sedimentolojik ve tektonik yorumlamada kumtaşı ... · sedimentolojik ve tektonik yorumlamada...

12
Türkiye Jeoloji Kurumu Bülteni, C. 29,1-12, Şubat 1986 Bulletin of the Geological Society of Turkey, V. 29,1-12, February 1986 Sedimentolojik ve tektonik yorumlamada kumtaşı petrolojisinin kullanımı : ABD'nin kuzeydoğusundan bîr örnek The usage of sandstone petrology in sedimentologic and tectonic interpretation : an example from northeastern USA TALAT ÖZBEK, MTA Genel Müdürlüğü Jeoloji Etüdleri Dairesi, Ankara. KELVIN S. RODOLFO, University of Illinois at Chicago, Department of Geological Sciences, USA. ÖZ: Pennsylvania ve New Jersey'deki Orta ve Üst Ordovisiyen yaşlı Martinsburg Formasyonu'nun orta Ramseyburg grovak üyesi, çökel ortamı ve beslenme alanı evrimini açıklamak ve levha tektoniği çerçe- vesinde jeodinamik konumunu tartışmak amacıyla incelenmiştir. Martinsburg mostra kuşağı boyunca -220 km.lik bir uzanım içerisinde- yedi örnek bölgesinden toplam olarak 48 adet örnek bu amaçla top- lanmıştır. Bu örnekler monokristalin ve polikristalin kuvars, volkanik ve sedimenter litik parçalar, plaji- yoklas ve K-feldispat gibi detritik bileşenleri açısın dan değerlendirilmiştir. Her kumtaşı ince kesitinde bu bileşenler için toplam 500 adet nokta sayımı yapılmış olup bunlar model üçgen diyagramlara yer- leştirilmiştir. Farklı tektonik konumlarda oluşmuş 200'e yakm havzadan elde edilen analitik veriler üç- gen diyagramlara yerleştirilmiştir. Farklı tektonik konumlarda oluşmuş 200'e yakın havzadan elde edi- len analitik veriler üçgen diyagramlarda değişik böl gelerle temsil edilmektedir. Bundan dolayı tektonik ile kumtaşı petrolojisi arasında doğrudan bir ilişki kurulmaktadır. Bu şekilde elde edilen verilerin ışığında Martinsburg türbiditleri daha baskın olan yeniden işlenmiş orojenik ve daha az yaygın kratonik olmak üzere iki ana beslenme alanının varlığını göstermektedir. Havzanın güneybatı bölümü baskm olarak Geç Kambriyen/Erken Ordovisiyen yaşlı tortul örtüden bds- lenmiş olup, kuzeydoğu bölümü ise, kırıntılarının çoğunu sedimenter örtü aşındıktan sonra yüzeylemiş olan ve Kuzey Amerika'nın temelini oluşturan granitik ve gnaysik plütonlardan alarak beslenmiştir. Ba- zaltik kırıntıların azlığı veya yokluğu bu sedimanlar için volkanik yay beslenme alanının baskın kaynak olmadığını göstermektedir. Martinsburg çökel ortamı ve beslenme alanlarının evrimi Kuzey Amerika kratonunun, Prekambri- yen riftleşmesinden kalan bir ada yayı veya bir kıtacık ile çarpışmasını gerektiren bir plaka tektoniği modeli ile açıklanmaktadır. Önerilen bu tektonik mo del Hamburg klip'inin (allokton bir birim) ve mostra kuşağı boyunca bazı yerlerde Martinsburg Formasyonu'nun tabanında görülen ince volkanik kül kat- manları ve yastık lavların yerleşimi hakkında yeni yorumlar getirmektedir. ABSTRACT: The Ramseyburg middle graywacke member of the Middle to Upper Ordovician Martins- burg Formation of Pennsylvania and New Jersey was analyzed petrologically in order to identify its prove- nances, with a view toward reconstructing the basinal and source-area evolution in a plate tectonic con- text. A total of 48 samples were studied, taken from seven localities along the Martinsburg outcrop belt, which extends for 220 km. These samples were analyzed for the following detrital grains: monocrystalline quartz, polycrystalline quartz, volcanic and sedimentary lithic fragments, plagioclase, and potassium feldspar. On each thin section, 500 points have been counted for these grains and been placed in triangu- lar modal diagrams. Analytic data obtained from 200 basins which are formed by different tectonic regimes are represented by various parts of triangles. Therefore the relationship betwen tectonics and sandstone petrology are set up directly. Analyzed data reveal that the Martinsburg turbidites had two provenances: a more dominant recy- cled orogenic and a subordinate cratonic interior. The southwestern portion of the basin was domi- nantly fed by reworked Late Cambrian/Early Ordovician sedimentary cover, and the northeastern part of the basin received its elastics from granitic and gneissic plutons of the North American basement that were exposed after the sedimentary cover was eroded. The rarity of predominantly basaltic detritus in the Martinsburg graywackes indicates that the arc provenance was not the prime source for these sediments. The evolution of the Martinsburg basin and its source areas is accounted for by a plate tectonic model which requires the collision of the North American craton with an island arc or microcon- tinent left from Precambrian rifting. This proposed tectonic model provides additional insights regar- ding the emplacement of the Hamburg klippe, and of pillow basalts and thin volcanic ash layers present elsewhere along the outcrop belt at the base of the Martinsburg Formation.

Upload: phamthu

Post on 29-Aug-2019

237 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Sedimentolojik ve tektonik yorumlamada kumtaşı ... · Sedimentolojik ve tektonik yorumlamada kumtaşı petrolojisinin kullanımı : ... Ramseyburg grovak üyesi, çökel ortamı

Türkiye Jeoloji Kurumu Bülteni, C. 29,1-12, Şubat 1986Bulletin of the Geological Society of Turkey, V. 29,1-12, February 1986

Sedimentolojik ve tektonik yorumlamadakumtaşı petrolojisinin kullanımı :ABD'nin kuzeydoğusundan bîr örnekThe usage of sandstone petrology in sedimentologic and tectonic interpretation : an example fromnortheastern USA

TALAT ÖZBEK, MTA Genel Müdürlüğü Jeoloji Etüdleri Dairesi, Ankara.KELVIN S. RODOLFO, University of Illinois at Chicago, Department of Geological Sciences, USA.

ÖZ: Pennsylvania ve New Jersey'deki Orta ve Üst Ordovisiyen yaşlı Martinsburg Formasyonu'nun ortaRamseyburg grovak üyesi, çökel ortamı ve beslenme alanı evrimini açıklamak ve levha tektoniği çerçe-vesinde jeodinamik konumunu tartışmak amacıyla incelenmiştir. Martinsburg mostra kuşağı boyunca-220 km.lik bir uzanım içerisinde- yedi örnek bölgesinden toplam olarak 48 adet örnek bu amaçla top-lanmıştır. Bu örnekler monokristalin ve polikristalin kuvars, volkanik ve sedimenter litik parçalar, plaji-yoklas ve K-feldispat gibi detritik bileşenleri açısın dan değerlendirilmiştir. Her kumtaşı ince kesitindebu bileşenler için toplam 500 adet nokta sayımı yapılmış olup bunlar model üçgen diyagramlara yer-leştirilmiştir. Farklı tektonik konumlarda oluşmuş 200'e yakm havzadan elde edilen analitik veriler üç-gen diyagramlara yerleştirilmiştir. Farklı tektonik konumlarda oluşmuş 200'e yakın havzadan elde edi-len analitik veriler üçgen diyagramlarda değişik böl gelerle temsil edilmektedir. Bundan dolayı tektonikile kumtaşı petrolojisi arasında doğrudan bir ilişki kurulmaktadır.

Bu şekilde elde edilen verilerin ışığında Martinsburg türbiditleri daha baskın olan yeniden işlenmişorojenik ve daha az yaygın kratonik olmak üzere iki ana beslenme alanının varlığını göstermektedir.Havzanın güneybatı bölümü baskm olarak Geç Kambriyen/Erken Ordovisiyen yaşlı tortul örtüden bds-lenmiş olup, kuzeydoğu bölümü ise, kırıntılarının çoğunu sedimenter örtü aşındıktan sonra yüzeylemişolan ve Kuzey Amerika'nın temelini oluşturan granitik ve gnaysik plütonlardan alarak beslenmiştir. Ba-zaltik kırıntıların azlığı veya yokluğu bu sedimanlar için volkanik yay beslenme alanının baskın kaynakolmadığını göstermektedir.

Martinsburg çökel ortamı ve beslenme alanlarının evrimi Kuzey Amerika kratonunun, Prekambri-yen riftleşmesinden kalan bir ada yayı veya bir kıtacık ile çarpışmasını gerektiren bir plaka tektoniğimodeli ile açıklanmaktadır. Önerilen bu tektonik mo del Hamburg klip'inin (allokton bir birim) ve mostrakuşağı boyunca bazı yerlerde Martinsburg Formasyonu'nun tabanında görülen ince volkanik kül kat-manları ve yastık lavların yerleşimi hakkında yeni yorumlar getirmektedir.

ABSTRACT: The Ramseyburg middle graywacke member of the Middle to Upper Ordovician Martins-burg Formation of Pennsylvania and New Jersey was analyzed petrologically in order to identify its prove-nances, with a view toward reconstructing the basinal and source-area evolution in a plate tectonic con-text. A total of 48 samples were studied, taken from seven localities along the Martinsburg outcrop belt,which extends for 220 km. These samples were analyzed for the following detrital grains: monocrystallinequartz, polycrystalline quartz, volcanic and sedimentary lithic fragments, plagioclase, and potassiumfeldspar. On each thin section, 500 points have been counted for these grains and been placed in triangu-lar modal diagrams. Analytic data obtained from 200 basins which are formed by different tectonicregimes are represented by various parts of triangles. Therefore the relationship betwen tectonics andsandstone petrology are set up directly.

Analyzed data reveal that the Martinsburg turbidites had two provenances: a more dominant recy-cled orogenic and a subordinate cratonic interior. The southwestern portion of the basin was domi-nantly fed by reworked Late Cambrian/Early Ordovician sedimentary cover, and the northeastern partof the basin received its elastics from granitic and gneissic plutons of the North American basementthat were exposed after the sedimentary cover was eroded. The rarity of predominantly basaltic detritusin the Martinsburg graywackes indicates that the arc provenance was not the prime source for thesesediments.

The evolution of the Martinsburg basin and its source areas is accounted for by a plate tectonicmodel which requires the collision of the North American craton with an island arc or microcon-tinent left from Precambrian rifting. This proposed tectonic model provides additional insights regar-ding the emplacement of the Hamburg klippe, and of pillow basalts and thin volcanic ash layers presentelsewhere along the outcrop belt at the base of the Martinsburg Formation.

Page 2: Sedimentolojik ve tektonik yorumlamada kumtaşı ... · Sedimentolojik ve tektonik yorumlamada kumtaşı petrolojisinin kullanımı : ... Ramseyburg grovak üyesi, çökel ortamı

ÖZBEK-RODOLFO

GİRİŞ

Bu araştırma, orta ve doğu Pennsylvania'da Ta-konik klastik kamasının bir bölümündeki Orta/ÜstOrdovisiyen yaşlı Martinsburg Formasyonu'nun bes-lenme alanlarını tanımlamak ve formasyonun orta-sında yer alan Ramseyburg grovak biriminin petro-lojik özelliklerinden yararlanılarak sahanın plakatektoniği evrimini açıklayabilmek amacıyla ele alın-mıştır.

Orta ve Üst Ordovisiyen'de derin denizde çökel-miş bir fliş olan Martinsburg Formasyonu, doğuPennsylvania'mn Büyük Vadi'sinin kuzey tarafı bo-yunca yüzeylemiş olup güneyde Maryland, West Vir-ginia ve Virginia'ya ve kuzeyde New Jersey ve NewYork'a kadar uzanır (Şekil 1). Martinsburg Formas-yonu çalışma sahasının hem kuzeydoğusuna ve hemde güneybatısına doğru Takonik klastik kamasınınbüyük bir bölümünü oluşturduğundan bu çalışmaiçin özellikle seçilmiştir. Bu formasyonu üstleyen veTakonik orojeninin en hızlı dönemlerinden birisinekarşılık gelen Erken Siluriyen yaşlı Shawangunk For-

masyonunda da sınırlı bir araştırma yürütülmüştür.Buna rağmen Shawangunk ve eş zamanlı formasyon-lar hakkında bu yazıda tartışılan verilerin çoğu lite-ratürden derlenmiştir (Yeakel, 1962; Smith, 1967).

Çalışma sahasındaki stratigrafik istif; beyaz-grirenkli, bol miktarda sığ denizel fosil içeren Beek-mantown kireçtaşları ile başlamakta olup bunlar yö-resel olarak çimento kayası (cement rock) olarakisimlendirilen koyu gri-siyah renkli Jacksonburg killikireçtaşları tarafından uyumsuz olarak örtülmekte-dir (Şekil 2). Jacksonburg kireçtaşları Beekmantownkireçtaşlarmm alt seviyelerine ait çakıllar içermekte-dir. Bu birim üzerine alttan üste doğru sırasıyla Mar-tinsburg Formasyonu'nun en yaşlı üyesi olan ve incekumtaşı tabakaları içeren şeyi birimi (Bushkill üye-si), ince ve kaim tabakalı grovaklardan oluşan ve yeryer şeyi içeren orta grovak birimi (Ramseyburg üye-si) ve en üstte de sleyt birimi (Pen Argly üyesi) gel-mektedir (Şekil 1). Orta ve doğu Pennsylvania'da, buformasyon üzerine gelen ve bazı çalışmacılar tarafın-dan Martinsburg'un en üst üyesi olduğu şeklinde yo-

Şekil 1 Doğu Pennsylvania ve New Jersey'de Mar-tinsburg Formasyonu'nun yayılımını veHamburg klip'inin doğu kesimini göste-ren genelleştirilmiş bölgesel jeoloji harita-sı (Drake ve Epstein, 1967 ve Epstein vediğerleri, 1972'den değiştirilmiştir).

Figure I : Generalized regional geologic map sho-wing the eastern part of the Hamburgklippe and the distribution of the Mar-tinsburg Formation m eastern Pennsylva-nia and New Jersey (modified from Drakeand Epstein, 1967 and Epstein and others,1972).

2

Page 3: Sedimentolojik ve tektonik yorumlamada kumtaşı ... · Sedimentolojik ve tektonik yorumlamada kumtaşı petrolojisinin kullanımı : ... Ramseyburg grovak üyesi, çökel ortamı

KUMTAŞI PETROLOJÎSÎNÎN KULLANIMI

rumlanan Shochary Rîdge kumtaşları yer almakta-dır. Bunlar sığ denizel fosil içermeleri ve oldukçakaba taneli olmaları nedeniyle Martinsburg grovak-larmdan ayrılırlar. Mostra kuşağı boyunca Martins-burg Formasyonu, açısal bir uyumsuzlukla Erken Si-luriyen yaşlı Shawangunk ve Geç Ordovisiyen yaşlıkarasal Bald Eagle ve Juniata formasyonları tarafın-dan üstlenmektedir (Yeakel, 1962; Smith, 1967) (Şe-kil 1).

Bu çalışma devam ederken Shanmugam ve Lash(1982) tarafından bu formasyonun ilk olarak plakatektoniğindeki jeodinamik anlamı tartışılmış ve birmodel önerilmiştir. Buna rağmen, bu model Takonıkalloktonlarmm yerleşimini ve Martinsburg Formasyo-nu ile üstüne gelen Shawangunk ve diğer Erken Si-luriyen formasyonları arasındaki uyumsuzluğu açık-lamakta yetersiz kalmıştır. Aynı şekilde MartinsburgFormasyonu'nun tabanındaki yastık lavların ve incevolkanik kül katmanlarının (McBride, 1962) yerleşi-mini de açıklayamamaktadır.

Martinsburg Formasyonuma ait şeyi ve grovaklardeğişik çalışmacılar tarafından türbidit olarak yorum-lanmıştır. Diğer derin deniz çökellerindeki gibi yaygmsedimanter yapı ve dokuların varlığı, güncel derin -deniz kırmızı killerine benzer kırmızı sevilerin olma-sı, radyolaryalı çörtlerin oluşması ve sığ deniz çö-kellerindeki yapıların ve organizmaların yokluğu de-rin deniz türbidit kökenini desteklemek için ileri sü-rülen verilerdir (McBride, 1962; Mclver, 1970).

özellikle şeyi biriminde görülen karmaşık kıvrımve faylanmadan dolayı Martinsburg Formasyonu'nungerçek kalınlığı bilinmemektedir. Buna rağmen for-masyonun kalınlık tahminleri 1000 ile 3000 m ara-sında değişmektedir.

Martinsburg flişi içerisinde veya üzerinde bulu-nan allokton birimleri açıklamak için değişik gö-rüşler bulunmaktadır. Bunlar arasında Hamburgklip'ini ve Shochary Ridge kumtaşlarmm tektonikkonumunu açıklayan farklı görüşleri saymak müm-kündür.

Bu çalışma, Martinsburg Formasyonu'nun mine-ralojik ve petrolojik Özellikleri ile ilgilenmektedir.Daha sonra bu veriler Martinsburg çökel ortamı vebeslenme alanlarının jeodinamik evrimi hakkındalevha tektoniği kapsamında yorumlar geliştirmekte-dir.BÖLGESEL JEODÎNAMİK VERİLERTakonik orojeni

Ordovisiyen'de Kuzey Amerika'nın en önemli jeo-lojik olayı Takonik orojeninin varolmasıdır (Rodgers,1970; King, 1977; Williams ve Max, 1980 ve Van derVoo, 1982). Orta ve Geç Ordovisiyen yaşlı Takonikorojeni, güncel plak tektoniği açısından yeniden in-celenerek yorumlanmıştır (Bird ve Dewey, 1970; Row-ley ve Kidd, 1981; Taylor ve Toksöz, 1982; Van derVoo, 1982). Genelde Kuzey Appalaşlar'da toplanmışolan bu çalışmalar zengin ve ayrıntılı paleocoğrafikyorumlar getirmiştir.

Genel olarak çalışmacıların çoğu Takonik oroje-ninin, Kuzey Amerika kıtası ile bir ada yayının(Chappie, 1973; Dickinson ve diğerleri, 1983), veyaPrekambriyen riftleşmesinden kalan bir mikrokıta-

mn çarpışmasından ortaya çıktığı görüşünü paylaş-maktadırlar (Taylor ve Toksöz, 1982). Colman-Sadd(1982) e göre, bir kıta-kıta çarpışması normal olarakiki orojeneze neden olur; ilki ofiyolit bindirmesi ilebaşlarken, sonraki metamorfizma, granit sokulumuve sık sık gözlenen yaygm deformasyonla belirgin-leşir. Colman-Sadd (1982), kıtasal çarpışma evreleri-ni, plaka hareketlerini kontrol eden kuvvetlere bağlıolarak açıklamıştır: Bunlar; 1) dalan kabuğun aşağı-ya çekme kuvveti, 2) daha az etkili olarak, orta ok-yanus sırtlarının açılmasına bağlı gelişen okyanus alkabuğun yayılma kuvvetidir.

Düşey kaldırma kuvvetlerine bağlı olarak geli-şen orojen, dalma-batma zonundaki plakaların bir-biri üzerine geldiği dar kuşak boyunca yoğunlaşmış-tır (Kopp, 1981). Kıtasal kabuğun kaldırma kuvveti,dalan okyanusal kabuğun ve diğer kontrol edenkuvvetlerin negatif kaldırma kuvvetlerini dengelerve bu nedenle plaka hareketi durdurulur. Kıtasal ka-buğun eklenmesi ve dalma-batmanm yenilenmesi ka-buksal kısalmaya neden olmaktadır (Miyashiro vediğerleri, 1982). Kabuk eklenmeden kaldığı sürece,litosfer bir bütün olarak dalma-batma olayı ile kısal-makta olup kıtasal kabuk çarpışma zonuna girer gir-mez dalma-batma olayı son bulmaktadır (Miyashirove diğerleri, 1982; Colman-Sadd, 1982).

Orojenik olaylara doğru yaş verilebilmesi gerçektektonik modellerin yapımı için gereklidir. Martins-burg Formasyonu ile Shawangunk Formasyonu ara-sındaki uyumsuzluk ana bir deformasyon olayının

Şekil 2

Figure 2

Appalaşlar'da Takonik orojeni'nin süresi-ni ve Martinsburg Formasyomı'nu göste-ren genelleştirilmiş stratigrafik kesit(Shanmugam ve Lash, 1982; Taylor veToksöz,** 1982 ve Dickinson ve diğerleri *1983'den derlenmiştir).Generalized stratigraphic column showingthe Martinsburg Formation and durationof the Taconic Orogeny in Appalachians(compiled from Shanmugam and Lash,1982; Taylor and Toksöz,** 1982; and Dic-kinson and others* 1983).

3

Page 4: Sedimentolojik ve tektonik yorumlamada kumtaşı ... · Sedimentolojik ve tektonik yorumlamada kumtaşı petrolojisinin kullanımı : ... Ramseyburg grovak üyesi, çökel ortamı

ÖZBEK-RODOLFO

kanıtı olarak yorumlanmaktadır. Bu deformasyonolayının varlığım kum t aşlarının petrolojik etüdleriy-le de kanıtlamak olasıdır. Beslenme alanındaki koşul-ların değişmesi Geç Ordovisiyen ve Erken Siluriyenzamanında ana bir tektonik olayın varlığını kuvvetlibir şekilde desteklemektedir. Çünkü dokusal olarakolgun olmayan Martinsburg grovakları, aynı çökelortamında, zamanla dokusal olarak yarı olgun Sha-wangunk ve süper derecede olgun Tuscarora kum*taşlarının çökelimine olanak vermiştir.KITAÖNÜ HAVZA GELİŞİMİYLE İLGİLİGÖRÜŞLER

Kıtaönü (önülke) havzaları yaygın olarak kıtaö-nü bindirme kuşaklarının kratonik taraflarına doğ-ru uzanan uzun çökel ortamları olarak tanımlan-maktadırlar. Kıtaönü havzaların ayrıntılı bir sınıfla-ması Beaumont (1981) tarafından yaymlanmışsa da,Dickinson (l974)'ün daha basit ve geniş olarak ka-bul edilen kullanımı bu çalışma için uygun görül-müştür. Kıtaönü havzaların iki uç tipi tamamen de-ğişik tektonik ortamlarda oluşurlar. Yaygerisi (ret-roarc) havzalar (Şekil. 3A) magmatik yaylara komşuolan kıtaönü bindirme kuşaklarının kratonik tara-fında, oluşurken, dış/çevre (peripheral) havzalar (Şe-kil. 3B) kenetlenme zonlarma komşu olan kıtaönübindirme kuşaklarının yanında oluşmaktadır. Yay-gerisi havzalar okyanusal kabuğun kıta altına nor-mal dalması sırasında gelişirken, dış (çevre) havza-lar kıtasal çarpışma sonucu oluşmaktadır.

Kıtaönü havzalar kıvrım-bindirme kuşağının olu-şumu sırasında birbiri üzerine gelen litosferik yük-lerle oluşan pasif yüklemeye yanıt olarak litosferinaşağıya doğru bükülmesi sonucu oluşmuşlardır(Beaumont, 1981). Orta Appalaşlar'da mostra dağılı-mı ve büyük bindirme faylarının yapısal özellikleridış (çevre) havzaların tanımına yakmen uymaktadır.Takonik orojeninin ve onun kıtaönü havzalarınınoluşumunu açıklayan en mantıklı model, alloktonlarmbatıya doğru taşınmasını doğuya doğru dalma-batmaile açıklamaktadır.

Orojeni ve kıtaönü havzaların gelişimi birbirin-den ayrı olaylar olarak düşünülmemelidir. Bu çalış-ma, orojenik kuşaktaki olaylarla doğrudan kontroledilen, havza içerisindeki aşınma ve sedimantasyonolayları ile ilgilenmektedir. Orta Appalaşlar'da üçayrı üyesi ile Martinsburg formasyonu havzanın si-norojenik gelişimini göstermekte olup fliş olarak ta-nımlanmaktadır, buna karşın kısmen kaba taneli sığdeniz kırıntılılarından oluşan Shochary Ridge kum-taşları ve tamamen karasal çökellerden oluşan Sha-wangunk çökelleri orojenez bitiminden önceki molasevresine karşılık gelmektedir.

Kıvrım-bindirme kuşağındaki kabüksal kalınlaş-ma, kıtaönü havzasındaki aşağıya doğru çökme içinolası bir mekanizma olarak ileri sürülmüştür (Pri-ce, 1973). Bununla beraber, güncel olarak, yükleme-nin rolünü desteklemek veya ısının neden olduğukabüksal çökme gibi diğer faktörlerin etkisini sap-tamak için çalışmalar da yapılmıştır (Beaumont,1981; Jordan, 1981). Atlantik-tipi kıta kenarlarınınçökmesini gerektiren nedenler arasında bulunan li-tosferik soğumanın, sedimari yüklemesinden oluşan

çökme kadar önemli olduğu sonucuna varan Steck-ler ve Watts (1978), bu olayı geniş bir şekilde tar-tışmışlardır.

Deniz seviyesindeki değişmeler sedimantasyonuve neticede yüklemeyi kontrol eden faktörler arasın-da bulunmaktadır. Buna rağmen sığ bir denizdekisu kolonunun gerçek kalınlığının litosferik kıvrılma-ya tabakaların ağırlığından çok daha az etkisi bu-lunmaktadır. Leggett (1978)'e göre izostatik transgre-sif ve regresif olaylar çökel kayaların litoloj isindekideğişmelere neden olmaktadır. Martinsburg Formas-yonu'nun taban birimi ile bunun altına gelen Jack-sonburg kireçtaşları ve Beekmantown sığ-deniz kar-bonatları arasındaki uyumsuzluk da bu zamandakiana bir izostatik olayla açıklanabilir. Büyük ölçeklitransgresyonlar, ya büyük bir buzlanma dönemininsonunda kutuplardaki buzun erimesiyle ya da okya-nus ortası sırtlardaki veya altındaki yapıcı aktivi te-nin artması ile okyanus havzası hacminin küçülme-siyle açıklanabilir (Hays ve Pittman, 1973). Erken

KMŞekil 3 : Kıtaönü havzaların iki uç üyesi (Beaumont,

1981'den değiştirilmiştir).A) Kıta altına okyanusal litosferin dalma- batması sonucu oluşan yaygerisi havza,B) Kıtasal çarpışmanın bir sonucu olarakoluşan dış (çevre) havza.

Figure 3 : Two end members of the foreland basins(modified from Beaumont, 1981).A) Retroarc basin, fortnad as a result ofsubduction of oceanic lithosphere under acontinent,B) Peripheral basin, formed as a resultof continental collision.

Page 5: Sedimentolojik ve tektonik yorumlamada kumtaşı ... · Sedimentolojik ve tektonik yorumlamada kumtaşı petrolojisinin kullanımı : ... Ramseyburg grovak üyesi, çökel ortamı

KUMTAŞI PETROLOJİSÎNİN KULLANIMI

ve Orta Ordovisiyen zamanında geniş yayımlı buzul-lanma için hiç bir kanıt olmadığından (Leggett, 1978),Martinsburg çökel ortamının dereceli olarak derin-leştiğini gösteren deniz yükselmesinin Orta ve Ku-zey Appalaşlar'daki Ordovisiyen denizinde kısa sü-reli bir deniz tabanı yayılmasına bağlanması olası gö-rülmektedir. Üstelik Virginia Appalaşlar'mdaki Mar-tinsburg Formasyonu'nun tabanındaki yastık lavlarve volkanik kül katmanları bu deniz tabanı yayılma-sının bir göstergesi olabilir. Değişik olarak Cohen(1982) ve diğer bazı araştırmacıların önerdikleri şe-kilde, bu volkanik faaliyetler üst mantoya kadaruzanan büyük listrik faylara bağlı olarak gelişmişolabilirler.

MARTİNSBURG TÜRBİDİTLERİNİNLABORATUVAR İNCELEMELERİNDEKULLANILAN YÖNTEMLER

Toplam olarak 48 incekesitte nokta sayımı ya-pılmıştır. Bütün ince kesitler tabakalanmaya dik ola-rak kesilen parçalardan hazırlanmış ve bazı örnek-lerin çapraz kesitleri de yapılmıştır. Her bir ince ke-sitte Swift otomatik nokta sayıcı ile 500 nokta sayıl-mıştır.

Nokta sayımı yapılan ana bileşenler; monokrista-lin kuvars (Qm), çört te içeren polikristalin kuvars(Qp), plajiyoklas (P), K-feldispat (K), volkanik litikparçalar (Lv) ve sedimanter litik parçalardan (Ls)oluşmaktadır.

Nokta sayımından kaynaklanan istatiksel belir-sizlik Şekil. 4'deki eğri ile gösterilmektedir. Van derPlas ve Tobi (1965)'den basitleştirilen bu şekil veri-

len bir bileşenin hesaplanmış yüzdesinin bir fonksi-yonu olarak sayım hatasını göstermektedir.

Grovakların kırıntılı bileşenleri, kuvars (Q), fel-dispat (F) ve litik parçalar (L) Dickinson (1970) veGraham ve diğerleri (1976)'nm mineralojik ve petro-grafik tanımlamaları ile saptanarak modal üçgen di-yagramlarda kullanılmaktadır.

Çalışmacıların çoğu, mineralleri (özellikle plaji-yoklas ve K-feldispat) renk, dilinim, inklüzyon, al-terasyon ve konoskopik şekil gibi petrografik vemineralojik özelliklerinden yararlanarak saptamayıtercih etmektedirler. Fakat bu özelliklerden bazıları-nı saptamak her zamn kolay olmamaktadır. Özel-likle ince-taneli kumtaşlarında kuvars taneleri önem-li miktarda zaman ve çaba sarfetmeden K-feldispatveya ikizlenme göstermeyen plajiyoklas tanelerin-den ayrılamazlar. Nokta sayımı yapılan örneklerdenyaklaşık yüzde yirmisi kırıntılı tanelerin tanınmasınızorlaştıran kil ve mika mineralleri ile ornatılmıştır.Onun için örnek gruplarındaki istatiksel değişmeler,sayımlardaki tek hata kaynağı olarak düşünülme-melidir. Optik tanımlamada ve nokta sayımında ope-ratörün hatasını en aza indirmek için ince kesitler,hem plajiyoklas hem de K-feldispat için özel kimya-sal maddelerle boyanmıştır (Bu konudaki referans-lar ve yöntemin kullanılması hakkındaki ayrıntılariçin Özbek, 1983'e bakınız).MARTİNSBURG TÜRBİDİTLERİNİNPETROLOJİK İNCELENMESİ VEKULLANILAN DİYAGRAMLARIN YORUMLARI

Örnekler arazideki yakınlıkları gözönüne alına-rak 9 grup altında toplanmış olup resmi olmayangrup isimleri verilmiştir. Şekil. 5'de görüldüğü gibigüneybatıdan kuzeydoğuya doğru bu gruplar; New-ville, Hershey, Shochary Ridge, Slatedale, Wind Gap,Cementon, Bangor, Delaware Water Gap ve Ram-seyburg olarak isimlendirilmiştir.

Kumtaşları arasındaki önemli bileşimsel değiş-meler üçgen diyagramlarda gösterilmektedir. Beslen-me alanı yorumlarında QFL (toplam kuvars-toplamfeldispat-litik parçalar) üçgeni ile QmFLt (monokris-talin kuvars-toplam feldispat^toplam litik parçalar)üçgeni çok kullanışlıdır. Ayrıca QpLvLs (polikrista-lin kuvars-volkanik litik parçalar-sedimanter litik par-çalar) ve QmPK (monokristalin kuvars-plajiyoklas-feldispat) üçgenleri de yardımcı üçgenler olarak kul-lanılmaktadır.

Çizelge 1 kullanılan tane parametrelerini tanım-lamakta olup bunları üçgen diyagramlarda kullanıl-dığı şekilde göstermektedir (Dickinson ve Suczek,1979). Çizelge 1 Üçgen diyagramlarda kullanılan taneparametreleri:(1) Q = Qm + Qp

Q ... toplam kuvars taneleriQm ... monokristalin kuvars taneleriQp ... polikristalin kuvars taneleri

(2) L = Lv + LsL... duraylı olmayan afanitik litik kırıntılarLv ... volkanik - metavolkanik - hipabisal litikkırıntılarLs ... af anitik sedimanter - metasedimanterlitik kırıntılar

Page 6: Sedimentolojik ve tektonik yorumlamada kumtaşı ... · Sedimentolojik ve tektonik yorumlamada kumtaşı petrolojisinin kullanımı : ... Ramseyburg grovak üyesi, çökel ortamı

ÖZBEK-RODOLFO

(3) Lt = L + QpLt... toplam afanitik litik kırıntılar

(4) F = P + KF ... toplam feldispat taneleriP ... plajiyoklas feldispat taneleriK ... potasyum feldispat taneleri

Q—F—L Üçgen diyagramıBu diyagram (Şekil 6 A) tane duyarlılığım, ve

böylece, bozunma, beslenme alanı yüksekliği, taşın-ma mekanizması ve ana kayaç litolojisinin öneminivurgulamaktadır. Doğuya doğru monokristalin ku-vars içeriğinde önemli bir artma, duraysız litik kı-rıntılılar içeriğinde ise bir azalma görülmektedir. Fel-dispat miktarında bu yönde çok küçük bir artış gö-rülmektedir.

Kuvars köşesine çok yakın bir yerde bulunanShawangunk Formasyonuma ait 4 örnek DelawareWater Gap bölgesinden alınmış olup bileşimsel ol-gunluğu yansıtmaktadır. Bu formasyondaki diğer talibileşenler azalan önemlilik sırasına göre polikrista-lin (çok kristalli) kuvars, litik kırıntılılar ve feldis-patlardır.

Shawangunk örnekleri kadar olmasa da, Shoc-hary Ridge kumtaşları da bileşimsel ve dokusal ola-rak olgunluk göstermektedir. Bu örnekler bileşimleriaçısından Martînsburg ve Shawangunk örnekleri ara-sında bir yerde bulunmaktadır. Monokristalin kuvars-ça zengin olan bu grup feldispat ve duraysız litikparçalarca fakirdir. Tanelerin çoğu iyi yuvarlaklaş-mıştır.

Martinsburg Formasyonu'nun en kuzeydoğu üçgrubu olan Cementon, Bangor ve Ramseyburg feldis-pat ve duraysız litik kırıntı içerikleri açısından Sha-wangunk ve Shochary Ridge örneklerine göre dahazengin olup toplam kuvars oranları da daha yük-

sektir.Martinsburg Formasyonu'nun güneybatıdaki üç

grubu olan Slatedale, Hershey ve Newville 12 km gi-bi kısa bir mesafede örnek bileşimlerinde önemli birdeğişiklik göstererek diğer gruplardan ayrı bir böl-gede yer almıştır. Dokusal ve bileşimsel olarak ol-gun olmayan bu kumtaşları sedimanter litik kırıntı-lılar ve çok kristalli kuvars oranlarının yüksek ol-maları ve diğer gruplardaki örneklerden daha kabataneli olmalarıyla belirgindirler. Tane şekilleri yarıyuvarlaktan köşeliye kadar değişmektedir.Qm-F-Lt üçgen diyagramı

Bu diyagramda (Şekil 6 B) bütün litik kırıntılılarbir araya toplanmış olup, ana kayaç tane boyu önemkazanmaktadır. Daha ince taneli kayaçlar QFL diyag-ramında olduğundan daha fazla kum-boyu litik kırın-tı vermektedir.

Bütün gruplar QFL şeklinde görülene benzerşekilde yer almış olup, sadece çok kristalli kuvars(Qp) kuvars köşesinden litik köşesine (L) kaymıştır.Martinsburg'un en güneybatı grupları olan Newville,Hershey ve Slatedale yüksek toplam litik içeriği (Lt)ve düşük toplam feldispat içeriği (F) ile belirginleş-miştir. Bir kez daha Cementon, Bangor ve Ramsey-burg örnekleri birbirine yakın yerlerde bulunmaktaolup monokristalin kuvars en yaygın kırıntılı bile-şendir. Bu yönde toplam feldispat içeriğinde hafifbir artış görülmektedir.

Önceki gibi, Shawangunk ve Shochary Ridgeörnekleri kuvars köşesine yakm bir yerdedirler vemonokristalin kuvars içerikleri toplam bileşimleri-nin % 85'inden fazla bir kısmını oluşturmaktadır.Op-Lv-Ls üçgen diyagramı

Bu diyagram, magmatik ve metamorfik beslen-me alanlarına karşı sedimanter, kratonik ve volka-

6

Page 7: Sedimentolojik ve tektonik yorumlamada kumtaşı ... · Sedimentolojik ve tektonik yorumlamada kumtaşı petrolojisinin kullanımı : ... Ramseyburg grovak üyesi, çökel ortamı

7

Page 8: Sedimentolojik ve tektonik yorumlamada kumtaşı ... · Sedimentolojik ve tektonik yorumlamada kumtaşı petrolojisinin kullanımı : ... Ramseyburg grovak üyesi, çökel ortamı

8 ÖZBEK -RODOLFO

maktadır. Dickinson ve diğerleri (1983) bu diyagram-ları geliştirerek beslenme alanı cinsi ile ilişkili alt bö-lümleri ayırmışlardır.

Sonuçlarımız -her iki üçgen diyagramda da gö-rüldüğü gibi- yeniden işlenmiş orojenik ve daha azetkili olan kraton içi olmak üzere iki çeşit beslenmealanının varlığını göstermektedir. Değişik orojenikkonumlardaki temel kaynak kayaçlar, özellikle sedi-manter ve metasedimanter kökenli, yeniden işlenmişkırıntılıların yaygın olduğu kıvrımlanmış ve faylan-mış istifin yükseltildiği bölgelerde bulunmaktadır.Dickinson ve Suczek (1979) yeniden işlenmiş orojenikbeslenme alanlarını, deformasyona uğramış okyanu-sal sediman ve lavlardan oluşan dalma-batma karma-şıkları, kabuksal kenetlenmeler boyunca oluşan çar-pışma orojenleri ve kıvrım-fay kuşakları ile ilişkiliolan kıtaönü yükseltiler olarak üç ana grup altındatoplamıştır.

Magmatik kayaçlarm esas kaynak olmamasındandolayı bu beslenme alanlarından türeyen kumlar ge-nellikle feldispatça fakirdirler. Kıtasal çarpışma ileoluşan orojenler, büyük naplar, sedimanter ve me-tasedimanter kökenli bindirme fayları ile belirgindir-ler.

Takonik kıtaönü havzası ve komşu bindirme blok-larmdaki kumtaşlarmın çoğu yeniden işlenmiş oroje-nik beslenme alanlarından türeyen ve kuvarslı de-ğişkeni ile belirginleşen kuvarso-litik bileşimlere sa-hiptirler (Şekil. 6). Kaynaklarının, Takonik olayı sıra-sında orojenik olarak yükseltilen, kısmen metamor-fize olmuş ve deformasyona maruz kalmış kıta kenarıkayaçlar olduğuna inanılmaktadır.

Şekil. 7A-B'de daha önce tanımlanmış grup isim-leri kullanılmıştır. Pennsylvania Jeoloji Haritası'nda-ki (Socolow, 1980) 77°30' B meridyeni başlangıç ola-rak seçilmiş olup her gruptaki örneklerin bu me-ridyene olan ortalama mesafeleri haritadan ölçülmüş-tür.

Şekil. 7A'da Martinsburg'un en güneybatıdaki üçgrubu (Newville, Hershey ve Slatedale) ve en kuzey-doğudaki dört grubu (Cementon, Wind Gap, Bangorve Ramaeyburg) arasında doğuya doğru monokri s ta-lin kuvars, çok kristalli kuvars ve sedimanter litikkırıntı içeriklerinde belirgin ve ani bir artış görül-mektedir. Bu değişiklik sadece 12 km gibi kısa birmesafede ortaya çıkmaktadır. Aynı ilişki toplam ku-vars, toplam feldispat, toplam duraysız litik kırıntı-lılar ve toplam litik kırıntılılardan oluşan özet di-yagramda da görülmektedir (Şekil. 7 B). Plajiyoklasve K-feldispat içeriklerinde de kuzeydoğuya doğruhafif bir artış görülmektedir. Bu ilginç litolojik de-ğişikliğin bir çok olası nedeni vardır.

1. AçıklamaDaha önce QFL ve QmFLt diyagramlarında da

(Şekil. 6 A-B) görüldüğü gibi Martinsburg grovaklarıiçin daha baskın olan yeniden işlenmiş orojenik vedaha az etkili olan kraton içi ohnak üzere iki anabeslenme alanı belirlenmiştir/Yeniden işlenmiş GeçKambriyen ve Erken Ordovisiyen örtüden oluşanorojenik bir beslenme alanının, denizaltı yelpaze olu-şumunun başlangıç evresinde, Martinsburg çökel or-

tamına kırıntı verdiğine inanılmaktadır. Yüzde 15'-den 40'a varan sedimanter litik kırıntı içeriği ilebelirlenen en güneydeki üç grup (Newville, Hersheyve Slatedale) havzanın bu kesimi için esaslı olaraksedimanter bir kaynağın varlığını belirtmektedir.Hernekadar geriye kalan gruplar QFL diyagramındayeniden işlenmiş orojenik beslenme alanında yer al-sa da, bunlar QmFLt diyagramında kraton içi bölge-de yer almaktadır. Bu durum kraton içi beslenmealanının ikincil bir kaynak olduğunu göstermektedir.Bunun en mantıki açıklaması, Martinsburg denizaltıyelpazesinin başlangıç evresinde, kabuksal kıvrılmaile yükseltilen sedimanter örtünün havzaya kırıntıverdiği ve zamanla granit ve gnayslardan oluşankratonik kaynağın aşınma ile yüzeye çıktığı ve hav-zaya kırıntı verdiği şeklinde yapılabilmektedir. Budurum havzaya artan miktarlarda monokristalin ku-vars ve feldispat, buna karşın daha az sedimanterlitik kırıntı sağlamıştır. Baltimore gnays domu Mar-tinsburg Formasyonumun olası beslenme alanların-dan birisi olarak gösterilmiştir (Shanmugam ve Lash,

Page 9: Sedimentolojik ve tektonik yorumlamada kumtaşı ... · Sedimentolojik ve tektonik yorumlamada kumtaşı petrolojisinin kullanımı : ... Ramseyburg grovak üyesi, çökel ortamı

KUMTAŞI PETROLOJİSÎNİN KULLANIMI

1982). Tahmini yaşları Erken Paleozoyik'ten Mesozo-yik'e kadar değişen kesin yaş verilmemiş sayısız plü-ton Appalaşlarda bulunmaktadır (Raymond, 1963).Doğu Pennsylvania'daki örneklerin çoğu, kratonundurayh kesimlerinden türediğine inanılan, yüksekkuvars içeriği ile belirgindirler. Bu durum yüksekmonokristalin kuvars (°/o 80-89.4), düşük sedimanterlitik kırıntılılar (% 1.6-7.6) ve düşük çok kristalli ku-vars (•% 5-13) yüzdesi ile desteklenmektedir. Bütünolarak düşünüldüğünde feldispat içeriği Cementon,Bangor ve Ramseyburg grupları için yüzde .5.2 ile 8.9ve en güneybatıdaki üç grup için yüzde 3.8 ile 6.3arasında değişmektedir.

Şekil. 7 A'da görüldüğü gibi, bütün modal ana-lizlerde plajiyoklas içeriği K-feldispat içeriğinden çokaz miktarda daha yüksektir. Eğer bir formasyonK-feldispattan daha fazla plajiyoklas içerirse volka-nik bir beslenme alanından şüphelenmek gerektiğiFolk (1974) tarafından belirtilmiştir. Özellikle plaji-yoklas taneleri zonlanmışsa bu kural çok daha belir-ginleşmektedir. Ancak, bu çalışmada, plajiyoklas ta-nelerinde zonlanmanm yokluğu ve bazı K-feldispattanelerinin yanlışlıkla plajiyoklas olarak tanınmasıolasılığı volkanik bir beslenme alanının varlığım des-teklememektedir.II. Açıklama

Güneybatı ve Kuzeydoğudaki Martinsburg grup-ları arasındaki ilginç litolojik değişmenin ikinci olasıaçıklaması sedimantasyon esnasında bu gruplarınbirbirine göre konumları ile verilmektedir. En gü-neybatıdaki grup örnekleri kaba taneli olup yelpaze-nin yakınsal kesimini, buna karşın kuzeydoğu grupla-rının ince taneli kumtaşları ıraksal kesimi temsil et-mektedirler. Hershey ve Slatedale örnek yerleri çev-resindeki bindirme fayları bu iki güneybatı grubunkayaçlarım şimdiki konumlarına getirmiştir.III. Açıklama: Martinsburg grupları arasındakilitolojik değişimin paîeocoğrafik veya dinamikanlamı

Üçüncü açıklama, Martinsburg çökel havzası de-ğişik zamanlarda doldurulduğundan kuzeydoğudakidört grubun örneklerinin stratigrafik olarak dahayüksek bir konumdan gelmiş olabileceği şeklindedir.Bu modele göre, güneybatıdaki üç grup diğer grup-lardan önce çökelip aşınmışlardır. Kuzeydoğudakidört grupta türbidit istifinin tabanı görülmediğindenbu açıklama mantıksız değildir. Güneybatıdaki üçgrupta da şimdiki istifin tavanı görülmemektedir.

Bu ilginç litolojik kesikliğin üç olası açıklama-sından birincisi bu makalede tartışılan petrolojikverilerle desteklenmektedir. Diğer iki açıklamanında geçerliliği vardır. Özellikle denizaltı yelpaze çö^kellerinin kaynaktan itibaren yakınsal ve ıraksallığı-m tartışan ikinci açıklama arazi gözlemleri ile des-teklenmektedir.

Hershey'de iki ve Sİatedale'de bir örnek muhte-melen bazaltik lavlardan türemiş olup taneler arasıboşluklarda bulunan plajiyoklas taneleri taşınmışvolkanik kırıntılar içermektedir. Bazaltik lavlarınhavzaya '"'ya. büyük listrik faylarla ya da kısa sürelideniz-tabanı yayılması ile getirildiğine inanılmakta-dır. McBride (1962) tarafından belirtilen bentonit ve

volkanik kül katmanlarının olası kaynağı olarak vol-kanik bir yay düşünülmektedir (örneğin; Taylor veToksöz, 1982'nin Bronson Hill antiklinoryumu). Bu-na rağmen Martinsburg Formasyonu'nun tabanında-ki yastık lavların yerleşimi hakkında daha fazla ve-riye gereksinim duyulmaktadır.

Orta Appalaşlar'daki Orta/Geç Ordovisiyen veErken Siluriyen yaşlı kumtaşlarmm inanılan beslen-me alanları ve litolojik değişmeleri ışığında Proto-Atlantik okyanusunun bir kesiminin Ordovisiyen'dekapandığına inanılmaktadır. Martinsburg Formasyo-nu'nun litik-arenitik kumtaşları istifte yukarıya doğ-ru derecelenerek daha olgun olan Shawangunk For-masyonu'nun kuvars arenitlerine geçmektedir^ Or-dovisiyen-Siluriyen sistematik sınırı petrolojik ola-rak stratigrafik istifte duraysız ve ince kırıntılılarınyukarıya doğru kayboluşu ile belirlenmektedir. Şim-diki çalışmanın sonuçları ve bu yazının değişik yer-lerinde tartışılan veriler Geç Ordovisiyen ve ErkenSiluriyen zamanında Proto-Atlantik okyanusunun birkesiminin kapandığını kuvvetli bir şekilde destekle-mektedir. Takonik orojeni ile yükselmiş sedimanterörtü aşınmaya ve yeniden işlenmeye başlamıştır. Sedi-manter örtünün ortadan kalkması kratonik kaynağıdaha etkin hale getirmiştir.BÖLGESEL TEKTONİK MODEL VE EVRELERİ

Şekil. 8 de gösterilen ve bir dizi kesitler halindesunulan Orta Appalaşlarm tektonik modeli Ordovisi-yen'in bütün ana stratigrafik ve yapısal özellikleriniaçıklamak için sadece ilk girişimdir. Bu model derin-deki yapıları yorumlama girişiminde bulunmamak-tadır.I. Evre

Geç Prekambriyen riftleşmesi Kuzey Amerikakratonunu mikrokıta veya ada yayından ayırmaktave büyük listrik normal fayların bu olay sonucuoluştuğu sanılmaktadır. Üst Kambriyen ve Alt Ordo-visiyen kırıntılıları kıtasal şelften derin denize kadarolan Kuzey Amerika kratonu üzerinde çokelmişler-dir. Erken Ordovisiyen zamanında sığ-denizel Beek-mantown karbonatları Kuzey Amerika'nın pasif kı-tasal şelfi üzerinde çökelmeye başlamıştır.II. Evre -..

Erken Ordovisiyen'den başlayarak Kuzey Ame-rika kratonu ile açık denizdeki bir mikrokıta veyaada yayı arasındaki Pröto-Atlantik Okyanusu'nun kı-ta kenarı okyanus havzası kapanmaya başlamıştır.Buradaki kıta kenarı, okyanus havzası ile batı Pasi-fik'teki (Karig, 1971) aktif ada yayları gerisinde ka-buksal uzanım ile oluşan kıta kenarı havzalarla ka-rıştırılmamalıdır. Bu havzanın doğu kıyısındaki dal-ma-batma Newfoundland Appalaşlar'mda çok dahaönce başlamıştır (Hiscott, 1978). New England vedaha güneydeki Appalaşlar'da kıtasal şelf üzerindesığ deniz karbonatlan ve daha derin kesimlerde kı-rıntılı sedimentler dalma-batma başladığında çökel-mekteydi. Şelf karbonatları Beekmantown kireçtaş-ları ile (Savoy ve diğerleri, 1981) derin deniz kırıntılı-ları Hamburg klippele Orta Appalaşlar'da temsiledilmektedir. ;III. Evre

Bu evre Kuzey Amerika şelfinin kıvrılmasını

9

Page 10: Sedimentolojik ve tektonik yorumlamada kumtaşı ... · Sedimentolojik ve tektonik yorumlamada kumtaşı petrolojisinin kullanımı : ... Ramseyburg grovak üyesi, çökel ortamı

10ÖZBEK-RODOLFO

oluşturmak için ada yayı veya mikrokıtanın KuzeyAmerika kratonuna yeteri kadar yaklaştığı bir evre-dir. Büyük listrik faylar ters faylar olarak yenidenhareketlenmiş olup Beekmantown şelf karbonatlarıyüzeylemiştir. Havzanın dereceli olarak derinleştiğinigösteren Jacksonburg kireçtaşları (Savoy ve diğerle-ri, 1981) uyumsuz olarak Beekmantown şelf karbonat-ları üstüne çökelmişlerdir. Jacksonburg kireçtaşlarıdereceli olarak Martinsburg Formasyonu'nun en altüyesi olan Bushkill tarafından üstlenmektedir. Büyüklistrik fayların ters faylar olarak yeniden hareketlen-mesi, kabuksal kıvrılmanın oluşması, bazaltik veyaiki kökenli volkanizmaya neden olması Jackson (1980)ve Cohen (1982) tarafından ayrıntılı olarak tartışıl-

maktadır. Bu nedenle Martinsburg'un tabanındakiyastık lavlar büyük listrik fayların yeniden hareket-lenmesi ile getirilmiş olabilir. Diğer önemli bir nok-ta da Jacksonburg kireçtaşlarmm tabammn hızlıyükselim, erozyon ve blok faylanma ile taşınma so-nucu üretilen alt Beekmantown kayaçlarım içer-mesidir (Savoy ve diğerleri, 1981).IV. Evre

Doğu ve güneydoğuya doğru devam eden yüksel-me bu evrede Martinsburg denizaltı yelpazesinin olu-şumuna olanak vermiştir. Bu evre en az 400 m ka-lınlığındaki klastik istiften oluşan Ramseyburg üyesiile temsil edilmektedir. Önemli oranlarda yenidenişlenmiş litik parça sağlayan ve kabuksal bükülme

Page 11: Sedimentolojik ve tektonik yorumlamada kumtaşı ... · Sedimentolojik ve tektonik yorumlamada kumtaşı petrolojisinin kullanımı : ... Ramseyburg grovak üyesi, çökel ortamı

KUMTÂŞI PETROLOJİSİNİN KULLANIMI 11

ile oluşan sedimanter örtü başlangıçta ana kaynakiken, bu örtünün aşmmasıyla kabuksal bükülmeninkristalin tabanı baskın sediman kaynağı olmuştur.Bu şekilde daha çok monokristalin kuvars ve feldis-pat ve daha az sedimanter litik kırıntı havzaya taşın-mıştır.V. Evre

Martinsburg çökelimi devam ederken, yenidenhareketlenmiş taban fayları ada yayı kesimindenÜst Kambriyen ve Alt Ordovisiyen klastik ve karbo-natlarını havzaya getirmiştir. Orta Apalaşlar'daki bubüyük klastik ve karbonat blokları Hamburg klipi ileve diğer allokton birimlerle temsil edilmektedir. Böl-genin tektonik olarak duraylı bir hal alması ve bes-lenme alanı yüksekliklerinin azalması, ıraksal türbi-dit ve pelajiklerden oluşan Pen Argyl üyesinin çöke-limine olanak vermiştir. Ordovisiyen sonuna doğruMartinsburg havzası Shochary Ridge, Bald Eagle veJuniata formasyonlarının sığ denizel çökelleri iledoldurulmuştur. Bu dönem Takonik orojeninin enşiddetli evrelerinden birisine karşılık gelmektedir.Daha sonra Martinsburg çökel ortamı tamamen yük-seltilmiş olup, Orta Appalaşlar'da Martinsburg For-masyonu ile Erken Siluriyen formasyonları arasın-daki uyumsuzluğu oluşturan şiddetli bir erozyonamaruz kalmıştır. Erken Siluriyen zamanında, hav-za tamamen karasal klastiklerin çökelimine (Sha-wangunk ve Tuscarora formasyonları) olanak ver-miştir.

Orta Appalaşlar'daki Martinsburg havzası içinburada çizilen model Shanmugam ve Lash (1982)'ninmodelinden bazı önemli noktalarda ayrılmaktadır,îlk olarak, bu model Martinsburg çökel ortamınınkabuksal domlaşmanm batısında olduğunu varsaya-rak şimdiki jeolojik özellikleri daha kolay açıklamak-tadır. İkinci olarak, bu model yastik lavların ve in-ce volkanik kül katmanlarının yerleşmesine açıklıkgetirmektedir. Üçüncü olarak, bu model Martinsburghavzasındaki Hamburg fcHpi gibi alloktonların yer-leşimini açıklamaktadır. Son olarak, ShawangunkFormasyonu'nun yaşı Geç Ordovisiyen değil ErkenSiluriyen (Yeakel, 1962; Smith, 1967) olarak alınmak-tadır.SONUÇLAR

Martinsburg Formasyonu ile bunu üstleyen Sha-wangunk Formasyonu arasındaki açısal uyumsuzluk,Takonik orojeni esnasında yapraklanmanın gelişme-si, Martinsburg kumtaşlarınm stratigrafik olarak do-kusal olgunluğundaki değişmeyle belirlenen beslenmealanı koşullarındaki değişme ve bu çalışmanın so-nuçları Proto-Atlantik Okyanusu'nun bir kesimininGeç Ordovisiyen zamanında kapandığını kuvvetli birşekilde desteklemektedir. Takonik orojeninin doğu-dan türemiş klastik malzemesi Orta Appalaşlar'mdeğişik kesimlerinde bulunmaktadır. Dokusal ve bi-leşimsel olarak olgun olmayan Martinsburg grovak-ları, zamanla, aynı sahada dokusal ve bileşimsel ola-rak olgun olan Shawangunk ve Tuscarora kumtaşla-nmn çökelmesine olanak vermiştir. Petrolojik olarakOrdovisiyen-Siluriyen sistematik sınırı stratigrafikistiften duraysız ve ince taneli kırıntılıların kaybolu-şu ile belirlenmektedir.

Stratigrafik istifte, bu kumtaşlannm olgunluğun-da yukarıya doğru olan değişme, daha aşağı seviye-lerdeki Martinsburg grovaklarmda bulunan yaygınçok kristalli ve gerilmiş metamorfik kuvars ile be-lirlenmektedir. Metamorfik kuvars taneleri birbirinegeçişli sınırlar ve kuvvetli yanıp-sönme göstermekte-dir. Monokristalin kuvars, Shochary Ridge ve Sha-wangunk kumtaşlarınm çoğunluğunu oluşturarakstratigrafik istifte yukarıya doğru artmaktadır. Lito-lojide görülen yukarıya doğru değişme, Martinsburggrovaklarmm baskın olarak yeniden işlenmiş oroje-nik ve ikincil olarak da kraton içi kaynaklardan bes-lendiği şeklinde yorumlanmıştır.

Kıtaönü havzalar, sedimanlarmm çoğunu oroje-nin çekirdeğinden ve kıvrım-bindirme kuşaklarındanalmaktadır. Neticede bu olay, kıvrım-bindirme kuşa-ğının ağırlığı ile litosferin aşağıya doğru bükülmesin-den sonuçlanmaktadır.

Yaklaşık 300 m veya daha fazla kalınlıktakiBeekmantown grubu kayacı stratigrafik istiften aşın-ma ile kaybolmuştur (Savoy ve diğerleri, 1981). Eroz-yonla oluşan yüzey, Beekmantown grubundan türe-miş malzemeyi içeren yerel taban konglomeraları ilebelirlenmektedir. Beekmantown grubu, uyumsuz ola-rak, Jacksonburg kireçtaşları ve havzanın dereceliolarak derinleştiğini belirten Martinsburg Formasyo-nu'nun transgresif flişi ile üstlenmektedir.

KATKI BELİRTMEBu yazının geliştirilmesinde büyük yardımlarını

gördüğüm Prof. Dr. Norman D. Smith'e, yüksek li-sans çalışmaları esnasında mali destek sağlayanM.T.A. Genel Müdürlüğü'ne, Prof. Dr. Robert Demar'ave University of Illinois at Chicago'ya teşekkürü birborç bilirim. Ayrıca yazıyı inceleyen Prof. Dr. Teo-man Norman'a, %>ç. Dr. Naci Görür'e ve Dr. EvrenYazgan'a teşekkür ederim.

DEĞİNİLEN BELGELERBeaumont, C, 1981, Foreland basins: Geopys. J.R.

astr. Soc, 65, 291-329.Bird, J.M. ve Dewey, J.F., 1970, Lithosphere plate

Continental margin tectonics and the evolu-tion of the Appalachian orogen: Geol. Soc.Am. Bull, 81, 10314061.

Chappie, W. M., 1973, Taconic orogeny: abortive sub-duction of the North American continentalplate?: Geol. Soc. Am. Abs. with Progrs., 5,573.

Cohen, C. R., 1982, Model for a passive to active con-tinental margin transition: implications forhydrocarbon exploration: AAPB Bull., 66, 708-718.

Colman-Sadd, S.P., 1982, Two stage continental colli-sion and plate driving forces: Tectonophy-sics, 90, 263-282.

Dickinson, W. R., 1970, Interpreting detrital modes ofgraywacke and arkose: Jour. Sed. Petrol., 40,695-707.

Dickinson, W. R., 1974, Plate Tectonics and Sedimen-tation: Dickinson, W.R., ed., Tectonics andSedimentation da: SEPM Spec. Publ. No:22, 1-27.

Page 12: Sedimentolojik ve tektonik yorumlamada kumtaşı ... · Sedimentolojik ve tektonik yorumlamada kumtaşı petrolojisinin kullanımı : ... Ramseyburg grovak üyesi, çökel ortamı

Dickinson, W.R. ve Suczek, C.A., 1979, Plate tecto-nics and sandstone compositions: AAPG Bull.,63,2164-2182.

Dickinson, W.R., Beard, L.S. ve diğerleri, 1983, Pro-venance of North American Phanerozoicsandstones in relation to tectonic setting:Geol. Soc. Am. Bull, 94, 222-235.

Drake, A.A., Jr. ve Epstein, J.B., 1967, The Martins-burg Formation (Middle and Upper Ordovi-cian) in the Delaware Valley, Pennsylvania-New Jersey: USGS Prof. Paper, No: 1244H,16 s.

Epstein, J., Epstein, A.G. ve Bergstrom, S.M., 1972,Significance of Lower Ordovician exoticblocks in the Hamburg klippe, easternPennsylvania: USGS Prof. Paper, No: 800-D,D29-D36.

Folk, R. L., 1974, Petrology of Sedimentary Rocks:Hemphill Publishing Company, Texas, 182 s.

Graham, S.A., Ingersoll, R.V. ve Dickinson, W.R.,1976, Common provenance for lithic grainsin Carboniferous sandstones from OuachitaMountains and Black Warrior basin: Jour.Sed. Petrol., 46, 620-632.

Hays, JJ). ve Pittman, W.C., 1973, Lithospheric platemotion, sea level changes and climatic andecological concequences: Nature, 246, 18-22.

Hiscott, R.N., 1978, Provenance of Ordovician deep -water sandstones Tourelle Formation, Que-bec, and Implications for initiation of theTaconic orogeny: Can. J. Earth ScL, 15, 1579-1597.

Jackson, J.A., 1980, Reactivation of basement faultsand crustal shortening in orogenic belts:Nature, 283, 343-346.

Jordan, T.E., 1981, Thrust loads and foreland basinevolution, Cretaceous, western United States:AAPG Bull., 65, 2506-2520.

Karig, D.E., 1971, Origin and development of margi-nal basins in the western Pacific: J. Geophys.Res., 76, 2542-2561.

King, P.B., 1977, The Evolution of North America:Princeton Univ, Press, Princeton, New Jersey,48-63.

Kopp, M.L., 1981, Horizontal extrusion during com-pression of orogenic belts: International Geol.Rev., 23, 1237-1248.

Leggett, J.K., 1978, Eustaey and pelagic regimes in theIapetus Ocean during the Ordovician andSilurian: Earth and Planet. Sci. Letts., 41,163-169.

MeBride, E.F., 1962, Flysch and associated beds ofMartinsburg Formation (Ordovician), CentralAppalachians: Jour. Sed. Petrol., 32, 39-91.

Mclver, N.L., 1970, Appalachian turbidites; Fisher,G.W., Pettijohn, F.J., Reed, J.C., Jr., and Wea-ver, K.N., ed., Studies of Appalachian Geo-logy: Central and Southern de: 69-83.

Miyashiro, A., Aki, K. ve Şengör, A.M.C., 1982, Oro-geny: John Wiley and Sons, N.Y., 242 s.

Özbek, T., 1983, Petrology of the Middle-Upper Ordo-vician Martinsburg graywackes in Pennsylva-nia and New Jersey: sedimentologic and tec-tonic implications: M.S. thesis, University of

Illinois at Chicago, 142 s., yayınlanmamış.Price, R.A., 1973, Large-scale gravitational flow of sup-

ra-crustal rocks, southern Canadian Rockies:De Jong, K.A. ve Scholten, R.A., ed., Gravityand Tectonics de: 491-502.

Raymond, L.A., 1983, A discussion on the Melangesand the Piney Branch complex - a metamorp-hosed fragment of the Central Appalachianophiolite in northern Virginia: Am. J. Sci.,283, 374-376.

Rodgers, J., 1970, The Tectonics of the Appalachians:John Wiley and Sons, New York, Inc., 31-39ve 66-82.

Rowley, D.B. ve Kidd, W.S.F., 1981, Stratigraphic re-lationships and detrital composition of themedial Ordovician flysch of western NewEngland: implications for the tectonic evolu-tion of the Taconic orogeny: Jl. Geology, 89,199-218.

Savoy, L., Harris, A.G. ve Repetski, J.E., 1981, Paleo-geographic implications of the Lower/MiddleOrdovician boundary, northern Great Valley,eastern Pennsylvania to southeastern NewYork: Geol. Soc. Am. Abs. with Progrs., 13,174.

Shanmugam, G. ve Lash, G.G., 1982, Analogous tecto-nic evolution of the Ordovician foredeeps,southern and central Appalachians: Geology,10, 562-566.

Smith, N.D., 1967, A stratigraphic and resedimentolo-gic analysis of some Lower and Middle Silu-rian clastic rocks of the North-central Appa-lachians: Ph. D thesis, Brown University,195 s., yayınlanmamış.

Socolow, A.A., 1980, Geologic map of Pennsylvania:Commonwealth of Pennsylvania Topographicand Geologic Survey, 3 sheets.

Steckler, M.S. ve Watts, A.B., 1978, Subsidence of theAtlantic-type continental margin off NewYork: Earth and Planet. Sci. Letts., 41, 1-13.

Taylor, S.R. ve Toksöz, M.N., 1982, Crustal structureof the northeastern United States: contrastsbetween Greenville and Appalachian Provin-ces: Science, 208, 595-597.

Van der Plas, R. ve Tobi, A.C., 1965, A chart for jud-ging the reliability of point counting results:Am. J. Sci., 263, 87-90.

Van der Voo, R., 1982, Pre-Mesozoic paleomagnetismand plate tectonics: Annual Rev. Earth Pla-net. Sci., 10, 191-220.

Williams, H. ve Max, M.D., 1980, Zonal subdivisionand regional correlation in the Appalachian- Caledonian orogen; Wones, D.R., ed., The Ca-ledonides in the U.S.A. de: Blacksburg, Dept.Geo. Sci., Va. Polytech. Inst./State Univ., Me-moir 2, 57-62.

Yeakel, L.S., Jr., 1962, Tuscarora, Juniata, and BaldEagle paleocurrents and paleogeography inthe Central Appalachians: Geol. Soc. Am.Bull., 73, 1515-1539.

Yazının Geliş Tarihî : 15.3.1985Düzeltilmiş Yazının Geliş Tarihi : 23.11.1985Yayıma Verüdiği Tarih : 25.1.1986