Ballıca (Elazığ Güneyi, Doğu Anadolu) Civarindaki Denizel Sedimanter Kayaçların Jeokimyasal Özellikleri

Year 2020, Volume: 20 Issue: 4, 703 - 717, 25.09.2020

Dicle Bal Akkoca , Gizem Çetintaş

https://doi.org/10.35414/akufemubid.644009

Abstract

Bu çalışmada Elazığ İli’nin yaklaşık 12 km güneyinde Ballıca Köyü civarında denizel ortamda çökelmiş olan Orta Eosen-Oligosen yaşlı Kırkgeçit Formasyonu’nun ince taneli sedimanlarından alınan örneklerin jeokimyasal özellikleri belirlenmiş, böylece kaynak alandaki ayrışma derecesi, kaynak kayanın bileşimi ve tektonik özelliklerinin ortaya çıkarılması amaçlanmıştır. Ballıca civarında Kırkgeçit Formasyonu yer yer çok ince taneli kumtaşları ardalanmasından oluşan karbonatca zengin boz-gri renkli çamurtaşlarından oluşmaktadır. Log (SiO2/Al2O3)’e karşı log (Fe2O3/K2O) oranına göre örnekler Fe’ce zengin şeyl alanına düşmektedir. Ortalama kimyasal alterasyon indeksi (CIA) ve kimyasal ayrışma indeksi (CIW) değerlerine göre bu sedimanların orta dereceli alterasyona uğradığı tespit edilmiştir. Kondrit normalize diyagramlarda Ballıca örnekleri bileşimi çevre kayaçlardan Elazığ Magmatitleri’ne yakın değerler sunmuştur. Ballıca örnekleri bileşiminin Post Avusturalya Arkeen Şeyllerin’den (PAAS) farklı olması bunların nötr, bazik karakter sunduğunu göstermektedir. Eu/Eu* - Th/Sc oranlarına göre Kırkgeçit sedimanlarını besleyen kaynak kayaçlar bazik karakterlidir. Th/Co - La/Sc diyagramında örnekler bazik kayaçlarlarla silisik kayaçlar arasında yer almaktadır. La-Th-Sc üçgen diyagramı da örneklerin bileşiminin PAAS ve granitten farklı ve andezit ve bazalt aralığında olduğunu göstermiştir. La-Sc-Th, Th-Sc-Zr/10 diyagramlarına göre örneklerin bileşimi okyanusal ada yayı alanına düşmektedir.

Keywords

Jeokimya, Kırkgeçit Formasyonu, Alterasyon, Tektonik Ortam, Elazığ

Supporting Institution

Fırat Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi (FÜBAP)

Project Number

MF.18.03

Thanks

Bu çalışma Fırat Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi (FÜBAP) birimi tarafından desteklenen MF.18.03 nolu proje tarafından desteklenen yüksek lisans tezinden türetilmiştir.Makalenin incelenmesi sırasında yapmış oldukları katkılarından dolayı hakemlere teşekkürü borç biliriz.

Geochemical Properties of the Marine Sediments Around the Ballıca (Southern Elazığ)

Abstract

In this study, the geochemical characteristics of the samples collected from the fine grin sediments of the Middle Eocene-Oligocene Kırkgeçit Formation which is deposited in marine environment were studied, In these way, it was aimed to investigate the degree of chemical weathering, and tectonic setting of the source rocks,arround Ballıca Village which is located nearly 12 km south of the Elazığ Province. The Kırkgeçit Formation around Ballıca consists of carbonate-rich gray-gray colored mudstones which are composed of very fine-grained sandstones alternation. In the log (SiO2/Al2O3) vs log (Fe2O3/K2O) diagram the samples are clustered in the Fe-shale. Chemical index of alteration (CIA) and chemical index of weathering (CIW) of the sediments suggested that the intensity of weathering in the source area was moderate weathering. Chondrite-normalized patterns show that the the compounds of Ballıca samples are similar to Elazığ Magmatites. The fact that the Ballıca samples different from the Post Australian Arkeen Shales (PAAS) shows that they presents a neutral, basic character. According to the Eu / Eu * - Th / Sc ratios, the source rocks feeding the Kırkgeçit sediments are of basic character. In the Th / Co - La / Sc diagram samples are between the basic and silicic rocks.The La-Th-Sc triangle diagram also showed that the samples are different from PAAS and granite, and were in the range of andesite and basalt in composition. According to the La-Sc-Th, Th-Sc-Zr/10 diagrams, composition of the samples fall into the oceanic island arc area.

Keywords

Geochemistry, Kırkgeçit Formation, Alteration, Tectonic Environment, Elazığ

Project Number

MF.18.03

References

• Akgül, B., 1993. Piran (Elazığ) köyü çevresindeki mağmatik kayaçların petrografik ve petrolojik özellikleri, Doktora Tezi, Fırat üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Elazığ, Türkiye, 128.
• Akkoca, Bal, D., 2018. First data on the geochemistry of the Kırkgeçit marine clayey sediments at the northern vicinity of Elazığ, (Eastern Turkey). Cilicia International Symposium on Engineering and Technology (CISET), Mersin, Türkiye, 168-175.
• Aksoy, E., Türkmen, I., Turan M., ve Meriç, E., 1999. Harami Formasyonu’nun (Üst Kampaniyen-Maastrihtiyen) stratigrafik konumu ve çökelme ortamı ile ilgili yeni bulgular, lazığ Güneyi, Türkiye Petrol Jeologları Derneği Bülteni, 11 (1), 1-15.
• Alizai, A., Hillier, S., Clift, P.D., Giosan, L., Hurst, A. and VanLaningram, S., 2012. Macklin, M. Clay mineral variations in Holocene terrestrial sediments from the Indus Basin. Quaternary Research, 77, 368–381,
• Armstrong – Altrin, J.S., Lee, Y.I., Verma, S.P. and Ramasamy, S., 2004. Geochemistry of sandstones from the Upper Miocene Kudankulam Formation, southern India: Implications for provenance, weathering, and tectonic setting. Journal of Sedimentary Research, 74, 285–297.
• Armstrong – Altrin, J.S., Lee, Y.I. andKasper-Zubillaga, J.J. ve Carranza-Edwards, A., 2012. Geochemistry of beach sands along the western Gulf of Mexico, Mexico: implication for provenance. Chemie der Erde-Geochemistry 72 (4), 345-362.
• Armstrong – Altrin, J.S., Nagarajan, R., Madhavaraju, J., Rosalez-Hoz, L., Rosalez-Hoz, L., Lee, Y.I., Balaram, V., Cruz – Martínez ve A. and Avila - Ramírez, G., 2013. Geochemistry of the Jurassic and upper Cretaceous shales from the Molango Region, Hidalgo, Eastern Mexico: implications of source-area weathering, provenance, and tectonic setting. Comptes Rendus Geoscience, 345, 185–202.
• Armstrong - Altrin , J.S., 2015. Evaluation of two multidimensional discrimination diagrams from beach and deep-sea sediments from the Gulf of Mexico and their application to Precambrian clastic sedimentary rocks. International Geology Review, 57, 1446-1461.
• Avşar, N. 1983. Elazığ yakın kuzeybatısında stratigrafik ve mikropaleontolojik arafltırmalar. Doktora Tezi, Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Elazığ, 84.
• Bennert, T., Hanson, D. an dMaher, A. 2005. Influence of pavement surface type on tire/pavement generated noise. Journal of Testing and Evaluation, 33(2), 94-100.
• Baykendi, O., 1998. Tadım, Dedeyolu, Badempınarı (Elazığ) köyleri ve çevresinin jeolojisi ve magmatik kayaçların petrografik özellikleri, Yüksek Lisans Tezi, F.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Elazığ, 70.
• Bhatia, M.R. and Crook, K., 1986. Trace element characteristics of graywackes and tectonic setting discrimination of sedimentary basins. Contributions to Mineralogy and Petrology, 92, 181-193.
• Bingöl, A .F., 1986. Petrographic and petrological characteristics of intrusive rocks of Guleman ophiolite (Eastern Taurus-Turkey). Geosound, 13 (4), 41-57.
• Condie, K.C., Marais, D.J.D. and Abbott, D., 2001. Precambrian superplumes and supercontinents: a record in black shales, carbon isotopes, and paleoclimates. Precambrian Research, 106, 239-260.
• Coppin, F., Berger, G., Bauer, A., Castet, S. and Loubet, M., 2002. Sorption of lanthanides on smectite and kaolinite. Chemical Geology, 182, 57-68.
• Cox, R., Lowe, D.R. and Cullers, R., 1995. A conceptual review of regional-scale controls on the composition of clastic sediment and the co-evolution of continental blocks and their sediment cover. Journal of Sedimentary Research, 1, 1-12.
• Cullers, R.L. and Graf, J., 1983. Rare earth elements in igneous rocks of the continental crust: intermediate and silicic rocks, ore petrogenesis. Editors: Henderson P. Rare-Earth Geochemistry, Amsterdam, the Netherlands, Elsevier, 275-312.
• Cullers, R.L., 1994. The controls on major and trace element variation of shales, siltstones, and sandstones of Pennsylvanian-Permian age from uplifted continental blocks in Colorado to platform sediment in Kansas, USA. Geochimicia et Cosmochimicia Acta, 58, 4955-4972.
• Cullers, R.L. and Podkovyrov, V.N., 2000. Geochemistry of the Mesoproterozoic Lakhanda shales in southeastern Yakutia, Russia: implications for mineralogical and provenance control, and recycling. Precambrian Research, 104, 77-93.
• Dix, G., 2006. Origin of anhedral Sr‐rich calcite in deep‐water mixed sediment, north‐east Australia. Sedimentology, 42 (5), 711-724.
• Dönmez, C., 2006. Soğanlı-Uyandık (Elazığ) arasında yüzeyleyen Elazığ Magmatileri’nin Jeolojisi, petrografisi ve jeokimyası. Yüksek Lisans Tezi, Çukurova Üniversitesi, Adana, Türkiye, 75.
• Eker, S. Ç. 2012. Petrography and geochemistry of Eocene sandstones from eastern Pontides (NE Turkey): Implications for source area weathering, provenance and tectonic setting.Geochemistry International, 50 (8), 683-701.
• Fedo, C.M., Eriksson, K. and Krogstad, E.J., 1996. Geochemistry of shale from the Archean (~3.0 Ga) Buhwa Greenstone belt, Zimbabwe: implications for provenance and source area weathering”. Geochimica Cosmochimica Acta, 60, 1751-1763,
• Gao, S. and Wedepohl, K.H., 1995. The negative Eu anomaly in Archean sedimentary rock: implications for decomposition, age and importance of their granitic sources. Earth and Planetary Science Letters, 133, 81-94.
• Garzanti, E., Al-Juboury, A.I., Zoleikhaei, Y., Vermeesch, P., Jotheri, J., Akkoca, Bal, D., Obaid, AK., Allen, M.B., Andó, S., Limonta, M., Padoan, M., Resentini, A.,
• Rittner, M. and Vezzoli, G., 2016. The Euphrates-Tigris-Karun River system: Provenance, recycling and dispersal of quartz-poor foreland-basin sediments in arid climate”. Earth Science Reviews 162, 107-128,
• Gromet, L.P., Dymek, R.F., Haskin, L.A. and Korotev, R.I., 1984.The North American Shale Composite: its compilation, major and trace element characteristics. Geochimica et Cosmochimicia Acta, 48, 2469-2482.
• Harnois, L., 1988. The CIW index: a new chemical index of weathering. Sedimentary Geology, 55, 319-322,
• Hayashi, K.I., Fujisawa, H., Holland, H.D. and Ohmoto, H., 1997. Geochemistry of ~1.9 Ga sedimentary rocks from northeastern Labrador, Canada. Geochim Cosmochim Acta 61, 4115-4137. ,
• Hempton, M.R. and Savcı, G., 1982. Petrological and structural features of the Elazığ volcanic complex”.Türkiye Jeoloji Kurumu Bülteni 25, 143-151.
• Herron, M.M. , 1988. Geochemical classification of terrigenous sands and shales from core or log data”. Journal of Sedimentary Research, 58, 820-825.
• İnceöz, M., 1996. Elazığ yakın kuzeyinde Harami Formasyonunun (Üst Maastrihtiyen) stratigrafisi ve çökelme ortamları”. Türkiye Petrol Jeologları Derneği Bülteni, 8(1), 130-136.
• Maynard, J.B., 1992. Chemistry of modern soils as a guide to interpreting Precambrian paleosols”. The Journal of Geology, 100, 279-289.
• Mishra, M. and Sen, S., 2012. Provenance, tectonic setting and source-area weathering of Mesoproterozoic Kaimur Group, Vindhyan Supergroup, Central India. Geologica Acta, 10, 283-293.
• Mourabet, M.E., Barakat, A., Zaghloul, M.N. and Baghdadi, M.E., 2018. Geochemistry of the Miocene Zoumi flysch thrust-top basin (External Rif, Morocco): a new constrains on source area weathering, recycling processes, and paleoclimate conditions. Arabian Journal of Geosciences 11(126), 2-18.
• Nesbitt, H.W. and Young, G.M., 1982. Early Proterozoic climate and plate motions inferred from major element chemistry of lutites. Nature, 299, 715-717,
• Özgül, N., 1976.Toroslar'ın bazı temel jeolojik özellikleri. Türkiye Jeoloji Kurumu Bülteni , 19, 65-78.
• Özkul, M. ve Üşenmez, Ş., 1986. Elazığ kuzeydoğusunda derin deniz konglomeralarının sedimantolojik incelenmesi. G.Ü. Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 1, 2, 53-57.
• Özkul , M., 1988. Elazığ batısında Kırkgeçit Formasyonu üzerinde sedimantolojik incelemeler. Doktora Tezi, Fırat Üniversitesi, Elazığ, Türkiye, 186.
• Roser, B.P and Korsch, R.J., 1986. Determination of tectonic setting of sandstone - mudstone suites using SiO2 content and ı2O / Na2O ratio.The Journal of Geology 94, 5, 635-650.
• Şaroğlu, F.ve Yılmaz, Y., 1984. Doğu Anadolu’nun Neotektoniği ve İlgili Mağmatizması. T.J.K. Ketin Sempozyumu, Ankara, 149-162.
• Tao, H., Wang, Q., Yang, X. and Jiang, L., 2013. Provenance and tectonic setting of Late Carboniferous clastic rocks in West Junggar, Xinjiang, China: A case from the Hala-alat Mountains. Journal of Asian Earth Sciences, 64, 210-222.
• Taylor, S.R. and McLennan, S.M., 1985. The Continental Crust: Its Composition and Evolution. 1st ed. Oxford, UK: Blackwell.
• Turan M, Aksoy E ve Bingöl AF., 1995. Doğu Toroslar’ın jeodinamik evriminin Elazığ civarındaki özellikleri. Fırat Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 7(2), 177-199.
• Türkmen, İ ve Aksoy, E., 1998. Arapgir (Malatya), Çemiflgezek (Tunceli), Elazığ dolaylarındaki Neojen birimlerinin stratigrafik-sedmantolojik incelenmesi ve bölgesel korelasyonu. Türkiye Petrol Jeologları Derneği Bülteni, 10(1), 15-33.
• Ural, M., Arslan, M., Göncüoglu, M.C., Tekin , U.K. and Kürüm, S. 2015. Late cretaceous arc and back-arc formation within the southern Neotethys: whole-rock, trace element and Sr-nd-Pb isotopic data from basaltic rocks of the Yüksekova Complex (Malatya- Elazığ, SE Turey). Ofioliti, 4, 57-72.
• Winchester, J.A. and Floyd, P.A., 1977. Geochemical discrimination of different magma series and their differentiation products using immobile elements. Chemical Geology, 20(4), 325-343.
• Yazgan, E. 1984. Geodynamic evolution of the E. Taurus region. Editors: O Tekeli and MC Göncüoğlu, Proceedings of the Geology of the Taurus Belt. MTA Genel Müdürlüğü, Ankara, 199-208.