Fractional crystallization and magma mingling / mixing processes in the monzonitic association in the SW part of the composite Yozgat batholith (Şefaatli- Yerköy, SW Yozgat)

Abstract

Yozgat batoliti, Anatolid-Pontid çarpışma sisteminin pasif kenarında yer almaktadır. Bu batolit S-tipi, çarpışmayla eş zamanlı iki-mikalı granitler; l-tipi, çarpışma sonrası, kalkalkalin, monzonitik birlik ve M-tipi, çarpışma sonrası, toleyitik mafik magmayı karakterize eden gabroyik / diyoritik birlikten oluşmaktadır. Bu birliklerden monzonitik birlik, kendi arasında haritalanabilir beş alt birime ayrılabilmektedir. Bunlar Cankılı monzogabro/monzodiyoriti, Akçakoyunlu kuvars monzodiyoriti, Adatepe kuvars monzoniti, Yassıağıl monzograniti ve Karakaya monzogranitidir. Bu alt birimlerden Karakaya monzograniti hariç, diğerlerinin tümü K-feldispat megakristalleri içermektedir. Bu beş alt birim, hem arazi, hem de mineralojik-petrografik ve jeokimyasal karakteristikleri bakımından fraksiyonel kristalleşme (FC) ve magma mingling/mixing süreçlerinin iyi korunmuş kanıtlarını gösterirler. Bunlardan FC süreci, içten dışa doğru gelişmeyi karakterize edecek şekilde olup; Cankılı birimi batolitin en iç, Karakaya birimi ise en dış kesiminde yüzeylenmektedir. FC süreciyle ilk önce oluşan Cankılı monzogabro/monzodiyoritinin mafik mineral topluluğu klinopiroksen + amfibol (hornblend + hastingsit) + biyotitten oluşurken; Cankılı'dan hemen sonra katılaşan Akçakoyunlu ve Adatepe birimlerinin mafik mineralleri ise amfibol (hornblend + hastingsit) + klinopiroksen + biyotitten oluşmaktadır. İlerleyen FC sürecine bağlı olarak gelişen Yassıağıl ve Karakaya monzogranitlerinin mafik mineral toplulukları ise, sırasıyla, amfibol (hornblend + hastingsit) + biyotit ± klinopiroksen ve biyotit + amfibol (hornblende + hastingsit) ± klinopiroksen minerallerinden oluşmaktadır. Ana element oksit bileşenlerinden tFe2O3, MnO, MgO, CaO, Ti02 ve P205 değerleri artan silis İçeriğine bağlı olarak düşme; K2O içeriği ise artma göstermektedir. Artan silis içeriğine bağlı olarak, eser elementlerden Co, Cu, Zn, Rb ve Ga mükemmel; buna karşılık Cr, Pb, Nb, Y, Zr ve Th elementleri ise zayıf FC trendi sergilemektedir. Sr ve Ba elementlerinin silise göre değişimi Cankılı'dan Karakaya'ya doğru : mükemmel bir FC trendi tanımlamakla birlikte, özellikle Cankılı birimine ait bazı kayaç örneklerindeki feldispat minerallerinin alterasyonu ile belirginleşen Sr ve Ba mobilizasyonlan bu trende uyumsuzluk gösterebilmektedir. FC sürecinin en güvenilir jeokimyasal göstergeleri ise K/Rb-Rb, K/Ba-Ba ve K/Rb-K/Ba variogramlarıdır. Arazide görülen mikrogranüler dokulu mafik magmatik enklavlar (MME), eş yaşlı mafik ve felsik magmaların heterojen karışımını gösteren magma mingling sürecinin; antirapakivi, poikilitik/oikokristik feldispat, iri plajiyoklazlar içerisindeki küçük plajiyoklaz lataları, çivi başlarına benzer zonlar ile erime/çözünme dokuları olarak tanımlanan bazı mikroskopik özellikler ise bu magmaların homojen karışımını gösteren magma mixing sürecinin kanıtları olarak değerlendirilmektedir.

The Yozgat batholith takes place in the passive margin of the Anatolide-Pontide convergence system. It includes; syn-collisional S-type, two-mica granites; post-collisional 1-type, calcalkaline monzonitic association, and post-collisional, M-type, tholeiitic gabbroic/dioritic association. Among these associations, the monzonitic association is also subdivided into five mapabie units such as Cankılı monzogabbro/monzodiorite, Akçakoyunlu quartz monzodiorite, Adatepe quartz monzonite, Yassıağıl monzogranite and Karakaya monzogranite. All these subunits, except the Karakaya monzogranite, include K-feldspar megacrysts. These five subunits represent some evidence of fractional crystallization (FC) and magma mingling/mixing processes by means of field, mineralogical-petrographical and geochemical characteristics. There is a good zonation in the field that the Cankılı monzogabbro/monzodiorite forms the core, and Karakaya monzogranite forms the rim. Mafic mineral assemblage of the Cankılı monzogabbro/monzodiorite, first product of FC process, comprizes clinopyroxene + amphibole (hornblende + hastingsite) + biotite. Those of Akçakoyunlu and Adatepe subunits, crystallized just after the Cankılı by FC during cooling of magma, are composed of amphibole (hornblende + hastingsite) + clinopyroxene + biotite. As for the mafic minerals of the Yassıağıl and Karakaya subunits, solidified as final FC products comprise amphibole (hornblende + hastingsite) + biotite ± clinopyroxene, and biotite + amphibole (hornblende + hastingsite) ± clinopyroxene, respectively. The major element oxides such as tFe2O3, MnO, MgO, CaO, TiO2 and P205 apparently decrease with the increasing silica content, whereas $K_20$ content increases. The trace elements like Co, Cu, Zn, Rb and Ga determine good FC trend, on the contrary Cr, Pb, Nb, Y, Zr and Th elements exhibit slightly FC trend versus silica content. Variations in the Sr and Ba elements versus silica also describe recognizable FC trend from Cankılı to Karakaya units, although, some secondary mobilizations in the contents of these trace elements, particularly depletions in some Cankılı rock samples do not fit well this trend. The most reliable variograms indicating FC trend are those of K/Rb versus Rb, K/Ba versus Ba and of K/Rb versus K/Ba. Some mafic microgranular magmatic enclaves (MME), commonly found in the field, are considered to be evidences of the magma mingling process. There are also some microscopic textures (antirapakivi, poikilitic/oikocrystic feldspars, small lath shaped plagioclase within large plagioclase, spike zones in plagioclase and spongy cellular dissolution/melting textures in plagioclase) indicating the magma mixing process.