160-157 My) Sakarya Zonu'nun temel kayaçlarına sokulduğunu ortaya koymuştur. Kızıldamlar granitleri toleyitik karakterlidirler ve hafif metalumin karakterden peralumin karaktere doğru geçiş gösterirler. Örnekler, yüksek Na2O (6.26–7.58 ağ.%), Sr (172–388 ppm) ve düşük K2O (0.77–1.13 wt%) ve Y (2.5–3.7 ppm), özellikleri ile yüksek Sr/Y (70–250) oranları sunarlar. Bu özellikleriyle kayaçlar adakitik özellik taşırlar. Örnekler, hafif nadir toprak ve büyük iyon yarıçaplı elementlerce zenginleşme, ağır nadir toprak ve yüksek alan enerjili elementlerce tüketilme sunarlar. Kayaçlar, tüketilmiş 87Sr/86Sr(t) (0.70334-0.70372) ve Nd(t) (-0.66 to +4.28) değerlerine sahiptirler. Kayaçlarda derlenen zirkonlar ise pozitif εHf (t) (4.9-12.8) değerleri gösterirler. Tüketilmiş manto Hf yaşları (TDM1=0.24 to 0.68 Ga) gençtir. Tüm jeokimyasal özellikler ve Sr-Nd-Hf izotop sistematikleri, adakitik kayaçların, okyanus kabuğunun eklojitik kısmının düşük dereceli (<10%) kısmi ergimesiyle oluşan ergiyiğin diferansiasyonu ve kabuksal kontaminasyonundan türemişlerdir. Sürekli yitim teorisi, incelenen kayaçların oluşumu ile uyuşmaz. Geç Jura süreci (160-157 My) boyunca Paleotetis Okyanusu'nun nihai kapanmasıyla birlikte oluşan okyanusal litosfer kopması, incelenen adakitik plütonun oluşuna imkân sağlamıştır. Önceki araştırmalar da dikkate alınarak, Batı Sakarya Zonu'nda kıtasal yay gerisi havza, kıtanın güney kesiminde Neotetis Okyanusu'nun açılmasına zemin hazırlamıştır.

The Mesozoic geodynamic evolution of the Paleotethys Ocean is critical but a poorly known piece of the geological history of the Sakarya Zone, north Turkey. Here, we describe new integrated research of zircon U-Pb geochronology, bulk-rock major-trace element and Sr–Nd isotopes as well as Hf isotope of zircons from the granitic rocks of the Demirköy and Kızıldamlar plutons located in Bilecik area along the western Sakarya Zone, northwestern Turkey. Zircon U–Pb ages obtained by LA-ICP-MS reveal that the granitic magma intruded into the basement rocks during the Late Jurassic (ca. 160–157 Ma). The granites are tholeiitic series and show slightly metaluminous to peraluminous geochemical affinities. The granite samples are adakitic, having relatively high Na2O (6.26–7.58 wt.%) and Sr (172–388 ppm), and low K2O (0.77–1.13 wt%) and Y (2.5–3.7 ppm), and thus have high Sr/Y (70–250). The samples exhibit enrichment of light rare earth elements (REE) and large ion lithophile elements (LILE) and depletion in heavy REE and the high field strength elements (HFSE; e.g., Nb, Ti, Ta). The samples possess low 87Sr/86Sr(t) values of 0.70334 to 0.70372, and Nd(t) of -0.66 to +4.28. Zircon grains exhibit positive εHf (t) values of 4.9 to 12.8 and depleted mantle model ages of Hf (TDM1=0.24 to 0.68 Ga). These geochemical features and Sr–Nd–Hf radiogenic isotope systematics reveal that the adakitic rocks were likely formed by low degree melting (<10%) of the eclogitic part of an oceanic slab and subsequent melt fractionation and crustal contamination. An ongoing subduction scenario cannot explain the formation of the investigated adakitic rocks. We suggest that the adakitic plutons were generated through slab break-off after the final closure of the Paleotethys Ocean throughout the Late Jurassic (ca. 160-157 Ma). Considering the previous data, the continental back-arc basin system, leading to the opening of Neotethys Ocean at the southern margin of the continent, is put forward to decipher the Late Jurassic tectonic evolution of the Paleotethys Ocean and the western Sakarya Zone.