ÖZET: DOĞU PONTİDLER İN (TRABZON-RİZE VE YAKIN ÇEVRESİ) DEPREMSELLİĞİ M. SOFTA 1, T. EMRE 2, H. SÖZBİLİR 2, J.Q.G. SPENCER 3 ve M. TURAN 4 1 Araş. Gör., Jeoloji Müh. Bölümü, Dokuz Eylül Üniversitesi, İzmir 2 Prof. Dr., Jeoloji Müh. Bölümü, Dokuz Eylül Üniversitesi, İzmir 3 Asst. Prof. Dr., Dept. Of Geology, Kansas State University, USA 4 Prof. Dr., Jeoloji Müh. Bölümü, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Trabzon Email: mustafa.softa@deu.edu.tr Karadeniz in güney sınırını oluşturan Doğu Pontidler, kuzeyde Avrasya güneyde ise Arap platformlarının sebep olduğu aktif deformasyonlar neticesinde Kuvaterner -Holosen donemi boyunca yılda 0.59-1.00 mm arasında değişen hızlarda kademeli olarak yükselmektedir. Trabzon -Rize illeri ve yakın çevresinde tarihsel ve aletsel depremler incelediğinde M w: 3 den büyük 298 adet deprem belirlenmiş olup bu depremlerin 10 adedi M w:5 den büyüktür. Tarihsel dönemden itibaren halen yoğun deprem aktivitesi görülen Doğu Pontidler de yapılan arazi çalışmaları ve çizgisellik çalışmalarında bölgedeki kırık hatlarının BKB-DGD, D-B ve DKD-BGB doğrultusunda olduğunu göstermektedir. Günümüzde karada ve denizde meydana gelen depremler bu çizgiselliklerin üzerinde yoğunlaşmaktadır. Önceki yapılan çalışmalar incelendiğinde bu kırık hatlarından çıkan obsidiyenlerde yapılan tarihleme çalışmalarında Pleyistosen yaşı elde edilmiştir. Ayrıca Doğu Karadeniz içinde yapılan sismik çalışmalarda güneye eğimli ters fay olan Doğu Karadeniz Fayı, doğrultu atımlı fay olan Trabzon- Rize Fayları ve petrol sızıntılarının gözlendiği Rize bölgesinde kuzeye eğimli kıyıya paralel normal faylar tanımlanmış olup, sismik kesitlerde de fayların Kuvaterner çökellerini kesmesinden dolayı Doğu Pontidler in doğu bölümünün batı bölümüne göre daha aktif olduğu belirlenmiştir. Aynı zamanda, Artvin-Gürcistan sınırında 1959 yılında M w: 6.2 ve 2012 yılında M s: 5.8 büyüklüklerinde görülen depremlerin odak mekanizmalarının verev atımlı ters fay çözümünün görülmesi Karadeniz in güneyini sınırlayan Doğu Karadeniz Fayı nın günümüzde aktif olabileceğini düşündürmektedir. Şu ana kadar yapılan çalışmalar sonucunda; (i) yılda 0.59 mm ile 1.00 mm arasındaki hızlarda yükselen Doğu Pontid kuşağının doğu bölümünün batı bölümüne göre daha aktif olduğu, (ii) Doğu Pontidler deki bu çizgiselliklerin üzerinde görülen yoğun deprem aktivitesi ve obsidiyenlerde yapılan tarihlendirme esas alındığında çizgiselliklerin aktif faylar olabileceği tespit edilmiştir. ANAHTAR KELİMELER: Yükselim hızı, Doğu Pontidler, Deprem, Aktif Fay, Karadeniz SEISMICITY OF THE EASTERN PONTIDES (TRABZON-RİZE AND ITS VICINITY) ABSTRACT: The Eastern Pontides which is the mountain range that restricted southern rim of the Black sea has active and progressively uplift at rates ranging from 0.59-1.00 mm/year during the Quaternary-Holocene period due to active deformations caused by Eurasia in the north and Arabic platforms in the South. When historical and instrumental earthquakes are examined in Trabzon -Rize province and its vicinity, 298 earthquakes with a magnitude greater than M w: 3 are determined and ten of these earthquakes are larger than M w: 5. Lineation analysis from the aerial photos was made for Eastern Pontides where there is still extensive earthquake activity since the historical period and the dominant direction were identified as different sets of WNW-ESE, E-W, ENE-
WSW. The earthquakes that are occurring on the land and Black Sea are overlapped in these linearities. According to the existing literature, this lineations were infilled with obsidians during the Pleistocene age. Furthermore, during the seismic studies made in the Eastern Black Sea, the Eastern Black Sea Fault, which is a southward-dipping reverse fault, the Trabzon-Rize Fault, which is a strike-slip fault, and the northern dipping coastal normal faults are defined in the Rize region. Previous seismic profiles have also shown that the eastern part of the Eastern Pontides is more active than the western part because these faults cut Quaternary sediments. Furthermore, we suggest that the Eastern Black Sea Fault, which limits the south of the Black Sea, may be active today because the oblique reverse fault resolution of the focal mechanisms of the earthquakes at Mw: 6.2 in 1959 and M s: 5.8 in 2012 in the border of Artvin-Georgia. Until know our findings indicate that: (i) the eastern part of the Eastern Pontides mountain range that rising between 0.59 mm and 1.00 mm/ year is more active than the western part of the Eastern Pontides. (ii) it has been determined that linearity can be an active fault based on the fission track studies on the obsidians and the intense earthquake activity on these lineaments in Eastern Pontides. KEYWORDS: Uplift Rate, Eastern Pontides, Earthquake, Active Fault, Black Sea. 1. GİRİŞ Aktif Deformasyon zonları hızlı yükselim ile ilgili olarak depremlerin yoğun sıklıkla görüldüğü alanlardır. Doğu Pontid Orojenik Kuşağı, Alp- Himalaya Deformasyon zonunda bulunan ve Neotektonik çalışmalar konusunda neredeyse çalışılmamış bir alandır. Karadeniz in güneydoğu kıyı kesiminde bulunan Doğu Pontidler, farklı kayaç birlikleri bakımından kuzeyden güneye doğru Kuzey Zon, Güney Zon ve Eksen Zonu olmak üzere üç farklı zona ayrılmaktadır (Bektaş vd. 1995, Eyüboğlu, 2006), (Şekil 1, 2). Kuzey Zon, volkanik kayaç ve granitik sokulumlardan, Güney Zon, Ultramafik kayaçlardan ve Eksen Zonu ise Peridotit ve Gabrolardan oluşmaktadır. Bu üç zon birbirinden faylarla ayrılmaktadır (Eyüboğlu, 2006), (Şekil 3). Doğu Pontidler in her üç zonunda izlenen bu fay sistemleri bölgenin tektoniğini kontrol eden faylar D-B, KD-GB ve KB-GD doğrultulu olarak uzanmaktadırlar. Şekil 1.: Doğu Pontidler ve Kafkasya bölgesinin Genel Jeoloji haritası (Rolland vd. 2016 ve Sosson vd. 2010 dan değiştirilerek)
Günümüzün aktif sağ yönlü Kuzey Anadolu ve Kuzey-Doğu Anadolu Fay Kuşakları bu kırık sistemlerine paraleldirler. Günümüzde karada ve denizde meydana gelen depremler bu çizgiselliklerin üzerinde yoğunlaşmaktadır (Şekil 2). Şekil 2.: Anadolu nun Doğu bölümünün basitleştirilmiş neotektonik haritası (Avagyan vd. 2010 dan değiştirilerek). Beyaz çerçeve Doğu Pontidlerde çalışılan alanı temsil etmektedir. Dikdörtgenler ise Karadeniz için yükselim hızlarını simgelemektedir (Nesmeyenov, 1995; Ertek ve Aytaç, 2001; Keskin, 2011; Yıldırım vd. 2013 den; birleştirilerek). 1: Kuzey zonu. 2: Güney zonu. 3: Eksen zonu. 4: Ana Doğrultu Atımlı Faylar. 5: Ana Ters Faylar. 6: Blokların göreceli hareketi. 7: Odak Mekanizma Çözümleri (CMT Harvard). 8: 3 den büyük Aletsel Depremsellik, (USGS-NEIC). Ar, Armenia; D, Dagestan; T, Talish; E.A.F., Doğu Anadolu Fayı; N.A.F., Kuzey Anadolu Fayı; P.S.S.F., Pambak Sevan-Sunik Fayı, Z.F., Zagros Fayı; N.T.F., Kuzey Tebriz Fayı; G.S.F, Geltarechka-Sarikamis Fayı. Keskin vd. (2011) yılındaki çalışmasında, Doğu Pontidler in düşey yöndeki yükselimi, yöredeki taraça seviyelerinde alınan fosillerin (Elektron Spin Resonance) ESR yöntemiyle yaşlandırmasıyla elde etmiştir. Ancak bu fosillerin yerli olmayıp sellenme etkisiyle taşındığı arazi ve laboratuvar çalışmaları ile doğrulanmıştır. Bu sebeple bu çalışmada Doğu Pontidler in kıyı kesiminin Kuvaterner dönemindeki tektonik deformasyonunu ve depremselliğini bulabilmek amacıyla, daha önceden yapılmış sismik profiller ve bouger anomali haritalarıyla birlikte deprem kataloglarından yararlanarak incelemeler yapılmış, Trabzon-Rize bölgesinde bölgedeki faylarla yükseltilmiş denizel taraçaların farklı seviyelerinden yeni Optik Uyarımlı Lüminesans (OSL) yöntemiyle
tarihleme yapılmış ve tüm bu verilerden yola çıkarak yıllık yükselim hızı hesaplanmıştır ve bölgenin Neotektonik özellikleri ortaya konulmuştur. 2. MATERYAL VE METOD Bu çalışmada Doğu Pontidlerin dönemsel olarak yükselim hızlarını ve deformasyon paternini bulabilmek amacıyla (i) bölgede hava foroğrafları ile yapılan detaylı arazi çalışmaları ile birlikte saha çalışmalarının yanında faylarla yükseltilmiş denizel taraçalar detaylı olarak haritalanmış ve taraçaların içlerinde bulunan kuvars mineralleri özel ortamda ayırılıp, Optik Uyarımlı Lüminesans (OSL) tekniği ile incelenmiş, sonuçta denizel taraçalar mutlak yaş tayini ile tarihlenmiştir, (ii) Trabzon ve yakın çevresinde meydana gelmiş aletsel dönem depremleri incelenmiş ve daha önceden yapılmış olan sismik kesitlerle beraber Trabzon-Rize arasında yapılan bouger anomali haritaları amaca yönelik olarak yeniden yorumlanmıştır. Bölgede görülen deprem dağılımları, önceki sismik kesit ve bouger anamoli haritaları saha çalışmalarıyla beraber yeni mutlak jeokronolojik verilerin yardımıyla Kuvaterner-Holosen dönemi boyunca Doğu Pontidler in maruz kaldığı tektonik deformasyon ortaya çıkarılmış ve depremlerin faylarla olan ilişkileri yorumlanmıştır. 3. SONUÇLAR VE YORUMLAR Doğu Pontid Orojenik Kuşağının kıyı kesiminin Neotektonik özellikleri ve depremselliğinin tartışıldığı bu bildiride elde sonuç ve yorumlar aşağıdaki gibidir. Doğu Pontidlerin ana tektonik hatları, güneye doğru eğimli ters fay olan Doğu Karadeniz Fayı, Sol yönlü doğrultu atımlı fay olan Ordu, Rize ve Trabzon Faylarıdır. Aynı zamanda hava fotoğraflarından elde edilen kırık analizi çalışmalarında BKB-DGD, D-B, DKD-BGB olmak üzere bölgede üç yönlü kırık seti tespit edilmiştir. Bu faylar üzerinde olan depremlerle, arazideki verilerle birlikte değerlendirildiğinde, bu fayların morfolojiyi kontrol eden aktif faylar olabileceği söylenebilir. Tarihleme çalışmalarından elde edilen mutlak yaş çalışmaları Küresel deniz seviyesi eğrileri ile birlikte değerlendirildiğinde sonuçların MIS 1, MIS3 ve MIS 5a ile uyumlu oldukları ve Doğu Pontidler in kıyı kesiminin yıllık yükselim hızının 0,59 mm/yıl ile 1 mm/yıl arasında değiştiği görülmüştür. Orta ve Doğu Pontidlerde çeşitli araştırmacıların yaptığı yükselim hızlarını gösteren çalışmalarda, Orta Pontidler deki yükselim hızının Doğu Pontidlere göre daha düşük olduğu ve Karadeniz in kuzeyinde yapılan çalışmalarda göz önünde bulundurulduğunda Karadeniz de yıllık yükselimin en yüksek olduğu bölgenin Doğu Pontidler olduğu söylenilebilir (Şekil 2). Orta Pontidler ve Karadeniz in kuzeyinde bulunan alanların topoğrafyalarının Doğu Pontidlere göre olan yükseklikleri de bu yükselim hızlarını doğrulamaktadır. Bunula birlikte sismik kesit ve bouger anomali haritası yorumlarına göre, Kuvaterner çökellerinin faylar tarafından kesilip yüzeye kadar ulaşmasından yola çıkarak, Doğu Pontidler doğu bölümü, batı bölümüne göre sismik açıdan daha aktif olabileceği söylenebilir (Şekil 4). Aynı zamanda Batum- Artvin-Trabzon hattında görülen 1959 yılında M w: 6.2 ve 2012 yılındaki M s: 5.8 depremlerinin odak mekanizma çözümlerinin verev atımlı ters fay olması, bu fayların günümüzde halen aktif olabileceğini düşündürmektedir. Şekil 3.: Doğu Pontidler in 1/100.000 ölçekli Jeoloji Haritası (Güven, 1998 den değiştirilerek).
Şekil 4. A) Karadeniz ve çevresinin tektonik haritası (Türkiye Petrolleri İnternet Sayfasından değiştirilerek B) Doğu Pontidler in Bouger gravite anomali haritası (Bayrak ve Maden, 2001 den değiştirilerek) C) Doğu Karadeniz in Yorumlanmış Sismik Kesiti (Türkiye Petrolleri İnternet Sayfasından değiştirilerek).
KAYNAKLAR Avagyan, A., Sosson, M., Karakhanian, A., Philip, H., Rebai, S., Rolland, Y, Melkonyan, R., Davtyan, V. (2000). Recent tectonic stress evolution in the Lesser Caucasus and adjacent regions. Geological Society of London, Special Publications, 340, pp. 393-408. Bayrak, Y., Maden, N. (2001). Doğu Karadeniz ve Civarının Depremselliği, Doğu Karadeniz Bölgesi Afetleri Yer Araştırmaları ve Yer Seçimi Toplantısı Bildiri Özleri, s. 15-23. Bektaş, O., Yılmaz, C., Taslı, K., Akdag, K., Ozgur, S. (1995). Cretaceous, Rifting of the Eastern Pontide Carbonate Platform (NE Turkey); The Formation of Carbonate Breccias and Turbidites as Evidence of a Drowned Platform, Giornale di Geologia, 57:1, pp. 233-244. Ertek, T.A. ve Aytac, A. (2001). Karadeniz kıyılarımızda denizel taraçaların korelasyonu. Türkiye Kuvaterner Sempozyumu Bildiri Özleri, 3, 71 74. Eyuboglu, Y. (2006). Description and geotectonic important of the Alaskan-Type mafic-ultramafic Rocks in the Eastern Pontide Magmatic Arc (NE Turkey), Doktora Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Trabzon. Güven, İ.H., (1998). 1/100.000 ölçekli Türkiye Jeoloji Haritası, Doğu Karadeniz Bölgesi. MTA, 58-59, Ankara. Keskin, S., Pedoja, K., Bektas, O. (2011). Coastal uplift along the eastern Black Sea coast: new marine terrace data from Eastern Pontides, Trabzon (Turkey) and a Review. J. Coast. Res. 27:6, 63-73. Nesmeyanov, S.A. (1995). Pleistocene deformation of Black Sea terraces along the Caucasus coast. Geotectonics, 29:3, 259-269. Rolland, Y., Hassig, M., Bosch, D., Meijers, M.J.M., Sosson, M., Bruguier, O., Adamia, Sh., Sadradze, N. (2016). A review of the plate convergence history of the East Anatolia-Transcaucasus region during thevariscan: insights from the Georgian basement and its connection to the Eastern Pontides, Journal of Geodynamics. http://dx.doi.org/10.1016/j.jog.2016.03.003. Sosson, M., Rolland, Y., Danelian, T., Muller, C., Melkonyan, R., Adamia, S., Kangarli, T., Avagyan, A., Galoyan, G. (2010). Subductions, obduction and collision in the Lesser Caucasus (Armenia, Azerbaijan, Georgia), new insights, Geological Society of London, Special Publications, 340, 2010, pp. 329-352. The Turkish Petroleum Corporation website. [Online]. Available: http://www.tpao.gov.tr/tp5/ Yildirim, C., Melnick, D., Ballato, P., Schildgen, T.F., Echtler, H., Erginal, A.E., Kıyak N.G., Strecker, M.R. (2013). Differential uplift along the northern margin of the Central Anatolian Plateau: inferences from marine terraces, Quaternary Science Reviews, 81, 12-28.