Doğu Anadolu Çarpışma Zonunda Şimdiye Kadar Farkedilmeyen Dev Bir Resurgent Kaldera Karmaşığı: Ağırkaya Kalderası’nın Petrolojisi ve Jeokimyası


KESKİN M. , GENÇ Ş. C. , OYAN V., Ünal E., AYSAL N.

66. Türkiye Jeoloji Kongresi, Ankara, Türkiye, 1 - 04 Nisan 2013, cilt.66, ss.356-359

  • Cilt numarası: 66
  • Basıldığı Şehir: Ankara
  • Basıldığı Ülke: Türkiye
  • Sayfa Sayıları: ss.356-359

Özet

Bu sunum, Doğu Anadolu çarpışma kuşağında daha önce çalışılmamış ve şimdiye kadar farkedilmeden kalmış, olasılıkla Akdeniz çevresinin en geniş alan kaplayan volkanı hakkındaki bulgularımızı içermektedir. Söz konusu volkan, Van Gölü ile Ağrı il merkezi arasında yer almakta olup güneyde Erciş, GB’da Patnos, KB’da Hamur, kuzeyde Ağrı ili, KD’da Taşlıçay ve doğuda Zilan Vadisi’nin doğu ucu ile sınırlanmış olan bir alanda bulunur. Volkan, TÜBİTAK 108Y222 projesi kapsamında çalışılmış ve en iyi yüzleklerinin görüldüğü GD eteğindeki köye izafen “Ağırkaya kalderası” olarak isimlendirilmiştir. Yaklaşık 60 km taban ve ~17 km krater çapına sahip bu volkan tahmini olarak 11.000 km2 taban alanı kaplamaktadır. Bu taban alanı ile Ağırkaya, ~10.000 km2 tabanı ile şimdiye kadar Akdeniz çevresindeki en büyük volkan olarak bilinen ve Etna’nın ~7 katı alan kaplayan Karacadağ kalkan volkanından bile daha geniş alan kaplamaktadır. Diğer taraftan Ağırkaya, ülkemizin en yüksek ve heybetli görünüme sahip volkanı olan Ağrı’nın yaklaşık iki katı bir alan kaplamaktadır. Volkan o kadar büyüktür ki, yamaçlarında ve eteklerinde Meydan (GB’da), Etrüsk (GD), Girekol (GD), Gürgürbaba (GD), Karlıca (KD) gibi orta büyüklükte ve Şekerbulak volkanik kompleksine ait koniler (B’da), Bozoğlak skorya konisi (GB) gibi küçük bir dizi volkan konisi ve lav yaygısı oturmaktadır. Ağırkaya kalderasının krater kenarlarının yüksekliği 3200 m’ye ulaşmaktadır.  Krater tabanı, kraterin çökmesinden sonra tekrar 3200 m’lere kadar yükselmiştir. Dolayısıyla Ağırkaya volkanının krater tabanının ortası kaldera çökmesi sonrasında tekrar kabarmış yani “resurgent” bir kimlik kazanmıştır. Volkanın yamaç eğimlerine göre hesaplanan çökme öncesi yüksekliği 4500-5000 m civarındadır. Kaldera tabanının denizden ~1750 m yüksekte kaldığı göz önüne alınırsa, ilksel volkan konisi kaldera çökmesi ve bunu izleyen erozyon ile sonucunda 2750 ila 3200 metrelik üst kesimini kaybetmiş olmalıdır. Günümüzde aktif olan Çaldıran fay zonu, kalderanın tam ortasından geçmektedir. Kaldera ayrıca, ters atım bileşenli faylarla kesilmiş olup, kraterin dairesel olan ilksel formu bu faylarla kısmen bozulmuştur.

Kalderaya ait lavlarda elde edilmiş 5.27 ila 5.74 My arasında değişen K/Ar yaş tayinleri (Lebedev vd., 2010) Ağırkaya’nın Messiniyen (Üst Miyosen) yaşlı olduğunu göstermektedir. Ağırkaya resurgent kalderasının kaldera çöküşü öncesi birimleri, kaldera duvarları ve volkanın yamaçları boyunca geniş alanlarda mostra verirler. Bu birimler, trakiandezit (benmoreit), dasit, trakidasit, traktik ve riyolitik lavlar ve bunlarla ardalanan yaygın ve kalın kaynaklı/kaynaksız ignimbritler, pomza döküntü birimlerinden oluşur. Pomza ve ignimbrit başlıca trakitik, riyolitik, nadiren de dasitik bileşimlidir. Kaldera duvarı trakitik bileşimli dayklarla kesilmektedir. Kaldera duvarı dibinde, çöküntünün çember şeklindeki süreksizlik düzlemi boyunca siyenit ve monzonit bileşimli küçük stoklar ve sub-volkanik kütleler yerleşmiştir. Bunların kaldera çökmesi sırasında süreksizliklere yerleşmiş magma odasının uzantıları oldukları düşünülmektedir. Ayrıca kaldera duvarının dibine yakın kesimlerde, olasılıkla fayların da etkisi ile volkanın üzerine kurulduğu alttaki birimlere ait siyah şeyl-gri marn gibi ince taneli çökel kayaları da çıkmaktadır. Kaldera çökme evresi sonrasında oluşan lavlar bazalt, trakibazalt, bazaltik traki andezit ve trakiandezit bileşimlidirler. Parazitik skorya konilerinin trakiandezit gibi nispeten daha evrimleşmiş lavlardan oluştukları görülür. Tüm bu birimlerin büyük bölümü alkali karakterde olmakla birlikte yaklaşık üçte biri ise kalk-alkali bileşim sunarlar. Bazaltik lavlar orta-K, daha evrimleşmiş olanları ise genel olarak yüksek-K seri özelliği sergiler.  

Ana ve iz element davranışları ve petrolojik model (ayırımsal kristallenme, AFC ve magma karışımı) sonuçlarımız, Ağırkaya kalderasına ait volkanik ürünlerin şiddetli bir feldspat (plajioklas ve K-feldspat: sanidin ve anortoklas) kristallenmesi geçirmiş sığ, ancak büyük bir magma odasında evrimleştiklerini, kristallenme sırasında önemli ölçüde kıtasal kabuk asimile ettiklerini, magma odasının periyodik olarak primitif magma tarafından tazelendiğini göstermektedir. Örümcek diyagramları ve iz element oran diyagramları, Ağırkaya lavlarının tipik bir yitim bileşeni içeren bir mantodan türedikleri ancak ada yaylarına göre daha zenginleşmiş bir kaynak bölgesinden geldiklerini göstermektedir.

Anahtar kelimeler: Doğu Anadolu, Kaldera çökmesi, Akdeniz çevresinin en büyük volkanı, Petrolojik modelleme, Resurgence.

This talk presents our new findings on a newly discovered volcano which has possibly the largest footprint area among the others in the Medditeranean region. The aforementioned volcano is situated between lake Van and the city of Ağrı, surrounded by the towns of Erciş in the S, Patnos in the SW, Hamur in the NW, Ağrı city in the N, Taşlıçay in the NE and East of Zilan Valley in the E. It was studied by the research team of TUBITAK project #108Y222 and named the “Ağırkaya caldera”. Its footprint is broadly 60 km in diameter while its partly circular crater is ~17 km wide. Therefore the footprint of this volcano covers approximately 11,000 km2 area. With this fotprint, the Ağırkaya caldera covers an area larger than that of the Karacadağ volcanic complex whose footprint is approximately 7 times larger than that of the Etna volcano which used to be regarded as the largest volcano in Europe. The area covered by the Ağırkaya volcano is almost twice as big as that of Mt. Ağrı (Ararat) which is the highest peak with an impressive landscape in Turkey.

 

The Ağırkaya volcano is such an impressive volcano that there are a number of  mid-scale volcanoes such as Meydan (SW), Etrüsk (SE), Girekol (SE), Gürgürbaba (SE), Karlıca (NE) and small cones and lava flows (i.e. the cones of Şekerbulak volcanic complex, Bozoğlak scoria cone) sitting on its slopes and skirts. Rim of the caldera has an altitude of ~3200 m. Base of the Ağırkaya caldera was apparently domed after the caldera collapse up to 3000 m, so we propose that it is a resurgent caldera. On the basis of slope dips, we have calculated its original height as being 4500 to 5000 meters. If we consider the altitude of the foundation of Ağırkaya volcano is about 1750 m, it is seen clearly that the proportion of the 2750 m to 3200 m was destroyed due to the caldera collapsed and subsequent erosion. An active fault zone, the Çaldıran fault, passes through the Ağırkaya caldera. Beside this, the caldera cut and displaced by reverse faults. As a consequence of this, the circular form of the caldera was partly destroyed.

 

K/Ar age datings (5.27-5.74 Ma; Lebedev et al, 2010) has revealed that the Ağırkaya caldera is Messinian (Upper Miocene) in age. The pre-caldera units of the resurgent Ağırkaya caldera crop out across the caldera walls and its slopes. These are represented by the trachyandesite (benmoreite), dacite, trachydacite, trachytes and rhyolitic lavas, which are interlayered by welded and non-welded ignimbrites associated with pumice fall deposits. The pumice fall deposits as well as the ignimbrites are commonly trachytic and rhyolitic, and rarely dacitic in composition. The caldera walls are cut by the trachytic dikes. At the base of the caldera, syenite and monzonite stocks and small hypabyssal bodies, possibly the products of the magma chamber, emplaced along the concentric cracks or faults that were developed during the caldera collapse event. Some sedimentary beds such as shale and marls are cropped out at the bottom of the caldera. Post-caldera lavas are basaltic, trachybasaltic, basaltic-trachyandesitic and trachyandesitic in composition. Parasitic scoria cones on the slope of the Ağırkaya caldera are composed of relatively more evolved lavas such as trachyandesites. Although the majority of the lavas forming the Ağırkaya caldera are alkaline in nature, approximately 1/3 of these lavas display calc-alkaline or transitional character. While the basaltic lavas are medium-K, evolved ones are mainly high-K in character.

Major and trace element variations and results of our petrological modellings (i.e. fractional crystallization, AFC and magma mixing) clearly indicate magma chamber evolution of the Ağırkaya caldera was dominated by feldspar (plagioclase and K-feldspars: sanidine and anorthoclase) fractionation. This possibly occurred in a large and shallow-level magma chamber accompanied by assimilation of significant amount of crustal material. The magma chamber was periodically replenished during its evolution. Spidergrams and trace elemental ratio plots imply that the Ağırkaya magmas were originated from a subduction-modified mantle, but this source was more enriched and/or metasomatized with respect to the source of a typical island arc.

Keywords: Eastern Anatolia, Caldera collapse, the largest volcano of the Circum Mediterranean Region, Petrological modelling, Resurgence.