U-Pb SHRIMP zircon ages, geochemical and Sr-Nd isotopic Compositions of the Late Cretaceous I-type Sarıosman pluton, Eastern Pontides, NE Turkey

Abstract

Doğu Pontidler’de Geç Kretase yaşlı Sarıosman plutonu’nun petrojenezi ve U-Pb SHRIMP zirkon yaşları, tüm kayaç Sr-Nd izotop verileri ve arazi, petrografik ve tüm kayaç jeokimyasal verilerine dayanarak irdelenmiştir. I-tipi Sarıosman plütonu’nun ana kütlesi biyotit-hornblend monzogranit ve daha az olarak da porfirik hornblend-biyotit monzogranitten oluşur. Biyotit hornblend monzogranitler az sayıda kuvarslı monzodiyorit bileşimli mafik magmatik anklavlar içerirler. U-Pb zirkon SHRIMP yöntemine göre biyotit hornblend monzograniti oluşturan magmanın yerleşim yaşı 82.7±1.5 My’dır. Plütonu oluşturan kayaçlar yüksek K’lu kalk alkalen, metalümin kısmen de peralümin karaktere sahiptirler. Kayaçlar yüksek alan enerjili elementlere kıyasla büyük iyon yarıçaplı litofil elementler ve hafif nadir toprak elementlerce zenginleşmiş olup, yay ile ilişkili granitoyid özelliği gösterirler. Kondirite göre normalleştirilmiş nadir toprak element dağılımları konkav şekilli (Lacn/Lucn= 10.1–13.4) olup, hafif negative Eu anomalisi (Eu/Eu*= 0.61–0.80) gösterirler. ?Nd(i) değerleri –3.0 ve –4.1 arasında değişirken, 87Sr/86Sr(i) değerleri 0.7062 ve 0.707 arasında değişmektedir. Mafik magmatik anklavlar monzogranitlere kıyasla daha yüksek Mg# (27–29), daha düşük silis (56–58) ve alüminyum doygunluk indeksi (0.9–1.0) değerleri içerirler. Sarıosman plutonu’nun gelişiminde plajiyoklas, hornblend ve Fe-Ti oksit fraksiyonlaşması önemli bir rol oynamıştır. Magmanın kristalleşme sıcaklığı 700– 800 °C arasında olup, Al-hornblend jeobarometresine göre intrüzyon nisbeten sığ bir derinliğe (~2 to 7 km) yerleşmiştir. Jeokimyasal ve izotopik veriler, Sarıosman plutonu’nun kaynağının dehydratizasyona uğramış mafik alt kabuk kayaçları olabileceğini göstermektedir.

The petrogenesis and U-Pb SHRIMP zircon ages of the Late Cretaceous Sarıosman pluton in the Eastern Pontides is investigated by means of whole-rock Sr-Nd isotope data with field, petrographic and whole-rock geochemical studies. The bulk of the I-type Sarıosman pluton consists of biotite-hornblende monzogranite, with minor quantities of porphyritic hornblende-biotite monzogranite. The biotite-hornblende monzogranite contains a number of mafic microgranular enclaves (MMEs) of quartz monzodiorite composition. U-Pb zircon sensitive high-resolution ion microprobe dating (SHRIMP) dates the magma emplacement age of the biotite-hornblende monzogranite at 82.7±1.5 Ma. The rocks of the pluton show high-K calc-alkaline, metaluminous to slightly peraluminous characteristics, and are enriched in large ion lithophile elements (LILE) and light rare earth elements (LREE) relative to high field strength elements (HFSE), thus displaying features of arc-related granitoids. Chondrite-normalised rare earth-element (REE) patterns have concave upward shapes (Lacn/Lucn= 10.1 #8211;17.4) with pronounced negative Eu anomalies (Eu/Eu*= 0.61 #8211;0.80). Initial #949;Nd values vary between #8211;3.0 and #8211;4.1 and initial 87Sr/86Sr values between 0.7062 and 0.707. The MMEs are characterised by higher Mg-numbers (27 #8211;29) and lower values of both SiO2 (56 #8211;58 wt%) and aluminium saturation index (0.9 #8211;1.0), compared to the monzogranites. Fractionation of plagioclase, hornblende and Fe-Ti oxides played an important role in the evolution of the Sarıosman pluton. The crystallisation temperatures of the melts ranged from 700 to 800 °C and a relatively shallow intrusion depth (~2 to 7 km) is estimated from the Al-inhornblende geobarometry. The geochemical and isotopic compositions of the Sarıosman pluton suggest an origin through dehydration melting of mafic lower crustal source rocks.