Petrography and petrology of the calc-alkaline Sapci (Balikesir) volcanics: volcanism related to collision in the Biga Peninsula (NW Turkey)

Abstract

In this study, it is aimed to determine petrographical and petrological and sources characteristics of the Sapci volcanics. The Biga Peninsula (NW Turkey) located in Sakarya Zone is an important belt where collisional magmatism is common and magmatic-tectonic events are seen together. The geology of the Biga Peninsula is so complex that there are various metamorphic, sedimentary, and magmatic rocks from Palaezoic to Pliocene. The oldest unit in the study area is Late Cretaceous aged Bornova Flysch. Late Cretaceous aged Yayla Melange overlies tectonically this unit. These units are cut by Hallaclar volcanics. Hallaclar volcanics are also cut by Early Miocene aged Sapci volcanics.

The Sapci volcanics are composed of andesite and pyroclastics with microlitic, microlitic porphyric, hyalomicrolitic, fluidal, and sieve textures. The volcanics contain mainly plagioclase, amphibole, biotite, and opaque oxides, and accessory apatite and zircon. Petrochemically, the Sapci volcanics have medium-K, calc-alkaline in character, and show large ion lithophile elements (LILE) enrichment on N-MORB normalized spider diagrams. On chondrite-normalized rare earth element plots, the volcanic rocks show a concave upward shape with La-CN/Lu-CN = 7.16-21.84. These patterns and Harker variation plots suggest that amphibole and plagioclase fractional crystallization were played a signicant role in the evolution of the studied volcanics. The studied Sapci volcanics represent post-collisional setting, and their parent magma has derived from enriched mantle.

Bu çalışmada Şapçı volkanitlerinin petrografik ve petrolojik özelliklerinin belirlenmesi ve kökeninin ortaya konulması amaçlanmıştır. Biga Yarımadası (Kuzeybatı Türkiye) tektonik olarak Sakarya Zonu’nda yer almakta olup, çarpışma magmatizmanın yaygın olduğu ve magmatik-tektonik olayların birlikte izlendiği önemli bir kuşaktır. Karmaşık bir jeolojiye sahip olan Biga Yarımadasın’da Paleozoyik’ten Pliyosen’e kadar yaş aralığında çeşitli metamorfik, tortul ve magmatik kayaçlar mevcuttur. Çalışma alanında en yaşlı birim Geç Kretase yaşlı Bornova Flişi’dir. Birimi tektonik olarak Geç Kretase yaşlı Yayla melanjı üzerlemektedir. Bu birimler Hallaçlar volkanitleri tarafından kesilmiştir. Hallaçlar volkanitleri ise Erken Miyosen yaşlı Şapçı volkanitleri tarafından kesilmiştir. Şapçı volkanitleri, başlıca andezit ve piroklastiklerden ibaret olup, petrografik olarak mikrolitik, mikrolitik porfirik, hyalomikrolitik ve yer yer de akma ve elek dokusu göstermektedir. Plajiyoklaz, amfibol, biyotit ve opak oksit ana mineralleri ile apatit ve zirkon gibi tali mineraller içermektedir. Petrokimyasal olarak ortaK’lu kalk-alkalen karakterde olup, N-MORB’a normalize iz element değişim diyagramlarında büyük iyon yarıçaplı litofil elementlerce (LILE) zenginleşme göstermektedir. Kondirite göre normalize edilmiş nadir toprak element desenlerinde, volkanik kayaçlar LaCN/LuCN=7.16-21.84 oranlarıyla konkav bir dağılım sergilerler. Bu dağılımlar ve Harker diyagramlarında gözlenen ilişkiler, volkanitlerin gelişiminde amfibol ve plajiyoklas fraksiyonel kristallenmesinin etkin olduğuna işaret etmektedir. İncelenen Şapçı volkanitleri çarpışma sonrası oluşmuş olup, ana magma kaynağı zenginleşmiş mantodur.