Oluşumu umu ve Evrimi

Transkript

1 Büyük Ölçekli Normal Fayların Oluşumu umu ve Evrimi Prof. Dr. Erdin Bozkurt ODTÜ Prof. Dr. A. Aykut Barka yı anma toplantısı Şubat, 2006 ITU/AYBE

2

3

4 Gerilmeli Tektonizmanın n Yaşı ve KökeniK 1. Tektonik Kaçış Modeli [~12 My: Geç Serravaliyen] 2. Orojenik Çökme Modeli [~18 My: Erken-Orta Miyosen] Kıtasal Deformasyonun Oranı 1. >60 mm y-1 (110 mm y-1 kadar da olabilir; Jackson & McKenzie 1988) 2. ~3-4 mm y-1 (Westaway 1994a, b; Le Pichon vd. 1995; Straub vd. 1997; Reilinger vd. 1997; Kahle vd. 2000) Grabenler evrimlerini bu tarihten itibaren günümüze kadar sürdürdüler 3. Yay-ardı Havzası Gerilme Modeli [60-5 My] 4. Bölümler Halinde, İki aşamalı Model a. Erken-Orta Miyosen orojenik çökme b. Pliyo-Kuvaterner modern graben oluşumu [~5 My]

5 katı konumdan sıvı konuma geçen kıta kabuğunun dayınım gücüzayıflar; kısmen ergimiş alt kıta kabuğu üst kıta kabuğunun en üst kesimleri ile litosferik manto arasındaki ilişkiyi kopararak gerilmeye neden olur. OROJENİK ÇÖKME Kalınlaşan kıta kabuğu kendi ağırlığını taşıyamıyacak kadar zayıflar ve yer çekimine bağlı olarak akmaya başlar Orojenlerin çekirdeğinde gelişen migmatitler ki kısmi ergimeye işaret eder VE bu modelin en önemli verilerini oluştururlar:

6 Orojen Sınırlarını Denetleyen Kuvvetlerdeki Değişim Dalan kıta kabuğunun geriye doğru hareket etmesi de (subduction rollback) geri planda gerilme oluşturur. Avrasya Kıtası Ege Denizi Afrika Kıtası

7 Litosferik montonun dalım açısındaki değişiklikler yakınlaşan kıtalar arasındaki dalma açısının zaman içinde değiştiği bilinmektedir; bu da orojeni sıkışma halinde tutan kuvvet bütçesinde değişimlere sonuç olarak da, gerilmeye neden olabilir. Mantovani vd. 2001

8 Afrika kıtasının Avrupaya doğru güncel Hareketi Avrasya 4 mm/y 11 mm/y Afrika

9 30-45 my my 5-10 my 0-5 my

10 Avrasya TEKTONİK KAÇIŞ MODELİ Anadolu 25 mm/y Arabistan

11 Avrasya Sabit hızlı Anadolu yavaş Arabistan Afrika 20 mm/yıl McClusky vd. 2000

12 Yapısal unsurları ile morfolojideki yansımalarına göre kıtasal gerilme üç ayrı şekilde gelişebilir (England 1983; Buck 1991)

13 Dar Riftleşme (Narrow Rifting)

14 Geniş Riftleşme (Wide Rifting)

15 Çekirdek Kompleks (Core Complex)

16 ÇEKİRDEK KOMPLEKSLER (CORE COMPLEXES)

17 Çekirdek kompleks evrimi, kıtasal deformasyon sırasında dramatik/büyük ölçekli kütle ve ısı transferini temsil eder. Başka bir deyişle, çekirdek kompleksler kıtasal kalınlaşmayı takip eden dönemde gerilmeye bağlı olarak yüzeyleyen yüksek dereceli metamorfik kaya mostralarıdır (Dewey 1988). Yüzeylemeyi kontrol eden faylar (makaslama kuşakları) genelde yüksek dereceli metamorfikler ile düşük dereceli metamorfikleri bir araya getirirler.

18 Çekirdek kompleksler çok sayıda yapısal unsurdan oluşur: 1. taban bloğunda yüzeyleyen orta kıtasal kabuğa veya daha derinlere ait olan kayaçlar ki bunlar metamorfik kayaçlar ile birlikte gelişen granitoyidlerdir 2. düşük eğimli (< ~30º) sünümlü-kırılgan makaslama kuşakları SIYRILMA FAYLARI (detachment faults) 3. tavan bloğunda ise genelde düşük dereceli ve/veya metamorfizma geçirmemiş ancak yoğun kırılgan deformasyon yaşamış kayaçlar yer alır.

19

20

21 Büyük Ölçekli Normal Fayların Oluşumu ve Evrimi

22 Hasan Sözbilir (Dokuz Eylül Üniversitesi, Jeoloji Mühendisliği Bölümü) N. Bozkurt Çiftçi (TPAO, Arama Grubu)

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32 Fay Kayacı Stratigrafisi

33 Masiv Mesozoik kireçtaşları (breşleşmemiş); tabakalanma genellikle görünmüyor Geniş kuşaklar oluşturan karbonat parçalarından muhteva, kalsit çimentolu fay breşi; yer yer boşluklar içeriyor

34 İnce levhalar halinde basınçla sıkıştırılmış, yeniden çimentolanmış breş (kayma düzlemi breş levhaları slip-plane breccia sheets)

35

36

37 Kayma düzlemi breşlerinin üzerinde gelişmiş oluklu (corrugated) kayma düzlemleri; Ana düzlem en üsteki düzlem olup taban bloğundaki breşleri tavan bloğundaki kollüvyonlardan ayırır. Oluklu (corrugated) kayma düzlemleri: ana düzlem, taban bloğunu oluşturan kayma düzlemi breşlerinden tavan bloğu kollüvyonlarını birbirinden ayıran en üstteki yapıdır.

38 Doğrusal izler veya yersel düzlemsel breşleşmiş kollüvyon

39

40 modern yamaç çökellerinin altında yeralan breşleşmemiş kollüvyon

41 KAYMA DÜZLEMİ ÜZERİNDEKİ YAPILAR Kayma düzlemleri ayna gibi bir parlak ve pürüzsüz görülmelerine rağmen gerçekte mükemmel düzlemler değillerdir; genelde birbirlerine paralel/koşut ve yarı-koşut uzanımlı çeşitli çizgisel yapılar ile süslenmişlerdir. Çizikler (Striae) Alet izleri (Tool marks) Yivler (Gutters) Oluklar (Corrugations)

42 Çizikler (Striae) [kayma çizikleri (sliplines/striations) sıyrıklar (scratches) ve yivler (minor grooves) ] Yaygın; Uzunlukları ~ 40 cm civarında; Diğer yapıların üzerine gelişler (tersi mümkün değildir; yani kayma düzlemlerinin üzerindeki en genç yapılardır; kollüvyonlarda matriksi oluşturan kum ve mil tanelerininin aşındırması (sürtünme aşındırması) sonucu oluşurlar

43

44 Yivler (Gutters) Doğrusal, dik/keskin-kenarlı, düz-tabanlı, genişliği bir kaç cm ye kadar ulaşabilen ve kayma düzlemi breşlerinin içine 1-2 cm e derine kadar açılan kanallardır. Fay/kayma düzlemleri üzerinde yaygın doğrusal/lineer bir yapı oluşturmazlar. Kayma düzlemlerinin üzerlerindeki breş ve/veya kollüvyonlardaki taneler tarafından aşındırılması sonucu oluşurlar.

45 Alet İzleri (Tool tracks) Yaygın yapılar değillerdir; en-üst kayma düzlemleri üzerinde gelişen izole çentiklerdir Üst bölümlerinde daha derinlerdir Üst bölümleri düzensiz, alt kesimleri ise doğrusaldır Kollüvyonları oluşturan iri tanelerin bir saban/pulluk gibi kayma/fay düzlemini yararak işlemesi sonucu gelişmişlerdir; SONUÇ OLARAK, şüphe götürmeyen kinematik belirteçlerdir.

46 Oluklar (Corrugations) Büyük ölçekli bir çok normal fay kayma yönüne koşut/yarıkoşut, eğim yönünde dalımlı çok sayıda sırt ve yiv/saban izi şeklindeki oluklarla karakterizie olurlar. Küçük Ölçekli: dalga boyu metrelerle ifade edilen yapılar Büyük Ölçekli: yüzlerce metre ve/veya kilometrelerle ifade edilen dalga boyu olan, çoğunlukla kavisli veya üçgenimsi yapılar.

47

48

49 Çatlaklar (Fractures) Kayma düzlemine dik gelişen, birbirlerine paralel uzanımlı ve sık aralıklı çatlaklar kayma düzlemi üzerinde gelişen önemli yapılardan biridir. Bu çatlakların kayma düzlemi ile yaptığı arakesit oluk ve fay çiziklerine de dik konumludurlar. Fay düzleminin yanısıra kayma düzlemi breşlerinide keserler. Bu yapılar fay düzlemi üzerinde görünümleri nedeniyle El-tarağının dişlerine benzeyen Tarak Şekilli Çatlaklar (Comb fractures) Tarak çatlaklarının yanı sıra, kayma çiziklerine paralel olarak gelişen dik çatlaklarda karakteristik olarak fay düzlemi üzerinde gelişirler.

50

51

52

53 Tarak şekilli çatlaklar ve fay düzlemlerinin arakesitleri, kimi zaman hilal-şekilli olabilirler: HAREKET YÖNÜ Bu çatlaklar, genelde sismisite sonrası gelişen stres düzeninin yeniden şekillenmesi sırasında tansiyon çatlakları olarak gelişirler sismisite sonrası stres boşalması

54

55 Büyük Ölçekli Normal Fayların Evrimi İki istasyon

56

57

58

59

60

61 KD-GB GERİLME

62

63

64

65

66

67

68 KD-GB GERİLME

69 Avrasya Sabit NEDEN KD-GB GERİLME? Anadolu Arabistan Afrika 20 mm/yıl McClusky vd. 2000

70 TRIAKSIAL GERİLME STRES PERMÜTASYONU (değiş-tokuş)

71 FAYLANMANIN YAŞI var olan fay(ların) yeniden hareket kazanması ZİG-ZAG FAYLAR NEDEN OLUŞUR?

72

73 fay uçlarının zaman içinde ilerleyip (kavisli) birleşmeleri

74

75

76 basamaklı fayları birbirlerine bağlayan yeni bir fayın oluşması

77

78

79

80

81

82 Mekanizma var olan fay veya çatlakların yeniden hareket kazanması (YENİ SONUÇ) basamaklı (en echelon) fay sistemlerinin progresif olarak parçalanıp-yarılması fay uçlarının zaman içinde ilerleyip (kavisli) birleşmeleri VEYA basamaklı fayları birbirlerine bağlayan yeni bir fayın oluşması

83 Aktarım Rampalarında (Relay Ramps) Deformasyon

84

85 İki farklı yönde gelişen faylar

86 İki farklı yönde gelişen faylar: 1. Yaklaşık D-B gidişli 2. Yaklaşık K-G gidişli

87 basamaklı fayları birbirlerine bağlayan yeni bir fayın oluşması Breaching fault

88

89 PALEOSTRES ANALİZİ

90

91

92 KÜME ANALİZİ D-B, KD-GB ve KB-GD gidişli faylar: eğimve doğrultu-atımlı hareket KKB-GGD gerilme (bölgesel gerilme ile uyumlu) Φ= [(σ2 σ3) / (σ1 σ3)] tek-yönlü / sab gerilme σ2 değeri σ3 den ziyade σ1 e daha yakın σ1/σ2 stres permütasyonu (değiş-tokuşu): σ3 ekseninin sabit olduğu tek bir stress düzeni içerisinde normal ve doğrultu atımlı hareketlerin birbiri ardına veya girik gelişmesi KKD-GGB gidişli ve B ya eğimli normal faylar BKB-DGD-yönlü gerilme; Akçapınar aktarım rampasını denetleyen faylara paralel Ф zayıf tanımlanan σ1 ve σ2 eksenleri; iyi tanımlanmış σ3 ekseni yersel stres anamolisi Aktarım rapmasını parçalayan fayıda içeren K G-faylar, D-B-gidişli fayları kesiyor K G-faylar daha genç küme analizi sonucu ayırt edilen A ve B grubu faylar stress alanındaki gerçek değişimi gösteriyor Aktarım rampasındaki stress alanı zaman içerisinde bölgesel K-G gerilmeden yersel D-B gerilmeye dönüyor

93 Aktarım rampalarında olası yapısal stil değişimi, bu alanlarda oluşan fayların yönelimindeki değişim ile açıkça ortaya çıkmaktadır; Yersel stres anamolisi sunan aktarım rampalarındaki stress alanı evrimleri sırasında zaman ve mekanda (uzaysal) bölgesel stress alanından sapmaktadır; Rampa evirimin erken safhalarında, faylar arasındaki etkileşim sınırlı olup, stress yönü bölgesel değerlerle uyumludur; Ancak, rampa gelişiminin ileri safhalarında fay segmanları arasındaki etkileşim artar, rampa alanı yeni bir fayın oluşumu ile parçalanır, yersel stres alanı oluşur; Bu aşamda aktarım rampasındaki gerilme, rampayı denetleyen faylara parallel fakat bölgesel/ana gerilme yönüne verev/dik gelişir

94 PALEOSTRES ANALİZLERİNE DİKKAT!..

95 TEŞEKK EKKÜR R EDERİM