Kuzey Anadolu fay zonunun yapısal analizi ve yaşlandırılması
Structural analysis and dating of the north Anatolian fault zone
Yazar: AYŞE ÇAĞLAYAN
Danışman: PROF. DR. VEYSEL IŞIK
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Kuzey Anadolu Fay Zonu (KAFZ) yerkabuğunun en önemli aktif faylanma bölgelerinden olup tarihsel ve aletsel dönemde büyük depremler üretmiş doğrultu atımlı fay zonudur. Anadolu levhasının oluşumunu ve levhanın B-GB'ya hareketini sağlayan kabuksal ölçekteki bu zon çok sayıda segmentlerden oluşur.
1944 ve 1943 deprem segmentleri KAFZ içerisinde yüzlerce km yanal uzanımlı ve çok sayıda faylardan oluşur. Deprem segmentlerini oluşturan faylar saç örgüsü geometrisinde olup bir kısmı aktif ve potansiyel aktif özelliğe sahiptir. Yapısal analiz çalışmaları fayların tipik kataklastik zon (fay zonu) oluşturduğunu ortaya koymaktadır. Kataklastik zonların yapısal bileşenlerini fay çekirdeği, hasar zonları ve kayma düzlemleri oluşturur. Fay çekirdekleri büyük oranda gauç ve kataklasit, hasar zonları ise breş (çoğunlukla mozayik ve kaotik) türü fay kayaları ile temsil olur. Yaygın kırıklanmalar ve yersel fay mercek oluşumları kataklastik zonların yaygın yapısal oluşumlarıdır. Mezoskobik ve mikroskobik yapısal bulgular, kataklastik zonların dolayısıyla segmentlerdeki faylanmaların kataklazma ve difüz kütle transferi deformasyon mekanizmaları ile ilişkili olduğunu ve yerin sığ derinlik koşullarında geliştiğini gösterir. Kayma düzlemlerinin yapısal analizi ana stres (gerilme) durumları ve stres oran değerleri segmentlerdeki faylanmaların egemen saf doğrultu atımlı rejim altında yersel yanal sıkışmalı ve yanal genişlemeli tektonik rejimlerle ilişkili olduğunu ortaya koyar. Bu bulgular segmentleri oluşturan faylanmaların sıkışmalı ve/veya genişlemeli bükülme ya da sıçramalı geometride gelişimine açıklık getirmektedir.
Faylanma ile ilişkili gelişen karbonat oluşumları (damar, sliktolit), kataklastik zonların kalınlıkları ve faylanmadaki yer değiştirme miktarları 1944 ve 1943 deprem segmentlerinin faylanma yaşını önemli ölçüde sınırlandırmaktadır. U-Th serisi yaşlandırma sonuçları Orta Pleyistosende bölgedeki faylanmaların aktif olduğuna işaret eder. Karbonat örneklerinden elde edilen radyometrik yaşlar 1944 ve 1943 depremlerini de oluşturan fayların 105.000 ile 1.700 yıl (Geç Pleyistosen-Geç Holosen) içerisindeki aktivitesini ortaya koymaktadır. Kataklastik zonlardaki hesaplamalar U-Th serisi yaşları destekler biçimde faylanmanın 163.075 ile 4.140 yıl arasındaki (Orta Pleyistosen-Orta Holosen) aktivitesini belirtir. Yapısal analiz ve yaş bulguları KAFZ'de Orta Pleyistosen döneminden beri sismik aktivitesinin ve ilişkili sıvı sirkülasyonunun günümüze kadar süreklilik gösterdiğini ortaya koymaktadır.

Abstract:
The North Anatolian Fault Zone (NAFZ), one of the most important active fault zones of the earth's crust, is a right lateral strike slip and produced large earthquakes during historical and instrumental periods. The zone, bounding the the Anatolian Plate and providing the movement of the plate in the direction of is W-SW, is a crustal-scale fault zones with many segments.
1944 and 1943 earthquake segments within the NAFZ includes numerous faults with hundreds of kilometers lateral extension. These fault segments have active and potentially active faults showing anastomosing fault pattern. Structural analyses show that the faults are characterized by typical cataclastic zones (fault zones). The major components of the cataclastic zones are fault cores, damage zones and slip-planes (slickensides). The fault cores mainly contain gouge and cataclasite type fault rocks but the damage zones are characterized by breccias (mostly mosaic and chaotic types). Intense fracturing and fault-bounded lenses are also common structural features of the cataclastic zones. Structural findings based on mesoscopic and microscopic studies indicate that the cataclastic zones consequential faulting along the segments occurred by cataclasis and diffusive mass transfer deformation mechanisms in shallow crustal depth conditions. Structural analysis of slip-planes along the 1944 and 1943 earthquake segments in the NAFZ indicate that principal paleostress oriantations and stress ratio values suggest dominant pure strike-slip regime with locally transpression and transtension tectonic regime. All structural findings imply that faults along the segments show geometries of restraining and/or releasing bends or stepovers.
Fault-related carbonate precipitates, thickness of the cataclastic zones and amount of fault displacements constrain age of faulting along the 1944 ve 1943 earthquake segments. Results of U-Th series dating method for faulting in the region suggest Middle Pleistocene. Radiometric ages from carbonate samples reveal the faulting that produced the 1944 ve 1943 earthquakes was active in 105.000 to 1.700 years (Late Pleistocene-Late Holocene). Some calculations on the cataclastic zones yields ages between 163.075 and 4.140 years (Middle Pleistocene-Middle Holocene), which correlate to ages from U-Th series dating method. Findings from structural analysis and age results suggest that paleo-seismicity and its related fluid circulations in the NAFZ have been persistent since Middle Pleistocene to recent.