FAYLI ŞARYAJLI YAPILAR Fay (Fault); kayaçlarda gözle görülecek kadar kayma hareketi gösteren kırıklara verilen genel bir isimdir. Fay, Yerkabuğundaki deformasyon enerjisinin artması sonucunda, kayaç kütlelerinin bir kırılma düzlemi boyunca yerlerinden kaymasıyla ortaya çıkan kırıktır Kayaçlar, kırıklar boyunca koparak birbirinden ayrılırlar. Bu ayrılma sırasında ortaya çıkan blokların birbirine göre yerdeğiştirmesi - birbirinden düşey yönde uzaklaşma, - birbirine göre yanal olarak uzaklaşma -birinin bir diğeri üzerine doğru yükselmesi olmak üzere 3 şekilde gerçekleşir. Kayaç(lar)ın bir düzlem boyunca gözle görülebilecek şekilde kayma göstermesi olayına faylanma, bu olay sonucu oluşan kırığa ise fay adı verilir. 1
Yeryuvarı üzerinde oluşan yıkıcı depremlerin hemen hemen tamamı faylarla ilişkilidir. Bu nedenle faylar, depremlerin anlaşılması açısından en önemli unsurlardan biridir. Fayların boyutları birkaç cm den birkaç yüz hatta bin km ye, atım miktarları ise birkaç cm den onlarca hatta bazen yüzlerce km ye kadar değişmektedir. Fayların boyu depremin büyüklüğü ile logaritmik olarak orantılıdır. Büyük ve sığ depremlerde yeryüzünde gözlenen fayın boyu yüzlerce km ye erişebilmektedir. Örnek olarak vermek gerekirse 1939 Erzincan Depreminde oluşan fayın boyu 360 km olup, üzerindeki en büyük yerdeğiştirme (atım) ise 7,5 metredir. Faylar, tek bir kırık şeklinde olmayıp, segmentler (birbirinin devamı şeklindeki fay parçaları) şeklinde de gelişmiş olabilir. FAYLARIN SINIFLANDIRILMASI Fayları birçok özelliklerine göre sınıflandırılır. Başlıca sınıflandırmalar A) Mekanik özelliklerine göre Normal (Gravite veya Tansiyon) faylar Ters (Bindirme) faylar Yırtılma (doğrultu atımlı) faylar B) Geometrik özelliklerine (atım türlerine) göre Eğim atımlı faylar Doğrultu atımlı faylar Verev (oblik) atımlı faylar Bunların dışında -Çevre yapısı ile olan ilişkilerine göre -Mostra (Yüzlek) görünümlerine göre -Tabakalara göre -Kıvrımlara göre -Şekillerine göre (Harita ve enine jeolojik kesitlerde) -Eğim derecelerine göre (Büyük ve küçük açılı) de bazı sınıflandırmalar yapılmaktadır. FAY ÇEŞİTLERİ: Fayların sınıflandırılmasında atım yönleri kriter olarak alınmaktadır. Atım ise, fay bloklarının fay düzlemi boyunca birbirine göre hareketlerinin doğrultusu ile belirlenmektedir. Faylar, blokların hareket yönü ile fay düzlemi arasındaki ilişkiye göre sınıflara ayrılır: 2
A) Eğim yada düşey atımlı faylar 1- Normal atımlı fay 2- Ters fay B) Doğrultu (Yanal ) atımlı faylar 1-Sağ yanal atımlı faylar 2- Sol yanal atımlı faylar C) Verev-Yan (Eğik-Oblik ) atımlı faylar. 1- Normal Oblik faylar 2- Ters Oblik faylar Eğim atımlı faylar: Blokların fay düzleminin eğimi yönünde (doğrultusuna dik olarak) hareket ettiği faylardır. Tavan bloğu taban bloğuna göre aşağı düşmüşse eğim atımlı normal faydan, Tavan bloğu taban bloğuna göre yukarı çıkmışsa eğim atımlı ters faydan söz edilir. Normal faylar gerilmeli tektonik rejim altında gelişir ve bölgenin genişlemesine neden olurlar. Ters faylar ise sıkışmalı tektonik rejim altında gelişir ve bölgenin kısalmasına neden olurlar. Eğim atımlı faylarda, fay düzlemi boyunca tavan bloku aşağıya doğru hareket etmişse bu faylara EĞİM ATIMLI NORMAL FAY denir 3
Her zaman simetrik horst ve graben yapıları oluşmaz. Bazı yerlerde normal fay takımlarından sadece bir takım gelişir. Bu şekilde aşağı doğru çökmüş kesimlere yarıgraben denir. Simetrik graben/horst yapıları, yatay yönde uzamaya düşey yönde ise kısalmaya yol açar. 4
Fay ve Elemanları Bir kırığa fay denilebilmesi için kırık çizgisinin iki tarafındaki blokların birbirlerine göre yer değiştirmiş olması gerekir. Bu olay hem epirojenik hem de orojenik hareketler esnasında ortaya çıkabilir.bu yer değiştirme dikey, yatay veya yanal yönde gerçekleşebilir. Bu yer değiştirmenin miktarı ise, santimetre ile ifade edilebileceği gibi birkaç yüz metre, hatta birkaç yüz kilometre bile olabilir. Kuşkusuz küçük ölçekli fayların morfolojiye yansıması olmaz. Fayın atımı fazlalaştıkça yerşekilleri daha belirgin olarak drtaya çıkarlar. Kırılma sonucunda birbirinden ayrılan bloklar kırılma düzlemi boyunca kayar ve birbirlerine göre yer değiştirirler. İşte kayma hareketinin meydana geldiği düzleme fay düzlemi (sathı) veya fay aynası denir. Fay aynası daha belirgin olarak sert kayaçlarda görülür. Ayrıca, fay aynası veya aynası bir dikliğe karşılık geldiği için bu dikliğe ise Fay dikliği denilmektedir. - Fay aynası, fay düzleminin iki yanındaki blokların birbirlerine sürtünmesiyle meydana geldikleri için parlak bir düzlem halindedir. Eğer blokları oluşturan tabakalar homojen, yani tek bir kayaçtan meydana gelmekte ise, içinde çizecek unsurlar bulunmayacağından bu düzlem adeta bir ayna gibi belirir. Ayna tabiri de bunun için kullanılmıştır. - Fay düzlemi boyunca meydana gelen hareketin miktarı atım veya röje ile ifade olunur. Atımın yönü ve değeri çok değişkendir. 5
Faylarda kayma hareketi çok defa yalnız bir düzlem üzerinde değil birbirine paralel birkaç düzle üzerinde gerçekleşir. Buna fay zonu denir Biribirine göre yer değiştiren iki fay bloku arasında kayaçların mekanik olarak parçalanması ve ezilmesi ile Fay breşi veya milonit Oluşur. Fayın Jeolojik ve Stratigrafik Birimler Üzerindeki Etkileri Fay düzlemleri boyunca gerçekleşen hareket genelde aynı istife, ortama veya dizine ait olmayan (yaşları, kökenleri, oluşum ortamları, kökenleri hep farklı)kaya topluluğunu yan yana getirir Yapıların devamsızlığı Kimi jeolojik yapıların belirli hatlar boyunca kesilmesi bir faya işaret edebilirler: Tek bir normal fay takımının gelişmesinde de yine uyuşum problemleri ortaya çıkacaktır. Yarı grabenlerin geometrisini açıklayan modellerden biri domino modelidir. Bu modele göre bloklar birbirinden ayrıldığı zaman, faylarla sınırlı bloklar yana doğru çöker. 6
Herbir blok birbirine göre faylanmayla yer değiştirir ve aynı zamanda rijit dönmeye uğrar. Bu basit modelde blokların içinde dönme yoktur ve dönme açısı başlangıçta yatay olan tabakaların eğim açısından belirlenir. Bu modelde bloklar arasında üçgen şekilli potansiyel boşluklar oluşur. Bir çok doğal örneklerde bu üçgen şekilli havzalar progresif olarak dönme yapan blokların yükselen uçlarından kaynaklanan sedimentlerle dolar. Bu sediment birikimi blokların dönme hareketleri ile beraber gelişeceği için, bireysel tabaka kalınlıkları aşağı doğru düşen bölümlere doğru kalınlaşacak ve kama şekilli olacaktır. Düzgün olmayan dönme hareketleri formasyon içi açılı uyumsuzluklar geliştirebilir. 7
Blokların dönme aktivitesi ve sediment birikimi arasında tam bir ilişki olduğu için bu tip faylara büyüme (growth fault) fayları denir. Derinlerdeki boşluk problemi ise alttaki kayaçların sünümlü akması ile giderilebilir. Yarı ve tam graben yapıları genellikle bölgesel kabuk incelmeleri ile ilişkili olduğundan, bu olay kabuk izoterminin artışını ve magmanın yukarı doğru göçünü de sağlayabilir. Bu durumda dönme yapan bloklar arasındaki boşluklar, derinlerde magma haznesinin sokulumu, yüzeyde ise volkanik (lav ve piroklastik) faaliyetlerle doldurulur. Deformasyonun yoğun olduğu kesimlerde bir fay yerine birbirine paralel, yarı paralel gelişen veya hatta birbirlerini kesen fay segmanlarından oluşan fay zonları/kuşakları meydana gelir. Mukavemeti zayıf olan kayaçlarda net bir kırık gelişmeden ötelenme, deformasyon gelişebilir ve böylece makaslama zonları gelişir. DOĞRULTU ATIMLI (Transform) FAYLAR Bu faylar bloklar arasındaki hareketin yatay olduğu faylardır. Doğrultu atımlı faylar (yanal, yırtılma veya wrench faylar) karşı bloktan bakan kişiye göre haraket yönüne göre sağ yönlü veya sol yönlü olarak tanımlanır. Bu faylarda hareket yataydır, yani fay düzleminin doğrultusu boyuncadır. Doğrultu atımlı faylarda bloklar birbirine göre yatay yönde yer değiştirir 8
Doğrultu atımlı faylar Blokların birisinin üzerinde duran ve diğer bloka bakan kimseye göre, karşı blokun sağa veya sola kaymasına göre Sağ yönlü doğrultu atımlı Sol yönlü doğrultu atımlı Faylar şeklinde ikiye ayrılır Sağ yönlü yanal atımlı fay sol yönlü yanal atımlı fay 9
Doğrultu atımlı faylar özellikle uç kesimlerinde çatallanarak sıçrama fayları oluşturular. Bu faylar ana fayla aynı hareket yönüne sahiptirler. Doğrultu atımlı faylar (DAF) genellikle parallel takımlar şeklinde gelişir ve bu takımlar, 60olik açı yapan konjugeyt ve zıt yönlü hareket sunan ikinci bir takımla da beraber bulunabilirler. Doğrultu atımlı fayların kademeli bir şekilde gelişimi de yaygındır Doğrultu atımlı faylar (DAF) genellikle parallel takımlar şeklinde gelişir ve bu takımlar, 60olik açı yapan konjugeyt ve zıt yönlü hareket sunan ikinci bir takımla da beraber bulunabilirler. Doğrultu atımlı fayların kademeli bir şekilde gelişimi de yaygındır Bazı durumlarda şiddetli transpresyon fay zonundaki kayaçların yanal olarak ekstrüzyonunu sağlar. Bu yapı yukarı doğru konveks bir dizi ters fay içerir. Kesit görünümleri nedeniyle buna çiçek veya palmiye ağacı yapısı denir 10
Bu yapı yukarı doğru konveks bir dizi ters fay içerir. Kesit görünümleri nedeniyle buna çiçek veya palmiye ağacı yapısı denir. Kayma yönü ile basamaklanma veya bükülme yönü aynı: Bu tipte hareket sistemi faylar arasındaki bölümlerin uzamasına, incelmeye ve ana faya oblik normal fay sistemlerinin gelişimine yol açar. Bu hareket küçük ölçekli çukurluklardan, bölgesel ölçekli çek-ayır (pull-apart havza) havzaları ve romb şekilli grabenler oluşturur. Buraları sedimentlerle dolar ve sedimentlerin kalınlığı kenardan merkeze doğru değişir, ayrıca hareket yanal olduğundan birbirini izleyen sediment düzeyleri zamanla değişir. Doğrultu atımlı faylar birleşen ve ayrılan tarzda örgülü bir yapı sunabilir. Bunlar da horst ve graben yapıları oluşturur 11
Fay düzlemleri boyunca dönmeler Bir çok fay uç noktalarında sona erer. Bazı faylar diğer faylarla kesilir veya hareket başka özellikteki bir faya transfer edilir. Bazen de faylar yukarıdakilerden farklı olarak aniden sona erer. Bu tip faylarda yer değiştirme miktarı fay boyunca değişir ve uç noktasında sona erer. Bu özellik fay düzlemindeki dönmeli hareket sonucunda gelişir. Bunlara rotasyonel veya makas fayları denir. Dönme ekseni fay düzlemine diktir. Rotasyonel faylarda dönme açısı genellikle 10 o den azdır. maksimum hareket fay düzleminin merkezinde gelişir. 12
Türkiye nin önemli tektonik unsurlarından DAFZ ana gidişe paralel, yarı paralel ve oblik olarak yönlenmiş bir dizi faydan oluşur. 13
Allen (1965) DAFZ nu Ölü Deniz Fayı (ÖDF) ile birleştirirken, Mc Kenzie fayı güneybatıya doğru Kıbrıs a kadar uzatmaktadır. DAFZ, Karlıova da KAFZ ile bir üçlü kavşak oluşturacak şekilde başlamakta, güneybatıya doğru Bingöl e kadar uzanmaktadır. Güney bölümü Kuzey bölümüne daha az düzdür ve olasılıkla bindirme bileşeni taşımaktadır (Mc Kenzie, 1976). Karada uzunluğu 650 km dir ve deniz altında daha fazla devam edebilir. DAFZ, KAFZ ve ÖDFZ ile üçlü kavşak oluşturur. DAFZ levha hareketine paralel sırf doğrultu atımlı faylar içerdiği gibi, levha herketine oblik yönelmiş segmentleri de bulunmaktadır. Bu fay zony byunca önemli Çek-ayır havzaları oluşmuştur: Hazar gölü Gölbaşı havzası, Doğu Anadolu Fay zonu üzerindeki topla atım da tartışmalıdır Fırat Nehri kanallarının ve Pliyosen öncesi kayaçların ötelenmesi 3.5-13 km 15-27 km ötelenme, 35-40 km ötelenme verir Kayma hızı yılda 6-10 mm GPS verileri 11+2 mm/yıl Taymaz ve diğ. ne göre ise 25-35 mm/yıl dır TERS FAYLAR Tavan blokunun taban blokuna göre yukarıya doğru hareket ettiği faylardır. Ters fayların eğimi 45o den büyükse yüksek açılı ters fay, eğimin 45o den az ise düşük açılı ters fay denir. Eğim açısı 10-35o ise bindirme veya bindirme fayı adı verilir. Daha düşük açılı bindirmelere ise nap veya örtü fayı denir. 14
Bindirme fayları genellikle kompresyonel orojenik zonların dış kesimlerinde (önülke/foreland) yaygın olarak görülür. Bir orojenik ön-ülke pratik olarak genellikle yatay tabakalı ve devrik olmayan kayaçları içerdiği için, bindirme faylarında daima yaşlı kayaçlar genç kayaçlar üzerinde yer alır. Şaryaj (=Aşmalı Yapı) : Geniş ölçülü kıvrılmalarla çok kıvrımlaşmış tabakaların bir yana doğru iyice yatarak ileri doğru uzaması böylece diğer tabakaların üzerini örtmesi ile oluşurlar. 15
Bindirme fayları tabakaların tekrarlanmasının sağlar ve kalınlaşmaya yol açar. Hareket eden tavan blokuna nap dilimi denir. Naplar, taban blokuna göre 10 km den daha fazla hareket etmiş bindirme dilimleridir. Daha az hareket etmiş dilimlere paraotokton nap adı verilir. Otokton, paraotokton ve allokton terimleri sırasıyla hareket etmemiş, az hareket etmiş ve oldukça fazla hareket etmiş kayaçlar için kullanılır. Fakat bunlar göreli kavramlardır. Yarı yatay bindirmeler (naplar) erozyona uğradığında, bindiren dilim birbirinden ayrılmış parçalara bölünebilir. Taban bloku üzerinde ada şeklinde bulunan izole olmuş bölümlere klip adı verilir. Yine bindiren dilimin erozyonu sonucu taban blokuna ait kayaçlar, bindiren dilim altında görülebilir. Bu yapıya da pencere adı verilir 16
Şaryajlı yapılarda normal tabaka sıralanışı bozulur ve daha eski tabakalardan oluşan kıvrımlar daha yeni tabakaların üzerinde yer alabilir. Bu şekilde yaşlı tabakaların genç tabakalar üzerinde bir örtü oluşturması sonucunda bir örtü tabakası ortaya çıkar ki bu örtüye şaryaj örtüsü adı verilir. Şaryaj örtüsü bazı alanlarda derine doğru aşındırma yapan arsular ile yarılır.bunun sonucunda eski tabakaların altında kalmış olan yeni tabakalar sınırlı bir şekilde sahada görülebilir.işte bu gibi aşınım gediklerine pencere adı verilir. Bu esnada, aşınmanın ilerlemesine bağlı olarak, örtüye ait bazı kısımlar adeta şahit tepeler halinde kalır ki bunlara ise klip ( veya Aşma adası) adı verilir. Aşma adalarının geniş ölçüde olanlarına ise nap denilir. Klip bir tepeye, nap ise daha çok bir plato parçasına karşılık gelir. Erozyonun daha da ilerlemesiyle bindirmenin ön kesiminde bulunan pencereler birleşerek geniş alanlar oluşturursa bu yapıya da yarı-pencere denir. Bindirmenin gerisinde, bindirme dilimlerinin derinlere doğru indiği kesimlere kökzonu denir. Kök zonu kayaçların orijinal olarak bulunduğu kesimlere değil de, bir ağacın gövdesinin toprak altına daldığı kesime benzetebiliriz. Bu durumda kök daha derinlere kadar uzanabilir. Bindirme fayları, bazen tabanda birleşen bir çok bindirme dilimlerine bölünmüş olabilir. Buna imbrike veya ekaylı yapı adı verilir. Ekaylı yapılarda bindirme dilimlerini aşağıda birleştiren bindirmeye taban bindirmesi denir. Bu bindirme dilimleri üstten de bir bindirme fayı ile sınırlanmış olabilir. Buna da tavan bindirmesi denir. Her bir bindirme fayı yukarı doğru sönümlenebilir, fakat genellikle tavan bindirmesine doğru asimptotik olarak büklürler, bu durumda bindirme dilimleri taban ve tavan bindirmeleri arasında yer alırlar. Bu yapıya dupleks yapı adı verilir. Dupleks yapı, ana bindirme altında bir dizi sıralı bindirme fayı gelişimi ile oluşur 17
FAYLARI ARAZİDE TAN IMA VERİLERİ VE YÖNTEMLERİ Tektonik aktivitesi devam eden fayların (aktif fay, diri fay) bulunduğu bölgelerde, fay tipine bağlı olarak değişik belirteçler-işaretler fayın tanınmasını sağlar. I.YÖNTEM: Jeolojik yöntemler 1- Yap ıların süreksizliği 2- Tabakalar ın/stratigrafinin tekrarlanması veya eksik olması 3- Silisleşme ve mineralizasyon 4- Sedimanter fasiyeste ani değişimler II.YÖNTEM: Fay düzleminin özellikleri (fay aynası, fay kertiği, fay veya kayma çizgileri, milonitin varlığı gibi) veya varlığı ile ortaya konulan yöntemdir. Bu yöntem de jeolojik bir yöntemdir. Resekant fay yüzeyi dikliği Farklı aşınma neticesinde meydana çıkan fay sarplığı, alçalmış bloğun bulunduğu tarafa doğru eğimli olduğu takdirde buna, resekant fay sarplığı adı verilir. 18
Obsekant fay yüzeyi dikliği Fay sarplığı, yükselmiş bloğun bulunduğu tarafa doğru eğimli ise, buna obsekant fay sarplığı denir Fay yüzeyinin iki tarafındaki bloklardan dayanıksız bloğun daha hızlı aşınması, dolayısıyla blokların farklı aşınımı sonucu beliren fay yüzeylerine denir. 19
III.YÖNTEM: Bu yöntem ise morfolojik bir yöntemdir. Bu yöntem özellikle jeolojik verilerin tıkandığı veya bulunamadığı durumlarda morfolojik değişme ile fayı tespit etmeye yarar. Morfolojik değişme denildiğinde fay vadileri, ötelenmiş vadi ve sırtlar gibi unsurların arazide görülmesi anlaşılmaktadır. 20
Fay Vadileri Vadilerin uzanışında bir kıvrılma görülmeyip düz bir uzanış gözleniyorsa bu vadilerin fay vadisi olması ihtimali yüksektir. Akarsular daha çok zayıf direnç gösteren yerlere yerleşirler. Faylar da yeryüzündeki zayıf direnç hatlarından en önemlileridir. Bundan dolayı akarsular fayların geçtikleri yerleri daha kolay yerleşir ve orayı aşındırırlar. İşte akarsular fayın üzerine yerleşirse çizgisel vadiler oluşur. Örneğin Suşehri ile Niksar arasındaki Kelkit Vadisi böyle bir vadi olup akarsuyun KAF üzerine yerleşmesiyle meydana gelmiştir. Birikinti koni ve yelpazeleri Üçgen yüzeyli şekiller (Triangular facets) Normal faylarda üstteki bloğun akarsularla yarılması sonucu üçgen şeklinde oluşan yükseltilere Üçgen yüzeyli şekiller (triangular facets) denir. Akarsu ötelenmesi, Dere yataklarında dönme ve çarpılmalar, Ötelenmiş Sırt ve Vadiler DAF ların bulunduğu bölgelerde en belirgin özelliklerden biri, vadi ve nehirlerin fay boyunca ötelenmesi ve dirseklenme oluşturmasıdır. 21
Bunlar ise doğrultu atımlı fayların görüldüğü sahalarda izlenir. Buralarda örneğin akarsu aniden bir yön değiştirerek dirsek yapar. Fırat ın Güneydoğu Toroslar içinde açmış olduğu boğazda (Kömürhan Boğazı) böyle bir ötelenme meydana gelmiştir. Tarla, bahçe, yol sınrılarındaki yerdeğiştirme Uzamış Tepeler/Basınç Sırtları Göl, Su kaynağı, Bataklık dizilimi, kesilmiş sırtlar, ötelenmiş dere yatakları, uzun ve derin çizgisel vadiler Transtansiyon- çek-ayır havzaları- çöküntü çukurları DAF ların kademeli bir şekilde geliştiği yerlerde basınç sırtları ve çek-ayır havzaları gelişir Kütle hareketleri, heyelan topoğrafyası 22