Mesut Aygül

• The Central Pontides is an accretionary-type orogenic area within the Alpine-Himalayan orogenic belt characterized by pre-collisional tectonic continental growth. The region comprises Mesozoic subduction-accretionary complexes and an accreted intra-oceanic arc that are sandwiched between the Laurasian active continental margin and Gondwana-derived the Kırşehir Block. The subduction-accretion complexes mainly consist of an Albian-Turonian accretionary wedge representing the Laurasian active continental margin. To the north, the wedge consists of slate/phyllite and metasandstone intercalation with recrystallized limestone, Na-amphibole-bearing metabasite (PT= 7–12 kbar and 400 ± 70 ºC) and tectonic slices of serpentinite representing accreted distal part of a large Lower Cretaceous submarine turbidite fan deposited on the Laurasian active continental margin that was subsequently accreted and metamorphosed. Raman spectra of carbonaceous material (RSCM) of the metapelitic rocks revealed that the metaflysch sequence consists of metamorphicThe Central Pontides is an accretionary-type orogenic area within the Alpine-Himalayan orogenic belt characterized by pre-collisional tectonic continental growth. The region comprises Mesozoic subduction-accretionary complexes and an accreted intra-oceanic arc that are sandwiched between the Laurasian active continental margin and Gondwana-derived the Kırşehir Block. The subduction-accretion complexes mainly consist of an Albian-Turonian accretionary wedge representing the Laurasian active continental margin. To the north, the wedge consists of slate/phyllite and metasandstone intercalation with recrystallized limestone, Na-amphibole-bearing metabasite (PT= 7–12 kbar and 400 ± 70 ºC) and tectonic slices of serpentinite representing accreted distal part of a large Lower Cretaceous submarine turbidite fan deposited on the Laurasian active continental margin that was subsequently accreted and metamorphosed. Raman spectra of carbonaceous material (RSCM) of the metapelitic rocks revealed that the metaflysch sequence consists of metamorphic packets with distinct peak metamorphic temperatures. The majority of the metapelites are low-temperature (ca. 330 °C) slates characterized by lack of differentiation of the graphite (G) and D2 defect bands. They possibly represent offscraped distal turbidites along the toe of the Albian accretionary wedge. The rest are phyllites that are characterized by slightly pronounced G band with D2 defect band occurring on its shoulder. Peak metamorphic temperatures of these phyllites are constrained to 370-385 °C. The phyllites are associated with a strip of incipient blueschist facies metabasites which are found as slivers within the offscraped distal turbidites. They possibly represent underplated continental metasediments together with oceanic crustal basalt along the basal décollement. Tectonic emplacement of the underplated rocks into the offscraped distal turbidites was possibly achieved by out-of-sequence thrusting causing tectonic thickening and uplift of the wedge. 40Ar/39Ar phengite ages from the phyllites are ca. 100 Ma, indicating Albian subduction and regional HP metamorphism. The accreted continental metasediments are underlain by HP/LT metamorphic rocks of oceanic origin along an extensional shear zone. The oceanic metamorphic sequence mainly comprises tectonically thickened deep-seated eclogite to blueschist facies metabasites and micaschists. In the studied area, metabasites are epidote-blueschists locally with garnet (PT= 17 ± 1 kbar and 500 ± 40 °C). Lawsonite-blueschists are exposed as blocks along the extensional shear zone (PT= 14 ± 2 kbar and 370–440 °C). They are possibly associated with low shear stress regime of the initial stage of convergence. Close to the shear zone, the footwall micaschists consist of quartz, phengite, paragonite, chlorite, rutile with syn-kinematic albite porphyroblast formed by pervasive shearing during exhumation. These types of micaschists are tourmaline-bearing and their retrograde nature suggests high-fluid flux along shear zones. Peak metamorphic mineral assemblages are partly preserved in the chloritoid-micaschist farther away from the shear zone representing the zero strain domains during exhumation. Three peak metamorphic assemblages are identified and their PT conditions are constrained by pseudosections produced by Theriak-Domino and by Raman spectra of carbonaceous material: 1) garnet-chloritoid-glaucophane with lawsonite pseudomorphs (P= 17.5 ± 1 kbar, T: 390-450 °C) 2) chloritoid with glaucophane pseudomorphs (P= 16-18 kbar, T: 475 ± 40 °C) and 3) relatively high-Mg chloritoid (17%) with jadeite pseudomorphs (P= 22-25 kbar; T: 440 ± 30 °C) in addition to phengite, paragonite, quartz, chlorite, rutile and apatite. The last mineral assemblage is interpreted as transformation of the chloritoid + glaucophane assemblage to chloritoid + jadeite paragenesis with increasing pressure. Absence of tourmaline suggests that the chloritoid-micaschist did not interact with B-rich fluids during zero strain exhumation. 40Ar/39Ar phengite age of a pervasively sheared footwall micaschist is constrained to 100.6 ± 1.3 Ma and that of a chloritoid-micaschist is constrained to 91.8 ± 1.8 Ma suggesting exhumation during on-going subduction with a southward younging of the basal accretion and the regional metamorphism. To the south, accretionary wedge consists of blueschist and greenschist facies metabasite, marble and volcanogenic metasediment intercalation. 40Ar/39Ar phengite dating reveals that this part of the wedge is of Middle Jurassic age partly overprinted during the Albian. Emplacement of the Middle Jurassic subduction-accretion complexes is possibly associated with obliquity of the Albian convergence. Peak metamorphic assemblages and PT estimates of the deep-seated oceanic metamorphic sequence suggest tectonic stacking within wedge with different depths of burial. Coupling and exhumation of the distinct metamorphic slices are controlled by decompression of the wedge possibly along a retreating slab. Structurally, decompression of the wedge is evident by an extensional shear zone and the footwall micaschists with syn-kinematic albite porphyroblasts. Post-kinematic garnets with increasing grossular content and pseudomorphing minerals within the chloritoid-micaschists also support decompression model without an extra heating. Thickening of subduction-accretionary complexes is attributed to i) significant amount of clastic sediment supply from the overriding continental domain and ii) deep level basal underplating by propagation of the décollement along a retreating slab. Underplating by basal décollement propagation and subsequent exhumation of the deep-seated subduction-accretion complexes are connected and controlled by slab rollback creating a necessary space for progressive basal accretion along the plate interface and extension of the wedge above for exhumation of the tectonically thickened metamorphic sequences. This might be the most common mechanism of the tectonic thickening and subsequent exhumation of deep-seated HP/LT subduction-accretion complexes. To the south, the Albian-Turonian accretionary wedge structurally overlies a low-grade volcanic arc sequence consisting of low-grade metavolcanic rocks and overlying metasedimentary succession is exposed north of the İzmir-Ankara-Erzincan suture (İAES), separating Laurasia from Gondwana-derived terranes. The metavolcanic rocks mainly consist of basaltic andesite/andesite and mafic cognate xenolith-bearing rhyolite with their pyroclastic equivalents, which are interbedded with recrystallized pelagic limestone and chert. The metavolcanic rocks are stratigraphically overlain by recrystallized micritic limestone with rare volcanogenic metaclastic rocks. Two groups can be identified based on trace and rare earth element characteristics. The first group consists of basaltic andesite/andesite (BA1) and rhyolite with abundant cognate gabbroic xenoliths. It is characterized by relative enrichment of LREE with respect to HREE. The rocks are enriched in fluid mobile LILE, and strongly depleted in Ti and P reflecting fractionation of Fe-Ti oxides and apatite, which are found in the mafic cognate xenoliths. Abundant cognate gabbroic xenoliths and identical trace and rare earth elements compositions suggest that rhyolites and basaltic andesites/andesites (BA1) are cogenetic and felsic rocks were derived from a common mafic parental magma by fractional crystallization and accumulation processes. The second group consists only of basaltic andesites (BA2) with flat REE pattern resembling island arc tholeiites. Although enriched in LILE, this group is not depleted in Ti or P. Geochemistry of the metavolcanic rocks indicates supra-subduction volcanism evidenced by depletion of HFSE and enrichment of LILE. The arc sequence is sandwiched between an Albian-Turonian subduction-accretionary complex representing the Laurasian active margin and an ophiolitic mélange. Absence of continent derived detritus in the arc sequence and its tectonic setting in a wide Cretaceous accretionary complex suggest that the Kösdağ Arc was intra-oceanic. This is in accordance with basaltic andesites (BA2) with island arc tholeiite REE pattern. Zircons from two metarhyolite samples give Late Cretaceous (93.8 ± 1.9 and 94.4 ± 1.9 Ma) U/Pb ages. Low-grade regional metamorphism of the intra-oceanic arc sequence is constrained 69.9 ± 0.4 Ma by 40Ar/39Ar dating on metamorphic muscovite from a metarhyolite indicating that the arc sequence became part of a wide Tethyan Cretaceous accretionary complex by the latest Cretaceous. The youngest 40Ar/39Ar phengite age from the overlying subduction-accretion complexes is 92 Ma confirming southward younging of an accretionary-type orogenic belt. Hence, the arc sequence represents an intra-oceanic paleo-arc that formed above the sinking Tethyan slab and finally accreted to Laurasian active continental margin. Abrupt non-collisional termination of arc volcanism was possibly associated with southward migration of the arc volcanism similar to the Izu-Bonin-Mariana arc system. The intra-oceanic Kösdağ Arc is coeval with the obducted supra-subduction ophiolites in NW Turkey suggesting that it represents part of the presumed but missing incipient intra-oceanic arc associated with the generation of the regional supra-subduction ophiolites. Remnants of a Late Cretaceous intra-oceanic paleo-arc and supra-subduction ophiolites can be traced eastward within the Alp-Himalayan orogenic belt. This reveals that Late Cretaceous intra-oceanic subduction occurred as connected event above the sinking Tethyan slab. It resulted as arc accretion to Laurasian active margin and supra-subduction ophiolite obduction on Gondwana-derived terranes.…
• Die Mittelpontiden sind ein akkretionäres orogenes Gebiet innerhalb des Alpen-Himalaya Orogengürtels, das durch präkollisionales tektonisches kontinentales Wachstum gekennzeichnet ist. Die Region umfasst mesozoische subduktions-akkretions Komplexe und einen akkretierten intraozeanischen Bogen, die zwischen dem aktiven laurassischen Kontinentalrand und dem von Gondwana abgeleiteten Kırşehir Block eingeklemmt sind. Die Subduktions-Akkretionskomplexe bestehen hauptsächlich aus einem Alb-Turon Akkretionskeil, der den aktiven laurassischen Kontinentalrand repräsentiert. Im Norden besteht der Keil aus Schiefer/Phyllit und Metasandsteineinlagerungen mit rekristallisiertem Kalkstein, Na-Amphibole-tragendem Metabasit (PT= 7-12 kbar und 400 ± 70 ºC) und tektonischen Serpentinit-Einlagerungen, die einen distalen Teil eines großen submarinen Turbiditfächers der Unterkreide darstellen, der auf dem aktiven Kontinentalrand von Lauras abgelagert und anschließend akkretiert und metamorphisiert wurde. Ramanspektren von kohlenstoffhaltigem MaterialDie Mittelpontiden sind ein akkretionäres orogenes Gebiet innerhalb des Alpen-Himalaya Orogengürtels, das durch präkollisionales tektonisches kontinentales Wachstum gekennzeichnet ist. Die Region umfasst mesozoische subduktions-akkretions Komplexe und einen akkretierten intraozeanischen Bogen, die zwischen dem aktiven laurassischen Kontinentalrand und dem von Gondwana abgeleiteten Kırşehir Block eingeklemmt sind. Die Subduktions-Akkretionskomplexe bestehen hauptsächlich aus einem Alb-Turon Akkretionskeil, der den aktiven laurassischen Kontinentalrand repräsentiert. Im Norden besteht der Keil aus Schiefer/Phyllit und Metasandsteineinlagerungen mit rekristallisiertem Kalkstein, Na-Amphibole-tragendem Metabasit (PT= 7-12 kbar und 400 ± 70 ºC) und tektonischen Serpentinit-Einlagerungen, die einen distalen Teil eines großen submarinen Turbiditfächers der Unterkreide darstellen, der auf dem aktiven Kontinentalrand von Lauras abgelagert und anschließend akkretiert und metamorphisiert wurde. Ramanspektren von kohlenstoffhaltigem Material (RSCM) der metapelitischen Gesteine zeigen, dass die Metaflyschsequenz aus metamorphen Paketen mit ausgeprägten metamorphen Temperaturspitzen besteht. Die Mehrheit der Metapelite sind Niedertemperatur (ca. 330 °C) Schiefer, die sich durch eine mangelnde Differenzierung der Defektbänder Graphit (G) und D2 auszeichnen. Sie stellen möglicherweise abgetragene distale Turbidite entlang der Sohle des Akkretionskeils im Alb dar. Der Rest sind Phyllite, die sich durch ein leicht ausgeprägtes G-Band mit D2-Defektband an der Schulter auszeichnen. Die metamorphen Temperaturen dieser Phyllite sind auf 370-385 °C begrenzt. Die Phyllite sind mit Streifen von Metabasiten der beginnenden blauen Fazies assoziiert, die sich als Bänder innerhalb der abgetragenen distalen Turbidite befinden. Sie stellen möglicherweise unterschichtete kontinentale Metasedimente zusammen mit ozeanischem Krustenbasalt entlang des basalen Decollements dar. Die tektonische Einlagerung der unterschobenen Gesteine in die abgetragenen distalen Turbidite wurde möglicherweise durch "out-of-sequence thrusting" erreicht, was zu einer tektonischen Verdickung und Hebung des Keils führte. 40Ar/39Ar Phengit Alter von den Phylliten sind ca. 100 Ma, was auf Subduktion und regionale HP-Metamorphose während dem Alb hinweist. Die akkretierten kontinentalen Metasedimente werden von HP/LT-metamorphen Gesteinen ozeanischen Ursprungs entlang einer ausgedehnten Scherzone durchzogen. Die ozeanisch metamorphe Sequenz umfasst hauptsächlich tektonisch verdickte, tief sitzende Eklogite bis hin zu blauschieferfaziellen Metabasiten und Glimmerschiefern. Im Untersuchungsgebiet treten Metabasite als Epidot-Blauschiefer lokal mit Granat auf (PT= 17 ± 1 kbar und 500 ± 40 °C). Lawsonit-Blauschiefer treten als Blöcke entlang einer Extensionsscherzone auf (PT= 14 ± 2 kbar und 370-440 °C). Sie sind möglicherweise mit einem niedrigen Scherspannungsregime während der Anfangsphase der Konvergenz verbunden. In der Nähe der Scherzone bestehen die Glimmerschiefer aus Quarz, Phengit, Paragonit, Chlorit, Rutil und syn-kinematischen Albitporphyroblasten, die durch Scherung während der Exhumierung entstanden. Die Glimmerschiefer führen Turmalin und ihre retrograde Natur deutet auf hohen Fluidflux entlang der Scherzonen. Mineralvergesellschaftungen des metamorphen Maximums sind, weiter weg von der Scherzone, teilweise noch in den Chloritoid-Glimmerschiefern erhalten. Diese Domänen erfuhren während der Exhumierung keinen Strain. Drei metamorphe Vergesellschaftungen wurden identifiziert und ihre PT-Bedingungen durch Theriak-Domino Modellierung und Raman-Spektren von kohlenstoffhaltigem Material eingeschränkt: 1) Granat-Chloritoid-Glaukophan mit Lawsonit-Pseudomorphen (P= 17.5 ± 1 kbar, T: 390-450 °C); 2) Chloritoid mit Glaukophan-Pseudomorphen (P= 16-18 kbar, T: 475 ± 40 °C) und 3) relativ hoch-Mg-Chloritoid (17%) mit Jadeit-Pseudomorphen (P= 22-25 kbar; T: 440 ± 30 °C) zusätzlich zu Phengit, Paragonit, Quarz, Chlorit, Rutil und Apatit. Die letzte Mineralparagenese wird interpretiert als Transformation der Chloritoid + Glaukophan Vergesellschaftung zu Chloritoid + Jadeit Paragenese mit steigendem Druck. Das Fehlen von Turmalin deutet darauf hin, dass der Chloritoid-Glimmerschiefer während der strain-freien Exhumierung nicht mit B-reichen Fluiden reagiert hat. Das 40Ar/39Ar Phengitalter eines penetrativ geschieferten Glimmerschiefers ist auf 100,6 ± 1,3 Ma und das eines Chlorit-Glimmerschiefers auf 91,8 ± 1,8 Ma begrenzt, was auf eine Exhumierung während der laufenden Subduktion mit einer südlichen Verjüngung der Basalakkretion und des regionalen Metamorphismus hindeutet. Im Süden besteht der Akkretionskeil aus blauschiefer- und grünschieferfaziellen Metabasiten, Marmoren und vulkanogenen Metasedimenteinlagerungen. 40Ar/39Ar Phengit Datierung zeigt, dass dieser Teil des Keils aus dem Mittleren Jura stammt, der während des Albs teilweise überprägt wurde. Die Platznahe der Subduktions-/Akkretionskomplexe des Mittleren Jura ist möglicherweise mit einer schiefen Lage der Konvergenz im Alb verbunden. Peak metamorphe Mineralvergesellschaftungen und PT-Schätzungen der tiefliegenden ozeanischen metamorphen Sequenz deuten auf eine tektonische Stapelung im Akkretionskeil mit unterschiedlichen Grabentiefen hin. Die Kopplung und Exhumierung der einzelnen metamorphen Einheiten wird durch Dekompression des Keils gesteuert, möglicherweise entlang einer sich zurückziehenden Platte. Strukturell ist die Dekompression des Keils durch eine ausgedehnte Scherzone und die Glimmerschiefer der Basis mit syn-kinematischen Albitporphyroblasten erkennbar. Postkinematische Granate mit steigendem Grossulargehalt und pseudomorphe Mineralien innerhalb der Chloritoid-Glimmerschiefer unterstützen ein Dekompressionsmodell ohne zusätzliche Erwärmung. Die Verdickung der Subduktions-/Akkretionskomplexe wird zugeschrieben: i) einer signifikanten Menge an klastischer Sedimentzufuhr aus dem überschobenen kontinentalen Bereich und ii) tiefer basaler Unterschiebung durch Ausbreitung des Decollements entlang einer sich zurückziehenden Platte. Die Unterschiebung durch basale Decollementausbreitung und anschließende Exhumierung der tief liegenden Subduktions-Akkretionskomplexe wird durch Slab-Rollback gesteuert. Dadurch wird der notwendige Raum für eine progressive basale Akkretion entlang der Plattengrenze und der Verlängerung des überliegenden Keils für die Exhumierung der tektonisch verdickten metamorphen Sequenzen geschaffen. Dies könnte der wichtigste Mechanismus tektonischer Verdickung und anschließender Exhumierung von tief sitzenden HP/LT-Subduktions-Akkretionskomplexen sein. Im Süden liegt der Akkretionskeil des Alb-Turon strukturell über einer vulkanischen Bogensequenz aus niedriggradigen metavulkanischem Gestein und darüber liegender metasedimentärer Abfolge. Diese Metavulkanite, treten nördlich der İzmir-Ankara-Erzincan Sutur (İAES), welche Laurasia von der aus Gondwana stammenden Terranen trennt. Die metavulkanischen Gesteine bestehen hauptsächlich aus basaltischem Andesit/Andesit und Rhyolith mit mafischen Xenolithen sowie mit ihren pyroklastischen Äquivalenten, welche mit rekristallisiertem pelagischem Kalkstein und Hornstein durchsetzt sind. Die metavulkanischen Gesteine sind stratigraphisch überlagert von rekristallisiertem mikritischem Kalkstein mit seltenen vulkanischen metaklastischen Gesteinen. Zwei Gruppen können anhand von Spuren- und Seltenerden-gehalten identifiziert werden. Die erste Gruppe besteht aus basaltischem Andesit/Andesit (BA1) und Rhyolith mit zahlreichen gabbroiden Xenolithen. Sie ist durch eine relative Anreicherung von LREE gegenüber HREE gekennzeichnet. Die Gesteine sind mit fluidmobilen LILE angereichert und stark in Ti und P abgereichert, was die Fraktionierung von Fe-Ti-Oxiden und Apatit widerspiegelt, die in den mafischen Xenolithen zu finden sind. Reichlich gabbroide Xenolithe und identische Spuren- und Seltenerdelemente-Zusammensetzungen deuten darauf hin, dass Rhyolithe und basaltische Andesite/Andesite (BA1) kogenetisch sind und die felsischen Gesteine von einem gemeinsamen mafischen Magma durch fraktionierte Kristallisations- und Akkumulationsprozesse abgeleitet wurden. Die zweite Gruppe besteht nur aus basaltischen Andesiten (BA2) mit flachem REE-Muster, das an Inselbogen-Tholeiite erinnert. Obwohl angereichert mit LILE, ist diese Gruppe nicht Ti oder P verarmt. Die Geochemie der metavulkanischen Gesteine deutet auf Supra-Subduktionsvulkanismus hin, der durch den Abbau von HFSE und die Anreicherung von LILE belegt ist. Die Insel-Bogensequenz ist zwischen einem subduktions-akkretionären Komplex des Alb-Turon, der den laurassischen aktiven Kontinentalrandrand repräsentiert, und einer ophiolitischen Mélange eingeklemmt. Das Fehlen von kontinentalem Detritus in der Insel-Bogensequenz und seine tektonische Anordnung in einem breiten kreidezeitlichen Akkretionskomplex deuten darauf hin, dass der Kösdağ Arc intraozeanisch war. Dem entsprechen die basaltischen Andesiten (BA2) mit Inselbogen-Tholeiit-REE-Muster. Zirkon aus zwei Metarhyolithproben ergibt U/Pb-Alter der Spätkreide (93,8 ± 1,9 und 94,4 ± 1,9 Ma). Die niedriggradige regionale Metamorphose der intraozeanischen Bogensequenz ist durch 40Ar/39Ar Datierung von metamorphem Muskovit aus einem Metarhyolith auf 69,9 ± 0,4 Ma eingegrenzt, was darauf hindeutet, dass die Insel-Bogensequenz in der späten Kreide Teil des breiten Akkretionskomplexes der Tethys wurde. Das jüngste Phengitalter von 40Ar/39Ar aus den darüber liegenden Subduktions-Akkretionskomplexen ist 92 Ma, was die Verjüngung des akkretionären orogenen Gürtels gegen Süden bestätigt. Die Insel-Bogensequenz stellt somit einen intraozeanischen Paläobogen dar, der sich über der absinkenden Tethys-platte gebildet und schließlich an den aktiven laurassischen Kontinentalrand akkretiert hat. Der abrupte, nicht kollisionsbedingte Abbruch des Insel-Bogenvulkanismus war möglicherweise mit der südwärts Wanderung des Vulkanismus ähnlich dem Izu-Bonin-Mariana-Bogensystem verbunden. Der intraozeanische Kösdağ Bogen ist gleichaltrig zu den obduzierten Supra-Subduktionsophiolithen der Nordwesttürkei, was darauf hindeutet, dass er einen Teil des vermuteten, aber fehlenden beginnenden intraozeanischen Systems darstellt, das mit der Erzeugung der regionalen Supra-Subduktionsophiolithe verbunden ist. Überreste eines intraozeanischen Paläobogens und supra-subduzierter Ophiolithe der späten Kreide können innerhalb des orogenen Alpen-Himalaya-Gürtels nach Osten verfolgt werden. Dies zeigt, dass die intraozeanische Subduktion der Spätkreide als verbreitetes Ereignis über der absinkenden Platte der Tethys stattfand. Dieses führte zur Insel-Bogenakkretion am aktiven Kontinenntalrand Laurasirns und zur Supra-Subduktion Ophiolith-obduktion auf aus Gondwana stammenden Terranen.…