Ofiyolitler JM505 Prof. Dr. Doğan AYDAL aydal@eng.ankara.edu.tr.

... konulu sunumlar: "Ofiyolitler JM505 Prof. Dr. Doğan AYDAL aydal@eng.ankara.edu.tr."— Sunum transkripti:

1 Ofiyolitler JM505 Prof. Dr. Doğan AYDAL

2 OFİYOLİT ÜZERİNE ÇEŞİTLİ GÖRÜŞ VE BİLGİLER
STEINMAN (1927) : Ofiyolit kelimesinin, bir kayaç için kullanımından daha ziyade, başta peridotitler, gabro, diabaz spilit ve bunlarla ilişkili diğer kayaçların birlikteliği için kullanılmış ve bu kayaçların birbiri ile bağlantılı bir magmatik provens sonucunda oluştuğunu savunmuştur. Öncelikle peridotitlerin kütleler halinde katılaştığını ve bunun gabrolar tarafından takip edildiğini, piroksenitlerinde bu arada oluştuğunu savunmaktadır. Daha sonra diyabaz ve spilitlerin oluştuğunu ve son olarakta bakır ihtiva eden metalce zengin damarların gabro, diyabaz, spilit ve diğer sedimanter kayaçları keserek ortama yerleştiğini savunmaktadır

3 STEINMANN ( ): Abisal sedimanterlerin , radyolarit, pelajik kil ve calpionella ihtiva eden kireçtaşlarının ofiyolitlerle birlikte bulunmasını, yarı denizel bir ortamda ö.jeosenklinalin teşekkülü esnasında oluşan yarı denizel magmatik ekstrüzyonların bu sedimentlerin içine enjekte olmasına, yerleşmesine bağlamaktadır. STAUB (1922): Staub 1922’de, Alp tipi peridotitlere bakarak en yoğun ve uçucularca fakir bileşenlerin önce çökeldiğini iddia etmektedir, ayrıca bunda gravitenin etken olduğunu söylemektedir. Fakat bu görüş tartışılır. Eğer böyle olsaydı feldispatlarca zengin kayaçların kristalleştiği artık akışkan magmanın serpantinitlerin daima üzerine gelmesi beklenirdi. Halbuki bu böyle olmamaktadır.O halde böyle bir kristal differansiyasyon olayında graviteye bağımlılığı düşünmemek gerekir.Zira daha hafif malzemenin magma ocağının alt kısmında görülmesi de normaldir.

4 BOWEN (1927): Bowen’in yaptığı çalışmada likit peridotit magmanın yer kürenin kabuğunda olabilmesi için oldukça yüksek bir sıcaklığa ihtiyaç duymaktadır.Amerika’lı öğrenciler genelde peridotitleri, gabro, diyabaz ve yastık bazaltlardan ayırma eğilimindedirler. HESS (1938): Peridotitlerin etrafında yüksek sıcaklıktan oluşan metamorfik bir halenin olmasını esas alarak peridotitlerin başlangıçta yüksek sıcaklıktan ziyade düşük sıcaklıkta ve bol su muhtevalı (%15) olduğunu savunmuştur. Bu suyun da bilahare serpantinleşmede kullanıldığını varsaymıştır. DANA (1946): Ofit, Ofikalsit ve ofiyolit kelimesini, Serpantinit ve çeşitli karbonat minerallerinin karışımı olarak kullanmıştır.

5 BOWEN VE TUTTLE (1949): Hess’in savunduğu sulu peridotit magmanın olamayacağını deneysel olarak göstermişlerdir.Zira 1000 derecenin üzerindeki su miktarının son derece az olduğunu göstermiştir. BRUNN (1960) VE AUBOUIN (1965)’de peridotitlerdeki stratigrafik dizilimin bazaltik karakterli bir magmanın differansiyasyonu ile eujeosenklinalde oluştuğunu iddia etmişler ve peridotit-gabro-bazalt geçişini bu şekilde izah etmişlerdir.Ancak peridotitler ve mafik kayaçlar arasındaki 3:1 oranının bir bazaltik magmanın normal differensiyasyonu ile oluşmayacağı bilindiğinden önceleri benimsenen bu görüş daha sonra iltifat görmemiştir. THAYER (1967): Gabro, diyabaz ve diğer lökokratik kayaçların tek bir peridotitik magmadan gelmesi gerektiğini ifade etmiştir.

6 VYLLIE (1967): Yapılan çalışmada (çalışmaların istatistiki özeti) sonunda ultramafik kayaçların büyük ihtimalle manto orijinli olduğunu savunmuştur. Bu arada iki temel nokta üzerinde durulmuştur. Bunlardan ilki, peridotitik kayaçların, bazik karakterli bir sıvıdan itibaren oluştukları veya kümülat serileri şeklinde oluştukları veya peridotitik magmanın öncelikle mantoda oluştuğu, bilahare kabuk içine yumuşak bir halde yerleştiği veya bu yerleşimin -tektonik hareketler sonucunda katı fazda gerçekleştiği belirtilmektedir. Ancak manto kaynaklı iddialar, metamorfik bir hale olmaması sebebiyle hala bir problem gibi görünmektedir. COLEMAN (1971), DEWEY and BIRD (1971), DAVIES (1971) , CHURCH (1971) and MOORES and VINE (1971): Aşağı yukarı aynı zamanda okyanus litosferinin parçalarının kıta kenarına bindirmesi esnasında plaka kenarlarının yenildiğini ifade etmişlerdir. Ayrıca okyanus kabuğunda belirlenen peridotit-gabro -diabaz yastık lav serilerinin orojenik kuşaklarda da bulunduğunu göstererek bir karşılaştırma yapmışlardır ve arada büyük bir benzerlik olduğunu göstermişlerdir.

7 OFIYOLIT KAVRAMI: Ofiyolit, Mafik ve Ultramafik kayaçların oluşturduğu bir birliğin adıdır. Bütün birimleriyle oluşan bir ofiyolitte aşağıda belirtilen kayaç gruplarının oluşması beklenmelidir. a- Ultramafik kompleks: Harzburjit, lerzolit ve dunit olup genellikle metamorfik fabrik (yapı+doku) göstermiştir Kayaçlar az çok serpantinleşmiştir. b- Gabroik kompleks: Kumulat dokusu gösterir ve peridotit ve piroksenit ihtiva ederler.Ultramafik komplekse göre daha az deforme olmuşlardır. c- Mafik sheeted dayk kompleksi Mafik volkanik kompleks – yastık lavlar. d- Birlikte olduğu kayaç grupları: Çört, ince tabakalı şeyl, kireçtaşı, ve sodik-felsik intrüzif ekstrüzif kayaçlar ile podiform yapılı kromitler. Başta Coleman,Dewey,Hess,Thayen olmak üzere birçok araştırıcı ofiyolitlerin okyanus ortası sırtlarından kaynaklandığını, okyanus tabanında yavaş yavaş yayılarak kıta kenarına doğru ilerlediğini ve mantoya doğru bindirdiğini ifade etmişlerdir.

8 OFIYOLIT TOPLULUĞU HAKKINDA GENEL TARTIŞMALAR
* Tam bir ofiyolitik seri aşağıdaki parçaları ihtiva eder. a-En alt kısımda ‘TEKTONIT’ olarak da adlandırılan metamorfik peridotitler bulunur. b-Daha sonra ‘Kümülat’ olarak adlandırılan ve tedrici bir geçiş şeklinde tabakalı peridotitlerden tabakalı gabroya geçiş gösteren, sonra izotrop gabro olarak devam eden ve birimin en üstünde de plajiogranitlere kadar değişim gösteren bir seri bulunur. c-Bunların üzerine ise karakteri Bazalttan Keratofir’e kadar değişen dayk karmaşığı yerleşmiştir. d-Bunların üzerine pelajik sedimanlar ve metalik çökeltilerle karışık bir halde yastık lavlar yerleşmiştir.

9

10 *Ofiyolitleri Oluşturan Bu Birimlerin Şu Sırayla Oluştuğu Düşünülmektedir:
1- Mantodan kristalleşme 2- Metamorfizma 3- Ultramafik-mafik kümüla serilerinin differansiyasyon ile oluşumu 4- Yarı denizel ekstrüzyonların (volkanik faaliyetlerin) oluşumu 5- Hidrotermal metamorfizma 6- Tektonik deformasyon Bütün bu olayların polijenetik olduğu, co-jenetik olarak oluşmadığı bilinmektedir.

11   ·            En tabandaki metamorfik peridotitlerin, sadece manto şartlarında oluşabilecek P-T şartlarında metamorfizmaya uğradığı görülmektedir. ·            En tabandaki metamorfik peridotitler ile hemen üzerlerinde bulunan kümülat serileri arasında herhangi bir bağlantı tesbit edilememiştir. Jeofizik çalışmalar, aralarında herhangi bir ‘besleyici-feeder dayk’ bulunmadığını göstermiştir. ·            Bu sebeple, Kümülatları oluşturan ana magmanın kaynağı bilinmemektedir.Ancak tabakaları kesen çeşitli daykların bulunması ve tabakaların kesikliliği, bu serilerin oluşumu esnasında ortamın çok dinamik olduğunu göstermektedir. ·            Kümüla serileri öncelikle olivince çok zengin oldukları halde, daha sonra klinopiroksence zenginleşmekte ve sona doğru Ca-plajioklazlar’ın zengin olduğu gabrolara rastlanılmaktadır. ·            Bu gabrolar ile hemen üzerlerinde bulunan dayklar arasında da herhangi bir besleyici (feeder) dayk gözlenememiştir.

12 ·            Daykların ve pilov lavların geometrisinin ortaya koyduğu durum- geometri, bunların oluşum ortamlarının yarı denizel bir alanda yeni bir kabuğun teşekkül ettiği devamlı bir açılma zonu olduğunu göstermektedir. ·            Daykların kimyasal analizleri, bunların, mafik bir magmadan differansiyasyon sonucunda oluştuğunu göstermektedir. Ancak bunların hemen alt kısmında bulunan mafik kümülatların, dayk kütlelerinin oluşumundan da önce katılaştığı bilinmektedir. Tektonik ilişkiler de, alt kısımdaki tabakalı gabroların deformasyonunun daykların deformasyonundan önce olduğunu göstermektedir. ·            Bazı ofiyolitlerde daykların bulunmaması, yeni kabuk teşekkülü tektoniğinin çeşitli olabileceği fikrini vermektedir. ·            Yastık lavların oluşumu ile daykların oluşumu ve yerleşiminin aynı zamanda olduğu düşünülmektedir.Bu ise oluşumları esnasındaki yayılımı çok belirgin bir delil sunmaktadır.           

13 ·           Ofiyolit serilerinin en ilgi çeken özelliklerinden biri de herhangi bir kıta kabuğu malzemesi ihtiva etmemesidir. Okyanusal kabuğun yükselmesine ve gelişmesine sebep olan işlemler, mantoda kısmi ergime, differensiyasyon (birincil ergiyikle) ve yükselme ve yayılma esnasındaki magma ekstrüzyonları şeklindedir. Ayrıca, ofiyolit kalınlığının genelde 6-12 km arasında değişmesi, bunun bir okyanus kabuğu parçası olmasını kuvvetlendirmektedir. ·            Yastık lavlar ve tabakalı dayklardaki düşük dereceli yaygın metamorfizma da ofiyolitlerin bir karakteristiğidir. Dayklar ve pilov lavlardaki yaygın metamorfik ürünler genelde zeolit ve yeşilşist fasiyesi P-T şartlarının varlığını yansıtmaktadır. Ayrıca, şiddetli bir deformasyonun bulunmayışı, hidrotermal metamorfizmaya işaret etmektedir. ·            Bu metamorfizmanın sadece 1-3 km derinliğe kadar etkili olması, sıcak okyanus sularının sirkülasyonunun, devamlı açılma merkezine yakın olan ve yeşilşist-zeolit fasiyesi metamorfik mineral gruplarına sahip yastık lavlar ve daykları, oluşumunlarından hemen sonra etkileyebildiğine işaret etmektedir.

14 ·  Ayrıca, çeşitli oranlarda kalsiyum, silika ve ağır metal kaybı, metalik depozitlerin oluşumuna da sebep olmakta, bu da ekstrüzif kayaçların birincil magmatik hallerinin şiddetli alterasyonuna sebep olmaktadır. ·            Metasomatik olarak altere olmuş yarıdenizel yastık lavlar ve SDD ile taze ve altere olmamış okyanusal ve adayayı volkaniklerinin karşılaştırılması bu sebeple çok zordur. Ofiyolitlerdeki volkaniklerin magmatik orijinlerine ait günümüzde yapılan tahminler, bu sebeple çeşitli kavram karışıklıklarını arttırmakta ve kesin bir cevap sunmamaktadır. Sığ derinliklerde manto materyalinin herhangi bir şekilde kısmi olarak erimesi ofiyolitik bir seri oluşturabilecek yarıalkali bir sıvının oluşumunu sağlayabilir. Buradaki zor soru ise şudur; Bu işlemler sadece okyanus ortası sırtını mı temsil etmektedir?

15 Şu andaki bilgilerimiz, adayayları, kıyı basenleri, küçük okyanus basenleri ve okyanus ortası sırtlarındaki volkanik kayaçların eski ofiyolitlerde bulunduğunu göstermektedir. Eski ofiyolitlerin polijenetik geçmişine, yapılarına, magmatik proseslerine, metamorfizmaya dayalı bilgilerle bunların kimyasal olarak ayırt edilmeleri ve sınıflandırılmaları pratik olarak mümkün gözükmektedir. Problemlerin çözümünde sadece magmatik ve kimyasal petrolojinin uygulanması, ofiyolitlerin orijini konusunda yanlış yönlendirici fikir verebilir, zira düşük dereceli metamorfizma, ofiyolitlerin orijinal mineral kompozisyonunu ve toplam kimyasını büyük ölçüde değiştirmiştir. Maalesef düşük dereceli metamorfizmaya ve serpantinleşmeye uğrayan bu kayaçların orijinal kütle kompozisyonlarını anlayacak bir yol yoktur. ·            Ofiyolitik ortamdaki birçok volkanik kayaç spilit olarak adlandırılmış olmakla beraber, son yıllarda özellikle Amstutz tarafından yapılan çalışmada, spilitik bir magmanın varolmadığı, spilit olarak tanımlanan kayaçların normal magmatik bazaltların termal metamorfizması veya metasomatizma ile oluştuğunu ortaya koymuştur. (Spooner and Fyfe,1973)

16 TEKTONITLER ·            Olivin,klinopiroksen, ortopiroksen , spinel ihtiva eden ve tektonit fabrik (yapı -doku) gösteren kayaçlara metamorfik peridotit denir. ·            Thayer ( ) ve Jackson and Thayer (1972) de bu kayaçları Alp ultramafik kayaçları olarak tanımlamış ve bu kayaçların dunit,harzburjit veya lerzolit, olivin- gabro ve gabro ile karakterize olduğunu, norit ve anortozitlerin de azda olsa bulunduklarını belirlemişlerdir.Bu kayaçların genelde tektonik yapı-doku gösterdikleri gnaysik foliasyon ve lineasyonun karakteristik olarak gözüktüğü, tabakaların düzensiz diskordan ve sık kıvrımlı olarak bulunduğu belirlenmiştir. ·            Kontakt metamorfizma izlerine rastlanmamaktadır. ·            Alpin peridotitleri olarak da adlandırılan bu kayaçlar, harzburjit ve lerzolit tipleri olarak iki alt bölüme de ayrılabilir. ·            Bu kayaçların içindeki kromitlerin, yüksek kromit veya yüksek aliminyumlu kromit şeklinde iki grup olarak bulunduğu da belirlenmiştir.

17 ·            Den Tex (1969) da peridotitlerin, stratiform (non-orojenik) ve Alpin tip olarak ikiye ayrılabileceğini, hatta, Alpin tip peridotitlerinde, ‘gerçek alpin’ tip ve orojenik ‘root-zone’ peridotitleri olarak iki alt gruba ayrılabildiğini belirtmektedir. Root-zone olarak belirtilen grup, Thayer-Jackson tarafından lerzolit grubu olarak tanımlanmıştır.Bu grubun oldukça yüksek, Al2O3 ,CaO ve alkali değerlerine sahip olduğu belirtilmektedir.   Lerzolit tipi olarak belirtilen bu grubun, yüksek ısılı bir metamorfik hale ile karakterize edildiği, bununda yüksek sıcaklıkta gelişen ve tüketilmemiş manto malzemesinin diapirik olarak yerleşmesi sebebiyle oluştuğu savunulmaktadır. (Green,1967; Loomis,1972b) Bu lerzolit alt grubunun ofiyolitik seriyi karakterize eden, gabro,diyabaz ve yastık lavları ihtiva etmediği de belirlenmiştir.

18 YAPI ·            Tabandaki peridotitik kütle çok büyük oranda Harzburjitlerden oluşmaktadır. Metamorfik peridotitleri ultramafik-mafik kümülatlardan, diyabaz ve yastık lavlardan ayırmaya yönelik eğilimler vardır. ·            Metamorfik peridotitler, üst kesiminde bulunan diğer ofiyolit üyeleri ile tektonik olarak ayrıdır. Bunların ayrı bulunması bazen sadece metamorfik peridotit kesiminin görülmesi sebebiyle, bu kesimin, polijenetik olarak oluşan ofiyolitlerin parçası olmadığı görüşlerini yaygınlaştırmaktadır. ·            Ofiyolitlerin tektonizma ile parçalanmış şekli, California Franciscan da bilinmektedir ve melanj içinde izole ‘tektonik blok’lar olarak bulunan metamorfik peridotitler şeklindedir. (Loney et al,1971) Bu izole blokların genelde ofiyolitlerin bir parçası olduğu düşünülmemiştir. Ancak ilerleyen petrolojik incelemeler, bunların parçalanmış ofiyolitlerin bir parçası olduğu göstermiştir. (Bailey et al,1970; Coleman,1971a)

19 ·            Metamorfik peridotitlerin tipik bir boyutu ve şekli yoktur.
·            Bay of Islands, Oman, Vourinous, Papua and New Caledonia gibi oldukça iri ofiyolitler, büyük yassı kütleler oluşturmaktadırlar ve bunlar daha büyük bir plakanın parçası gibi görünmektedirler. ·            Ofiyolitler, nerede orojenik zonlara ayrılıyorsa, peridotitleri serpantinleşmekte ve genelde parçalara ayrılmış izole tektonik mercekler, mafik kayaçlardan ayrılmaktadır. ·            Genelde bu mercekler şeklindeki metamorfik peridotitlerde yapılan gravite ölçümleri, bu parçaların herhangi bir kökü olmadığını, dolayısıyla bunların manto ile ilişkili herhangi besleyici daykla bağlantısı olmadığını göstermiştir. (Christensen,1971; Thompson,1973; Thomson and Robinson,1975)          

20 ·              Ofiyolitik metamorfik peridotitlerin kontaktları ile ilgili eski iddiaların aksine, şimdi genelde ofiyolitlerin tabanlarının tektonik taşınma yüzeylerini temsil ettiği ve ofiyolitlerin yerleşimi için tektonik bir taşınmanın olması gerektiği kabul edilmektedir. (Williams and Smyth,1973) ·   Metamorfik peridotitlerin iç yapıları genel olarak metamorfik fabrik (yapı-doku) ile karakterize edilir. Kristalizasyonun şiddetli olduğu bölümlerde foliasyonun çok iyi teşekkül ettiği, ortopiroksen ve olivin ayrılımınında buna yardımcı olduğu gözlenmiştir. ·            Harzburjitler içerisinde, onları keser şekilde, çeşitli şekil ve boyutlarda dunit dayklarının bulunduğu da gözlenmiştir.Ayrıca çeşitli kalınlıkta (birkaç cm’den birkaç metreye kadar) değişen ve ortopiroksenit dayklarının ve çok iri taneli Gabrolarla,Diyabaz dayklarının da metamorfik peridotitleri kestiği gözlenmiştir. Fakat bu daykların bulunmadığı yerlerde vardır.                     

21 ·            Metamorfik peridotitler, içinde bulunan ekonomik kromit depozitleri, bunların orijini ve anakayası hakkında oldukça detaylı bilgi vermektedir. (Thayer,1962) · Alpin peridotitleri içerisinde bulunan kromitler, tabular,kalem şekilli veya şekilsiz vaziyettedirler.Kromitler karakteristik olarak öz şekilsizdir ve genellikle derecelenme ve magmatik korozyon göstermektedirler. · Birçok kromit yatağında akma tabakalanması (flow layering), foliasyon ve lineasyon paraleldir.Ancak yer yer foliasyon ve lineasyonun tabakalanmayı kestiği görülebilir.            

22 ·           Magmatik bir sıvıdan-eriyikten oluşan kromitlerin ilk yapılarını genellikle korudukları ve kümüla yapılarını gösterdikleri, buna karşılık, bu kromitlerle bulunan olivinlerin yeniden kristalleşerek ilk yapılarını göstermedikleri belirlenmiştir. Hatta, kıvrılan, lineasyon ve foliasyona uğrayan kromitlerin kümülat yapılarını koruduğu görülmüştür. ·            Çok düzenli ve düzgün kromit tabakalarına sahip Bushweld ve Stillwater stratiform komplekslerinin aksine, podiform tipi Alpin kromitleri, aşırı tektonizmaya uğramış ve rekristalizasyona uğramış peridotitler içinde düzensiz-devamsız kütleler halinde oluşurlar. · Kromitlerin ve komşu kayaçların mekanik özellikleri farklı olduğundan, tektonik yerleşim ve serpantinleşme yapısal ilişkileri çok karmaşık bir hale getirir. · Kromitlerin 1km ye ulaşan boyutlarda tabular şekilde bulunduğu yerler nadirdir. Bunların belli doğrultularda küçük merceklere ayrıldığı gözlenmiştir.Tektonizma sonucu orijinal yapıların bozulduğu ve cevherde korunan yapıları, yan kayaç görevi gören peridotitlerdeki yapılarla büyük açılar teşkil ettiği genel olarak görülmektedir.            

23 · Mevcut tecrübeler kromitlerin ultrabazik kayaçlar ve özellikle metamorfik peridotitler içinde rastgele dağılmış bir vaziyette olduğunu göstermektedir. ·            Kromitlerin birçok ortamda, genellikle metamorfik peridotitlerdeki dunitlerle çok yakın ilişkili olduğu gözlenmiştir. ·            Nadirende olsa, kromitlerin zaman zaman kümülatlar içinde bulunduğuda belirlenmiştir. Bu ortamlardaki mevcut kromitlerin, kümülatların en tabanında ve metamorfik peridotitlerin üzerinde olduğu belirlenmiştir.Bu sebeple kromit oluşumununda polijenetik olduğu düşünülmektedir.

24 ·            Kıvrımlanma ve kompozisyonal bantlanmanın metamorfik peridotitlerin yüksek sıcaklık ve basınçla karşılaştığı durumlarda oluştuğu düşünülmektedir. (Den Tex,1969) Gerçi bu görüntü ve oluşumlar serpantinleşme ve sonrası gelişen tektonizma sebebiyle genellikle yok olmuşlardır. ·            Tektonizma, peridotitik kayaçlarda çok fazla kübik eklemeli kırık-çatlaklara sebep olmaktadır. Daha sonra sular tarafından doldurulan bu kübik şekiller tipik elek (mesh-tekstur) dokusunun ortaya çıkmasına sebep olmaktadır. ·            Bu eklem yapıları, suların peridotitler içerisine girmesini kontrol etmektedir. Elek dokusunun mikroskobik ölçekte olivin taneleri düzeyine kadar indiği de gözlenmektedir. Bu şiddetli tektonizma ve serpantinizasyon sonunda oluşan bu son ürün, ana magmanın orijinal mineralojisinin ve yapısının tamamen bozulmuş halidir. Peridotitler ile ilgili birçok problem işte bu bozulma sonucu ortaya çıkmaktadır.