Areal distribution and bulk rock density variations of the welded İncesu ignimbrite, Central Anatolia, Turkey
2.8 My yaşındaki incesu ignimbiriti Kapadokya Volkanik Bölgesinin çok iyi kaynaşmış ignimbiritlerinden birisidir. Bölgesel yayılım ve hacim tahminleri en az 7,760 km2 ve 38 km3'lük magmanın püskürdüğünü ortaya koymaktadır. Bu ignimbiritin kaynağı, Erciyes Dağ-Koçdağ kompozit volkanının kuzeydoğu kanadının altında yer almaktadır. Günümüzde, ignimbiritler küçük platolar, kalıntı tepecikler ve tepelerde örtüler oluşturmaktadır. Yersel koyu kahverengi veya tabandaki siyah camsı doku ile kaya bileşimine bağlı olarak gelişen yatay kuşaklar halindeki renk değişimleri ignimbiritlerin arazi özelliklerini içermektedir, ignimbiritlerin üst seviyelerine doğru litik tane ve pomza miktarındaki artışlar bir çok yerde açıkça gözlemlenmiştir, ignimbiritlerin çökelimiyle ilgili yapılar nadir olarak gelişmiş olup, genelde kayaç yoğunluğunun az olduğu alanlarda gözlemlenmişlerdir. Ignimbiritlerin bölgesel dağılımı, her bir akıntıyı kanalize eden veya akıntıların önünü kesen volkanik koniler ile Toros Dağlarının paleocoğrafyası tarafından etkin olarak kontrol edilmiştir. İncesu kasabasındaki tip kesitinin taban kesimlerinde ignimbiritlerin kayaç yoğunluğu 2.34 g/cm3 kadar yükselebilmektedir. Yoğunluk üst kesimlere doğru l .77 g/cm3 ye kadar düşmekte, ancak tip kesitin orta ve üst bölümlerinde yüksek değerlere ulaşmaktadır. Kayaç yoğunluğu yanal olarak kaynaktan uzaklaştıkça ve paleotopografyaya bağlı olarak sistematik bir değişiklik gösterir: topoğrafik bariyerler tarafından engellenmeyen çökelim lobları kayaç yoğunluğunda sabit bir azalma - proksimal alanlarda daha yoğun, ırak kesimlerde ise az kaynaşmış şeklinde bir değişim sunarlar. Buna karşın, bariyerler tarafından engellenmiş akıntılar özellikle bariyerlerin önününde kayaç yoğunluğunda beklenmedik bir artış göstermektedir. İgnimbirit istifi içinde gözlemlenen çok sayıda yoğunluk artışlarının kaynaşmanın belirgin/çok iyi olduğu düzeylere denk düşmesi, gerek kristal gerekse litik tanelerin miktarının kayaç yoğunluğunun belirlenmesinde çok da önemli olmadıklarına işaret eder. İstif içerisinde dikey yönde gözlemlenen yoğunluk değişimleri birbirlerinden belli bir zaman aralığı ile ayrılan çok sayıdaki akıntıdan oluşan bir istifin varlığı ile açıklanabilir. İncesu ignimbiritinin kaynaşmasının akıntının durağan hale gelmesini takip eden dönemde sıkışmaya/yoğunlaşmaya bağlı olarak geliştiği düşünülmektedir. Gaz alıkoyma rejimi uçucu gazların kül içeren hamurda erimesini teşvik etmiş olabilir. Buda, tip kesitin tabanındaki camsı düzeyin oluşmasına ve istifin alt kesimlerinde yüksek yoğunluk düzeylerin oluşmasına neden olmuş olabilir. Önerilen model, topoğrafık bariyerlerin önünde gözlemlenen ve olasılıkla bariyere çarpan akıntının kısmende olsa geri dönmesine bağlı gelişen yersel kalınlaşma ve bunun doğal sonucu olan yüksek yük basınca bağlı oluşan yüksek kayaç yoğunluklarını da açıklamaktadır.249
Kaynaşmış İncesu ignimbiritinin bölgesel dağılımı ve kayaç yoğunluğu değişimleri, Orta Anadolu, Türkiye
The 2.8 Ma incesu ignimbrite is one of the most densely welded ignimbrites of the Cappadocian Volcanic Province. Estimates of areal extent and volume reveal at least 7,760 km2 and 38 km3 of erupted magma. The source area can be located beneath the northeastern flanks of the Erciyes Dağ-Koçdağ stratovolcano. Today, the ignimbrite typically forms relatively small plateaus or isolated remnants and caps on hill tops. Field characteristics of the deposit include a local dark-brown or black basal vitrophyre and horizontally zoned changes in colour which correspond to changes in modal composition. Upwardly increasing amounts of lithic fragments and pumice are obvious in many locations. Depositional structures are scarce and visible only in places of obviously lower bulk rock density. The areal distribution is strongly controlled by palaeotopography of older volcanic cones and the Taurus forehills that channelised individual flow portions and partly terminated their runout. Bulk rock density of the ignimbrite is as high as 2.34 g/cm3 in the basal vitrophyre of the type section in the town of incesu. It generally decreases upsection to 1.77 g/cm3 at the top of the outcrop, but superposing density peaks are observed in the central and upper parts. Laterally, bulk rock densities vary systematically with increasing distance from source and in relation to palaeotopography: depositional lobes which are not terminated by topographic barriers show a consistent decrease in bulk rock density, from proximal dense to distal incipient welding. Those lobes, which are deposited against obstacles, show an -unexpected re-increase in bulk rock density in front of the barrier. The amount of crystals and lithic fragments is unimportant in the determination of bulk rock density such that the multiple density peaks represent zones of higher degrees of welding. The observed vertical pattern can be explained by the model of a compound cooling unit made up of several emplacement units which are separated from each other by pauses in the depositional sequence. Welding of the incesu ignimbrite is thought to have resulted from compaction welding after the flows came to rest A gas retention regime may have promoted re-dissolution of volatiles into the ashy matrix and thereby the formation of the basal vitrophyre in the type section and the frequent occurrence of the highest densities in the lower parts, respectively. The model also explains high bulk rock densities in front of topographic barriers which may have formed by local overthickening due to partial back flow and, thus, increased load pressure.
___
- BURSIK, M.I. & WOODS, A.W. 1996. The dynamics and thermodynamics of large ash flows. Bulletin of Volcanology 58, 175-193.
- CHAPIN, C.E. & LOWELL, G.R. 1979. Primary and secondary flow structures in ash-flow tuffs of the Gribbles Run Palepvalley, Central Colorado. Geological Society of America Special Paper 180,137-154.
- INNOCENTI, F., MAZZUOU, R., PASQUARE, G., RADICATI DI BROZOLO, F. & VILLARI, L. 1975. The Neogene calcalkaline volcanism of Central Anatolia: geochronological data on Kayseri - Nigde area. Geological Magazine 112, 349-360.
- KURKCUOGLU, B., §EN E., AYDAR, E., GOURGAUD, A. & GONDOGDU, N. 1998. Geochemical approach to magmatic evolution of Mt. Erciyes stratovolcano Central Anatolia, Turkey. Journal of Volcanology and Geothermal Research 85, 473-494.
- LE PENNEC, J.L. , TEMEL, A., CAMUS, A., BOURDIER, J.L. & GOURGAUD, A.1991. Stratigraphy and source areas of the Neogene ignimbrites of Cappadocia (central Turkey). International Conference on Active Volcanoes and Risk Mitigation, Napoli, Abstracts(unpagiriated).
- LE PENNEC J.L., BOURDIER J.L., FROGER J.L., TEMEL A., CAMUS G. & GOURGAUD, A. 1994. Neogene ignimbrites of the Nev§ehir plateau (central Turkey):stratigraphy, distribution and source constraints. Journal of Volcanology and Geothermal Research 63, 59-87.
- LEPETIT, P. 1999. Ursachen der Dichtevariation im VerschweiBungsprofil des incesu Ignimbrits, Zentralanatolien. MSc Thesis, Friedrich-Schiller-Universitat, Jena — Germany [in German, unpublished].
- MUES-SCHUMACHER, U.' 1997. The incesu ignimbrite - a large volume welded ignimbrite from central Anatolia. 1AVCE1 International Volcanological Congress, Puerto Vallarta - Mexico, Abstracts, p. 133.
- MUES-SCHUMACHER, U. & SCHUMACHER, .R. 1996. Problems of stratigraphic correlation and new K-Ar data for ignimbrites from Cappadocia, Central Turkey. International Geological Review 38, 737-746.
- PASQUARE, G. 1968. Geology of the Cenozoic volcanic area of Central Anatolia. AW Delia Accademia Nazionale Dei Lincei 9, 53-204.
- PASQUARE, G., POLI, S., VEZZOU, L & ZANCHI, A. 1988. Continental arc volcanism and tectonic setting in Central Anatolia, Turkey. Tectonophysics 146, 217-230.
- PETERSON, Q.W. 1979. Significance of the flattening of pumice fragments in ash flow tuffs. Geological Society of America Special Paper 180, 195-204.
- RAGAN, D.M. & SHERIDAN, M.F. 1972. Compaction of the Bishop tuff, California. Geological Society of America Bulletin 83, 95-106.
- RIEHLE, J.R. 1973, Calculated compaction profiles of rhyolitic ash-flow tuffs. Geological Society of America Bulletin 84, 2193-2216.
- RIEHLE, J.R., MILLER, T.F. & BAILEY, R.A. 1995. Cooling, degassing and compaction of rhyolitic ash flow tuffs: a computational model. Bulletin of Volcanology 57, 319-336.
- SCHUMACHER, R., KELLER, J. & BAYHAN, H. 1990. Depositional characteristics of ignimbrites in Cappadocia, Central Anatolia, Turkey. In: SAVA§giN, M.Y. & ERONAT, A.H. (eds), Proceedings of the International Earth Sciences .Congress on Aegean Regions (IESCA 1990) Volume II, 435-449.
- SCHUMACHER, R. & MUES-SCHUMACHER, U. 1996. The Kizilkaya ignimbrite - an unusual low-aspect-ratio ignimbrite from Cappadocia, central Turkey. Journal of Volcanology and Geothermal Research 70, 107-121.
- SCHUMACHER, R. & MUES-SCHUMACHER, U. 1997. The pre-ignimbrite (phreato)plinian and phreatomagmatic phases of the Akdag-Zelve ignimbrite eruption in Central Anatolia, Turkey. Journal of Volcanology and Geothermal Research 78, 139-153.
- SHERIDAN, M.F. 1979. Emplacement of pyroclastic flows: a review. Geological Society of America Special Paper 180, 125-136.
- SMITH, R.L. 1960a. Ash-flows. Geological Society of America Bulletin 71, 795-842.
- SMITH, R.L. 1960b; Zones and zonal variations in welded ash-flows. US Geological Survey Professional Paper 354F, 49-159.
- SMITH, R.L. 1979. Ash-flow magmatism. Geological Society of America Special PaperA80, 5-27.
- SMITH, R.L. & BAILEY, R.A. 1965. The Bandelier Tuff: a study of ash-flow eruption cycles from zoned magma chambers. Bulletin of Volcanology 29, 83-104.
- SPARKS, R.SJ. 1997. Origin of densely welded, rocks by volatile dissolution. IAVCE-I International Volcanological Congress, Puerto Vallarta- Mexico, Abstracts, p. 140.
- SPARKS, R.S.J., TAIT, S.R. & YANEV, Y. 1998. Dense welding caused by volatile resorption. Journal of the Geological Society of London 156,217-225.
- STRECK, M.J. & GRUNDER, A.L. 1995. Crystallization and welding variations in a widespread ignimbrite sheet; the Rattlesnake Tuff, eastern Oregon, USA. Bulletin of Volcanology 57, 151-169.
- TEMEL, A. 1992. Kapadokya Eksplozif Volkanizmasmm Petrolojik ve Jeokimyasal Ozellikleri [Petrological and Geochemical Characteristics of the Cappadocian Explosive Volcanism]. PhD Thesis, Hacettepe University, Ankara-Turkey [in Turkish with English abstract, unpublished].
- TEMEL, A., GUNDOGDU, M.N., GOURGAUD, A. & LE^ENNEC, J.L. 1998. Ignimbrites of Cappadocia (Central Anatolia, Turkey): petrology -and geochemistry. Journal of Volcanology and Geothermal Research 85, 447-471.
- TOPRAK, V., KELLER, J. & SCHUMACHER, R. 1994. Volcano-tectonic Features of the Cappadocian Volcanic Province. IAVCE-I International Volcanological Congress, Ankara-Turkey Excursion Guide, 1-58.
- VlERECK-GOTTE, L., LEPETIT, P., SCHUMACHER, R. & MUES-SCHUMACHER, U. 2001. Sources of regular density variations-within the welded incesu ignimbeite / Cappadocia. Fourth International Turkish Geology Symposium, Adana-Turkey, Abracts, p. 317.
- WALKER, G.P.L. 1983. Ignimbrite types and ignimbrite problems. Journal of Volcanology and Geothermal Research 17, 65-88.
- WOODS, A.W., BURSIK, M.I. & KURBATOV, A.V. 1998. The interaction of ash flows with ridges. Bulletin of Volcanology 60, 38-51.
- ISSN: 1300-0985
- Yayın Aralığı: Yılda 6 Sayı
- Yayıncı: TÜBİTAK