Kaz Dağı civarındaki Kazdağ Masifi metamorfitlerinin metamorfizma özellikleri, Edremit - Balıkesir

Year 2023, Volume: 13 Issue: 4, 859 - 883, 15.10.2023

Gürsel Kansun , Gülçin Ökmen

https://doi.org/10.17714/gumusfenbil.1266341

Abstract

Kazdağ Masifi, amfibollü gnayslar, mikaşistler ve metakarbonatlardan oluşan Fındıklı formasyonu ile başlar. Üstte tektonik dokanakla, amfibolit ve metaofiyolitlerden yapılı Tozlu formasyonu ve kristalize kireçtaşlarından oluşan Sarıkız formasyonu gözlenir. En üstte, yine tektonik bir dokanakla, çoğunlukla gnayslardan yapılı Sütüven formasyonu yer alır. Kazdağ Masifi başlangıçta, etkileri Fındıklı ve Sütüven formasyonlarında izlenen, epidot-amfibolit fasiyesinden (430-500 oC sıcaklık - 5-8 kbar basınç) amfibolit fasiyesinin stavrolit-almandin alt fasiyesi’ne (550-625 oC sıcaklık - 5-8 kbar basınç – 20-30 km derinlik) doğru ilerleyen metamorfizmaya uğramıştır. Tozlu formasyonunda başlangıçta amfibolit fasiyesinde metamorfizma izlenir. Masif, daha sonra, etkileri Fındıklı ve Sütüven formasyonlarında izlenen, 650-725 oC sıcaklık - 3-6 kbar basınç ve 10-20 km derinlikte, üst amfibolit fasiyesinin sillimanit-almandin-ortoklas alt fasiyesi’nde ilerleyen metamorfizmaya uğramıştır. Bu ikinci metamorfizma etkileri Tozlu formasyonunda gözlenmemektedir. Dolayısıyla, Tozlu formasyonunun amfibolit fasiyesindeki başlangıç metamorfizması, farklı bir ortamda gelişmiştir. Tozlu formasyonu Kazdağ Masifi içerisinde ayrı bir tektonik dilimdir. Tozlu formasyonunun Kazdağ Masifi içerisine yerleşmesi, dolayısıyla Kazdağ Masifi’nin kendi içerisinde tektonik dilimlenmesi, üst amfibolit fasiyesindeki ikinci metamorfizma evresinden sonra olmalıdır. Bu tektonik dilimlenmeden sonra, Masif’in tümü 375-430 oC sıcaklık - 2-3.5 kbar basınç ve 10 km derinlikte yeşilşist fasiyesinde gerileyen metamorfizmaya uğramıştır.

Keywords

Kazdağ Masifi, Polimetamorfizma, Porfiroblast-foliasyon ilişkisi

Supporting Institution

Selçuk Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinatörlüğü

Project Number

10201139

Thanks

Bu çalışma, Selçuk Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinatörlüğü (BAP) tarafından 10201139 numaralı proje ile maddi olarak desteklenmiştir. Makalenin inceleme ve değerlendirme aşamasında yapmış oldukları değerli katkılarından dolayı editör ve hakemlere teşekkür ederim. Ayrıca, arazi çalışmaları sırasında yardımlarını gördüğüm Kalender Kemerli ve Tufan Kolsuz’a teşekkür ederim.

Metamorphism characteristics of Kazdağ Massif metamorphites around Kaz Mountain, Edremit - Balıkesir

Abstract

The Kazdağ Massif begins with Fındıklı formation, which consists of amphibole gneisses, micaschists and metacarbonates. On top, with a tectonic contact, Tozlu formation consisting of amphibolites and metaophiolites and Sarıkız formation consisting of crystallized limestones are observed. At the top, again with a tectonic contact, Sütüven formation, which is mostly made of gneisses, is located. Initially, Kazdağ Massif was exposed to a progressive metamorphism from epidote-amphibolite facies (430-500 oC temperature - 5-8 kbar pressure) to staurolite-almandine sub-facies of amphibolite facies (550-625 oC temperature - 5-8 kbar pressure - 20-30 km depth) whose effects are observed in Fındıklı and Sütüven formations. In the Tozlu formation, the metamorphism is initially observed in amphibolite facies. Later, the Massif underwent the progressive metamorphism in the sillimanite-almandine-orthoclase sub-facies of the upper amphibolite facies at 650-725 oC temperature - 3-6 kbar pressure and at 10-20 km depth. This metamorphism is observed in Fındıklı and Sütüven formations. These second metamorphism effects are not observed in Tozlu formation. Therefore, amphibolite facies metamorphism of Tozlu formation developed in a different environment. Tozlu formation is the separate tectonic slice within Kazdağ Massif. The emplacement of Tozlu formation into Kazdağ Massif, and therefore the tectonic slicing of Kazdağ Massif within itself, must have been after second metamorphism stage in upper amphibolite facies. After this tectonic slicing, the whole of Massif underwent the regressive metamorphism in greenschist facies at 375-430 oC temperature - 2-3.5 kbar pressure and at depth of 10 km.

Keywords

Kazdağ Massif, Polymetamorphism, Porphyroblast-foliation relationship

Project Number

10201139

References

• Barker, A. J. (1990). Introduction to metamorphic textures and microstructures (1st ed.). Blackie & Son Limited.
• Bingöl, E. (1968). Contribution a’l’ etude geologique de laportie centrale et sud. Est du Masif de Kazdağ (Turquie) [Doctoral Thesis, Faculty of Sciences University].
• Bingöl, E. (1969). Kazdağ Masifi’nin merkezi ve güneydoğu kısmının jeolojisi. Maden Tetkik ve Arama Enstitüsü Dergisi, 72, 110-123.
• Bingöl, E. (1971). Fiziksel yaş tayini metodlarını sınıflama denemesi ve Rb-Sr ve K-Ar metodlarının Kazdağ’da bir uygulaması. Türkiye Jeoloji Kurumu Bülteni, 14, 1-16.
• Bingöl, E., Akyürek, B., & Korkmazer, B. (1973). Biga Yarımadası’nın jeolojisi ve Karakaya Formasyonu’nun bazı özellikleri. Cumhuriyetin 50. Yılı Yerbilimleri Kongresi Tebliğleri (s. 70-77), Ankara.
• Bucher, K., & Graphes, R. (2011). Petrogenesis of metamorphic rocks (8th ed.). Springer Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-540-74169-5
• Cavazza, W., Okay, A., & Zattin, M. (2009). Rapid early-middle Miocene exhumation of the Kazdağ Massif (western Anatolia). International Journal of Earth Sciences, 98(8), 1935-1947. https://doi.org/10.1007/s00531-008-0353-9
• Duru, M., Pehlivan, Ş., Şentürk, Y., Yavaş, F., & Kar, H. (2004). New results on the lithostratigrapy of the Kazdağ Massif in nortwest Turkey. Turkish Journal of Earth Sciences, 13(2), 177-186.
• Duru, M., Pehlivan, Ş., Ilgar, A., Dönmez, M., & Akçay, A. E. (2007). 1:100.000 ölçekli Türkiye jeoloji haritaları, Ayvalık – İ17 paftası (MTA Rapor No. 98). Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü.
• Erdoğan, B., Akay, E., Hasözbek, A., Satır, M., & Siebel, W. (2009). Yeni jeolojik veriler ışığında Kazdağ Masifi’nin tektonik evrimi. 62. Türkiye Jeoloji Kurultayı (s. 488). https://www.jmo.org.tr/resimler/ekler/6cb41a908909fee_ek.pdf
• Erdoğan, B., Akay, E., Hasozbek, A., Satır, M., & Siebel, W. (2013). Stratigraphy and tectonic evolution of the Kazdagi Massif (NW Anatolia) based on field studies and radiometric ages. International Geology Review, 55(16), 2060-2082. https://doi.org/10.1080/00206814.2013.818756
• Gözler, M. Z., Ergül, E., Akçaören, F., Genç, Ş., Akat, U., & Acar, Ş. (1984). Çanakkale Boğazı doğusu Marmara Denizi güneyi Bandırma- Balıkesir- Edremit ve Ege Denizi arasındaki alanın jeolojisi ve komplikasyonu (MTA Rapor No. 7430). Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü.
• Gözler, M. Z. (1986). Kazdağ batısı Mıhlıdere Vadisi’nin jeolojik petrografik incelenmesi. Türkiye Jeoloji Kurumu Bülteni, 29, 133-142.
• Gümüş, A. (1964). Contribution al’etude geologique de secteur serpentrional de Kalabak Köy region D’Edremit, Turquie (MTA Publication No. 117). Maden Tetkik ve Arama Enstitüsü.
• Hasözbek, A., Şengün, F., Doğan Külahcı, G. D., Zack, T., & Schmitt, K. A. (2017). Isotope geochemistry and geochronology of the Kazdag Massif (Northwestern Anatolia) [Conference presentation abstract]. 70th Geological Congress of Turkey, Ankara, Turkey (pp. 520-521). https://www.researchgate.net/publication/315836432
• Heinrich, W., & Althaus, E. (1988). Experimental determination of the reaction 41awsonite + albite = paragonite + 2zoisite + 2quartz + 6H2O and 41awsonite + jadeite - paragonite + 2zoisite + quartz + 6H2O. Neues Jahrbuch für Mineralogie - Monatshefte, 11, 516- 528.
• Joshi, M., Singh, B. N., & Goel, O. P. (1994). Metamorphic conditions of the aureole rocks from Dhunaghat area, Kumaun Lesser Himalaya. Current Science, 67(3), 185-188.
• Kansun, G., & Ökmen, G. (2019). Güre-Çamlıbel (Edremit-Balıkesir) kuzeyindeki Kazdağ Masifi metamorfitlerinin stratigrafi, petrografi ve jeokimyası (SÜBAP No. 10201139). Selçuk Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinatörlüğü.
• Kansun, G., Afzali, A. O., & Ökmen, G. (2019). Stratigraphy and petrographical properties of the Kazdağ Massif metamorphites in the north of Güre-Çamlıbel, Edremit-Balıkesir-Turkey. ISAS Winter 2019, 4th International Symposium on Innovative Approaches in Engineering and Natural Sciences Proceedings (pp. 289-315). https://doi.org/10.36287/setsci.4.6.080
• Manning, C. E., & Bohlen, S. R. (1991). The reaction titanite + kyanite = anorthite + rutile and titanite–rutile barometry in eclogites. Contributions to Mineralogy and Petrology, 109(1), 1-9. https://doi.org/10.1007/BF00687196
• Maresch, W. V. (1977). Experimental studies on glaucophane: an analysis of present knowledge. Tectonophysics, 43(1-2), 109-125. https://doi.org/10.1016/0040-1951(77)90008-7
• Maruyama, S., Suzuki, K., & Liou, J. G. (1983). Greenschist-amphibolite transition equilibria at low pressures. Journal of Petrology, 24(4), 583–604. https://doi.org/10.1093/petrology/24.4.583
• Maruyama, S., Cho, M., & Liou, J. G. (1986). Experimental investigations of blueschist-greenschist transition equilibria: pressure depen- dence of Al2O3 contents in sodic amphiboles—a new geo- barometer. In B. W. Evans, & E. H. Brown (Eds.), Blueschists and eclogites (pp. 1-16). The Geolocical Society of America.
• Okay, A. İ., Siyako. M., & Bürkan, K. M. (1990). Biga Yarımadası’nın jeolojisi ve tektonik evrimi. Türkiye Petrol Jeologları Derneği Bülteni, 2(1), 83-121.
• Okay, A. I., Siyako, M., & Bürkan, K. A. (1991). Geology and tectonic evolution of the Biga Peninsula, Nortwest Turkey. Bulletin of the Technical University of Istanbul, 44(1-2), 191-256.
• Okay, A. I, Satır, M., Maluski, H., Siyako, M., Monie, P., Metzger, R., & Akyüz, S. (1996). Paleo and Neo-Tethyan events in Nortwest Turkey: Geological and geocronogical constraints. In A. Yin, & T. M. Harrison (Eds.), The Tectonics Evolution of Asia (pp. 420-441). Cambridge University Press.
• Okay, A. I., & Tüysüz, O. (1999). Tethyan sutures of northern Turkey. In B. Durand, L. Jolivet, F. Horvath, & M. Seranne (Eds.), The Mediterranean Basins, Tertiary Extension within the Alpine Orogen (pp. 475-515). Geological Society, London, Special Publications.
• Okay, A. I., & Satır, M. (2000). Coavel plutonism and metamorphism in a latest Oligocene metamorphic core complex in nortwest Turkey. Geological Magazine, 137(5), 495-516. https://doi.org/10.1017/S0016756800004532
• Okay, A. I. (2008). Geology of Turkey: a synopsis. Anschnitt, 21, 19–42.
• Otsuki, M., & Banno, S. (1990). Prograde and retrograde metamorphism of hematite - bearing basic schists in the Sanbagawa belt in central Shikoku. Journal of Metamorphic Geology, 8, 425-439. https://doi.org/10.1111/j.1525-1314.1990.tb00629.x
• Özden, S., Över, S., Altuncu Poyraz, S., Güneş, Y., & Pınar, A. 2018. Tectonic implications of the 2017 Ayvacık (Çanakkale) earthquakes, Biga Peninsula, NW Turkey. Journal of Asian Earth Sciences, 154, 125-141. https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2017.12.021
• Pattison, D. R. M., & Tracy, R. J. (1991). Phase equilibria and thermobarometry of metapelites. In D. M. Kerrick (Ed.), Contact Metamorphism. De Gruyter. https://doi.org/10.1515/9781501509612-007
• Powell, W. G., Carmichael, D. M., & Hodgson, C. J. (1993). Thermobarometry in a subgreenschist to greenschist transition in metabasites of the Abititi greenstone belt, Superior Province, Canada. Journal of Metamorphic Geology, 11(1), 165–178. https://doi.org/10.1111/j.1525-1314.1993.tb00138.x
• Schuiling, R. D. (1959). Uber eine praherzynische faltungsphase im Kazdağ Kristalin. Maden Tetkik ve Arama Enstitüsü Bülteni, 53, 89-93.
• Sorensen, S. S. (1986). Petrologic and geochemical comparison of the blueschist and greenschist units of the Catalina Schist terrane, Southern California. In B. W. Evans, & E. H. Brown (Eds.), Blueschists and eclogites (pp. 59-75). The Geolocical Society of America.
• Şengün, F. (2016). Kazdağ Masifi’nde (Biga Yarımadası) yer alan meta-ofiyolitik kayaların titaniQ termometresi ve rutil iz element bileşimi. Türkiye Jeoloji Bülteni, 59(2), 131-154. https://doi.org/10.25288/tjb.298197
• Şentürk, Y. (2005). Kazdağ Masifi (Balıkesir) metadunit, amfibolit/metagabrolarının jeolojisi ve titan içeriği açısından değerlendirilmesi [Yüksek Lisans Tezi, Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü].
• Şentürk, Y., & Ünlü, T. (2009). Kazdağ Masifi (Balıkesir) metaofiyolitinin jeolojisi ve Titan içeriği açısından değerlendirilmesi. Jeoloji Mühendisliği Dergisi, 33(2), 75-115.
• Takasu, A. (1989). P－T histories of peridotite and amphibolite tectonic blocks in the Sanbagawa metamorphic belt, Japan. In J. S. Daly, R. A. Cliff, & B. W. D. Yardley (Eds.), Evolution of Metamorphic Belts (pp. 533-538). Geological Society Special Publications.
• Turner, F. J., & Verhogen, J. (1960). Igneous and metamorphic petrology (2nd ed.). McGraw-Hill, New York.
• Winkler, H. G. F. (1967). Petrogenesis of metamorphic rocks (2nd ed.). Springer-Verlag, New York-Berlin.
• Winkler, H. G. F. (1970). Abolition of metamorphic facies, introduction of the four. Divisions of metamorphic stage, and of a classification based on isograds in common rocks. Neues Jahrbuch für Mineralogie, Monatshefte, 5, 189-248.
• Winkler, H. G. F. (1979). Petrogenesis of metamorphic rocks (5th ed.). Springer-Verlag, New York-Berlin.
• Yardley, B. W. D. (1989). An introduction to metamorphic petrology. Longman Scientific & Technical, New York.