37
ALKALİ KAYAÇLAR GİRİŞ 20. Yüzyılın başından bu yana, magmatik kayaların jeokimyasal olarak sınıflandırılması amacıyla çok sayıda öneride bulunulmuştur. Tüm kaya kimyasının kullanıldığı bu sınıflama önerilerinin büyük bölümünde, ilk dikkate alınan değişken silika içeriği (asit, ortaç, bazik, ultrabazik), ikinci değişken ise alkali oksitlerin (K2O ve Na2O) tek tek yada birlikte silikaya karşı değişimidir. Bu bağlamdaki ilk sınıflama önerisi Peacock Indeksi (PI) olarak tanınır. Bu sınıflamada PI değerleri 51 den düşük olan kayalar “alkalik” olarak tanımlanmıştır. Peacock un genel yaklaşımı doğrultusunda önce Kuno (1959) ve MacDonald ve Katsura (1964) ve nihayet Miyashiro (1975) tüm kaya ana oksit yüzdelerden giderek toplam alkalilere (K2O + Na2O) karşı silika (SiO2) dağılımını kullanarak “alkali-silika diyagramı” olarak tanımlanan diyagramları

ALKALİ KAYAÇLAR

  • Upload
    hao

  • View
    94

  • Download
    0

Embed Size (px)

DESCRIPTION

ALKALİ KAYAÇLAR. GİRİŞ - PowerPoint PPT Presentation

Citation preview

Page 1: ALKALİ KAYAÇLAR

ALKALİ KAYAÇLARGİRİŞ

20. Yüzyılın başından bu yana, magmatik kayaların jeokimyasal olarak sınıflandırılması amacıyla çok sayıda öneride bulunulmuştur. Tüm kaya kimyasının kullanıldığı bu sınıflama önerilerinin büyük bölümünde, ilk dikkate alınan değişken silika içeriği (asit, ortaç, bazik, ultrabazik), ikinci değişken ise alkali oksitlerin (K2O ve Na2O) tek tek yada birlikte silikaya karşı değişimidir. Bu bağlamdaki ilk sınıflama önerisi Peacock Indeksi (PI) olarak tanınır. Bu sınıflamada PI değerleri 51 den düşük olan kayalar “alkalik” olarak tanımlanmıştır. Peacock un genel yaklaşımı doğrultusunda önce Kuno (1959) ve MacDonald ve Katsura (1964) ve nihayet Miyashiro (1975) tüm kaya ana oksit yüzdelerden giderek toplam alkalilere (K2O + Na2O) karşı silika (SiO2) dağılımını kullanarak “alkali-silika diyagramı” olarak tanımlanan diyagramları oluşturmuşlar ve düşük PI değerlerine sahip olan bazalt havaiyit mugearit trakit fonolit serisi kayalarını “alkalik kaya serisi” olarak tanımlamışlardır (Şekil 1a).

Page 2: ALKALİ KAYAÇLAR

Şekil 1a. Alkalen ve toleyitik serilerin ayırdımı için kullanılan geleneksel alkali-silika diyagramı (Scharzer ve Rogers, 1974).

A eğrisi; alkalen alana düşen kayalar ise kendi içlerinde“hafif alkalen” ve “şiddetli alkalen” kaya serileri, B (İrvine ve Baragar, 1971), C (MacDonald ve Katsura, 1964), D ve E (Kuno, 1959) eğrileri ile belirlenen sınır, alkalen kayaları subalkalen kayalardan ayırmaktadır.

Page 3: ALKALİ KAYAÇLAR

ALKALİ KAYAÇLARGENEL TANIM

Alkali magmatik kayaçlar, yaygın şekilde kabul edildiği gibi üst manto peridotitlerinin değişik tip ve derecelerde kısmi ergimesinden türeyen magmalardan itibaren meydana gelmektedir (Fitton ve Upton, 1987; Wilson, 1989; Pitcher, 1993; Mitchell, 1996).

Alkalin kayaçlar, sub-alkalin kayaçlara oranla daha nadir görülmekle birlikte, çok daha zengin bir mineral parajenezine sahip olmaları, Na ve/veya K gibi +1 yüklü ve büyük iyonik yarı çapa sahip katyonları bağıl olarak daha bol miktarlarda içerirler. Bu kayaçlar, ayrıca, Nb, Y, Zr, Th, vb. HFSE ile REE mineralizasyonları ile birlik oluşturduklarından dolayı magmatik petrojenezde özel bir öneme sahiptirler.

Diğer taraftan, sadece yaklaşan levha kenarlarını karakterize eden subalkali-kalkalkali granitik kayaçlardan farklı olarak levha içi, kıtasal ve okyanusal rift zonları, sıcak nokta ve manto sorgucu gibi oldukça değişik jeodinamik konumda (Şekil 1) görülmeleri nedeniyle de önem kazanmaktadırlar.

Page 4: ALKALİ KAYAÇLAR

Şekil 1. Alkali Kayaçların jeodinamik konumları.

Page 5: ALKALİ KAYAÇLAR

ASTENOSFERİK MANTO

SıcakNokta

Ada yayı şoşonitleri

OAB(Alkalen)

OOSB(Toleyit)

ToleyitKalk-alkalen/şoşonit

RiftvolkanizmasıAlkalen

m m

m

m

m

mm

m

m

m

fakirleşmişlitosferikmanto

mantokamasım-metasomatism

Okyanus (Ada) Yayı

fakirleşmişlitosferikmanto

Mg, Fe, Cr, Ni, V

YAEE- Yüksek alanenerjili elementler (HFSE)BİÇE-Büyük iyon çaplıelementler (LİLE)HNTE- Hafif nadir toprakelemetler

dayklar

mantoyükselimi

Alt Kabuk

Üst kabuk

Okyanus Kabuğu Kıtasal Kabuk

Alt Kabuk

Üst kabuk Bölümsel ergimeFlogopitçe zengindamarlar

Alkalkin magmaların oluşum yerlerini gösteren şematik kesit

(Müller ve Groves 2000’den değiştirilerek).

Page 6: ALKALİ KAYAÇLAR

Mineralojik TanımAlkali derinlik kayaçları, AF granit ve türevleri

hariç genel olarak serbest kuvars mineralini çok az (ALKOS) veya hiç içermeyen (ALKUS), feldispat minerallerinin çoğunluğu alkali feldispatlardan (çoğunlukla K-feldispat ve nadiren albit) oluşan, özellikle kuvarsın bulunmadığı durumlarda feldispatoyid grubu mineralleri (nefelin, lösit, vb) ve/veya sodalit grubu mineralleri (nozeyan, haüyn, sodalit, vb) içerebilen; mafik mineral topluluğu olarakta alkali amfibol (egirin, ribekit, arfvedsonit, hastingsit, kersutit), alkali piroksen (egirin, egirin-ojit), olivin grubu mineralleri, biyotit, filogopit, kankrinit, melilit, vb minerallerden oluşan kayaçlardır.

Page 7: ALKALİ KAYAÇLAR

Jeokimyasal Tanım (Genel Alkali Tanımı, ALKOS/ALKUS)

Alkali kayaçBir magmatik kayaçta, feldispatların oluşumu için

gerekli olandan daha fazla miktarlarda Na ve K içeren kayaçlara alkali kayaç denir (Fitton ve Upton, 1987). Kayaçtaki bu alkali fazlalığı feldispatoyid grubu mineraller (nefelin, lösit), sodalit grubu mineraller (sodalit, nozeyan, haüyn), alkali amfibol (kersutit, hastingsit, arfvedsonit, ribekit), alkali piroksen (egirin, egirin-ojit) ve alkalilerce zengin diğer minerallerin (kankrinit, melilit vb.) oluşumunda kullanılır.

Page 8: ALKALİ KAYAÇLAR

Silisçe aşırı doygun alkalin (ALKOS) kayaç

Modal mineralojik bileşiminde ve normatif mineralojik bileşimde kuvars mineralinin bulunduğu, bunun yanısıra alkali amfibol ve alkali piroksen gibi mafik mineralleri az miktarda içeren kayaçlardır (Şekil 2; Lameyre and Bowden, 1982; Debon and Le Fort, 1983). Silis bakımından tüketilmiş, feldispatoyid ve sodalit grubu mineralleri asla içermezler.

1

234

56

7

89

10

Q

P

fns

8'

g

A

60

20

05

60

60

10

ALKOS trend

ALKUS trend

Şekil 2. QAPF dörtgen diyagramındaki alkali kayaç toplulukları ve ALKOS - ALKUS trendler (Lameyre and Bowden, 1982 ).

Page 9: ALKALİ KAYAÇLAR

Silisçe tüketilmiş alkalin (ALKUS) kayaç

Magmanın ilksel bileşiminde feldispatların oluşumu için gerekli olandan daha fazla Na ve K bileşenlerinin bulunmasından dolayı, gerek modal mineralojik, gerekse normatif mineralojik bileşiminde feldispatoyid ve sodalit grubu mineraller gibi silis bakımından tüketilmiş minerallerin yansıra alkali piroksen, alkali amfibol, kankrinit ve melilit gibi alkalice zengin mineraller ile olivin grubu mineralleri içerebilirler (Şekil 2; Lameyre and Bowden, 1982; Debon and Le Fort, 1983). Serbest kuvarsın kesinlikle bulunmadığı alkalin kayaçlardır.

Page 10: ALKALİ KAYAÇLAR

Metalojenik Potansiyel

Alkalin kayaçlar, yaygın şekilde kabul edildiği gibi, üst manto peridotitlerinin çok düşük dereceli fraksiyonel/Rayleigh erimesi ile meydana gelen magmalardan itibaren gelişen bir petrojenez mekanizmasına sahiptirler. Bu şekilde gelişen magmalarda ise, örneğin hem çok düşük dereceli kısmi erime (%1-5 arasında) ve hem de fraksiyonel erime koşulları nedeniyle, manto mineralleri (olivin, piroksen, granat, filogopit, amfibol) için uyumsuz olan HFSE (Sc, Ti, Y, Zr, Nb, Hf, Ta, Pb, Th, U) ve REE (La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) bakımından önemli ölçüde zenginleşmeler ortaya çıkmaktadır. Bu nedenle, özellikle geniş bir yelpazede magmatik ayrımlanma süreçlerine maruz kalan magmatik kayaçların HFSE ve REE mineralizasyonu bakımından hedef kayaçları oluşturdukları sonucuna varılmaktadır (Şekil 3; Lameyre et al.,1982).

Page 11: ALKALİ KAYAÇLAR

Q

A P

(Au)

( Pb - Zn)

12

345

6

U Th Mo Cu Th U

Ti NbZr

REEMo

Mo

A S

7W Sn Nb U Y - REE

Alkali magmatik kayaç gruplarına eşlik eden bazıelement toplulukları:Ti, Nb, Zr - REE - Th, U, Mo

AS: Masif sülfid oluşum alanı1-7: Granitlerle ilişkili ve mobilizasyon alanı

Şekil 3. Alkali magmatik kayaç gruplarına eşlik eden bazı element topluluklarının QAP diyadramındaki dağılımları (Lameyre et al.,1982).

Page 12: ALKALİ KAYAÇLAR

QAPF DÖRTGEN DİYAGRAMINDAKİ ALKALİ KAYAÇ TOPLULUKLARI

Lameyre ve Bowden (1982) tarafından yapılan çalışmada, alkali magmatik kayaçların QAPF dörtgen diyagramında başlıca beş değişik trend sergiledikleri ileri sürülmüştür (Şekil 4). Bunlardan üçü QAP, diğer ikisi ise APF üçgen diyagramlarında konumlanmakta olup, aşağıdaki gibi özetlenebilir.

Page 13: ALKALİ KAYAÇLAR

QAP Üçgenindeki Alkali Granitoyidler ve İlişkili Kayaçlar

QAP üçgen diyagramında belirgin bölgelerde konumlanarak tanımlanabilir bir trend sergileyen alkali magmatik kayaçların tamamı, modal mineralojik bileşimlerinde serbest kuvars içermeleri nedeniyle jeokimyasal tanımlamada silis bakımından aşırı doygun alkalin (ALKOS) kayaçlar olarak tanımlanırlar. Bu kayaçlar, QAP üçgen diyagramında başlıca gabro/diyorit – monzogabro/monzodiyorit – monzonit – siyenit – kuvars AF siyenit – AF granit topluluğundan oluşan 8 nolu trend; gabro/diyorit – monzogabro/monzodiyorit – monzonit – kuvars siyenit –siyenogranit topluluğundan oluşan 8’ nolu trend ve gabro/diyorit – monzogabro/monzodiyorit – monzonit – kuvars monzonit- monzogranit topluluklarından oluşan 7 nolu trend olarak (Şekil ) konumlanırlar (Lameyre ve Bowden, 1982).

Page 14: ALKALİ KAYAÇLAR

1

234

56

7

89

10

Q

P

fns

8'

g

A

60

20

05

60

60

10

ALKOS trend

ALKUS trend

8 nolu trend; gabro/diyorit – monzogabro/monzodiyorit – monzonit – siyenit – kuvars AF siyenit – AF granit

8’ nolu trend; gabro/diyorit – monzogabro / monzodiyorit – monzonit – kuvars siyenit –siyenogranit

7 nolu trend; gabro/diyorit – monzogabro/monzodiyorit – monzonit – kuvars monzonit- monzogranit

Silis bakımından aşırı doygun alkalin (ALKOS)

kayaçlar

Page 15: ALKALİ KAYAÇLAR

APF Üçgenindeki Alkali Kayaçlar

Açık renkli bileşenler olarak başlıca alkali feldispat ve plajiyoklazın yanısıra feldispatoyid grubu mineraller içeren, asla serbest kuvars içermeyen ve bu nedenle jeokimyasal bileşim olarak silis bakımından tüketilmiş alkalin (ALKUS) kayaç olarak tanımlanan bu kayaçlar, APF üçgen diyagramında, başlıca foid içeren gabro/diyorit – foid içeren monzogabro / monzodiyorit – foid içeren monzonit – foid içeren siyenit - foid içeren AF siyenit – foid siyenit topluluğundan oluşan 9 nolu trend ile foid içeren monzogabro / monzodiyorit – foid monzogabro / monzodiyorit topluluğundan oluşan 10 nolu trendler olarak (Şekil ) gözlenirler) (Lameyre ve Bowden, 1982).

Page 16: ALKALİ KAYAÇLAR

1

234

56

7

89

10

Q

P

fns

8'

g

A

60

20

05

60

60

10

ALKOS trend

ALKUS trend

9 nolu trend; foid içeren gabro/diyorit – foid içeren monzogabro / monzodiyorit – foid içeren monzonit – foid içeren siyenit - foid içeren AF siyenit – foid siyenit

10 nolu trend; foid içeren monzogabro / monzodiyorit – foid monzogabro / monzodiyorit

Silis bakımından tüketilmiş alkalin (ALKUS) kayaç

Page 17: ALKALİ KAYAÇLAR

SUB-ALKALİN KAYAÇLAR ALKALİN KAYAÇLAR

Toleyitik BazaltSerisi

Toleyitik picritbazalt

Olivin toleyit

Kuvars toleyit

Düşük Al'luandezit

Kalk-AlkalenSeri

Yüksek Al'lubazalt

Andezit

Dasit

Riyolit

Alkali olivinbazalt serisi

Nefelinitik/Lösititikanalsimitik kayaçlar

Alkali pikrit bazaltAnkaramit

Alkali olivin bazaltBazanit

Na'ca zengin seri K'ca zengin seriHavayit

Nefelin havayitTrakibazalt

Lösit trakibazalt

MüjearitNefelin müjearit

Trakiandezitlösit trakiandezit

BenmoritNefelin benmorit

K'ca zengintrakit

TrakitFonolit Lösit fonolit

NefelinitMelilit nefelinit

Analsimit

LösititLamproit

Ana volkanik seriler (Irving ve Baragar, 1971)

Page 18: ALKALİ KAYAÇLAR

Modak Bileşim Derinlik Yüzey Açıklama

Tüm feldspatların %10’undan daha azı alkali feldspat

Tüm minerallerin %10’undan daha azı feldspatoyid

Alkali gabro,Alkali dolerit Alkali bazalt

Tüm feldspatların %10 ile %40 alkali feldspat

Tüm minerallerin %10’undan daha azı feldspatoyid

MonzogabroTrakidolerit Trakibazalt

Tüm feldspatların %10’undan daha azı alkali feldspat

Tüm minerallerin %10’undan daha fazlası feldspatoyid Teralit

Teşenit

Nefelinli Bazanit

(nefelin-olivin tefrit)

Analsim Bazanit

(analsim olivin tefrit)

Baskın feldspatoyid nefelin

Baskın feldspatoyid analsim

Tüm feldspatların %10 ile %40 alkali feldspat

Tüm minerallerin %10’undan daha fazlası feldspatoyid

EsseksitGlenmorit

Nefelinli trakibazalt

Analsimli trakibazalt

Wilkinson (1974) tarafından önerilen alkalin bazaltik kayaçların sınıflandırması.

Page 19: ALKALİ KAYAÇLAR

Alkalin Kayaçlar Sub-alkalin Kayaçlar

PiroksenTi’ca zengin salt ve/veya Ca’ca zengin ojit. Ortopiroksen ve pijonit tipik olarak bu kayaçlarda bulunmaz. Yavaş soğuma ile oluşmuş piroksenlerde dahi eksolüsyon lamelleri bulunmaz.

Genellikle Ti’ca fakir ojit, hipersten veya pijonit. Kalk-alkalin bazik kayaçlarda Ca-fakir ojit ve hipersten bolca bulunur. Pireksenlerde soğuma lammelleri (Ca’ca zengin ve Ca’ca fakir) yaygın olark bulunur.

OlivinOlivin genellikle hem iri kristaller halinde hem de hamurda bulunur. Genellikle kristal dış kısmını örten Ca’ca fakir piroksen bulunmaz. Bazı özel durumlarda diyopsitce zengin klinopiroksenler zar şeklinde olivinleri örter.

Tipik olarak sadece iri zonlanmamış kristaller halinde bulunur. Genellikle Ca’ca fakir piroksenler tarafından çevrilmiştir.

Amfibo/MikaTi’ca zengin pargasitik amfiboller görülür. Mikalar Mg’ca zengin flogopit bileşimindedir.

Tipik olarak toleyitlerde amfibol bulunmaz. Kalk-alkali kayaçlarda yeşil hornblende sıkça rastlanılır. Mikalar Fe’ce zengin biyotit bileşimindedir.

Felsik Minerallerİri plajiyoklalar labrador bileşiminddir. Nadiren anortoklas iri kristalleri görülür, alkali feldspatlar genellikle hamurdadır. Değişik modlarda nefelin ve analsim içerebilirler.

Plajiyoklaslar genellikle labrador bileşimindedir. Bazı toleyitlerde hamur daha asidik bileşimli plajiyoklas latalarından oluşmuştur. Doygun kayaçlarda kuvars-feldspat içi-içe büyüme yapılarına ve hatta kuvarsa rastlanabilir.

Doğu Pontid Alkalin Provensi kayaçlarında bulunan kayaç yapıcı minerallerin kimyası

Page 20: ALKALİ KAYAÇLAR

ALKALİ KAYAÇLARIN MAFİK MİNERAL İÇERİKLERİNE GÖRE İSİMLENDİRİLMESİ

Açık renkli ana bileşenleri feldispatoyid grubu mineraller (nefelin, lösit, kankrinit) ve sodalit grubu minerallerden (sodalit, nozeyan, haüyn) oluşan alkali kayaçların mafik mineral topluluğu, alkali bileşime uyumlu olarak, olivine grubu (fayalit), alkali amfibol (kersutit, hastingsit, arfvedsonit, ribekit) ve alkali piroksen (egirin, egirin-ojit) gibi minerallerin yanısıra melilit gibi alkalilerce zengin diğer mafik bileşenlerden oluşmaktadır.

Mafik minerallerin türü, alkali kayaçların tanımlanmasında parajenez açısından önemli olduğu gibi; alkali bileşimli mafik minerallerin kayaç içindeki bağıl oranı da son derece önemlidir (Tablo 1). Örneğin; feldispatoyid (f) miktarı % 0-10 aranında olan foid siyenit kayacının M indisi: 0-30 arasındadır. Aynı bileşimli kayacın M indisi: 30-60 arasında olduğunda kayacın adı, malignit; M indisi: 60-90 arasında olduğunda kayacın adı, şonkinit olarak özelleşmektedir (Tablo 1).

Page 21: ALKALİ KAYAÇLAR

Tablo 1. Alkali plütonik kayaçların M indisine gore tanımlanması

(Le Maitre ve diğ., 1989).

P’

M’

Q = 0 - 5 or F = 0 - 10 F = 10 - 60

0-10 10-35 35-65 65-90 90-100 0-10 10-50 50-90 90-100F = 60-100

6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

An>50An<50An>50An<50 nefe. lösit* *

80

70

60

50

40

30

20

10

Alan

anortozit

Bu kesimler yukarıdaki kayaçlarınmelanokratik eşdeğerleridir

Bu kesimler aşağıdaki kayaçların lökokratik eşdeğerleridir

Page 22: ALKALİ KAYAÇLAR

ALKALİ KAYAÇLARLA BİRLİK OLUŞTURAN VE NADİR BULUNAN KAYAÇ GRUPLARI

Alkali kayaçlarla birlik oluşturan ve yer yuvarında

nadir bulunan kayaç toplulukları üç ana grupta

incelenebilir:

1. Karbonatitler

2. Lamprofirik kayaçlar

3.Melilitik kayaçlar

Page 23: ALKALİ KAYAÇLAR

Karbonatitler

% 50’ den fazla modal CO3 içeren kayaçlardır. Karbonatitler,

plütonik olabildikleri gibi, volkanik kökenli de olabilirler.

Mineralojik olarak kendi içinde;

        Kalsit karbonatit (ana karbonat minerali, kalsit; sovite, alvikite)        Dolomit karbonatit (ana karbonat minerali, dolomit =beforsite)        Ferro karbonatit (ana karbonat minerali, zenginleşmiş demirdir)        Natro karbonatit (ana karbonat minerali,Na, K, Ca)

olmak üzere dört ana gruba ayrılabilirler.

Page 24: ALKALİ KAYAÇLAR

Lamprofirik KayaçlarLamprofirik kayaçlar, jeolojik bulunuş ve oluşum şekillerine

göre üç ana gruba ayrılırlar:

Lamprofirler (porfirik dokulu; M indisi: 35-90, nadiren ultramafik; bi, demirli flogopit, amfibol, cpx, ol, + melilit içerir; genellikle dayk şeklinde bulunur; F ve f sınırlıdır;)        Lamproitler (lamprofirlere benzer, bazen de K-Ti-rizhterite, priderite, wadeite, jeppite, Fe-ortoklaz içerir, + lösit içerir; genellikle dayk ve küçük püskürükler şeklinde bulunur; F ve f sınırlıdır)        Kimberlitler (ultramafiktir ve yaygın olarak serpantinleşmiş olivin ile bulunur, değişik oranlarda flogopit, opx, cpx, CO3 ve kromit içerir; genellikle baca şeklinde bulunur; F ve f bulunmaz)        Lamprofirik kayaçlar; Ol, prx, bi ve Plg hidrotermal alterasyonu ile oluşur; Ca ve zeolit ve diğer hidrotermal minerallerle ilksel fazda bulunabilirler.

Page 25: ALKALİ KAYAÇLAR

Melilitik Kayaçlar

Bu tür kayaçlar, % 10’ dan fazla modal melilit içeren kayaçlardır. Kendi içinde;     Ultramafik melilitik kayaçlar (M indisi >90)        Melilitik kayaçlar (melilitik olmayan kayaçlar: M indisi <90) olarak ikiye ayrılır.

Page 26: ALKALİ KAYAÇLAR

Alkali derinlik kayaçlarında yaygın olarak görülen alkali mineraller ile aynı parajeneze ait diğer karakteristik mineral toplulukları.

Page 27: ALKALİ KAYAÇLAR
Page 28: ALKALİ KAYAÇLAR
Page 29: ALKALİ KAYAÇLAR
Page 30: ALKALİ KAYAÇLAR
Page 31: ALKALİ KAYAÇLAR
Page 32: ALKALİ KAYAÇLAR
Page 33: ALKALİ KAYAÇLAR
Page 34: ALKALİ KAYAÇLAR
Page 35: ALKALİ KAYAÇLAR
Page 36: ALKALİ KAYAÇLAR
Page 37: ALKALİ KAYAÇLAR