ALKALİ KAYAÇLAR

ALKALİ KAYAÇLAR
GİRİŞ
20. Yüzyılın başından bu yana, magmatik kayaların jeokimyasal olarak
sınıflandırılması amacıyla çok sayıda öneride bulunulmuştur. Tüm kaya
kimyasının kullanıldığı bu sınıflama önerilerinin büyük bölümünde, ilk dikkate
alınan değişken silika içeriği (asit, ortaç, bazik, ultrabazik), ikinci değişken ise
alkali oksitlerin (K2O ve Na2O) tek tek yada birlikte silikaya karşı değişimidir.
Bu bağlamdaki ilk sınıflama önerisi Peacock Indeksi (PI) olarak tanınır. Bu
sınıflamada PI değerleri 51 den düşük olan kayalar “alkalik” olarak
tanımlanmıştır. Peacock un genel yaklaşımı doğrultusunda önce Kuno (1959)
ve MacDonald ve Katsura (1964) ve nihayet Miyashiro (1975) tüm kaya ana
oksit yüzdelerden giderek toplam alkalilere (K2O + Na2O) karşı silika (SiO2)
dağılımını kullanarak “alkali-silika diyagramı” olarak tanımlanan diyagramları
oluşturmuşlar ve düşük PI değerlerine sahip olan bazalt  havaiyit  mugearit
 trakit  fonolit serisi kayalarını “alkalik kaya serisi” olarak tanımlamışlardır
(Şekil 1a).
Şekil 1a. Alkalen ve
toleyitik
serilerin
ayırdımı için kullanılan
geleneksel alkali-silika
diyagramı (Scharzer
ve Rogers, 1974).
A eğrisi; alkalen alana düşen kayalar ise kendi içlerinde
“hafif alkalen” ve “şiddetli alkalen” kaya serileri,
B (İrvine ve Baragar, 1971),
C (MacDonald ve Katsura, 1964),
D ve E (Kuno, 1959) eğrileri ile belirlenen sınır, alkalen kayaları subalkalen
kayalardan ayırmaktadır.
ALKALİ KAYAÇLAR
GENEL TANIM
Alkali magmatik kayaçlar, yaygın şekilde kabul edildiği gibi üst
manto peridotitlerinin değişik tip ve derecelerde kısmi ergimesinden türeyen
magmalardan itibaren meydana gelmektedir (Fitton ve Upton, 1987; Wilson,
1989; Pitcher, 1993; Mitchell, 1996).
Alkalin kayaçlar, sub-alkalin kayaçlara oranla daha nadir
görülmekle birlikte, çok daha zengin bir mineral parajenezine sahip
olmaları, Na ve/veya K gibi +1 yüklü ve büyük iyonik yarı çapa sahip
katyonları bağıl olarak daha bol miktarlarda içerirler. Bu kayaçlar, ayrıca,
Nb, Y, Zr, Th, vb. HFSE ile REE mineralizasyonları ile birlik
oluşturduklarından dolayı magmatik petrojenezde özel bir öneme sahiptirler.
Diğer taraftan, sadece yaklaşan levha kenarlarını karakterize eden
subalkali-kalkalkali granitik kayaçlardan farklı olarak levha içi, kıtasal ve
okyanusal rift zonları, sıcak nokta ve manto sorgucu gibi oldukça değişik
jeodinamik konumda (Şekil 1) görülmeleri nedeniyle de önem
kazanmaktadırlar.
Şekil 1. Alkali Kayaçların jeodinamik konumları.
Okyanus (Ada) Yayı
Toleyit
Ada yayı
şoşonitleri
m-metasomatism
YAEE- Yüksek alan
enerjili elementler (HFSE)
BİÇE-Büyük iyon çaplı
elementler (LİLE)
HNTE- Hafif nadir toprak
elemetler
OAB
(Alkalen)
dayklar
manto
kaması
m
m m
m
Rift
volkanizması
Alkalen
OOSB
(Toleyit)
Sıcak
Nokta
m
fakirleşmiş
litosferik
manto
Mg, Fe, Cr, Ni, V
m
m
fakirleşmiş
litosferik
manto
m
m
m
manto
yükselimi
ASTENOSFERİK MANTO
Okyanus Kabuğu
Kalk-alkalen/
şoşonit
Kıtasal Kabuk
Üst kabuk
Üst kabuk
Alt Kabuk
Alt Kabuk
Bölümsel ergime
Flogopitçe zengin
damarlar
Alkalkin magmaların oluşum yerlerini gösteren şematik kesit
(Müller ve Groves 2000’den değiştirilerek).
Mineralojik Tanım
Alkali derinlik kayaçları, AF granit ve türevleri hariç genel
olarak serbest kuvars mineralini çok az (ALKOS) veya hiç içermeyen
(ALKUS), feldispat minerallerinin çoğunluğu alkali feldispatlardan
(çoğunlukla K-feldispat ve nadiren albit) oluşan, özellikle kuvarsın
bulunmadığı durumlarda feldispatoyid grubu mineralleri (nefelin, lösit,
vb) ve/veya sodalit grubu mineralleri (nozeyan, haüyn, sodalit, vb)
içerebilen; mafik mineral topluluğu olarakta alkali amfibol (egirin,
ribekit, arfvedsonit, hastingsit, kersutit), alkali piroksen (egirin, egirinojit), olivin grubu mineralleri, biyotit, filogopit, kankrinit, melilit, vb
minerallerden oluşan kayaçlardır.
Jeokimyasal Tanım (Genel Alkali Tanımı,
ALKOS/ALKUS)
Alkali kayaç
Bir magmatik kayaçta, feldispatların oluşumu için gerekli
olandan daha fazla miktarlarda Na ve K içeren kayaçlara alkali kayaç
denir (Fitton ve Upton, 1987). Kayaçtaki bu alkali fazlalığı feldispatoyid
grubu mineraller (nefelin, lösit), sodalit grubu mineraller (sodalit,
nozeyan, haüyn), alkali amfibol (kersutit, hastingsit, arfvedsonit,
ribekit), alkali piroksen (egirin, egirin-ojit) ve alkalilerce zengin diğer
minerallerin (kankrinit, melilit vb.) oluşumunda kullanılır.
60
Q
1
g
Silisçe aşırı doygun
alkalin (ALKOS) kayaç
Modal mineralojik bileşiminde
ve normatif mineralojik bileşimde
kuvars mineralinin bulunduğu, bunun
yanısıra alkali amfibol ve alkali
piroksen gibi mafik mineralleri az
miktarda içeren kayaçlardır (Şekil 2;
Lameyre and Bowden, 1982; Debon
and Le Fort, 1983). Silis bakımından
tüketilmiş, feldispatoyid ve sodalit
grubu mineralleri asla içermezler.
2

4 3
6
5
8'
20
7
05
8
A
P
9
10
10
ns

f
60
60
ALKOS trend
ALKUS trend
Şekil 2. QAPF dörtgen diyagramındaki
alkali kayaç toplulukları ve ALKOS ALKUS trendler (Lameyre and Bowden, 1982 ).
Silisçe tüketilmiş alkalin (ALKUS) kayaç
Magmanın
ilksel
bileşiminde
feldispatların
oluşumu için gerekli olandan daha fazla Na ve K
bileşenlerinin bulunmasından dolayı, gerek modal
mineralojik, gerekse normatif mineralojik bileşiminde
feldispatoyid ve sodalit grubu mineraller gibi silis
bakımından tüketilmiş minerallerin yansıra alkali piroksen,
alkali amfibol, kankrinit ve melilit gibi alkalice zengin
mineraller ile olivin grubu mineralleri içerebilirler (Şekil 2;
Lameyre and Bowden, 1982; Debon and Le Fort, 1983).
Serbest kuvarsın kesinlikle bulunmadığı alkalin
kayaçlardır.
Metalojenik Potansiyel
Alkalin kayaçlar, yaygın şekilde kabul edildiği gibi, üst
manto peridotitlerinin çok düşük dereceli fraksiyonel/Rayleigh
erimesi ile meydana gelen magmalardan itibaren gelişen bir
petrojenez mekanizmasına sahiptirler. Bu şekilde gelişen
magmalarda ise, örneğin hem çok düşük dereceli kısmi erime
(%1-5 arasında) ve hem de fraksiyonel erime koşulları
nedeniyle, manto mineralleri (olivin, piroksen, granat,
filogopit, amfibol) için uyumsuz olan HFSE (Sc, Ti, Y, Zr, Nb,
Hf, Ta, Pb, Th, U) ve REE (La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd,
Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) bakımından önemli ölçüde
zenginleşmeler ortaya çıkmaktadır. Bu nedenle, özellikle
geniş bir yelpazede magmatik ayrımlanma süreçlerine maruz
kalan magmatik kayaçların HFSE ve REE mineralizasyonu
bakımından hedef kayaçları oluşturdukları sonucuna
varılmaktadır (Şekil 3; Lameyre et al.,1982).
Q
(Au)
( Pb - Zn)
W
Th U
Ti Nb
Zr
REE
5
Mo
7
Sn Nb U
Y - REE
U Th
Mo
Mo
AS
2
Cu
3
1
4
6
A
Alkali magmatik kayaç gruplarına eşlik eden bazı
element toplulukları:Ti, Nb, Zr - REE - Th, U, Mo
P
AS: Masif sülfid oluşum alanı
1-7: Granitlerle ilişkili ve mobilizasyon alanı
Şekil 3. Alkali magmatik kayaç gruplarına eşlik eden bazı element
topluluklarının QAP diyadramındaki dağılımları (Lameyre et al.,1982).
QAPF DÖRTGEN DİYAGRAMINDAKİ ALKA
Lİ KAYAÇ TOPLULUKLARI
Lameyre ve Bowden (1982) tarafından yapılan
çalışmada, alkali magmatik kayaçların QAPF dörtgen
diyagramında başlıca beş değişik trend sergiledikleri ileri
sürülmüştür (Şekil 4). Bunlardan üçü QAP, diğer ikisi ise
APF üçgen diyagramlarında konumlanmakta olup,
aşağıdaki gibi özetlenebilir.
QAP Üçgenindeki Alkali Granitoyidler ve İlişkili
Kayaçlar
QAP
üçgen
diyagramında
belirgin
bölgelerde
konumlanarak tanımlanabilir bir trend sergileyen alkali magmatik
kayaçların tamamı, modal mineralojik bileşimlerinde serbest
kuvars içermeleri nedeniyle jeokimyasal tanımlamada silis
bakımından aşırı doygun alkalin (ALKOS) kayaçlar olarak
tanımlanırlar. Bu kayaçlar, QAP üçgen diyagramında başlıca
gabro/diyorit – monzogabro/monzodiyorit – monzonit – siyenit –
kuvars AF siyenit – AF granit topluluğundan oluşan 8 nolu trend;
gabro/diyorit – monzogabro/monzodiyorit – monzonit – kuvars
siyenit –siyenogranit topluluğundan oluşan 8’ nolu trend ve
gabro/diyorit – monzogabro/monzodiyorit – monzonit – kuvars
monzonit- monzogranit topluluklarından oluşan 7 nolu trend
olarak (Şekil
) konumlanırlar (Lameyre ve Bowden, 1982).
60
Silis bakımından aşırı
doygun alkalin (ALKOS)
kayaçlar
Q
1
g
2

4 3
6
8 nolu trend; gabro/diyorit –
monzogabro/monzodiyorit –
monzonit – siyenit – kuvars
AF siyenit – AF granit
5
8'
20
7
05
8
A
P
9
10
10
ns

f
60
60
ALKOS trend
ALKUS trend
8’ nolu trend; gabro/diyorit –
monzogabro / monzodiyorit –
monzonit – kuvars siyenit –
siyenogranit
7 nolu trend; gabro/diyorit –
monzogabro/monzodiyorit –
monzonit – kuvars monzonitmonzogranit
APF Üçgenindeki Alkali Kayaçlar
Açık renkli bileşenler olarak başlıca alkali feldispat ve
plajiyoklazın yanısıra feldispatoyid grubu mineraller içeren,
asla serbest kuvars içermeyen ve bu nedenle jeokimyasal
bileşim olarak silis bakımından tüketilmiş alkalin (ALKUS)
kayaç olarak tanımlanan bu kayaçlar, APF üçgen
diyagramında, başlıca foid içeren gabro/diyorit – foid içeren
monzogabro / monzodiyorit – foid içeren monzonit – foid
içeren siyenit - foid içeren AF siyenit – foid siyenit
topluluğundan oluşan 9 nolu trend ile foid içeren monzogabro
/ monzodiyorit – foid monzogabro / monzodiyorit
topluluğundan oluşan 10 nolu trendler olarak (Şekil
)
gözlenirler) (Lameyre ve Bowden, 1982).
60
Silis bakımından
tüketilmiş alkalin
(ALKUS) kayaç
Q
1
g
2

4 3
6
5
8'
20
7
05
8
A
P
9
10
10
ns

f
60
60
ALKOS trend
ALKUS trend
9 nolu trend; foid içeren
gabro/diyorit – foid içeren
monzogabro / monzodiyorit
– foid içeren monzonit – foid
içeren siyenit - foid içeren
AF siyenit – foid siyenit
10 nolu trend; foid içeren
monzogabro / monzodiyorit
– foid monzogabro /
monzodiyorit
Ana volkanik seriler (Irving ve Baragar, 1971)
SUB-ALKALİN KAYAÇLAR
ALKALİN KAYAÇLAR
Toleyitik Bazalt
Serisi
Alkali olivin
bazalt serisi
Nefelinitik/Lösititik
analsimitik kayaçlar
Toleyitik picrit
bazalt
Alkali pikrit bazalt
Ankaramit
Nefelinit
Melilit nefelinit
Alkali olivin bazalt
Bazanit
Analsimit
Kalk-Alkalen
Seri
Olivin toleyit
Yüksek Al'lu
bazalt
Kuvars toleyit
Na'ca zengin seri
K'ca zengin seri
Havayit
Nefelin havayit
Trakibazalt
Lösit trakibazalt
Müjearit
Nefelin müjearit
Trakiandezit
lösit trakiandezit
Benmorit
Nefelin benmorit
K'ca zengin
trakit
Trakit
Fonolit
Lösit fonolit
Andezit
Düşük Al'lu
andezit
Dasit
Riyolit
Lösitit
Lamproit
Wilkinson (1974) tarafından önerilen alkalin bazaltik kayaçların sınıflandırması.
Modak Bileşim
Derinlik
Yüzey
Tüm feldspatların %10’undan
daha azı alkali feldspat
Tüm minerallerin %10’undan
daha azı feldspatoyid
Alkali gabro,
Alkali dolerit
Alkali bazalt
Tüm feldspatların %10 ile %40
alkali feldspat
Tüm minerallerin %10’undan
daha azı feldspatoyid
Monzogabro
Trakidolerit
Trakibazalt
Teralit
Teşenit
Nefelinli
Bazanit
(nefelinolivin tefrit)
Analsim
Bazanit
(analsim
olivin tefrit)
Esseksit
Glenmorit
Nefelinli
trakibazalt
Analsimli
trakibazalt
Tüm feldspatların %10’undan
daha azı alkali feldspat
Tüm minerallerin %10’undan
daha fazlası feldspatoyid
Tüm feldspatların %10 ile %40
alkali feldspat
Tüm minerallerin %10’undan
daha fazlası feldspatoyid
Açıklama
Baskın
feldspatoyid nefelin
Baskın
feldspatoyid analsim
Doğu Pontid Alkalin Provensi kayaçlarında bulunan kayaç yapıcı minerallerin kimyası
Alkalin Kayaçlar
Sub-alkalin Kayaçlar
Piroksen
Ti’ca zengin salt ve/veya Ca’ca zengin ojit.
Ortopiroksen ve pijonit tipik olarak bu kayaçlarda
bulunmaz. Yavaş soğuma ile oluşmuş piroksenlerde
dahi eksolüsyon lamelleri bulunmaz.
Genellikle Ti’ca fakir ojit, hipersten veya pijonit.
Kalk-alkalin bazik kayaçlarda Ca-fakir ojit ve
hipersten bolca bulunur. Pireksenlerde soğuma
lammelleri (Ca’ca zengin ve Ca’ca fakir) yaygın
olark bulunur.
Olivin
Olivin genellikle hem iri kristaller halinde hem de
hamurda bulunur. Genellikle kristal dış kısmını örten
Ca’ca fakir piroksen bulunmaz. Bazı özel durumlarda
diyopsitce zengin klinopiroksenler zar şeklinde
olivinleri örter.
Tipik olarak sadece iri zonlanmamış kristaller halinde
bulunur. Genellikle Ca’ca fakir piroksenler tarafından
çevrilmiştir.
Amfibo/Mika
Ti’ca zengin pargasitik amfiboller görülür. Mikalar
Mg’ca zengin flogopit bileşimindedir.
Tipik olarak toleyitlerde amfibol bulunmaz. Kalkalkali kayaçlarda yeşil hornblende sıkça rastlanılır.
Mikalar Fe’ce zengin biyotit bileşimindedir.
Felsik Mineraller
İri plajiyoklalar labrador bileşiminddir. Nadiren
anortoklas iri kristalleri görülür, alkali feldspatlar
genellikle hamurdadır. Değişik modlarda nefelin ve
analsim içerebilirler.
Plajiyoklaslar genellikle labrador bileşimindedir. Bazı
toleyitlerde hamur daha asidik bileşimli plajiyoklas
latalarından oluşmuştur. Doygun kayaçlarda kuvarsfeldspat içi-içe büyüme yapılarına ve hatta kuvarsa
rastlanabilir.
ALKALİ KAYAÇLARIN MAFİK MİNERAL
İÇERİKLERİNE GÖRE İSİMLENDİRİLMESİ
Açık renkli ana bileşenleri feldispatoyid grubu mineraller (nefelin,
lösit, kankrinit) ve sodalit grubu minerallerden (sodalit, nozeyan, haüyn)
oluşan alkali kayaçların mafik mineral topluluğu, alkali bileşime uyumlu
olarak, olivine grubu (fayalit), alkali amfibol (kersutit, hastingsit,
arfvedsonit, ribekit) ve alkali piroksen (egirin, egirin-ojit) gibi minerallerin
yanısıra melilit gibi alkalilerce zengin diğer mafik bileşenlerden
oluşmaktadır.
Mafik minerallerin türü, alkali kayaçların tanımlanmasında
parajenez açısından önemli olduğu gibi; alkali bileşimli mafik
minerallerin kayaç içindeki bağıl oranı da son derece önemlidir (Tablo
1). Örneğin; feldispatoyid (f) miktarı % 0-10 aranında olan foid siyenit
kayacının M indisi: 0-30 arasındadır. Aynı bileşimli kayacın M indisi:
30-60 arasında olduğunda kayacın adı, malignit; M indisi: 60-90
arasında olduğunda kayacın adı, şonkinit olarak özelleşmektedir (Tablo
1).
Q = 0 - 5 or
P’
Alan
M’
0-10 10-35
6
7
35-65
8
F = 0 - 10
65-90
F = 10 - 60
90-100
9
10
0-10 10-50
11
12
50-90 90-100
13
14
An<50 An>50 An<50 An>50
anortozit
10
Bu kesimler aşağıdaki kayaçların lökokratik eşdeğerleridir
20
30
40
50
60
70
Bu kesimler yukarıdaki kayaçların
melanokratik eşdeğerleridir
80
F = 60-100
15
nefe.* lösit*
Tablo 1. Alkali plütonik
kayaçların M indisine
gore tanımlanması
(Le Maitre
1989).
ve
diğ.,
ALKALİ
KAYAÇLARLA
BİRLİK
OLUŞTURAN VE NADİR BULUNAN
KAYAÇ GRUPLARI
Alkali kayaçlarla birlik oluşturan ve yer yuvarında
nadir bulunan kayaç toplulukları üç ana grupta
incelenebilir:
1. Karbonatitler
2. Lamprofirik kayaçlar
3.Melilitik kayaçlar
Karbonatitler
% 50’ den fazla modal CO3 içeren kayaçlardır. Karbonatitler,
plütonik olabildikleri gibi, volkanik kökenli de olabilirler.
Mineralojik olarak kendi içinde;

Kalsit karbonatit (ana karbonat minerali, kalsit; sovite, alvikite)

Dolomit karbonatit (ana karbonat minerali, dolomit =beforsite)

Ferro karbonatit (ana karbonat minerali, zenginleşmiş demirdir)

Natro karbonatit (ana karbonat minerali,Na, K, Ca)
olmak üzere dört ana gruba ayrılabilirler.
Lamprofirik Kayaçlar
Lamprofirik kayaçlar, jeolojik bulunuş ve oluşum şekillerine
göre üç ana gruba ayrılırlar:

Lamprofirler (porfirik dokulu; M indisi: 35-90, nadiren
ultramafik; bi, demirli flogopit, amfibol, cpx, ol, + melilit içerir;
genellikle dayk şeklinde bulunur; F ve f sınırlıdır;)

Lamproitler (lamprofirlere benzer, bazen de K-Ti-rizhterite,
priderite, wadeite, jeppite, Fe-ortoklaz içerir, + lösit içerir;
genellikle dayk ve küçük püskürükler şeklinde bulunur; F ve f
sınırlıdır)

Kimberlitler (ultramafiktir ve yaygın olarak serpantinleşmiş
olivin ile bulunur, değişik oranlarda flogopit, opx, cpx, CO3 ve
kromit içerir; genellikle baca şeklinde bulunur; F ve f bulunmaz)

Lamprofirik kayaçlar; Ol, prx, bi ve Plg hidrotermal
alterasyonu ile oluşur; Ca ve zeolit ve diğer hidrotermal
minerallerle ilksel fazda bulunabilirler.
Melilitik Kayaçlar
Bu tür kayaçlar, % 10’ dan fazla modal melilit içeren
kayaçlardır. Kendi içinde;
Ultramafik melilitik kayaçlar (M indisi >90)
Melilitik kayaçlar (melilitik olmayan kayaçlar: M indisi <90)
olarak ikiye ayrılır.
Alkali derinlik kayaçlarında yaygın olarak görülen alkali mineraller ile
aynı parajeneze ait diğer karakteristik mineral toplulukları.