Bayıralan formasyonu (Denizli-GB Türkiye) kumtaşlarının petrografik ve jeokimyasal özellikleri

Abstract

Denizli havzasının (güneybatı Türkiye) doğu ve kuzeydoğu kesiminde geniş yüzeylenmelere sahip Bayıralan Formasyonu, konglomera, kiltaşı, organik maddece zengin kayaç seviyeleri içeren ince-orta tabakalı çökel kayaçlardan oluşmaktadır. Yeşilimsi gri ve açık kahverengi renklerde görülen kumtaşları; kuvars, klorit, kil + mika, plajiyoklaz, opak mineraller, piroksen, kalsit ve kayaç parçalarından (kuvarsit, serpantinit, gabro, çört, mermer, kireçtaşı) oluşmakta olup, bu mineralojik bulgular XRD ve SEM-EDS analizleriyle de desteklenmiştir. Kumtaşlarının ana oksit element içeriklerine dayalı kimyasal sınıflandırma diyagramlarında, litarenit ve Fe’ce zengin kum alanlarına düştükleri belirlenmiştir. SiO2-Al2O3/TiO2, Rb-K2O ve Hf-La/Th gibi jeokimyasal diyagramlar, kumtaşlarını oluşturan bileşenlerin çoğunlukla felsik-ortaç kayaçlardan türediğini, ancak bazı örneklerin mafik-ultramafik bileşimlere yakın olduğunu göstermektedir. Ni/Co, Cr/V, Cr/Th, Co/Th, Sc/Th, La/Th, La/Sc, Ba/Nb ve Y/Ni gibi iz element oranları, kaynak alandaki litolojilerin şeyl/şist, granit gibi felsik kayaçlarla, gabro ve bazalt gibi mafik kayaçlar arasında çeşitlilik gösterdiğine işaret etmektedir. PAAS normalize edilmiş çoklu element değişim diyagramlarında, Al, Ca, Cr, Co ve Ni elementlerinde önemli zenginleşmeler, Si, Ti, Na, K, Mn, Rb, Ba, Th, Nb, Sc ve V elementlerinde ise tüketilmeler gözlemlenmektedir. NASC ve PAAS normalize edilmiş REE diyagramlarında, kumtaşı örnekleri benzer ve düz desenler sergilemekte olup, REE içerikleri 22.11-178.67 ppm arasında değişmektedir. Kumtaşları, kaynak alanında zayıf ila orta derecede ayrışma olduğunu gösteren orta-hafif yüksek LOI, K/Cs, Al/Ti indeks değerleri ile düşük-orta ICV, CIA, PIA ve IOL indeks değerlerine sahiptir. Tektonik ayrım diyagramları kumtaşlarını oluşturan bileşenlerin aktif kıta kenarı (kıta ada yayı) ortamında oluşmuş kayaçlardan türediğine işaret etmektedir. Jeolojik, palinolojik ve jeokimyasal veriler, Bayıralan Formasyonu kumtaşlarının sıcak ve nemli iklimin etkisinde, sığ denizel-kıyı (geçiş) ortamında ve oksitleyici koşullar altında çökelmiş olduğuna işaret etmektedir.

The Bayıralan Formation, which has extensive exposures in the eastern and northeastern parts of the Denizli basin (southwestern Turkey), consists of thin- to medium-bedded sedimentary rocks containing conglomerate, claystone, and organic-rich rock layers. Sandstones observed in greenish-gray and light brown colors consist of quartz, chlorite, clay + mica, plagioclase, opaque minerals, pyroxene, calcite, and rock fragments (quartzite, serpentinite, gabbro, chert, marble, limestone). These mineralogical findings were also supported by XRD and SEM-EDS analyses. In chemical classification diagrams based on sandstone’s major oxide element contents, it was determined that they fall into litharenite and Fe-rich sand areas. Geochemical diagrams such as SiO2-Al2O3/TiO2, Rb-K2O, and Hf-La/Th show that the sandstone components are mainly derived from felsic-intermediate rocks. Still, some samples are close to mafic-ultramafic compositions. Trace element ratios such as Ni/Co, Cr/V, Cr/Th, Co/Th, Sc/Th, La/Th, La/Sc, Ba/Nb, and Y/Ni indicate that the lithologies in the source area vary between felsic rocks such as shale/schist, granite and mafic rocks such as gabbro and basalt. In the NASC and PAAS normalized multi-element variation diagrams, significant enrichments in Al, Ca, Cr, Co, and Ni elements and depletions in Si, Ti, Na, K, Mn, Rb, Ba, Th, Nb, Sc, and V elements are observed. In the PAAS normalized REE diagrams, sandstone samples display similar and flat patterns, with REE concentrations ranging from 22.11 to 178.67 ppm. Sandstones show moderate to slightly high LOI, K/Cs, and Al/Ti index values while exhibiting low to moderate ICV, CIA, PIA, and IOL values. This indicates weak to moderate weathering in the source area. Tectonic discrimination diagrams demonstrate that the sandstone components are derived from rocks formed in an active continental margin (continental island arc) environment. Geological, palynological, and geochemical data indicate that the Bayıralan Formation sandstones were deposited under a hot and humid climate, in a shallow marine-coastal (transitional) environment, and under oxidizing conditions.