KUZEY ANADOLU FAYI NIN GÜNEY MARMARA KOLLARI ve BÖLGENİN TEKTONİK YAPISI

Transkript

1

2

3 KUZEY ANADOLU FAYI NIN GÜNEY MARMARA KOLLARI ve BÖLGENİN TEKTONİK YAPISI Cenk YALTIRAK İstanbul Teknik Üniversitesi Jeoloji Mühendisliği Bölümü Ayazağa/İstanbul Giriş Marmara bölgesinde en etkin tektonik yapı Kuzey Anadolu Fayı (KAF) ve kollarıdır (Şekil 1). KAF nın kollara ayrıldığı Marmara Bölgesinde kuzey kolun karakteri ve uzanımı hakkında yapılan çalısmaların çokluğuna rağmen orta ve güney kol hakkında çalışmalar sınırlı sayıda, neredeyse yok gibidir. Güney Marmara da Neotektonik dönemde oluşan Gemlik, Bursa, Yenişehir havzaları ve oluşumları hakkında net bir bilgi bulunmamaktadır. Bu havzalar hakkında yapılmış tez araştırmaları ve hidrojeoloji araştırmaları bulunmakla birlikte bunlar, KAF ve güney kollarının kinematiği hakkında bilgi vermezler (Göçmen vd., 1973; Genç vd., 1986; Kaymakçı 1991; Imbach 1992; Ekşi, 1992; Imbach 1993). Aynı şekilde KAF nın bölgedeki orta ve güney kolunun kinematiği de ayrıntılı bilinmemektedir. Orta kolun denize ulaştığı Gemlik Körfezi nin oluşumu hakkında yapılan yayınlar genel çerçevede kara araştırmalarının derlenmesi, hendek çalışmaları ve sınırlı sayıda sismik kesitin değerlendirildiği raporlardan oluşmaktadır (Kurtuluş, 1985; Özhan, 1986; Tsukuda vd, 1989; Barka and Kuşçu, 1996). Bölgenin tektonik evrimine ışık tutacak sismik stratigrafi (Alpar ve Çizmeci, 1999) ve tektonik (Yaltırak ve Alpar, 2001) ağırlıklı çalışmalar çok Şekil 1. Marmara Denizi ve Kuzey Ege nin aktif faylari ve bu faylarda olan depremlere ait fay çözümleri (Yaltırak vd 2000b dan alınmıştır) yakın bir zamanda sonuçlanmıştır. Bölgenin fayları ve birbiriyle olan ilişkileri ise depremin önceden tahmin edilmesi konusunu işleyen bir araştırmayla tartışmaya açılmıştır (Yaltırak vd 2000). Bu çalışmada ortaya konulan faylar ve havzalar, hidrojeoloji (Göçmen vd.,1973), saha araştırmaları (Genç vd., 1986) ve sıcaksu kaynakları (Imbach, 1992; Eisenlohr, 1995) üzerine yapılan araştırmalardan derlenmiş, saha araştırmaları ve uydu fotoğrafları üzerinden yeniden üretilmiştir (Şekil 2). Bölgenin tektonik yapısı ile ilgili bu çalışma da Yaltırak vd (2000a) tarafından deprem öncesi deformasyonların sığ kuyularda sebep olduğu değişiklikler ile bölgesel tektonik paternin arasındaki ilişkiyi irdelemektedir. Yaltırak vd (2000a) bölgedeki KAF la eşyaşlı fay paterni ile Trakya-Eskişehir Fayı nın (TEF) (Yaltırak vd, 1998; Sakınç vd, 1999) bölgedeki ilişkisini ortaya çıkartmaktadır. Bursa nın doğusunda TEF nın İnegöl segmentinin uydu fotoğraflarında izlendiğini, bunun bir parçasının da Mudanya-Kestel arasında yer aldı- 44

4 Şekil 2. Gemlik Körfezi, Bursa, İnegöl ve Yenişehir ovaları ve bölgenin jeoloji haritası ve Yaltırak ve Alpar 2001 den birleştirilmiştir.(karadaki faylar ve birimler Göçmen et al., 1973; Genç et al., 1986; Kaymakçı, 1991;. Imbach, 1992; derlenen haritalar, saha gözlemleri ve LANSTAD uydu görüntülerinden elde edilen verilerle yeniden üretilmiş (Yaltırak vd 2000) denizdeki faylar Yaltırak ve Alpar (2001) den alınmıştır.) ğını gösteren Yaltırak vd (2000a) KAF segmentlerinin (orta ve güney) TEF nı normal fay olarak reaktive ettiğini ortaya çıkartmıştır. Bu nedenle TEF günümüzde uzunluğu km arası düşük etkinlikli normal faylar olarak izlenir. KAF ın üç kolunun parçaladığı bu sistemin Kaymaz-Kestel parçaları yaklaşık 200 km uzunluğunda Mudanya-Dudaklı parçası yaklaşık 40 km uzunluğundadır (Şekil. 2). Trakya-Eskişehir Fayı nın Trakya daki aktivitesi KAF ın 3,7 my (Yaltırak vd, 2000b) önce Marmara ya ulaşmasıyla bitmiştir. Fakat KAF ın Gemlik e ve Bursa ya uzanan kollarının arasında kalan kesim kısmen aktifitir. Özellikle KAF nın batıdaki güney kolu (Göksu çayı-yenişehir-bursa) tarafından belirgin biçimde Kestel de kesilen TEF nın İnegöl den Eskişehir e kadar olan kesiminin çoğunlukla normal faylar olarak aktif olduğu bilinmektedir (Gözler vd.,1985; Kaymakçı, 1991; Altunel ve Barka, 1998). Mudanya Yükselimi ve Gemlik Havzası Bursa ve Gemlik bölgesinde kara alanlarında bulunan faylar TEF ve KAF nın halen aktif olan parçalarıdır. Gemlik ve İznik Gölü arasında, Ve Uludağ çevresinde gözükürler. Bunlardan biri Gemlik Körfezi nde Gençali fayı dır (Şekil 2). Sağ yanal oblik bir yapı olan Gençali fayı nın güneyinde vadilerde ana faya paralele kırık zonları görülmekteyse de bu kesimde fay düşük aktiviteli olduğundan yamaç molozları ve delta çökelleri tarafından hemen hemen örtülmüştür. Gençali Fayı nın hemen güneyinde Kurşunlu da bulunan sıcak su kaynakları fayın aktivitesini gösterir. Gençali Fayı, Gemlik Fayı ile birlikte Kuzey Anadolu Fayı nın orta kolunu oluştururlar (Şekil 1 ve 2). Gemlik Fayı, İznik Gölü ile Gemlik körfezi üzerinde yer almaktadır. Yalıçiftlik Fayı (Ekşi, 1992) Neojen birimleri ile temeli oluşturan kayalarla dokanağı oluşturur (Şekil 2). Faya yaklaştıkça görülen kıvrımlı tabakalar Yaliçiftlik Fayı nın normal oblik bir fay olduğunu göstermektedir. Aynı zamanda Yalıçiftlik Fayı, Mudanya Yükselimi nin güney sınırını oluşturur. Mudanya Yükselimi nin kuzey kesiminde bulunan diğer bir normal fay Eosen yaşlı birimlerle metamorfik temel arasındadır. Trilye Fayı adını verdiğimiz bu fayın morfolojik olarak Mudanya Yükseliminin kuzeyini sınırlar (Şekil 2). Bu fayda düşey atımının en önemli kanıtı Mudanya yükselimi üzerine Neojen birilerinin tabanını oluşturan çakıltaşları ve bloklu çökeller tavan bloğu üzerinde taban bloğuna göre 300 m yükseklikte yer almasıdır. Armutlu yarımadası üzerinde bulunan çok sayıda KKD-GGB doğrultulu fay haritalanmış, bunların sol yanal karakterli faylar olduğu belirlenmiştir (Eisenlohr, 1995). Bölgenin şekillenmesinde en önemli rolu üstlenmiş olan Trakya Eskişehir Fayı nın karada be- 45

5 lirgin olduğu yer Mudanya-Burgaz arasındaki kıyı şerididir. Yaklaşık 100 m yüksekliğinde falezler ve düz kıyı çizgisi Burgaz dan güneydoğuya doğru izlenen çizgisel bir vadiyi izler. Bu vadinin en önemli özelliği kuzeyde metamorfik deforme birimlerden oluşması batısı ise filiş, aglomera, tüf gibi birimlerden oluşmasıdır. Bu yapı güneye Bursa ya doğruda yer yer Gölsel lagüner kireçtaşları ile örtülü olmasına rağmen morfolojide izlenebilmektedir. Gemlik Körfezi nin bugünkü şeklini almasında en önemli rolu Gençali Fayı ve TEF üstlenmiştir. Yaltırak ve Alpar (2001) Gemlik Körfezi nin doğu-batı uzanan KAF ın KB-GD uzanan TEF nı kesmesiyle oluşan bir çek ayır havza olduğunu ortaya çıkartmıştır. Günümüzde deniz altında olan Gemlik havzası içinde bulunan elips biçimli KB-GD yönlü çukur, tektonik aktivitenin en yoğun olduğu alandır. Bursa Havzası TEF nın Mudanya-Kestel parçası ile KAF nın Bursa dan geçen kolu (Göksu çayı-yenişehir-bursa- Uluabat arasında kalan kesimde gelişmiş alüvyonal bir havzadır (Şekil. 2). Dik üçgen biçimindeki havza 17 km uzunluğunda en geniş kesimi 7 km genişliğindedir. Ova alanı 208 km 2 dir. Batı da Bursa Havzası na Nilüfer Çayı üzerinden bağlanan diğer bir havzada (Çayırova ovası) Uluabat Fayı nın kuzeyinde yeralır (Şekil 2). Bu ovada 40 km 2 dir. Bu kesimde kalınlık m arası değişir (Göçmen vd.,1973). Bursa şehrinin üzerine kurulduğu alüvyal yelpazeler ovaya doğru uzanırlar. Alüvyonlar bölgede havza kenarlarına doğru kaba çakıl ve bloktan oluşur. Nilüfer çayı ekseninde olan kesimler konglomera, kum, silt ardalanmasından oluşur. Alüvyonun kalınlığı değişken olup m arasıdır (Göçmen vd., 1973). Bursa dan geçen fay parçasında gelişen çok sayıda sıcak su kaynağı üzerinde aynı zamanda travertenler oluşmuştur. Havza Uludağ ın kuzeyini Mudanya nın güneyini sınırlayan eğim atımlı faylarla, TEF üzerine yerleşmiş üçgen biçimli bir tektonik çöküntü alanıdır. Havzanın temel tektonik imzası Bursa alüvyal yelpazelerinin altında kalan Yenişehir den Uluabat a uzanan Kuzey Anadolu Fayı nın en güney koludur (Şekil. 2). Bu kolun üzerinde çok sayıda sıcak su kaynağı bulunur. Bursa ve Çayırköy havzaları bu kolun (KAF ın güney kolu) kuzeyinde yer alan, doğrultu atımlı bileşenli Uluabat Fay ının yön değiştirmesinin neden olduğu gerilmeyle oluşan yarı graben nitelikli çöküntü alanlarıdır. Bu grabenin içindeki alüvyonlar graben dolgusunu temsil eder. Yenişehir Havzası. Kuzey batısı ve güney doğusu doğrultu atımlı faylarla sınırlı Pilyo-Kuvaterner de açılmış romboedrik biçimli tipik bir çek-ayır havzadır (Şekil 2). Neojen sonrası temel üzerine KAF nın en güney kolunun yarattığı etkiyle gelişen havzanın kuzeyinde Neojen alüvyon sınırı normal faylıdır. 20 km uzunluğunda 12 km genişliğinde olan havza toplam alanı 240 km 2 dir. Alüvyon kalınlığı m arası değişen havzada kuzeybatı ve güneydoğudaki faylara yakın kesimler, kum çakıl orta kesimler siltli kum dan oluşur. Yeraltı su seviyesinin yüksek olduğu zamanlar ova bataklığa dönüşmektedir. İnegöl Havzası Güneyi faylarla sınırlı alüvyonal bir havzadır (Şekil 2). Yenişehir havzasının güneybatısında yer alır. İnegöl Havzası 7 km genişliğinde 26 km uzunluğundadır. Miyosen yaşlı ve Neojen öncesine ait birimler üzerinde uyumsuz alüvyonlar ovayı meydana getirir. Batıda kalınlığı 2-38 m doğuda m yi bulan Holosen yaşlı konglomeratik kumlar ve çakıl seviyeleri ile ardalanmalı çamurtaşı alüvyonlar havzayı oluşturan birimlerdir. Ova alanı 185 km 2 dir. TEF nın yer yer kestiği ve etkilediği kesimlerde alüvyonları sınırlayan çok sayıda genç normal fay gözlemlenmiştir (Kaymakçı,1991). Kaymakçı (1991) tarafından Miyosen yaşlı birimlerin çökeliminde etkili olan sistemin neotektonik dönem öncesinde sıkışmalı sistemde çalıştığı düşünülmektedir. Fakat bu sıkışmanın yanında bölgede gözlenen KKD-GGB yönlü çok sayıda normal fay sistemin sağ yanal karakterini vurgular. İnegöl Havzası nı oluşturan fayların KAF sayesinde reaktive olmasıyla normal fay karakteri kazandığı anlaşılmaktadır. Çoğunlukla metamorfik temel ile Miyosen yaşlı birimleri sınırlayan TEF ına paralel olan bu faylara göre günümüzde hakim tektonik etkinin KD-GB yönlü sınırlı bir gerilme rejimidir. Bu rejimin gelişmesine sebebi TEF nı kesen KAF ın yarattığı rotasyondur. Sonuç. TEF nın KAF Kolları tarafından Gemlik Körfezi nde 7-8 km, Bursa nın güneyinde km ötelendiği ürettigimiz haritadan görülmektedir (Şekil 2). GPS hızlarına ve Yaltırak vd (2000b) tarafından bulunan yaş sınırlarına ( milyonyıl) göre yapılan hesaplamada Gemlik te 7.4 km, Bursa da 11,1 km ötelenme bulunmuştur (Şekil 3). Bu durumda harita ve GPS bazlı atımlar örtüşmektedir. GPS hızlarına dayanarak yapılan palisnpastik haritalarda da (Şekil 3) geç Pliyosen de TEF nın tüm parçalanmış kolları bir araya gelmesi Güney Marmara Fay paterinine netlik kazandırmaktadır (Şekil 3). Bu durumda Kuzey Anadolu Fayı nın üzerinden Anadolu nun batıya göçünün %77.7 sini Marmara Kolu almaktadır. Toplam 22 mm/yıl olan batıya göç hızının % 9 u Gemlik Kolu, % 13.3 ü Bursa Kolu üzerinde gerçekleşmektedir. Bu hızlardan ortaya çıkan sonuç Trakya Eskişehir Fayı nın KAF tarafından kesildiği parçalarının birbirinden uzaklaşma miktarına metreler mertebesinde uyumlu olması Bursa Bölgesi faylarının niteliğini ve hareketliliğini ortaya koyar. Çok parçalı kısa segmentlerden oluşan güney ve orta kol arasında aktivite olarak çok fark olmamasına rağmen, orta kol güney kola nazaran daha az aktiftir. Bursa ve Gemlik kollarında, kuzey koldaki gibi bir deprem oluşturacak bir birikim ancak binlerce yılda gerçekleşebilir. Bu durumda Bursa bölgesindeki fayların daha küçük depremlerle kırıldığı söylenebilir. Tarihsel yıkımlar ise bölgede küçük depremlerden bile etkilenebilen yerleşim yanlışlarına ve KAF kuzey kolu 46

6 Şekil 3. GPS vektörleri ve hızları kullanılarak 3.7 milyon yıl öncesi Trakya-Eskişehir Fayı nın ve Kuzey Anadolu Fayı nın konumu (Yaltırak 2000 den alınmıştır). Sağ üst taraftaki şekilde, GPS hızlarının göreceli farkından elde edilen kol başına hareket yüzdesi ve atım miktarları görülmektedir. Şekil 2 de Kestel ve Gemlik Körfezi içinde haritadaki atımlarla karşılaştırınız (GPS hızları Straub vd., 1997 den alınmıştır) aktivitesine dayanır. Marmara da tek parça olduğu ortaya çıkan (Le Pichon vd 1999, Yaltırak, 2000, Alpar ve Yaltırak, 2000; Aksu vd., 2000) Kuzey kolda orta Marmara da olacak bir depreme Bursa nın uzaklığı Gölcük depremi kadardır. Fakat bu sefer Bursa ya kadar uzanan TEF parçaları da diğer parçalarda olacak deprem sonrası yamulmayı karşılayacak çok sayıda artçı deprem beklenebilir. 17 Ağustos ardından Adalar ve Esenköy e doğru dağılan artçıların bu sefer güneydeki daha az aktif Gemlik ve Bursa segmentlerine yönelmesi beklenebilir. Bu durumda Bursa ve Gemlik i etkileyen tektonik hatlar kendi çevresindekiler kadar aynı zamanda Marmara Denizi içinde bulunmaktadır. Bunları da birbirine Bağlayan Trakya Eskişehir Fayı ve Kuzey Anadolu Fayı Bursa ve Gemlik havzalarının oluşmasının yegane kaynağıdır. KAYNAKLAR Aksu, A.E., Hiscott, R. N., Yaşar, D., Oscillating Quaternary water levels of the Marmara Sea and vigorous outflow into the Aegean Sea from the Marmara Sea-Black Sea drainage corridor, Marine Geology 153, Alpar, B. and Cizmeci, S. (1999). Seismic hazard assessment in the Gemlik Bay region following the 17 August Kocaeli Earthquake, Turkish J. Mar. Sci., 5(3): Alpar, B., Yaltırak, C., 2000, Tectonic setting of eastern Marmara Sea, NATO Advanced Research Seminar, May 14-17, 2000, Istanbul, Abstracts Altunel, E. and Barka, A.A., 1998, Neotectonic activity of Eskişehir fault zone between İnönü and Sultandere. Geological Bull. of Turkey. 41, 2, Barka, A. And Kuşcu, İ., 1996, Extends of the North Anatolian Fault in the İzmit, Gemlik and Bandırma Bays, Turkish Journal of Marine Sciences, 2(2), Ekşi, H.,1992. Trilye (Zeytinbağı) Güneydoğusu nun jeolojisi, Istanbul Teknik Uiversitesi. (Lisans Tezi) 52 s. Genç, Ş., Akıncı, H., Bilen, A.,1986. İznik-Uludağ arasında kalan alanın jeolojisi. Mineral Research and Exp., Turkey, Unpubl. Report. 122 pp. (In Turkish) Göçmen, M., Sözen, M., Atalay, E., Altuğ.A.,1973. Bursa and Çayırköy plains. DSI. Hydrogelogical Investigation Report. 36 pp. (In Turkish) Imbach, T.,1992. Thermalwaesser von Bursa. Geologische und hydrogeolosiche Untersuchungen am Berg Uludağ (NW Türkei) Diss, ETH Zürich, Nr. 9988, 178 p. Kaymakçı, N.,1991. Neotectonic evolution of the İnegöl (Bursa) basin, Ms.c Thesis, Middle East Technical University, Unpubl. 73 s. Kurtuluş, C., 1985, Gemlik Körfezi yüksek ayrımlı sığ sismik etüdü raporu, MTA Jeofizik Etüdler Dairesi, 735, 6 s. 47

7 Le Pichon, X., Şengör, A.M.C., Taymaz, T.,1999, Büyük Marmara Fayı: Niçin nerede ve ne olabilir. Cumhuriyet Bilim ve Teknik, 661, Özhan, G., L activite tectonique dans la baie de Gemlik a la luminere des donnees sismiques, Reports et Procės Verbaux des Réunions, Commission Internationale Pour L exploration Scientifique de la Mer Méditerranée, 30(2), 1-5, Monaco. Sakınç, M., Yaltırak, C., Oktay, F.Y.,1999. Palaeogeographical evolution of the Thrace Neogene Basin and the Tethian-Paratethian relations at northwest Turkey (Thrace) Palaeogeography, Palaeoecology, Palaeoclimatology 153, Straub, C., Kahle, H.G., Schindler, C., GPS and geologic estimates of the tectonic activity in the Marmara Sea region, NW Anatolia. J. Geoph. Res.-Solid Earth, B12, Tsukuda, E., Herece, E. And Kuşcu, İ, 1988, Some geological evidence on activity of the Western Anatolian Fault, Geyve, İznik, gemlik area, ITIT Project, 8513, Yaltırak, C., Marmara Problemi. 1.Ulusal Deniz Bilimleri Konferansı. 30 Mayıs- 2 Haziran. Makaleler Kitabı (Baskıda). Yaltırak, C., Alpar, B., Yüce, H., Tectonic elements controlling the evolution of the Gulf of Saros (Northeastern Aegean Sea) Tectonophysics. 300, 1-4, Yaltırak, C., Yalçın, T., Bozkurtoğlu, E. 2000a. Groundwater well-level changes prior to and after August 17, 1999 İzmit and November 12, 1999 Düzce Earthquakes (NW Turkey), and the role of regional tectonic pattern. Tectonophysics (Baskıda. Tecto 3420) Yaltırak, C., Problem of Marmara. 1 st National Marine Science Conferences. May 30-June 2, Abstracts, pp (in Turkish). Yaltırak, C., Sakınç, M., Oktay, F.Y., 2000b. Westward propagation of the North Anatolian fault into the northern Aegean: timing and kinematics. Comment, Geology 28, 2, Yaltırak, C. Alpar, B., Evolution of The NAF Middle segment and Shallow seismic investigation of the Southestern Sea of Marmara (Gemlik Bay). Marine Geology (Değerlendirmede) 48