Le volcanisme basaltique post-collisionnel d’Anatolie Centrale. Etude chronologique, magmatologique et géochimique. Evolution spatio-temporelle

Chronological, magmatological and geochemical study of post-collisional basaltic volcanism in Central Anatolia and its spatio-temporal evolution

• Auteur / Autrice : Gullu Deniz Külahci Doğan
• Direction : Alain Gourgaud, Abidin Temel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Volcanologie et Géochimie
• Date : Soutenance le 01/09/2015
• Etablissement(s) : Clermont-Ferrand 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences fondamentales (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Magmas et Volcans - (LMV) Laboratoire Magmas et volcans
• Jury : Président / Présidente : Jean-Luc Le Pennec
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alain Gourgaud, Abidin Temel, Biltan Kürkçuoğlu, Elif Muratçay Varol
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hervé Guillou, Gürol Seyitoğlu

Mots clés

Mots clés contrôlés

Magmatisme

Quaternaire (ère géologique)

Basalte

Mots clés libres

Turquie

Anatolie Centrale

Post-collisionnel

Quaternaire

Basaltes

Âge K-Ar

Minéralogie

Pétrologie

Géochimie

Turkey

Central Anatolia

Post-collisional

Quaternary

Basalts

K-Ar age

Mineralogy

Petrology

Geochemistry

Résumé

Cette thèse est consacrée à la caractérisation pétrologique et géochimique des basaltes quaternaires post-collisionnels d’Anatolie centrale (strato-volcans Erciyes et Hasandağ et volcanisme dispersé d'Obruk-Zengen et de Karapınar), en se focalisant sur l’évolution spatio-temporelle de ce magmatisme de la Cappadoce (Turquie). Par la géochronologie K-Ar, la coexistence de basaltes alcalins et calco-alcalins a été démontrée, parfois dans un même lieu et à la même époque. Par ailleurs, nos résultats montrent aussi que ces basaltes peuvent être très jeunes (quelques milliers d’années seulement). La minéralogie des basaltes quaternaires de la Cappadoce est la suivante : plagioclase, olivine, clinopyroxène, orthopyroxène et oxydes (magnétite, ilménite). Pourtant, seuls les basaltes de l’Erciyes contiennent de l’orthopyroxène, alors que ceux du Hasandağ et du volcanisme dispersé d’Obruk-Zengen et de Karapınar en sont dépourvus. Les phénocristaux de plagioclases présentent souvent des figures de déséquilibre, attribuées au processus de mélange magmatique : zonages complexes (normaux, inverses, oscillatoires), richesse en inclusions vitreuses, figures de résorption. Toutefois, la minéralogie observée est compatible avec un processus de cristallisation fractionnée dominant. Les géobaromètres utilisés montrent que l’origine des magmas de l’Erciyes est plus superficielle que celle des autres sites. Les résultats en géochimie confirment la dualité minéralogique observée entre l’Erciyes et les autres secteurs, ainsi que les caractères alcalins (néphéline normative) et calco-alcalins de basaltes parfois contemporains. Tous les basaltes étudiés sont enrichis en LREE et LILE. Les données isotopiques (Sr, Nd, Pb, O) montrent l’importance de la source lithosphérique enrichie. L’ensemble des données géochimiques montre aussi la signature d’autres sources et processus comme la contamination par la croûte continentale et l’héritage d’une ancienne subduction.

This thesis revealed the petrological and geochemical characterization of post-collisional Quaternary basalts of Central Anatolia (Erciyes and Hasandağ stratovolcanoes, and dispersed volcanisms of Obruk-Zengen and Karapınar), focusing on the spatiotemporal evolution of the magmatism in Cappadocia (Turkey). K-Ar geochronology indicated the coexistence of alkaline and calc-alkaline basalts from the same location and age. Moreover, the results also show that these basalts may be very young (a few thousand years). The mineralogy of Quaternary basalts from the Cappadocia is as follows: plagioclase, olivine, clinopyroxene, orthopyroxene and oxides (magnetite, ilmenite). Orthopyroxene is observed only in basalts of Erciyes, while it is lacking in Hasandağ and dispersed volcanisms of Obruk-Zengen and Karapınar. The plagioclase phenocrysts often exhibit disequilibrium features attributed to magma mixing process: complex zoning (normal, inverse, oscillatory), concentric zones rich in melt inclusions, resorption features. However, the observed mineralogy is consistent with a dominant fractional crystallization process. The estimated geobarometer show that the origin of magmas of Erciyes is shallower than the other settings. The results in geochemistry confirm not only the mineralogical duality between Erciyes and the other settings but also the coexistence of alkaline (normative nepheline) and calc-alkaline characters of contemporary basalts. All studied basalts are enriched in LREE (Light Rare Earth Elements) and LILE (Large Ion Lithophile Elements). The isotopic data (Sr, Nd, Pb, O) indicate the importance of enriched lithospheric source. All geochemical data also display the signature of other sources and processes such as contamination by the continental crust and heritage of a former subduction.