Türkiye jeolojisi

Coğrafya adlı ünlü eseri sadece coğrafi izahlar ve tasvirler içermez, bunun yerine jeolojiye işaret eden geniş tabanlı bir yer bilimi üzerine kafa yorarak bu eseri oluşturduğu anlaşılıyor. Özellikle batı Anadolu üzerinde yer alan sönmüş Kula volkanları, Toros dağları ve Anadolu üstündeki yüksek ve düz yer şekilleri olan yaylalar Strabon'un değindiği konulardır. Yaylaların üzerine getirdiği açıklamalar oluşumları ve nasıl göründükleri ile ilgilidir, onların ani şekilde yükseldiğini düşünmekteydi.

Tanzimat dönemi itibarıyla özellikle yabancı araştırmacıların yaptığı gözlem ve tetkiklerle Türkiye jeolojisi üzerine modern çalışmaların başladığı kabul edilmektedir. Yine 19. yy sonlarında Bağdat Demiryolu projesini üstlenen Alman-Fransız ortaklığı da bu proje öncesi Friedrich Fritz Frech adlı Alman jeologa demiryolu döşenecek bölgelerde zemin ve çevresel etütler yapması için görevler verdiler. Alman jeolog sadece kendi araştırmalarını değil Anadolu üzerine verilmiş yakın zamanlı araştırmaları da derleyerek kapsamlı bir çalışma ortaya koymuştur. Ayrıca çevre bölgelerle Türkiye arasındaki jeolojik benzerlikler ve bağlantıları da kullanmıştır. 1915 yılındaysa Walther Penck ve Hamit Nafiz bey tarafından Dar'ül Fünûn (İstanbul Üniversitesi) bünyesinde arziyat (jeoloji) enstitüsü kurulmuş ve Türkiye'deki jeoloji eğitimi ve araştırmalarını resmi ve modern bir zemine oturtmuştur.

Türkiye'nin jeolojik açıklaması karmaşıklık arz eder, zira Geç Tersiyer döneminde birleşmiş kıtasal parçalardan oluşmuştur. Bugün tek bir levhayı temsil eden bu kıtasal parçalar uzun jeolojik dönemde okyanus ortasında ayrık durumdaydılar ve bunun kanıtları yığışım prizması ve ofiyolit kuşakları olarak Anadolu üzerinde yaygın şekilde dağılmıştır. Genel olarak Türkiye üç büyük tektonik birliğe ayrılmıştır. bunlar: Pontidler, Anatolid-torid bloğu ve Arap levhası'dır.

Ülkenin kuzeyinde uzanan tektonik birlik Pontidler olarak adlandırılır, bu yapı İzmir-Ankara-Erzincan kenet kuşağıyla Anatolid-Torid bloğundan ayrılır. Pontidler Alpin Orojeneziyle nedeniyle kıvrım ve fay yapıları içerse de başkalaşımı (metamorfizması) bu etkiyle değil Variskan ve Kimmeridgian orojeneziyle meydana gelmiştir. Pontidler jeolojik olarak Istranca, Sakarya ve İstanbul arazisi denen üç ana parçadan meydana gelir. Istranca arazisi kristalli kayaçlardan oluşan bir jeolojik birimdir, bu yapı güney Balkanlar'da yer alıp Variskan yaşlı bir temele sahiptir. Bu temel grano-feldispatik gnayslardan oluşur ve yaşı tam olarak bilinmez ve geç karbonifer-erken permiyen devirlerinde granit sokulumlara maruz kalmıştır. variskan deformasyonu sonrası triyas-jura yaşlı çökel kayalar bölgede uyumsuz şekilde çökelmiştir ve karasaldan sığ denizel istife giden bir yapıdadır. Triyas sonunda bir bindirme fayla bölge deforme olur, yine Jurasik sonun bu sefer kuzeye etkiyen bir bindirme fay allokton bir birimi çökel kayaların üstüne yerleştirir. Geç Kretase başında Cenomanian zamanında karbonatlı kumtaşları uyumsuz olarak metemorfikler üzerine çökelirler. Geç Kretase'nin Santonian zamanında ise Istranca masifinin kuzey kesimlerinde volkanik ve volkanoklastik birimler çökelmiştir, bu volkanik birimler Sakarya arazisi kuzeyi boyunca görülür ve İstanbul arazisinin kuzeybatı kesiminde de bu volkanik birimler görülebilmektedir. Bu volkanik etkinin de Neo-tetis okyanusunun Pontidlerin altına dalması sonucu bölgede oluşan yay ardı magmatizmasıyla ortaya çıktığı tahmin edilmektedir.

Diğer Pontid parçası ise İstanbul bölgesidir, Prekambriyen dönemine giden temel kayası gnays gibi başkalaşım kayaları ve granit türevlerinden oluşur. İstanbul bölgesi Karadeniz'in güneybatısına denk düşen coğrafi konumda olup bu jeolojik bölgenin batısı erken karbonifer yaşlı kumtaşı-şeyl ardalanması yani derin deniz ortamına işaret ederken; İstanbul bölgesi'nin doğu kısmı özellikle Zonguldak dolayları yine erken Karbonifer yaşlı karbonat çökelleri yani sığ denizel ortam arz eder. Bu arazideki en önemli birimlerden biri Trakya formasyonu'dur, derin deniz türbiditleri içeren alt Karbonifer birimlerin üstüne yine aynı dönemden siyah radyolaryalı çört birimleri çökelmiştir ve nihayet aynı yaşlı filiş isifi yer alır. İstanbul'un önemli tepeleri ekseriyetle kuvarsit gibi sağlam kayaçlardan meydana gelmektedir, özellikle Adalar'da çokça kuvarsit birikimi görülebilmektedir. İstanbul arazisinin, paleozoik ve mezozoik devirlerde görece daha kuzeyde yer almakta olduğu tahmin edilmektedir, zira litolojik anlamda Moesian platformuna oldukça benzemektedir, geç Kretase'de Karadeniz'in bir yay ardı magmatizması neticesinde açılmaya başlamasıyla güneye ilerlemiş olabilir. İstanbul ve Sakarya arazisini ise arkaik bir okyanusun ayırdığı da bir kenet zonu varlığıyla açıklanmıştır(intra Pontid kenet). Son Pontid birimi Sakarya bölgesidir. Sakarya bölgesi doğu-batı doğrultusunda şerit şeklinde uzanır ve temel kayası olarak Paleozoyik yaşlı granit türleri, Variskan yaşlı başkalaşım kayaçları ve düşük dereceli metabazitler olmak üzere üç kayaç grubu bulundururlar. Bu temel kayası erken Jura yaşlı kumtaşları ile örtülmektedir.

Sakarya bölgesinin doğu kesimi özellikle Pulur masifinde Karbonifer yaşlı granitleri ve onların kestiği daha yaşlı metamorfik kaya grupları için yüzlekler vermiştir. Bu bölgenin bir diğer tekto-tabakalanma elemanı da Karakaya karmaşığıdır ki, bölgenin özellikle batı ve orta kesimlerinde yüz vermiştir. Alt ve Üst Karakaya karmaşığı olarak iki kısımda incelenir. Alt Karakaya karmaşığı Permo-Triyas yaşlı bir dalma batma bölgesini işaret eder ve düşük dereceli başkalaşım geçirmiş metabazitlerden oluşur. Belli açılardan Üst Karakaya karmaşığı ile ayrılır. Üst Karakaya karmaşığı ekseriyetle geçişli tortul kayaçların veya eklenmiş okyanus adalarının temsil edebileceği birimleri taşır ve Permiyen'den Triyas'a doğru bir zaman kesiti sunar.

Kabaca Ege Denizi'nden İran'a doğru bir hat boyunca uzanan ve Pontidlerden İzmir-Ankara-Erzincan kenet kuşağıyla ayrılan tektonik birliktir. Tabaka bilimi açısından Pontidlerden ziyade Arap levhasına benzer özellikle gösterir. Uzun jeolojik süreçte Anatolid-Torid'in Gondvana'dan koparak Pontidlere doğru sıkıştırmasının orta Kretase boyunca sürmesiyle dalma batma bölgeleri ve melanj yapıları ortaya çıkmış olup Anatolid-Torid bloğu yüksek basınç ve düşük sıcaklık başkalaşımı geçirmiştir. Bu blok kendi içinde birçok alt kısma ayrılır zira farklı yapısal ve stratigrafik özellikler gösterirler. Bunlar: Tavşanlı kesimi, Afyon kesimi, Bitlis masifi, Kırşehir-Akdağ-Niğde masifi, Bornova flişi, Menderes masifi ve Toroslardır.

Bu kesimler içinde Kırşehir-Akdağ-Niğde masiflerini içere Orta Anadolu kristalin altbloğu dikkate değerdir, çünkü Kretase yaşlı başkalaşım ve volkanik kaya gruplarından oluşan bu yapı Anatolid bloğunun kuzey kıyısı veya başlı başına bir blok olarak değerlendirilmektedir, bu konuda hala bir tartışma mevcuttur. Ayrıca yoğun şekilde bozulmaya uğramış ve bünyesinde metaşist, gnays, mermer ve metakuvarsit gibi başkalaşım kayaçları barındırır.

Anatolid-Torid Bloğu'ndan Asur kenet kuşağıyla ayrılan Arap platformu Fanerozoyik boyunca da Tetis okyanusu'nun bir kısmıyla Anatolid-Torid bloğu ile ayrılmaktaydı. Güneydoğu Anadolu boyunca Kretase ve daha genç yaşlı yapıların yüzlek verdiği görülür, ayrıca bu platform Pan-Afrikan bir temel kayası üzerine çökelmiş Paleozoyik-Tersiyer kaya dizisine sahiptir. Türkiye'nin bu jeolojik kısmında ciddi sayıda antiklinal yer alır ve bunların en önemlisi de Zap bölgesi antiklinalleridir. Bu yapı Paleozoyik'in başında kırıntılı kayaçlarla sergilenirken; Permiyen'den tersiyer başına dek denizel çökellerle temsil edilir.

Günümüz Türkiye'sinin büyük bölümünü oluşturan Anadolu levhasının hareketi yerbilimi araştırmalarının üzerinde durulan konularındandır. Türkiye'nin neotektoniği güncel GPS verileri aracılığıyla da bilindiği üzere batıya kaçış örüntüsü göstermektedir. Bu batıya doğru hareketin altında yatan kuvvetleri neyin yarattığı sorusu ise farklı çalışmalarda incelenmiştir. Örnek olarak England ve ark. (2016) farklı bir yorum getirerek bu hareketi yerçekimi potansiyel enerjisi çerçevesinde açıklamaya çalışmıştır. Bu hipotez, ortalama yükseliği 2000 metre olan Anadolu'nun doğusu ile çok daha düşük bir yüksekliğe sahip Ege havzası arasındaki topoğrafik farklılığının Anadolu'nun batıya kaçış hareketini oluşturduğunu ileri sürer. Kurulan çerçevede batı uç Helen yayında iken doğu uç Anadolu'nun doğusundaki çarpışma sınırına yakın bir noktadır (doğu batı 1800 km uzaklık). Bu varsayımda litosfer kalınlığı doğudan batıya eş tutulup 100 km kabul edilmiştir ve ince akışkan bir yapı olarak sayılmıştır. Litosferin viskozitesi 1021 Pa s ve yatay uzaklık 1800 km iken yerçekimi potansiyel enerjisine en uygun hız ölçeği 29 mm/yıl olmuştur.

Anadolu'nun batıya doğru hareketinin doğu-batı arasındaki yükseklik farkından doğan yerçekimi potansiyel enerjisi düzeyi ayrımından ileri geldiği savına karşı Şengör ve Yazıcı (2020) bu hareketin levha sınırlarında gerçekleşen çarpışma gibi etkilerden doğan kuvvetler tarafından başlatıldığını iddia ettiler. Bu savlarına dayanak olarak da batıya doğru hareketin başladığı erken-orta Miyosen'de günümüzden farklı olarak Doğu Anadolu'nun Batı Anadolu'dan yüksek olmamasını gösterdiler. Söylendiği gibi yüksek topoğrafyadan alçak topoğrafyaya Anadolu'yu hareket ettirecek bir akış yaşansaydı hareket doğuya doğru olurdu çünkü orta Miyosen'de bugünkü Doğu Anadolu su altında alçak bir alanken, Batı Anadolu ortalama 2.5-4 km yüksekliğe sahipti. Topoğrafik yükselti farkından kaynaklı bir hareket modeli günümüz GPS verileriyle uyumlu görünse de jeolojik tarihte incelendiğinde uyumlu görünmemektedir. Anadolu'nun doğusu ve batısı arasındaki yükselti farkı günümüzde batıya harekete yardımcı olan bir etken olabilirse de hareketi doğuran gerçek kuvvet Anadolu ve Arap levhası arasındaki çarpışmadan ve Helen yayında oluşan yitim zonundaki geri çekme etkisinden ileri gelmektedir.

Yaklaşık 1600 km uzunluğa sahip olan bu fay hattı sağ yanal atımlı bir özellikte olup doğuda Karlıova üçlü ekleminden batıda Ege genişleme bölgesine uzanarak Avrasya ve Anadolu levhaları arasındaki sınırı teşkil eder. Dünya üzerindeki en aktif kıta içi transform faylardan biri olan Kuzey Anadolu fayları Pliyosen yaşlıdır. Yıllık ortalama 18 mm'lik bir hareket miktarı ölçümlenmiştir.

Kuzey Anadolu Fayı morfolojik özellikleri hususunda yekpare bir yapı sergilemez ve muhtelif parçalardan meydana gelir. Çevresinde de çok sayıda deformasyon, traverten yapısı, sıcak su kaynakları ve volkanik püskürmeler meydana gelmiştir.

Anadolu ve Arap levhası arasındaki tektonik sınırı yaklaşık 500 km uzunluğunda bir fay hattı oluşturur. Bu sol yanal atımlı fay görece hareketsiz duran Avrasya levhasına doğru kuzeye hareket eden Arap levhasının yılda 6–10 mm miktarındaki bindirme hareketi sonucu Miyosen'den beri etkin olarak işlemeye başlamıştır. Tarihsel bazda çok sayıda depremin çıkış kaynağı olmuştur.