Coeval extensional shearing and lateral underflow during Late Cretaceous core complex development in the Niğde Massif, Central Anatolia, Turkey

27 p.International audienceThe Nig¢de Massif, at the southern tip of the Central Anatolian Crystalline Complex, consists of two structural units. Foliations in the lower unit define a dome cored by migmatites. The contact between the two units bears all the elements of a ductile to brittle extensional detachment. Hence the Nig¢de Massif represents an extensional metamorphic core complex. Top-to-NE/ENE shearing at higher levels of the lower unit relates to displacement along the detachment. Deeper levels of the lower unit display hightemperature top-to-SSW ductile shearing. The two shearing deformations show a difference in the mean trend of stretching lineations of up to 58. New 40Ar/39Ar ages combined with previously published data enable us to infer that the two shears were contemporaneous. In our favored interpretation, oblique shearing in the core of the dome reflects lateral underflow, i.e., horizontal flowing of the lower crust in a direction highly oblique to the direction of extension. As a result of the interaction between lateral underflow and downdip shearing along the overlying detachment, distinct structural domains are expected to exist within the migmatitic part of the core complex, with observed counterparts in the Nig¢de dome. Lateral underflow may reflect ''inward'' flow on the scale of the core complex. Regional-scale channel flow is an alternative that would better account for the record of non-coaxial deformation in the core of the dome. More generally, we suspect that the development of lateral underflow in a metamorphic core complex more likely reflects regional channel flow, rather than local inward flow

Subduction dynamics beneath Anatolia: tectonic, metamorphic and thermal consequences on the Aegean/Anatolian transition zone

Slab rollback and tearing are common features in subduction zones and have a strong impact on the tectonic and metamorphic evolution of the overriding plate. Slab tearing below the Aegean Sea for instance had first order tectonic and magmatic consequences because it induced toroidal asthenospheric mantle flow that controls the typology and distribution of melts at the surface but also lateral gradients of extension in the upper plate. However, coupling mechanisms between the complex 3D mantle flow at depth and deformation in the upper plate above slab tear have received little attention so far. In addition, there is no consensus about the time-space evolution and the thermal consequences of such tearing. This study is focused on the description of the distribution and kinematics of deformation in the eastern part of the Aegean Sea, within the gradient of extension between the Cyclades and the Menderes Massif, where the Dodecanese and Eastern Aegean Islands archipelagos have been little studied. We complete the description of the extensional strain field above the slab tear and discuss the geodynamic implications of the observed kinematics and P-T evolution. We firstly clarify the correlations and differences between the Aegean Sea and the Menderes Massif in terms of lithological and tectonic units and in terms of metamorphic evolution. Secondly, we further show that in the transition zone between Aegea and the Menderes, extension related to slab retreat and tearing keeps a constant NNE-SSW direction accommodating the difference in finite rates of extension, and no localized large strike-slip fault and blocks rotation. We thus suggest that a SSW-striking simple ductile flow in the now-exhumed lower crust probably reflects the asthenospheric mantle flow above the tear. Through 3D numerical models involving slab rollback and tearing, we highlight that subduction-related asthenospheric return flow controls the overriding crustal deformation, favouring shear heating and thus heat production at the base of the crust. Results show that heat flow values are around 100 mW.m-2 and reach locally up to 130 mW.m-2 above the slab tear at 12.4 Myr at the base of the crust. We found that 46 % of heat flow is due to mantle shear heating, and the remaining part being due to the advection of hot material. These thermo-mechanical instabilities primarily trigger and control the distribution of crustal-scale thermal domes, analogous to crustal and lithospheric boudinage in the back-arc domain. These instabilities may thus explain (1) the HT parageneses in MCCs and (2) the development of the ductile lower crustal flow observed in the transitional zone between the Aegean Sea and the Menderes Massif

AFYON ZONU ÖRTÜ KAYALARININ MAKSİMUM ÇÖKELME YAŞI VE TEKTONİK ÖNEMİ: U-PB KIRINTILI ZİRKON JEOKRONOLOJİSİ VERİLERİ

Anadolu-Toros bloğunun en önemli tektonik birlikleri arasında yeralan Afyon Zonu Pan-Afrikan metamorfiktemeli ile metamofikleri bölgesel bir uyumsuzlukla üzerleyen erken Triyas−erken Tersiyer yaşlı düşük dereceli örtü metasedimanları ile temsil edilir. Örtü istifi, temel birimlerinin üzerine kalın bir taban metaçakıltaşı ile gelir. Metaçakıltaşı kuvars çakıllı ve karbonat çakıllı olmak üzere başlıca iki farklı litoloji ile temsil edilirken, üstte doğru tedrici olarak kumtaşı-şeyl-çamurtaşı ve kuvarsit ardaşımından oluşan bordo-mor-kırmızımsı-gri-alacalı kalın bir metakırıntılı istife geçer. İstifin üst kesimlerine doğru tane boyu incelir ve karbonat oranının artmasına bağlı olarak killi kireçtaşı ardalanması egemen olmaya başlar.Örtü birimleri, çoğunlukla dolomitik kireçtaşlarından oluşan karbonatlarla sonlanır; metakarbonatlar ise üst kesimlerinde Rozetta mermer ve çört arakatkılarıda içerir. Metamorfik temelin üzerine gelen metaçakıltaşları ile onları uyumlu olarak üzerleyen metakırıntılı istifin yaşı literatürde Skitiyen olarak ifade edilirken, bu yaklaşımı destekler veri dağarcığı oldukça sınırlıdır. Dolayısıyla, Afyon metakırıntılı isitifinin yaşı ve kaynak alanları konusunda daha sağlıklı bir değerlendirme yapabilmek için birimden ayıklanan kırıntılı zirkonlar üzerine ayrıntılı ve sistematik birjeokronolojik (U-Pb) çalışma yürütülmüştür. Uyumlu (%90−110) zirkon yaşlarından oluşan popülasyonda Neoproterozoyik zirkonları (%54.5) en baskın topluluğu oluştururken, Paleozoyik (%13.7) ikinci, Paleoproterozoyik (%12.8) ise üçüncü büyük zirkon topluluğunu temsil ederler. Mezoproterozoyik (%8.6) ve Arkeen (%5.5) zirkonlarının varlığı da önemlidir. Triyas zirkonları (%4.3) oldukça fazla bulunurken nadir Jura zirkonları metakırıntılı istifin maksimum çökelim yaşını Geç Triyas(Retiyen) − Erken Jura olarak önermektedir. BiriminNeotetis okyanusunun kuzey kolunun açılması ile korele edilmesi yeni yaş verilerinin tektonik anlamı ve önemini artırmaktadır. Edikaran ve Cryogeniyan (%40.0) yaşlarının baskın olması, Toniyen (%14.5) ve Siteniyen (%6) kırıntılı zirkonlarının birlikteliği, Paleoproterozoyik (%12.8) ve Mezoproterozoyik 116 71. Türkiye Jeoloji Kurultayı 23-27 Nisan/April 2018 71st Geological Congress of Turkey (%8.6) zirkonlarının varlığı Gondwana süper-kıtasının kuzeyinde Avaloniyan-Kadomiyan magmatik yayı ile Arap-Nubiyan Kalkanı’nı kaynak alan olarak önermektedir. Arkeen zirkonlarıbu hipotezi desteklerken, Sahara Metakratonu ve Batı Afrika Kratonu’ndan türemiş olmalıdırlar.Benzer şekilde, Menderes Masifi’nin ortognaysları, Afyon Zonu’nun temelini oluşturan metamorfikler özellikle Prekambriyen zirkonları için en güçlü kaynak alanı olarak önerilebilinirler. Kambriyen, Ordovizyen ve Permiyen zirkonları da Menderes Masifi’nden kaynaklanmış olabilirler. Sakarya Kıtası Ordovizyen zirkonlarına da kaynaklık etmiş olabilir. Devoniyen ve Karbonifer zirkonları ise Anadolu-Torid platformundan rapor edilmediği için farklı alan(- lar)dan, olasılıkla Sakarya Kıtası, Kitlatlar veya Rodop Masifi’nden gelmiş olabilirler. * Bu araştırma TÜBİTAK 110Y069 kod nolu proje tarafından desteklenmi

Güney Menderes Masifi'nde gözlü gnaysların mikroyapısı ve tektonik önemi

TÜBİTAK YDABÇAG Proje15.08.1998Menderes Masifi Dünya'da bilinen büyük çekirdek komplekslerden biridir. Masif yaklaşık doğu-batı uzanımlı Büyük Menderes ve Gediz grabenleri ile güney, merkezi ve kuzey olmak üzere üç submasife bölünmüştür. Güney Menderes Masifi birbirlerinden oldukça farklı olan iki tür kayaçtan oluşmaktadır: (1) çekirdeği oluşturduğu düşünülen gözlü gnayslar ve (2) çekirdeği üzerleyen ve literatürede "örtü şistleri" olarak bilinen metasedimanlar. Büyük Menderes grabeninin güneyinde kalan Güney Menderes Masifinde çekirdek gnaysları olarak bilinen gözlü gnayslarla örtü şistleri arasındaki dokunak taban bloğunda yeralan granitik protolit kayaçların metamorfıze olup milonitik gözlü gnayslara dönüştükleri güneye eğimli Alpin gerilmeli makaslama zonudur. Güney Menderes Masifinin doğu kesimlerinde özellikle Yatağan-Çine karayolu üzerinde yüzlek veren gözlü gnaysları başlıca iki grup altında toplamak mümkün olacaktır: (1) iri taneli, tümüyle rekristalize olmuş ve oldukça yassılaşmış (flattened) feldispatlardan oluşan gözlü gnayslar ve (2) göreceli olarak az deforme olmuş, "retort" şekilli feldispat gözlerinde oluşan ve muhtemelen göreceli olarak genç olan granitik milonitler. Güney Menderes Masifi ölçeğinde gerilmeli makaslama zonu milonitleşmesi sırasında oluşan tüm yapılar üst düzeylerin lokal mineral lineasyonuna paralel olarak G-GGB ya doğru hareket ettiği bir deformasyonu gösterirken, Yatağan-Çine karayolu üzerinde gözlemlenen ve bu çalışmada genç olduğu düşünülen granitik milonitlerdeki tüm kinematik belirteçler deformasyon sırasında üst düzeylerin K-KKD ya doğru hareket ettiğini göstermektedir. Güneye eğimli makaslama zonu ile uyumsuz olan bu hareket, masifin bu kesiminde ikincil antitetik makaslama zonu veya zonlarmın varlığına işaret etmektedir.Bilindiği gibi granitik kayaçlar oldukça geniş sıcaklık ve basınç koşullarına dayanıklı olduğundan, metamorfızmalarını takiben indeks olarak kullanılabilecek yeni metamorfik mineraller oluşmazlar. Buna karşın bireysel minerallerde özellikle feldispat, kuvars ve mikalarda deformasyonları sırasındaki metamorfizma koşullarının belirlenmesinde kullanılabilen önemli mikroyapısal değişimler olur. Güney Menderes Masifi genelinde tüm yapılar gözlü gnaysların milonitleşmesi sırasında metamorfizma koşullarının üst yeşilşist-alt amfibolit fasiyesi koşularında gerçekleştiğini göstermektedir. Ancak, yine Yatağan-Çine karayolu boyunca gözlü gnayslarda gelişen yapılar özellikle (1) biyotit ve muskovitlerin yeniden kristalleşerek tamamının (001) düzlemleri boyunca kayacın ana foliasyonuna paralel uzanmaları, (2) kuvars tanelerinin yeniden kristalleşip genelde Tip-4 kuvars ribonlarını oluşturması, ve (3) tümüyle rekristallize olup yassılaşan feldispat gözlerinin bulunması masif genelinin aksine deformasyona eşlik eden metamorfizma koşullarının lokal olarak üst amfibolit fasiyesi koşullarına kadar ulaştığını göstermektedir. Masifin bu kesiminde yüksek sıcaklık koşullarının bulunması bu bölgedeki "differential uplift"e ve "local magma pulse'larının bulunmasına işaret etmektedir. Bu sonuç masifin bu kesiminde gözlemlenen ve genç olabileceği düşünülen az deforme olmuş granitik milonitlerin varlığıylada desteklenmektedir. Makaslama zonundaki milonitleşmenin bu genç granitin sokulumu sırasındaki "magma pulse"larıyla birlikte geliştiğine ve "thermal softening" mekanizması ve deformasyon sırasındaki "stress field"i etkileyerek magamtizmanın gerilmeli makaslama zonunun evrimine katkıda bulunduğunu göstermektedir. Makaslama zonu aynı zamanda deförmasyonla yaşıt muskovit-kuvars pegmatitleri içermektedir. Bu pegmatitlerin yaşı makaslama zonu deforinasyonunun son safhalarının yaşını vermesi açısından oldukça önemlidir. Deforme olmamış veya çok az deformasyon geçirmiş mika kitapçıklarında yapılan Rb-Sr jeokronolojik analizler 54-52 Ma (Erken Eosen) yaşlarını vermektedir. Makaslama zonu genelinde deformasyona koşut gelişen metamorfızma koşullarının üst yeşilşist-alt amfibolit fasiyesi koşullarında gerçekleşmiş olması ve saha ilişkilerinden dolayı bu yaşların milonitleşmenin son safhalarını temsil ettiği düşünülmektedir. Bu durumda Makaslama zonu erken Eosen'de aktif olup takip eden soğuma orta Eosen'de gerçekleşmiştir (daha önceden rapor edilen 43-37 Ma Ar-Ar yaşları). Güney Menderes Masifinde yüzeyleyen ve gözlü gnayslarında içinde olduğu tüm metamorfık kayaçlar bir diskordansla erken orta Oligosen yaşlı Kale-Tavas molası ile üzerlenir. Bu ilişki Güney Menderes Masifinin erken Oligosen'de yüzeyde olduklarını göstermektedir. Submasif bu özelliği ile Büyük Menderes Grabeninin kuzeyinde kalan Menderes Masifinin diğer kesimlerinden oldukça farklıdır. Merkezi ve Kuzey submasiflerden yapılan güncel yapısal çalışmalar, submasiflerin düşük açılı ayrılma faylar boyunca deforme olarak Batı Anadoludaki geç Oligosen-erken Miyosen orojen çökmesine eşlik eden gerilmeli makaslama zonlarının taban bloklarında yavaş yavaş milonitleşerek erken Miyosen'de yüzeye çıktıklarını göstermiştir. Bu da Merkezi ve Kuzey submasiflerin kıta kabuğunun derinliklerinde deforme oldukları sırada Güney Menderes Masifinin yüzeyde olduğunu açıkça ortaya koymaktadır. Buradan yola çıkarak, Büyük Menderes Grabenmin kuzeyinde ve güneyinde kalan submasiflerin farklı değerlendirilmesi gerektiği, ve Menderes Masifinin tek bir çekirdek kompleks olmadığı aksine daha kompleks bir yapıya sahip olduğu sonucuna varılmıştır. Sonuç olarak, Menderes Masifi birbirlerinden yaş, deformasyon sitili, deformasyon kinematiği gibi konularda oldukça farklı olan üç (güney, merkezi, kuzey saubrnasifler) belkide daha fazla irili ufaklı çekirdek komplekslerden oluşmaktadır

Menderes Masifi’nin soğuma tarihçesi: Ar-Ar Mika yaşlarının önemi

Menderes Masif is a regional, crustal-scale elogated metamorphic culmination with its long axis trending in NE−SW direction; it forms the most important geological unit in Western Anatolia. The Massif is tectonically overlain by İzmir-Ankara-Erzincan suture zone in the north and Lycian Nappes in the south. It is divided into northern (Gördes), central (Ödemiş-Kiraz) and southern (Çine) submassifs by the Gediz and Büyük Menderes grabens. The massif comprises (1) orthogneisses (they are deformed and metamorphosed Precambrian granites, traditionally known as core augen gneisses) and (2) structurally overlying Palaeozoic schists and Mesozoic marbles (cover metasediments). It has acquired its massif character during regional Barrovian-type metamorphism (Eocene? main Menderes metamorphism) that reached upper amphibolite-greenschist facies conditions. In the following period, the massif has been deformed first ductiley, then brittley, and exhumed in the footwall of low-angle normal faults (detachment faults) and/or extensional shear zones. Supra-detachment basins in the immediate hanging-wall of the detachment faults formed the site of Neogene sedimentation. A detailed and systematic geochronologic campaign (Ar-Ar analyses on mica) has been carried out to determine timing of different deformation phases and exhumation of the massif, and the age of extensional tectonics in western Anatolia. New mica ages from nine different areas throughout the Menderes Massif (Simav, Demirci-Borlu, Gördes, Alaşehir, Ödemiş, Kiraz, Aydın, Çine and Yatağan) can be grouped as Paleocene−Eocene, late Early Oligocene−late Oligocene and Early Miocene. The new ages date the timing of main Menderes metamorphism and cooling of the Menderes Massif. They further suggest that different parts of the massif exhumed at different times and that the sub-massifs in particular have experienced different cooling histories and therefore are related to different tectonic processes