Büyük Ağrı dağı, Doğu Anadolu’daki tipik koni şeklini koruyan en yüksek (5165 m) ve
~40 km taban çapı ve ~1250 km2 yüzey alanı ile en büyük strato-volkandır. Volkanın ana
gövdesinin büyük bölümünü Kuvaterner yaşlı lavlar oluşturur. Piroklastik döküntü birimleri
ise volkanın kuzey ve kuzeydoğu yamaç/eteklerinde ve zirveye yakın kesimlerde geniş
alanlarda yüzeylenir. Büyük Ağrı volkanını oluşturan lavlar, kalkalkali karakterlidirler ve
bazalt ve trakibazalt’tan riyolit’e kadar uzanan geniş bir bileşim aralığı sergilerler. Hacimce
en yaygın olanları porfirik dokulu andezitlerdir. Ağrı volkanında SiO2 açısından çok zengin
lavların bile volkandan uzak mesafelere akabildikleri görülmektedir. Örneğin volkanın
GD’sundaki en genç ve taze lavlardan biri olan vitrofirik dasit lavı, zirve yakınlarından
püskürerek GD’ya ovadaki bazalt lavları ve alüvyon üstüne kadar akmak suretiyle 12-15 km
kadar mesafe kat etmiştir. Söz konusu lav, kenar duvarları (levee) ile ayrılan lav lobları içeren
~100 m kalınlığında, 8 km eninde ve ~55 km2 alan kaplayan bir lav alanı oluşturmuştur. Bu
değerler, asit bileşimli lavlar için olağan kabul edilen değerlerden çok daha büyük rakamlardır
ve neredeyse (lav kalınlığı hariç) çok daha akışkan bazaltik lavların değerlerine yakındırlar.
Dasit lavının lav kimyasından beklenenden çok daha geniş bir alan kaplaması ve görünüm
oranının (aspect ratio) ~2,5 gibi çok düşük bir değer taşıması, bu lavın olağanüstü yüksek
püskürme sıcaklığına (high temperature lava) sahip olmasından kaynaklanmaktadır.
108Y222 nolu TÜBİTAK-RFBR projesi kapsamında geçekleştirilen arazi ve petrografik
çalışmaları, jeokimyasal analiz sonuçlarından ve uydu görüntülerinden yararlanılarak
bu çalışmada volkanın ayrıntılı bir haritası üretilmiştir. Lavlar, TAS diyagramında alkalisubalkali
ayırım çizgisine yakın ancak subalkali alanda yer alırlar. Ağrı lavlarının ana
element Harker diyagramlarında, tüm elementler SiO2’ye karşı oldukça düz trendler
izlerler. Sc, V, Co ve Ni artan SiO2’e karşı düzenli olarak azalırlar. Sr, ~%57 SiO2’ye kadar
artarken, bu değerden sonra azalmaya başlar. Ba’da benzeri bir negatif trend görülmez. Sr ve
Ba’un davranışı, Ağrı volkanı altında yer almış magma odasındaki kristallenme evriminde
plajioklasın giderek artan önemini ve alkali feldspatın kristallenmediğini gösterir. Y artan
SiO2 ile hafifçe azalırken, Zr, Nb hemen hemen sabit konsantrasyonlarda kalır. Y’un
azalması az oranda amfibol kristallenmesine bağlanabilir. MORB’a normalize çoklu element
paternleri, bu lavların belirgin bir yitim bileşeni sunduklarını ancak bu bileşenin tipik ada yayı lavlarının multi-element desenlerinde görülene nazaran daha zenginleşmiş bir kaynak alana
eklendiğini göstermektedir. Kondrite normalize REE paternleri, LREE’lerin zenginleştiği,
MREE’lerin ise HREE ve LREE’lere göre hafifçe fakirleştiği yukarı konkav bir desen sunar.
Bu, ortaç/asit bileşimli magmalarda az oranda amfibol kristallenmesinin etkisini gösteriyor
olabilir. Ayırımsal kristallenme ve magma karışımı (mixing) işlemlerini test etmek için
kurguladığımız petrolojik modellemelerimiz, Ağrı volkanının magma odasında evrimleşmiş
magmanın primitif bazik magma tarafından periyodik olarak tazelenmiş olması gerektiğini
göstermiştir. Büyük Ağrı volkanındaki lavların büyük bölümünün ortaç bileşimde olması ve
Harker diyagramları üzerinde neredeyse yatay trendler izlemeleri, magma tazelenmesi işlemi
ile homojenleşmeye bağlı olmalıdır. AFC modellemelerimiz, Büyük Ağrı lavları için kabuksal
özümseme oranlarının değişken olduğunu (De Paolo’nun, 1981 sistematiğine göre azami
r=0.7) ancak çoğunlukla orta-düşük r değerleri içerdiklerini göstermiştir. Veri noktalarının
büyük bölümünün modellenmiş eğriler üzerinde çok dar bir F aralığında (F: geriye kalan
ergiyik oranı) kümelenmiş olması, magma odası evrimi süresince magma tazelemesi
işleminin bir fonksiyonu olarak yorumlanabilir. Primitif magma tazelemesinin egemen
olması, hem asimilasyon derecesinin düşük olmasını ve hem de lavların homojenleşmesini
sağlayan temel etken olmuştur.
Anahtar Kelimeler: Kuvaterner volkanizması, magma tazelelesi, homojenleşme, AFC,
Petrolojik modelleme
Greater Ararat is the largest (~40 km diameter corresponding to a footprint area of ~1250
km2) and tallest (5165 m) stratovolcano in Anatolia, still preserving its typical conical
shape. The main edifice of this volcano is made up of the Quaternary lavas while pyroclastic
fall units are exposed across large areas on the northern and northeastern slopes as well
as upper parts close to the summit of the Greater Ararat volcano. Lavas making up the
Ararat volcano are calcalkaline in character, varying in a wide compositional range from
trachybasalt to rhyolite. Porphyiritic andesites are the most abundant lavas in terms of their
volume. A striking fact is that even the most silica-rich lavas erupted from the Ararat volcano
travelled great distances. For example, one of the youngest and freshest lavas of the volcano
is a vitrophyric dacitic lava flow that travelled 12 to 15 km from the SE slope of the volcano
to the SE, reaching over older basaltic flows and alluvium deposits on plain. It forms a ~100
m thick and 8 km wide lava field, which is divided into several lava lobes separated by levees.
The aspect ratio of this dacite lava flow is ~2.5 and area covered by the lava is ~55 km2. These
numbers are far greater than the accepted values for acid lavas, and almost comparable with
the values for low viscosity basaltic lavas except for their greater lava thicknesses. We argue
that the unusually large coverage and low aspect ratio (~2.5) of this dacitic lava should be
related to its extraordinarily high eruptive temperature, which is much higher than expected
from its high silica content.
We produced a detailed map of the Greater Ararat volcano by utilizing detailed field studies,
petrographic descriptions, geochemical analyses and satellite images in the framework of an
international TÜBİTAK-RFBR (Russian Foundation of Basic Research) project # 108Y222.
Lavas of the Ararat volcano plot into the sub-alkaline field on the TAS diagram, close to
the alkaline-subalkaline divide. Major element oxides vs. silica Harker diagrams display
sub-horizontal and flat trends. Sc, V, Co and Ni decrease with increasing silica. Sr increase
until silica reaches to 57%, then decrease with increasing SiO2, forming a notable inflection.
Ba does not show a similar trend; just the opposite way, it increases with silica throughout
fractionation. Behavior of Sr and Ba reveals the importance of plagioclase fractionation
at intermediate to acid magma compositions, and absence of alkaline feldspars in the
fractionation history in the magma chamber beneath the Ararat volcano. Y slightly decreases while Nb and Zr remain almost constant with increasing silica. Variations of Y may be linked
to minor amphibole fractionation. MORB-normalized multi element patterns of the Ararat
lavas display a distinct subduction component similar to those of the other volcanoes in
E Anatolia, however this signature has been imprinted onto a rather enriched source in
Ararat lavas. Chondrite-normalized REE patterns show downward concave patterns with
enrichment in LREEs and a notable depletion in MREEs relative to LREEs and HREEs.
This may imply a minor amphibole crystallization from an intermediate to acid magma
composition.
Our petrological models utilizing plots of highly incompatible elements against highly
compatible elements on normal-normal graphs for the aim of testing fractional crystallization
(FC) and magma mixing processes indicate that the evolved magmas (i.e. via FC) in the
magma chamber beneath the Greater Ararat volcano must have been periodically replenished
by primitive basaltic magmas. We argue that these lavas owe their intermediate composition
and sub-parallel fractionation trends on the Harker diagrams to the aforementioned magma
replenishment and homogenization processes. Our AFC models revealed that crustal
assimilation was variable in Ararat lavas (i.e. r values reaching up to 0.7 in line with
DePaolo’s, 1981 systematics) but mostly display moderate to low values. The fact that the
data points are clustered in a very narrow F (F: the melt remaining) range on the modeled
AFC curves can be explained by the existence of the replenishment of the evolving magma
body with basic primitive magmas throughout the fractionation history. It appears that the
dominance of the magma replenishment was the main reason for lower degrees of crustal
assimilation and homogeneous character of the lavas.
Keywords: Quaternary volcanism, replenishment, homogenization, AFC, petrologic modeling