Slayt 1 - Doğan AYDAL

Ofiyolitler
JM505
Prof. Dr. Doğan AYDAL
aydal@eng.ankara.edu.tr
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
STEINMANN (1906-1927): 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.
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.
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.
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.
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.
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.
*Ofiyolitleri Oluşturan Bu Birimlerin Şu Sırayla Oluştuğu
Düşünülmektedir:
123456-
Mantodan kristalleşme
Metamorfizma
Ultramafik-mafik kümüla serilerinin differansiyasyon ile oluşumu
Yarı denizel ekstrüzyonların (volkanik faaliyetlerin) oluşumu
Hidrotermal metamorfizma
Tektonik deformasyon
Bütün bu olayların polijenetik olduğu, co-jenetik olarak oluşmadığı
bilinmektedir.
·
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.
·
Daykların ve pilov lavların geometrisinin ortaya koyduğu durumgeometri, 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.
·
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.
·
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?
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)
TEKTONITLER
·
Olivin,klinopiroksen, ortopiroksen , spinel ihtiva eden ve
tektonit fabrik (yapı -doku) gösteren kayaçlara metamorfik peridotit denir.
·
Thayer (1960-1967) 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.
·
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.
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)
·
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)
·
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.
·
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.
·
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.
·
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.
·
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.