Ürgüp formasyonu Mustafapaşa Üyesi’nin (Kapadokya) jeolojisi, kil mineralojisi, jeokimyası ve jenezi

Abstract

Ürgüp Formasyonu’nun Üst Miyosen yaşlı Mustafapaşa üyesi genel olarak kumtaşı ve çakıltaşı ara katmanlı, piroklastik ve volkanik birimler ile ara katkılı gölsel çökellerden oluşmaktadır. Mustafapaşa üyesi’ne ait çamurtaşları Türkiye’deki seramik endüstrisi için önemli bir kaynak teşkil etmektedir. Bölgede daha önce yapılan çalışmalarda çamurtaşlarının mineralojik, jeokimyasal ve kökensel incelemeleri detaylı olarak yapılmamış olup, bu çalışma ile bu boşluğun doldurulması amaçlanmaktadır. Temel kayaçlar ve Mustafapaşa üyesi’ne ait çökeller polarizan mikroskop, X-ışını difraktometresi, taramalı elektron mikroskopu ve kimyasal analiz metotları ile detaylı olarak incelenmiştir. Ayrıca, Mustafapaşa üyesi çamurtaşlarından zenginleştirilen smektit ve smektit±illit örneklerinden Diferansiyel Termal Analizi-Termal Gravimetri, IR spektroskopisi, Geçirimli Elektron Mikroskobu ve duraylı izotop analizleri yapılmıştır. Bölgedeki ofiyolitik ve piroklastik kayaçların ayrışma ürünleri, tektonik çöküntü havzasına taşınarak akarsu ve göl ortamında çökelmişlerdir. Çamurtaşlarındaki bu ayrışma piroksen, çubuksu amfibol, feldspat ve volkanik cam kalıntıları üzerinde gelişmiş smektit lifleri ile tespit edilmiştir. Çamurtaşlarının kimyasal içerikleri ve dağılımları, çökelme havzasının güneyden ofiyolitik, kuzeyden ise ignimbritik birimlere ait ayrışma ürünleri ile beslendiğini göstermektedir. Bu yorumlama çalışma alanında güneyden kuzeye doğru feldspat ve Opal-A oranındaki artış ve Fe2O3+MgO/Al2O3+SiO2 oranında azalma ile desteklenmektedir. Hafif Nadir Toprak Elementi/Ağır Nadir Toprak Elementi, La/Yb, Zr/Ni ve Zr/Co oranları ile Nb, Ba, Rb, Sr ve Eu elementlerinin inceleme alanındaki kuzeye doğru artışı ve pozitif Eu anomalileri smektit oluşumu için gerekli Fe, Mg, Al ve Si elementlerinin genel olarak olivin, piroksen, amfibol, feldspat minerallerinin ve volkanik camın ayrışmasından kaynaklandığını göstermektedir. Smektit ve smektit+illit içeren örneklere ait δ18O and δD değerlerinin yaklaşık 80°C ve 100°C arasındaki oluşum sıcaklıklarına karşılık gelmesi, çamurtalarındaki mikritik kalsit oluşumu, Fe-(oksihidr)oksidasyon ve düzensiz süngerimsi smektit kristallerinin kenarlarındaki illit oluşumları erken diyajenez süreçlerindeki alkalin şartların varlığını göstermektedir.

The Upper Miocene Mustafapaşa member of the Ürgüp formation in the Cappadocia region consists predominantly of mudstones, sandstone, and conglomerate lenses with pyroclastic and volcanic intercalations. The mudstones are an important source of raw materials for the ceramic industry in Turkey. A detailed mineralogical, geochemical, and genetic study of these materials has not been performed previously and the present study aims to fill that knowledge gap. The characteristics of mudstones of the Mustafapaşa member were examined using polarizing microscope, X-ray diffraction, scanning and electron microscopy, energy dispersive microscopy, and chemical analyses. In adition, purrified smectite and smectite±illite clay fraction of the Mustafapaşa member mudstones were examined using Differential Thermal Analysis-Thermal Gravimetry, IR spectroscopy, Transmision Electron Microscope and stable isotope analyses. Weathering products of ophiolitic and pyroclastic rocks were transported into the tectonically subsided zone where they accumulated as fluvial and lacustrine deposits. Weathering in the mudstones is evidenced by smectite flakes associated with relict pyroxene, rod-like amphibole, feldspar and volcanic glass. The chemical composition of mudstones and their distribution suggest that the depositional basin was supplied with ophiolitic material in the south and ignimbritic materials in the North. This interperetetion is based on an increase in the quantity of feldspar and opal-A and a decrease in the Fe2O3+MgO/Al2O3+SiO2 ratio from south to North in the study area. The northward increases in Light Rare Earth Elements/Heavy Rare Earth Elements, La/Yb, Zi/Ni and Zr/Co ratios and Nb, Ba, Rb, Sr, and Eu in the mudstones of the Mustafapaşa member with positive anomalies suggest that the Fe, Mg, Al, and Si required to form smectite were supplied mainly through the decomposition of amphiboles, pyroxenes, feldspars, and volcanic glass during weathering processes. δ18O and δD values of the smectite and smectite+illite plot between 80°C and 100°C formation temperatures, micritic calcite occurrence, Fe-(oxyhydr)oxidation and illite occurrences on irregular spongy smectite crystals reveal presence of alkaline conditions during early diagenesis.