KB ORTA ANADOLU DARALMA BÖLGESİ NİN SİSMOTEKTONİĞİ

Transkript

1 ÖZET: KB ORTA ANADOLU DARALMA BÖLGESİ NİN SİSMOTEKTONİĞİ K. Esat 1, B. Kaypak 2, B. Aktuğ 3, B. Ecevitoğlu 4, G. Seyitoğlu 5 1 Dr., Jeoloji Mühendisliği Bölümü, Tektonik Araştırma Grubu, Ankara Üniversitesi, Ankara 2 Doç. Dr., Jeofizik Mühendisliği Bölümü, Ankara Üniversitesi, Ankara 3 Prof. Dr., Jeofizik Mühendisliği Bölümü, Ankara Üniversitesi, Ankara 4 Prof. Dr., Yer ve Uzay Bilimleri Enstitüsü, Anadolu Üniversitesi, Eskişehir 5 Prof. Dr., Jeoloji Mühendisliği Bölümü, Tektonik Araştırma Grubu, Ankara Üniversitesi, Ankara esat@ankara.edu.tr KB Orta Anadolu Daralma Bölgesi, sağ yönlü doğrultu atımlı Kuzey Anadolu, Eskişehir ve Kırıkkale-Erbaa Fay Zonlarıyla çevrili, Anadolu Levhası içerisinde yer alan yaklaşık üçgen şekilli bir bölgedir. Bu bölge ve içerisindeki aktif jeolojik yapıların bir kısmı araştırma grubumuz tarafından yakın zamanda tanımlanmıştır. Bu yapıların en önemlileri Eldivan-Elmadağ ve Abdüsselam Kıstırılmış Tektonik Kamaları ile Beypazarı Kör Bindirme Zonu dur. Daralmayla ilişkili jeolojik yapıların konumları, odak mekanizması çözümlerinden elde edilen daralma eksenlerinin gidişleri ve GPS verilerinden elde edilen yamulma eksenlerinin konumları bölgenin güncel olarak KB-GD yönlü bir daralma rejimi etkisi altında olduğunu gösterir. Bölge içerisinde kama yapıları, kör bindirme zonu ve daha küçük ölçekteki diğer daralma yapılarıyla ilişkili sismik etkinlik belirgindir. Bu yapılar aletsel kayıt alınan dönem içerisinde 5 den küçük depremler üretmişlerdir. Bununla birlikte tektonik olarak aktif oldukları ortaya konulan bu yapıların daha büyük depremler üretme potansiyeli vardır. Yakın zamanda Ankara güneydoğusundaki Bala depremlerinde de gördüğümüz gibi daha önce dikkat çekici herhangi sismik bir etkinliğin görülmediği alanlarda yoğun bir hareketlilikle bir anda 5 ve üzeri büyüklüğünde depremler yaşanabilmektedir (30/07/2005, M w 5.3 ve 20/12/2007, M w 5.4). Tarihsel depremlere bakıldığında ise daralma bölgesi içerisinde Beypazarı, Çankırı ve Çorum civarında yıkıcı depremlerin olduğu görülmektedir. Sonuç olarak KB-GD yönlü aktif bir daralma etkisi altındaki bölge içerisinde tanımlanan yapılar, bölgeyi çevreleyen ana fay zonlarıyla birlikte deprem risk ve tehlike analizlerinde önemle dikkate alınmalıdır. ANAHTAR KELİMELER: Orta Anadolu, Tektonik, Depremsellik SEISMOTECTONICS OF THE NW CENTRAL ANATOLIAN CONTRACTIONAL AREA ABSTRACT: The NW Central Anatolian Contractional Area is an approximately triangular shaped region within the Anatolian Plate, surrounded by the dextral North Anatolian, Eskişehir and Kırıkkale-Erbaa Fault Zones. Our research group has recently identified this region and some of the active geological structures in it. The most important of these structures are the Eldivan-Elmadağ and the Abdüsselam Pinched Crustal Wedges and the Beypazarı Blind Thrust Zone. Position of the contraction related geological structures, trend of the contraction axes obtained from the focal mechanism solutions, and position of the strain axes calculated from the GPS data all show that the area is under influence of an active NW-SE directed contractional regime. The seismic activity which is related to the wedge structures, blind thrust zone and other contraction related smaller scale structures is apparent. These 1

2 structures produced earthquakes smaller than magnitude 5 during the instrumental period. However, these tectonically active structures have the potential to produce larger earthquakes. Earthquakes of magnitude 5 or more can be experienced suddenly and intensively in an area where there is no remarkable seismic activity, as we have recently seen in the Bala earthquakes in the southeast Ankara (30/07/2005, M=5.3; 20/12/2007, M=5.4). When we look at the historical earthquakes, it is seen that there are destructive earthquakes in Beypazarı, Çankırı, and Çorum in the contractional area. Consequently, the structures defined in the area under the active NW-SE contractional regime should be considered in earthquake risk and hazard analyses together with the main fault zones surrounding the region. KEYWORDS: Central Anatolia, Tectonics, Seismicity 1. GİRİŞ Türkiye dünyanın en etkin deprem kuşaklarından biri olan Alp-Himalaya Orojenik Kuşağı nda yer alır. Türkiye nin günümüzdeki deprem etkinliğini kontrol eden başlıca tektonik dinamikler doğuda Arap Levhası yla Avrasya ve Anadolu Levhalarının çarpışması sonucunda gelişen daralma rejimi ve batıda Afrika Levhası nın Ege ve Kıbrıs Yayları boyunca Anadolu Levhasının altına dalmasıyla kabukta gelişen genişleme rejimidir (McKenzie 1972, Şengör 1980) (Şekil 1a). Bu tektonik rejimlerin etkisi altındaki Türkiye ve yakın çevresi sıklıkla 6 ve üzeri büyüklükteki depremlerin yaşandığı bir bölgedir. Şekil 1. KB Orta Anadolu nun ana neotektonik unsurları. KAFZ: Kuzey Anadolu Fay Zonu; BKBZ: Beypazarı Kör Bindirme Zonu; AKTK: Abdüsselam Kıstırılmış Tektonik Kaması; EKTK: Eldivan-Elmadağ Kıstırılmış 2

3 Tektonik Kaması; KEFZ: Kırıkkale-Erbaa Fay Zonu; EFZ: Eskişehir Fay Zonu; TFZ: Tuzgölü Fay Zonu. Faylar Emre vd (2013), Seyitoğlu vd (2000; 2009; 2015), Özsayın ve Dirik (2007; 2011), Esat ve Seyitoğlu (2010), Esat (2011), Esat vd (2014; 2016b) den alınmıştır. Kırmızı daireler aletsel dönemde kaydedilmiş büyüklüğü 3 ve üzeri depremlerdir (Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü Katalog verisidir). Yeşil alanlar kenet zonuna ait ofiyolitik melanj kayalarını gösterir. KB Orta Anadolu Daralma Bölgesi (KBDB) doğudaki yaklaşık kuzey-güney yönlü daralma etkisi altındaki bölgeyle batıdaki yaklaşık kuzey-güney yönlü genişleme bölgesinin arasında yer alır (Esat ve Seyitoğlu 2010, Esat 2011, Esat vd 2016a). KBDB, sağ yönlü doğrultu atım karakterindeki Kuzey Anadolu Fay Zonu (KAFZ), Eskişehir Fay Zonu (EFZ) ve Kırıkkale-Erbaa Fay Zonu (KEFZ) ile çevrilidir (Şekil 1b). Batıda KAFZ ve EFZ birbirine Bursa civarında yaklaşırken (29 D boylam), doğuda KAFZ ve KEFZ Niksar civarında kesişir (37 D boylam) ve her iki uçta da fayların yaklaşması-kesişimi ile dar açılı V şeklinde bir geometri oluşur. Ankara nın güneyinde ise KEFZ ve EFZ geniş bir zon içerisinde birbirine yaklaşır (33 D boylam civarı). Bala nın yaklaşık 25 km kuzeykuzeydoğusunda KEFZ in sonlandığı görülürken, yaklaşık 60 km güneybatısında ise EFZ Tuz Gölü nün kuzeybatısında sonlanır. Doğrultu atımlı fay zonlarıyla çevrili KBDB içerisinde Ankara nın batısından doğusuna doğru yaklaşık kuzeybatıgüneydoğu daralmayla ilişkili yakın zamanda tanımlanmış üç önemli yapı dikkat çeker: Beypazarı Kör Bindirme Zonu (BKBZ) (Seyitoğlu vd 2017), Abdüsselam Kıstırılmış Tektonik Kaması (AKTK) (Esat 2011, Esat vd 2017) ve Eldivan-Elmadağ Kıstırılmış Tektonik Kaması (EKTK) (Seyitoğlu vd 2000, 2009) (Şekil 1b). Bu yapılarla ilişkili aletsel dönem içerisindeki depremsellik belirgindir. Bununla birlikte depremlerin büyüklükleri 5 in altındadır. Bu yapıların dışında bölge içerisindeki önemli deprem kaynakları Orta-Çankırı da ve Çorum çevresinde gözlenir. KAFZ, EFZ ve KEFZ üzerindeki depremler hariç tutulursa aletsel dönemde bölgede kaydedilmiş en büyük deprem (M w 6.0) Orta-Çankırı depremidir Bölge içerisinde yakın zamanda tanımlanmış ana yapılar Eldivan-Elmadağ Kıstırılmış Tektonik Kaması (EKTK) Ankara ile Çankırı arasında gözlenen EKTK, kabuktaki daralmayla birlikte KAFZ ve KEFZ arasında yükselen temel kayalarının daha genç çökel kayalarla ilişkisinin yükseltinin doğu kenarı boyunca bindirme, batı kenarı boyunca da normal faylı olduğu bir yapıyı tanımlar (Seyitoğlu vd 2000, 2009). Her iki tür fay da yükselmeyle birlikte eş yaşlı olarak gelişmiştir. Bu yapıyla ilişkili depremsellik EKTK yı sınırlayan fayların günümüzde etkin olduğunu gösterir Abdüsselam Kıstırılmış Tektonik Kaması (AKTK) Ankara nın hemen batısında yer alan AKTK yapısal olarak EKTK ile benzerlik gösterir. Kuzeybatı-güneydoğu yönlü daralmanın etkisiyle yükselen Neojen öncesi temel kayalarının oluşturduğu yükseltinin doğu kenarı bindirme, batı kenarı normal karakterde eş yaşlı faylara sahiptir (Esat 2011, Esat vd 2017). Kuvaterner birimleri de deforme eden bu yapıyla ilişkili yoğun olmasa da bir deprem etkinliği gözlenir. AKTK nin uzanımı boyunca kuzeydoğu ve güneybatısında kör bindirmeler görülür. Güneybatıdaki bu kör bindirmeler Eskişehir Fay Zonu nun Ilıca Kolu nda sonlanır (Esat vd 2016b) Beypazarı Kör Bindirme Zonu (BKBZ) Önceleri Beypazarı monoklinali olarak tanımlanan yapı yakın zamanda Beypazarı Fay İlerleme Kıvrımları olarak tanımlanmış ve bu kıvrımların oluşumu BKBZ ile ilişkilendirilmiştir (Seyitoğlu vd 2017). İnözü Vadisi civarında yapısı net olarak gözlenebilen BKBZ, Beypazarı, Kilci ve Başören kör bindirmeleri ile Erenler geri bindirmesinden oluşur. Yapıyla ilişkili depremsellik BKBZ nin günümüzde de etkin bir yapı olduğunu gösterir. 3

4 2. BÖLGENİN SİSMOTEKTONİK ÖZELLİKLERİ Aletsel dönem kayıtları KBDB içerisinde büyüklüğü 6 ya varan depremlerin varlığını gösterir. Daralma yapıları olan EKTK, AKTK ve BKBZ ile ilişkili depremlerin büyüklükleri 5 i geçmez. Bu yapılarla ilişkili depremler belirgindir. AKTK nin doğusunda Kazan Ovası nı sınırlayan normal fay karakterindeki Kazan Fayı da bölgedeki önemli deprem kaynaklarından biridir (Toori 2005). Kazan Fayı nın doğusunda küçük bir kama yapısı olarak Çubuk Ovası nın batısında gözlenen Melikşah-İkipınar Yükseltisi de bölge için potansiyel bir deprem kaynağıdır (Seyitoğlu vd 2013) (Şekil 2). Bu ana yapıların dışında tarihindeki Orta-Çankırı depreminin ana şoku (M w 6.0) ve artçıları, daha önce belirgin bir sismik etkinliğin görülmediği KAFZ ın hemen güneyindeki alanda KKB-GGD yönlü bir deprem kümelenmesini doğurmuştur. Orta depremleri sol yönlü doğrultu atımlı Dodurga Fay Zonu (Koçyiğit vd 2001) ya da doğuya doğru eğimli sol yönlü verev normal bir listrik fayla ilişkilendirilmiştir (Çakır ve Akoğlu 2008). Ana şokun odak mekanizması çözümü doğrultu atım bileşenli normal faylanmayı, büyük artçıların çözümleri ise normal faylanmayı gösterir (Çakır ve Akoğlu 2008). Orta depremlerinin EKTK nin batı kenarıyla ilişkili olabileceği de düşünülmektedir (Esat 2011). KBDB nin doğu bölümünde Çorum civarında gözlenen deprem kümelenmesi de ayrıca dikkat çekicidir (Şekil 1b). KAFZ ve KEFZ arasında kalan bölgedeki depremlerin odak mekanizması çözümleri doğrultu atımlı faylanmayı gösterir (Şekil 3). Şekil 2. Ankara çevresindeki yapıların konumunu gösteren birleştirilmiş enine kesit (altta) ve kesit hattını gösteren DEM görüntüsü (üstte). 4

5 Bölgedeki önemli depremlerden elde edilmiş odak mekanizması çözümlerinin P eksen konumlarına göre bölge yaklaşık kuzeybatı-güneydoğu yönlü bir daralma etkisi altındadır (Şekil 3). Şekil 3. a) KB Orta Anadolu Daralma Bölgesi ndeki önemli depremlerin odak mekanizması çözümleri (Baran 1996, Taymaz vd 2007, Esat 2011, Esat vd 2014; 2016b, Global CMT, Seyitoğlu vd 2009; 2015; 2017) b) Çözümlerin P eksenlerinin küresel projeksiyondaki dağılımı yaklaşık KB-GD yönlü daralmayı gösterir. Türkiye Ulusal Temel GPS Ağı (TUTGA) na ait 69 istasyonun verileri kullanılarak bölge için bir yamulma analizi de gerçekleştirilmiştir. İstasyonlar arasında kalan üçgen alanların merkezindeki ana yamulma eksenlerinin (daralma ve genişleme) konumları büyük oranda kuzeybatı-güneydoğu yönlü daralmayı ve ona dik yönlü olarak kuzeydoğu-güneybatı genişlemeyi gösterir (Şekil 4). Alanlar içerisindeki eksenlerin bu konumları çoğunlukla değişmemekle birlikte, yamulmanın değerleri birbirlerine göre artmakta ya da azalmaktadır. Yamulma analizi sonucundaki değerlerin %95 ve %99 güven aralığı düzeyinde anlamlı olup olmadıkları kontrol edilmiş buna göre güvenilir olan ana yamulma değerlerine ait üçgen alanları renklendirilerek harita üzerinde gösterilmiştir (Şekil 4). 3. SONUÇLAR KBDB içerisinde meydana gelmiş depremlerin odak mekanizması çözümleri ile GPS verilerinden elde edilen ana yamulma eksenlerinin konumları bölgedeki kuzeybatı-güneydoğu daralmayı işaret eder. Bölge içerisinde ana yapılar olarak tanımlanan EKTK, AKTK ve BBTZ üzerinde aletsel dönemde 5 ten büyük bir deprem etkinliği görülmemekle birlikte, Orta ( , M w 6.0) ve Bala (30/07/2005, M w 5.3 ve 20/12/2007, M w 5.4) depremlerinde de gözlendiği üzere belirgin bir sismik etkinliğin görülmediği ve beklenmediği yerlerde bir anda 5 ve üzerinde hasar yapıcı depremler olabilmektedir. KBDB içerisinde Kuvaterner birimleri etkilediği gözlenen bu yapılar da benzer şekilde 5 ve üzeri deprem üretme potansiyeline sahiptir. Ankara, Beypazarı, Çankırı ve Çorum da yıkım, hasar ve ölümlere neden olan tarihsel deprem kayıtları da ayrıca bölgedeki önemli sismik etkinliğe bir işarettir. Bu nedenle bu yapıların paleosismolojik çalışmalarla da incelenmesi ve deprem risk ve tehlike analizlerinde dikkate alınmaları gerekmektedir. 5

6 Şekil 4. TUTGA verilerinden elde edilmiş ana yamulma eksenleri. Maksimum (üstte), minimum (ortada) ve her iki (altta) yamulma eksen değerlerine göre istatistiksel olarak %95 güven aralığında olan üçgenler turuncu, %99 olanlar yeşille gösterilmiştir. Yamulma eksenlerinin konumu genel olarak jeolojik ve sismolojik veriyle uyumludur. 6

7 KATKI BELİRTME Bu çalışma Ankara Üniversitesi BAP Koordinasyon Birimi Koordinatörlüğü nün (Proje no: 06B ) ve Türkiye Ulusal Jeodezi ve Jeofizik Birliği (TUJJB)-Ulusal Deprem Programı (UDP) nın (Proje no: TUJJB-UDP ) desteğiyle gerçekleştirilmiştir. KAYNAKLAR Baran, B. (1996). Ankara batısının sismotektonik incelemesi. Yüksek Lisans Tezi, Jeoloji Müh. Bölümü, Ankara Üniversitesi, Ankara. Çakır, Z. ve Akoglu, A.M. (2008). Synthetic aperture radar interferometry observations of the M=6.0 Orta earthquake of 6 June 2000 (NW Turkey): Reactivation of a listric fault. Geochemistry Geophysics Geosystems 9:8, Q08009, doi: /2008gc Emre, Ö., Duman, T.Y., Özalp, S., Elmacı, H., Olgun, Ş. ve Şaroğlu, F. (2013). 1:1,250,000 ölçekli Türkiye diri fay haritası. MTA özel yayın serisi 30, Ankara. Esat, K. (2011). Ankara çevresinde Orta Anadolu'nun neotektoniği ve depremselliği. Doktora Tezi, Jeoloji Müh. Bölümü, Ankara Üniversitesi, Ankara. Esat, K., Çıvgın, B., Kaypak, B., Işık, V., Ecevitoğlu, B. ve Seyitoğlu, G. (2014). The Bala (Ankara, central Turkey) earthquakes: a case study for strike-slip fault terminations. Geologica Acta 12:1, Esat, K., Seyitoglu, G., Ecevitoglu, B., Kaypak, B., Aktug, B. ve Isik, V. (2016a). The NW Central Anatolian Contractional Area: A Major Strike-Slip Fault Zones Induced Neotectonic Region in the Anatolian Plate, Turkey. Geological Society of America Abstracts with Programs, Vol. 48, No. 7, Paper no Esat, K., Kaypak, B., Işık, V., Ecevitoğlu, B. ve Seyitoğlu, G. (2016b). Eskişehir Fay Zonu nun güneydoğu bölümünü oluşturan Ilıca Kolu: Orta Anadolu da sağ yanal doğrultu atımlı aktif bir yapı. MTA Dergisi 152, Esat, K. ve Seyitoğlu, G. (2010). Neotectonics of North Central Anatolia: a strike-slip induced compressional regime. Tectonic Crossroads: Evolving Orogens of Eurasia-Africa-Arabia, Middle East Technical University, Ankara, Abstracts, p.38. Koçyiğit, A., Rojay, B., Cihan, M. ve Özacar, A. (2001). The June 6, 2000, Orta (Çankırı, Turkey) earthquake: sourced from a new antithetic sinistral strike-slip structure of the North Anatolian fault system, the Dodurga fault zone. Turkish Journal of Earth Sciences 10, McKenzie, D.P. (1972). Active tectonics of the Mediterranean Region. Geophysical Journal of the Royal Astronomical Society 30, Özsayın, E. ve Dirik, K. (2007). Quaternary activity of the Cihanbeyli and Yeniceoba Fault Zones: İnönü-Eskişehir Fault System, central Anatolia. Turkish Journal of Earth Sciences 16, Özsayın, E. ve Dirik, K. (2011). The role of oroclinal bending in the structural evolution of the Central Anatolian Plateau: evidence of a regional changeover from shortening to extension. Geologica Carpathica 62:4,

8 Seyitoğlu, G., Kazancı, N., Karadenizli, L., Şen, Ş., Varol, B. ve Karabıyıkoğlu, T. (2000). Rockfall avalanche deposits associated with normal faulting in the NW of Çankırı Basin: Implications for the postcollisional tectonic evolution of the Neo-Tethyan suture zone. Terra Nova 12, Seyitoğlu, G., Aktuğ, B., Karadenizli, L., Kaypak, B., Şen, Ş., Kazancı, N., Işık, V., Esat, K., Parlak, O., Varol, B., Saraç, G. ve İleri, İ. (2009). A late Pliocene - Quaternary pinched crustal wedge in NW central Anatolia, Turkey: a neotectonic structure accommodating the internal deformation of the Anatolian plate. Türkiye Jeoloji Bülteni, 52:1, Seyitoğlu, G., Ecevitoğlu, B., Esat, K., Kaypak, B., Aktuğ, B., Işık, V. ve Aldaş, G.U. (2013). Ankara çevresindeki aktif fayların jeolojik ve jeofizik yöntemlerle incelenmesi. TUJJB Ulusal Deprem Programı raporu (Proje no: TUJJB-UDP-01-10). Seyitoğlu, G., Ecevitoğlu, B., Kaypak, B., Güney, Y., Tün, M., Esat, K., Avdan, U., Temel, A., Çabuk, A., Telsiz, S. ve Uyar Aldaş, G. (2015). Determining the main strand of the Eskişehir strike-slip fault zone using subsidiary structures and seismicity: a hypothesis tested by seismic reflection studies. Turkish Journal of Earth Sciences 24:1, Seyitoğlu, G., Esat, K., Kaypak, B. (2017). KB İç Anadolu'daki ana neotektonik yapılardan biri: Beypazarı Kör Bindirme Zonu ve ilişkili fay-ilerleme kıvrımları. MTA Dergisi 154, Şengör, A.M.C. (1980). Türkiye nin neotektoniğinin esasları. Türkiye Jeoloji Kurumu yayını, 40 s. Taymaz, T., Wright, T. J., Yolsal, S., Tan, O., Fielding, E. ve Seyitoğlu, G. (2007). Source characteristics of the 6 June 2000 Orta Çankırı (central Turkey) earthquake: a synthesis of seismological, geological and geodetic (InSAR) observations, and internal deformation of the Anatolian plate. Geological Society, London, Special Publications 291:1, Toori, M (2005). Orhaniye ve civarının (KKB Ankara-Türkiye) Neojen stratigrafisi ve tektoniği. Yüksek lisans Tezi, Jeoloji Müh. Bölümü, Hacettepe Üniversitesi, Ankara. 8