Kars Volkanik Platosu’nun Doğusunun Volkano-Stratigrafisi, Jeokimyası ve Petrolojisi, Çıldır Kuzeyi, Ardahan

Abstract

Erzurum-Kars Volkanik Platosu’nun (EKVP) en iyi volkano-stratigrafik kesitlerinden biri, Çıldır kuzeyinde (Ardahan) Gürcistan sınırına yakın Kura nehri kanyonu boyunca görülmektedir. Derinliği kimi yerde 700 m’ye ulaşan Kura kanyonunun dik yamaçlarında sayıları 20’yi aşan lav yaygıları ve piroklastik birimler mostra vermektedir. Aktimur ve diğ. (1991)’nin paleontolojik yaş verilerine göre bu kesit, Üst Miyosen’den Kuvaterner’e kadar neredeyse 10 milyon yıllık bir zaman aralığını kapsamaktadır. Dolayısıyla Doğu Anadolu çarpışma zonunun bu bölümünün Üst Miyosen’den Kuvaterner’e kadar magmatik ve jeodinamik evriminin kayıtlarını içeren bir arşiv niteliği taşımaktadır. Bu çalışma, Kura kanyonu kesitinin volkano-stratigrafisi, jeokimyası ve petrolojisini ortaya koymak ve ayrıca platoyu oluşturan kıta-kıta çarpışması ile ilişkili lavların kökeni, jeodinamik ortamı ve püskürünceye kadarki süreçte yer kabuğu içindeki evrimleri sırasında etkili olmuş proseslerin petrolojik modellemeler ile ortaya konması amacıyla yapılmıştır.

Çalışma alanı içinde plato volkanitlerinin temeli yüzeylenmez. Plato istifi üç farklı evrede gelişmiş ve birbirinden litolojik açıdan farklı özellikler sunan dört birimden oluşur. Üst Miyosen-Alt Pliyosen arasında püskürmüş piroklastik ve lavlardan oluşan toplam ~250 m kalınlıktaki Birinci Evre ürünleri Kura volkaniti olarak isimlendirilmişlerdir. Kura volkaniti tabanda kalın aglomera düzeyleri ile başlar, üste doğru bazaltik andezit lav seviyeleri de kapsayan afirik dokulu plajiyoklaz-piroksen andezitlere geçer; bu evrenin lavları dasit bileşimine kadar evrimleşir. Pliyosen döneminde püskürmüş İkinci Evre volkanitleri kendi içinde iki faza ayrılır. Birinci faz literatüre “Kars platosu” olarak geçmiş olan tipik plato morfolojisini oluşturan ve bu çalışmada Öncül volkaniti olarak isimlendirilmiş olan plajiyoklaz, piroksen ve olivin içeren bazalt, bazaltik-andezitik ve bazaltik traki-andezitik bileşimli, plato lavları ile başlar. Ölçülü kalınlığı 60–90 m’dir. Bu plato üzerinde oturan ve Öncül volkaniti’nin lavları ile hemen hemen aynı petrografik ve jeokimyasal özellikler sergileyen ortalama kalınlığı 70 m olan ikinci fazdaki küçük volkan konisi ve lav çıkışları, Kalaçatepe volkaniti olarak isimlendirilmişlerdir. Kıta-kıta çarpışması ile ilişkili volkanizmanın üçüncü ve son evresini, Üst Pliyosen-Pleistosen yaşlı Sazlısu volkaniti’nin lavları teşkil eder. Plato üzerinde geniş alanlarda sırtlar ve domlar olarak görülen Sazlısu volkanitinin kalınlığı 90-350 m arasında değişmekte olup,başlıca plajiyoklaz ve piroksen kristalleri içeren andezit, dasit ve riyolitten oluşur. Kura kanyonunun yamaçlarında lav istiflerinin en iyi görüldüğü kesitlerden Öncül ve Kale Vadi istifleri ayrıntılı çalışılmış, lavların kalınlıkları ölçülerek ve her birinden karakteristik örnekler derlenerek platonun volkano-stratigrafik kesitleri oluşturulmuştur. Ayrıca lavların petrografik ve jeokimyasal özelliklerinin ve petrolojik proseslerin zaman içindeki değişimini incelemek amacıyla petrografik ve jeokimyasal stratigrafik kesitler de oluşturulmuştur.

Volkanizmanın bütün ürünleri kalkalkali karakter taşırlar ve tipik bir yitim bileşeni içerirler. Platoyu oluşturan volkanizmanın tüm evrelerine ait lavların magma odası evrimlerinde magma karışım işlemine özgü mineral dokuları yaygındır. Petrolojik modelleme sonuçları, Birinci ve İkinci evre lavlarının magma odası evriminde bunların primitif bazik nitelikte magma tarafından periyodik olarak tazelendiğini, volkanizmanın Üçüncü ve son evresinde ise evrimleşmiş lavların birbiri ile karıştığını ortaya koymaktadır. Asimilasyon işleminin petrolojik modelleme sonuçları, volkanizmanın ilk ve ikinci evrelerinde püskürmüş lavların magma odası evrimlerinde ve özellikle İkinci Evre’nin magma evriminde kıtasal kabuğun asimilasyonu ile birlikte fraksiyonel kristallenme (AFC) sürecinin önemli olduğunu buna karşılık Üçüncü ve son evrede asimilasyondan ziyade fraksiyonel kristallenme (FC) sürecinin egemen olduğunu ortaya koymuştur. İz element sistematikleri, volkanizmanın her üç evresindeki lavların manto kaynak alanının yitim bileşenince zengin olduğunu ve tipik yay bileşeni sunduğu gösterir. Kısmi ergime modelleri, manto kaynak alanının spinelce zengin peridotit ile temsil edildiğini, ergime derecesinin ise % 0,5 ile % 2 arasına değiştiğini göstermiştir. Yay bileşiminin bölgede Üst Kretase-Eosen arasında hüküm sürmüş Pontid yayının litosferik manto üzerindeki metasomatizmasından miras kaldığı, büyük miktarda magma oluşumunun ise çarpışma zonu içinde kalınlaşan ve stabilitesi bozulan litosferik mantonun soyulup ayrılmasına (delamination) ile yükselen astenosferin ısıtması sonucunda litosferik mantonun ergimesinden kaynaklandığı (Pearce ve diğ., 1990; Keskin ve diğ., 1998 ve 2006; Keskin, 2007) düşünülmektedir.

Anahtar Kelimeler: Doğu Anadolu, çarpışma volkanizması, Erzurum-Kars Volkanik Platosu, Kura kanyonu, petrolojik modelleme, FC, AFC, magma tazelemesi.