Mesezoyikten günümüze Bitlis-Zagros sütur zonu üzerinde paleomanyetik incelemeler
Paleomagnetic i̇nvestigations along the :Bitlis-Zagros suture zone from mesozoic to recent
Yazar: BEYZA ÜLKER
Danışman: DOÇ. DR. MUALLA CENGİZ ÇİNKU
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Jeofizik Mühendisliği = Geophysics Engineering

Özet:
Anadolu'nun da içerisinde yer aldığı Avrasya'nın güney kenarı bir dizi mikro-kıta ve bu kıtaları saran sütur zonları tarafından temsil edilmektedir.  Her bir mikro-kıta birbirinden Erken Mesozoyik'de riftleşerek kapanan Neotetis Okyanusu'nun kolları ile ayrılmıştır. Alp-Himalaya orojenik kuşağın bir parçası olan GD Anadolu orojenik kuşağı, güney Neotetis Okyanus havzasının kuzeye doğru dalarak kapanması sonucunda Afrika-Arabistan ve Avrasya levhalarının çarpışması ile oluşmuştur. Buna göre, GD Anadolu bölgesindeki bu deformasyonun iki temel tektonik aktivitenin sonucunda meydana geldiği ileri sürülmektedir. Geç Kretase'de Neotetis'in güney kolunu oluşturan Okyanusun kapanmaya başlamasıyla Ofiyolitik kayaçların yerleşimi,  Orta Eosen-Miyosen döneminde ise, G Neotetis'in tamamen kapanması Arap platformu ile GD Anadolu'nun çarpışmasına sebep olmuştur. Buna karşın Neotetis'in güney kolunun kuzeyde tek bir koldan oluştuğu ve Geç Kretase'de tamamen kapandığı bunun sonucunda GD daki tüm Ofiyolitler Neotetis'in tek bir ana kolunun ürünleri olduğu diğer bir görüş olarak bildirilmiştir. Bölgede Neotetis Okyanusu'nun tamamen kapanması sonrasında Neotektonik dönemde sıkışma ve kaçma rejimi etkisiyle gelişen Bitlis – Zagros Kenet Zonu başta olmak üzere, sol yönlü Doğu Anadolu Fay Zonu, Ölü Deniz Fay Zonu ve Helen - Kıbrıs yayı bölgedeki temel yapısal unsurları meydana getirmiştir. 
Bu tez çalışması kapsamında GD Anadolu Bölgesinde Arap kenarı olarak tanımlanan zon üzerinde 34 farklı mevkide Üst Jura - Miyosen yaşlı sedimanter kayaçlar örneklenmiştir. Elde edilen duraylı paleomanyetik doğrultular sonucunda bölgede Güney Neotetis'in Okyanusu'nun kapanması ve Arap platformu ile Anadolu'nun çarpışması sırasında meydana gelen deformasyonlar zamansal ve bölgesel olarak ayırtlanarak Türkiye tektoniğine önemli katkılar sunulmuştur. 
Paleomanyetik verilerin değerlendirilmesi aşamasında paleomanyetizmada güncel olarak kullanılan bir dizi farklı yöntem kullanılarak mıknatıslanmanın yaşı (Enkin and Watson, 1994), paleoseküler değişimin etkileri (Deenen et al. 2011) ve paleomanyetik verilerde sığlaşma etkilerinin varlığı (Tarling ve Hrouda, 1993) araştırılmıştır. 
Paleomanyetik ölçümlerin güvenirliğini test etmek için yapılan kaya manyetizması çalışmaları ile mıknatıslanmadan sorumlu mineral yapıları, domen yapıları gibi özelliklerini belirlemek amacıyla Eş-Isıl kalıntı mıknatıslanma, Lowrie testi, histeresiz analizleri ve termomanyetik ölçümler gerçekleştirilmiş ve örneklerin büyük çoğunluğunda titanyumlu manyetit mineralinin varlığı belirlenmiştir.
Üst Jura – Alt Kretase yaşlı kireçtaşlarından elde edilen grup ortalaması tektonik düzeltme sonrası değerler D/I = 21.3°/55.3° (α95=11.1°, k=124.9) olarak bulunmuştur. Üst Kretase yaşlı mevkilerden anlamlı bir sonuç vermeyen ve genel ortalamadan büyük saçılımlar gösteren 7 mevki yaş grup ortalamalarına katılmamıştır. Kireçtaşlarından alınan örneklerin değerlendirilmesi sonucunda Kretase yaşı için bölgesel olarak 4 ayrı ortalama hesaplanmıştır. Grup ortalaması G-K1 (BZ1, 4, 5) tektonik düzeltme sonrasında D/I = 344.8°/ 32.8° (α95 = 7.6°, k = 261.7) olarak bulunmuştur. Grup ortalaması G-K2 (BZ7, 8, 11, 13, 15, 16)  tektonik düzeltme sonrasında D/I = 354.6°/ 32.5° (α95 = 11.5°, k = 35.1) olarak bulunmuştur. Kahramanmaraş Türkoğlu civarından örneklenen mevkilerin grup ortalaması G-K3 (BZ23, 24, 26, 27) tektonik düzeltme sonrasında D/I = 24.0°/ 34.3° (α95 = 6.8°, k = 185.9) olarak bulunmuştur. Osmaniye Kuzeyi ve Adana Ceyhan civarından örneklenen mevkilerin grup ortalaması G-K4 (BZ31, 33, 34) tektonik düzeltme sonrasında D/I = 142.9°/ -26.5° (α95 = 17.4°, k = 51.0) olarak bulunmuştur. Orta Eosen yaşlı kireçtaşlarından tektonik düzeltme sonrasında elde edilen sapma ve eğim açıları sırasıyla D/I = 164.6°/-27.8° (α95 = 19.3°, k = 23.5) olarak elde edilmiştir. Orta Miyosen yaşlı kumtaşı ve kireçtaşı örneklerinden elde edilen paleomanyetik doğrultu tektonik düzeltme sonrasında ise elde edilen doğrultu D/I=158.9°/-59.2° (α95 = 5.6°, k = 482.4) olarak hesaplanmıştır. 
Sedimanter kayaçlarda görülen sığlaşma etkileri araştırılarak (Tarling ve Hrouda, 1993)  0.73 – 0.76 sığlaşma katsayıları bulunmuş ve sığlaşma düzeltmesi sonucu eğim açılarında 6.9 - 7.3° artış gözlenmiştir. Üst Jura – Alt Kretase yaşlı mevkiler için λ= 43.5° K (I= 62); Üst Kretase yaşlı mevkiler için λ= 21.9° K (I=38.9);  Orta Eosen yaşlı kireçtaşları için λ=20.2° K (I=36.4) paleoenlem değerleri elde edilmiştir. Orta Miyosen yaşlı mevkiler için sığlaşma analizi yapılamadığından grup ortalamasından elde edilen λ= 38.9° K (I= 58.3) değeri bulunmuştur.  
Çalışma alanında Ölü Deniz Fay Zonu olarak tanımlanan bölgede K-G doğrultudaki alanda Üst Jura-Alt Kretase yaşlı kireçtaşlarında Afrika Levhasına göre 35.6º±14.1º'lik saat yönünde bir rotasyon olduğu görülmüştür. Üst Kretase yaşlı kireçtaşları Arabistan kenarında dört farklı alanda gruplanmış ve sırasıyla saatin tersi yönünde 12.3º±8.3º  (KR1), 2.5º±10.0º, (KR2),  34.5º±12.5º (KR4) rotasyon göstererek, Ölü Deniz Fay Zonu boyunca saat yönünde 26.7º±8.0º (KR3) rotasyon ortaya koymaktadır. Orta Eosen yaşlı sedimanter kayaçlar Bitlis-Zagros Sütur Zonu üzerinde, Adıyaman ve Kahramanmaraş ile çevresinde saatin tersi yönünde 1.3º±4.0º ve 36.0º±8.3º arasında rotasyonlar göstermektedir. İnceleme alanında Orta Eosen yaşlı mevkilerden elde edilen ortalama rotasyon saatin tersi yönünde 12.7º±13.6º'dir.  Üst Miyosen yaşlı kayaçlar Sütur Zonu üzerinde saatin tersi yönünde 39.4º±10.9º'lik bir rotasyon gösterirken, süturdan uzaklaşıldığında saatin tersi yönünde 21.9º±29.9º ve 7.5º±5.8º'lik bir rotasyon görülmektedir.
İnceleme alanındaki farklı yöndeki tektonik rotasyonlar A-Ölü Deniz fay zonuna bağlı blok rotasyonları, B-Avrasya-Afrika çarpışması sonucu oluşan rotasyonlar ve C-Anadolu bloğunda Üst Kretase'den günümüze geliştiği bildirilen oroklinal bükülmenin etkisinde gerçekleşen rotasyonlar olduğu düşünülmektedir.

Abstract:
The southern margin of Eurasia, including Anatolia, is characterized by series of micro-continents and suture zones.  Each micro-continent was separated from the other by different branches of the Neotethys Ocean, which was rifted during Early Mesozoic. The southeast Anatolian orogenic belt, which is a part of the Alpine-Himalayan belt, is formed by the closure of the southern Neotethys to the north and the collision of the African-Arabian and Eurasian plates to the south. It is reported that the tectonic deformation of the southeast Anatolia occurred as two major episodes during Cretaceous to Miocene. The closure of the southern branch of the Neotethys during Late Cretaceous led to the emplacement of ophiolitic rocks on southeast Anatolia and the Arabian platform that resulted from regional extension. During the Middle Eocene-Miocene the final closure of the Neotethys Ocean led to the collision of the Arabian platform and southeast Anatolia. An alternative view suggests that there was only a single branch of the Neotethys Ocean that existed further north. This branch was completely closed during the Late Cretaceous, and the ophiolites that crop out in southeast Anatolia were the product of a single major Neotethian branch. After the final closure of the Neotethys, a compression and escape regime led to the development of the Bitlis-Zagros Suture Zone in particular, as well as the left lateral East Anatolian fault zone, the Dead Sea fault zone and the Helenic-Cyprus arc as master structural components.
In this thesis, sedimantary rocks in the age of Late Jurrasic and Miocene have been sampled at 34 sites in the SE Anatolian region where the Arabian margin is defined. The reliable paleomagnetic directions are interpreted within two important phases including the closure of the Southern Neotethys and the collision between the Arabian platform and the Anatolia. The results will bring new insides for the tectonic evolution of Anatolia by recognizing the deformation in time and space. 
A serious of different actual methods were applied to evaluate the age of the magnetization (Enkin and Watson, 1994), paleosecular variation effect of the data (Deenen et al. 2011) and inclination flattening (Tarling and Hrouda, 1993).
Rock magnetic experiments were performed on each pilot sample to test the reliability of the paleomagnetic measurements. This include thermomagnetic measurements, saturation isothermal remanent magnetization (SIRM), hysteresis loops and thermal demagnetization of SIRM. Rock magnetic measurements indicate that a great majority of the samples contain titanomagnetite as the ferromagnetic mineral.
The mean direction of the Upper Jurassic - Lower Cretaceous limestones is D/I = 21.3°/55.3° (α95=11.1°, k=124.9). Seven sites from Late Cretaceous sites were excluded from the interpretation because of showing large scatter in confidence level or unstable behaviour in demagnetization steps. Four different group directions are recognized according to the distribution of Late Cretaceous sites. These are calculated for G-K1 (BZ1, 4, 5) as D / I = 344.8 ° / 32.8 ° (α95 = 7.6 °, k = 261.7), and for G-K2 (BZ7, 8, 11, 13, 15, 16) as D / I = 354.6 ° / 32.5 ° (α95 = 11.5 °, k = 35.1). The group mean direction of G-K3 (BZ23, 24, 26, 27) which is obtained near Kahramanmaraş/Türkoğlu is D/I = 24.0°/ 34.3° (α95 = 6.8°, k = 185.9) while north of the Osmaniye and near Adana/Ceyhan a group mean direction of D/I = 142.9°/ -26.5° (α95 = 17.4°, k = 51.0) is calculated for G-K4 (BZ31, 33, 34). The group mean direction of Middle Eocene limestones is D/I = 164.6°/-27.8° (α95 = 19.3°, k = 23.5) and those for the Middle Miocene limestone and sandstone are calculated as D/I=158.9°/-59.2° (α95 = 5.6°, k = 482.4).
The inclination shallowing was investigated by the approach of (Tarling and Hrouda, 1993) with anisotropy of magnetic susceptibility. A inclination flattening factor of 0.73 - 0.76 was found for the limestone and sandstone samples and consequently observed 6.9 - 7.3 ˚ increase in the inclination. Paleolatitude values obtained after correction for Upper Jurassic - Lower Cretaceous λ = 43.5 ° K (I = 62); for Upper Cretaceous λ = 21.9 ° K (I = 38.9); for Middle Eocene λ = 20.2 ° K (I = 36.4). For Middle Miocene derived from group mean directions λ = 38.9 ° K (I = 58.3). 
In the study area which defined by Dead Sea fault Zone, Upper Jurassic-Lower Cretaceous limestones suggest 35.6o±14.1o clockwise rotation with respect to the African plate. Upper Cretaceous limestones are groupped in 4 different zones and they show counterclockwise rotation at the margin of Arabian Plate; 12.3o±8.3o (KR1), 2.5o±10.0o, (KR2), 34.5o±12.5o (KR4) and clockwise rotation 26.7o±8.0o (KR3) along the Dead Sea Fault Zone. Middle Miocene sedimantary rocks indicate counterclockwise rotation between 1.3o±4.0o and 36.0o±8.3o at Bitlis-Zagros Suture Zone, Adıyaman, Kahramanmaraş and their surroundings. Middle Eocene age rocks from the study area suggest counterclockwise rotation about 12.7o±13.6o. While Upper Miocene units close to the suture zone suggest counterclockwise rotation about 39.4o ±10.9o, farther away from the suture zone they indicate counterclockwise rotation about 21.9o±29.9o and 7.5o±5.8o.
It is considered that the different sense of rotations in the study area are the result of A-Block rotations depending on the Dead Sea fault zone, B-The Africa-Eurasia collision and C- Rotation as a result of oroclinal bending occured in the Anatolian block from Late Cretaceous to present.