Doğu Anadolu Tektonik Bloğu'nun içsel deformasyon evrimi: Balık Gölü Fay Zonu'nun (Ağrı) morfotektonik özellikleri ve uzun dönem kayma hızının belirlenmesi
Internal deformation evolution of East Anatolian Tectonic Block: Determining the morphotectonic properties and long term slip rate of Balik Lake Fault Zone (Ağri)
Yazar: AYLİN NAR
Danışman: PROF. DR. AZAD SAĞLAM SELÇUK
Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Jeoloji Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Günümüzden 20-16 milyon yıl arasında gerçekleşen Arap ile Avrasya levhalarının
çarpışması ile Doğu Anadolu'daki son okyanusal litosfer yitime uğramış ve 13 milyon yıl
önceden itibaren Doğu Anadolu Yüksek Platosu oluşumuna başlamıştır. Çarpışma
zonunun kuzeyinde kalan Doğu Anadolu Sıkışmalı Tektonik Bloğu (DAST), tektonik
açıdan oldukça aktif olup, tarihsel ve aletsel dönemde farklı büyüklüklerde yıkıcı birçok
deprem meydana gelmiştir. Doğu Anadolu Bölgesi'nin en önemli tektonik özelliklerinden
birisi, 42D-48D boylamları arasında BKB uzanımlı (Çaldıran Fayı, Tutak Fayı, Balık
Gölü Fay zonu, Kuzey Tebriz Fayı (İran) vb.) birbirine paralel gelişen doğrultu atımlı fay
sistemi içerisinde yer almasıdır. Bu sistem GPS tabanlı blok modellere dayalı olarak yılda
yaklaşık 8-11 mm hızla KKB yönünde hareket eden Kafkas Bloğu'nun (Doğu Anadolu
Sıkışma Kaması (DASTK)) güney sınırını tanımlamaktadır. Bu sistem içerisinde yer alan
Balık Gölü Fay Zonu'nun (BGFZ) güney segmentleri sağ yanal ötelenmeyi doğuya doğru
Kuzey Tebriz Fayı'na iletmekte ve bu faylar kuzeydeki deformasyonu kontrol etmektedir.
Balık Gölü Fay Zonu DASTK'nın içsel deformasyonun anlaşılmasında önemli
yapılardan birini oluşturmaktadır. BGFZ, kuzeybatıda Ortakent Köyü'nden (Karaköse-
Ağrı) güneydoğuda Çetenli Köyü'ne (Diyadin) kadar yaklaşık 125 km uzunluğunda bir
fay zonudur. Önceki çalışmalarda fay zonunun genel gidişi, bölgenin litolojik özellikleri
ve fayın doğrultusu boyunca litolojik birimler ile olan ilişkisi hakkında bilgi
verilmektedir. BGFZ'nin deformasyon alanı içerisinde tanımlanan bölgede hem tarihsel
(MÖ 550, MS 363, 1679, 1841, BGFZ; 1696 CF) hem de aletsel dönem içerisinde birden
fazla yıkıcı deprem meydana gelmiş, önemli can ve mal kayıplarına neden olmuşlardır.
BGFZ'nin tarihsel deprem bilgileri ve deprem tekrarlanma ve kayma hızları ilgili veri
eksiklikleri bulunmaktadır. Bu eksikliklerin giderilmesi, BGFZ'nin bölgedeki içsel
deformasyonu nasıl kontrol ettiğinin anlaşılması açısından önem taşımaktadır. Bu
nedenle, tez kapsamında BGFZ'nin segmentlerinin morfotektonik indislere bağlı olarak
göreceli deformasyon oranlarının ortaya konması ve uzun dönem kayma hızının
belirlenmesi amaçlanmıştır.
Segmentler arasındaki deformasyon dağılımının anlaşılması için Şerit profiller
(Swath), Dağ önü eğriselliği (Smf), Vadi tabanı genişliğinin-Vadi yüksekliğine oranı (Vf),
Hipsometrik analiz (HI-HE), Akarsu uzunluk-gradyan indeksi (SL), Kanal diklik indeksi
(Ksn) ve Asimetri faktörü (AF) morfotektonik indeks çalışmaları yapılmıştır. Bu
analizler sonucunda, BGFZ'nin segmentleri farklı deformasyon oranlarına sahip iken,
özellikle fay zonunun kontrol ettiği kuzeybatı bölümünde deformasyoun güneye oranla
göreceli olarak yüksek olduğu görülmektedir. Bununla birlikte, fay zonunun kuzeybatıya
doğru gençleştiği tespit edilmiştir.
Aktif fayların en önemli fiziksel parametrelerinden birini oluşturan uzun dönem
kayma hızı verileri BGFZ üzerinde sınırlı sayıdadır. Bu tez çalışması kapsamında fay

ii

zonunun kuzeybatısından güneydoğusuna doğru beş farklı noktada kayma hızı
verilmiştir. Bu ötelenmelerin net olarak gözlendiği alanlardan biri olan Yeniçadır
Segmenti'nin kestiği ve ötelediği Büvetli Travertenleri'nin hassas konumları alınarak
örnekleme çalışmaları yapılmış ve U/Th yaşlandırma yöntemi ile tarihlendirilmiştir. Elde
edilen veriler ışığında iki adet jeolojik kayma hızı hesaplanmıştır. Bu kayma hızları
2.91±0.09 mm/yıl ve 3.33±0.16 mm/yıl olarak hesaplanmıştır. Morfolojik verileri bağlı
olarak ise kayma hızı en kuzeyde 2.45±0.06 mm/yıl iken en güneyde ise 2.11±0.04 ile
2.56 ±0.05 mm/yıl arasında değişmektedir.
Paleosismoloji çalışmaları günümüzde farklı yöntemlerle uygulanmaktadır. Bu
tez çalışması kapsamında Büvetli Köyü'nde yer alan travertenlerden elde edilen 18 adet
örnek üzerinde yapılan U/Th tarihlendirme sonuçları kullanılarak tarihsel deprem
zamanları ve deprem yenilenme aralığı tespit edilmeye çalışılmıştır. Bu veriler
doğrultusunda BGFZ'nin üzerinde M.Ö. 388-288, M.S. 214-535 ve M.S. 1611-1794
yılları arasında olmak üzere üç büyük tarihsel depremin olduğu görülmektedir. Elde
edilen depremlere bağlı olarak deprem olay seviyeleri zaman aralığının 800-1000 yıl
olduğu görülmektedir.
Anahtar kelimeler: Aktif tektonik, Balık Gölü Fay Zonu, Morfotektonik indis,
Uzun dönem kayma hızı

Abstract:
The collision of the Arabian and Eurasian plates between 20-16 million years ago
resulted in the loss of the last oceanic lithosphere in Eastern Anatolia and the formation
of the Eastern Anatolian High Plateau started 13 million years ago. The Eastern Anatolian
Compressional Tectonic Block, which remains to the north of the collision zone, is
tectonically very active and has experienced many destructive earthquakes of different
magnitudes in the historical and instrumental periods. One of the most important tectonic
features of the Eastern Anatolia Region is that it is located within a system of parallel
strike-slip faults (Çaldıran Fault, Tutak Fault, Balık Lake Fault Zone, North Tabriz Fault
(Iran), etc.) between 42E-48E longitudes. This system defines the southern boundary
of the Caucasian block (Eastern Anatolian Compression Wedge (EACC)), which moves
in the NNW direction at a rate of about 8-11 mm per year based on GPS-based block
models. Within this system, the southern segments of the Balık Gölü Fault Zone transmit
right-lateral displacement eastward to the North Tabriz Fault, which controls deformation
in the north.
The Balık Lake Fault Zone is one of the important structures in understanding the
internal deformation of the EACC. The BGFZ is a fault zone approximately 125 km long
from Ortakent Village (Karaköse, Ağrı) in the northwest to Çetenli Village (Diyadin) in
the southeast. Previous studies provide information about the general course of the fault
zone, the lithological features of the region and the relationship between the fault and the
lithological units along its strike. In the region defined within the deformation zone of the
BGFZ, more than one destructive earthquake occurred in both historical (550 BC, 363
AD, 1679, 1841, BGFZ; 1696 CF) and instrumental periods, causing significant loss of
life and property. The BGFZ is lacking historical earthquake information and data on
earthquake recurrence and slip rates. The elimination of these deficiencies is important
for understanding how the Balık Lake Fault Zone controls the internal deformation in the
region. Therefore, this thesis aims to reveal the relative deformation rates of the segments
of the BGFZ based on morphotectonic indices and to determine the long-term slip rate.
In order to understand the deformation distribution among the segments,
morphotectonic index studies such as Swath profiles (Swath), Mountain front curvature
(Smf), Valley floor width to Valley height ratio (Vf), Hypsometric analysis (HI-HE),
Stream length-gradient index (SL), Channel steepness index (Ksn) and Asymmetry factor
(AF) were performed. As a result of these analyses, while the segments of the BGFZ have
different deformation rates, it is observed that the deformation is relatively higher in the
northwestern part controlled by the fault zone compared to the south. However, the fault
zone was found to be rejuvenated towards the northwest.

iv

Long-term slip rate data, which constitutes one of the most important physical
parameters of active faults, are limited on the BGFZ. Within the scope of this thesis, slip
rates were given at five different points from the northwest to the southeast of the fault
zone. The Büvetli Travertines cut and translated by the Yeniçadır Segment, which is one
of the areas where these translations are clearly observed, were sampled by taking precise
locations and dated by U/Th dating method. In the light of the data obtained, two geologic
slip rates were calculated. These slip rates were calculated as 2.9±0.09 mm/year and 3.33
± 0.16 mm/year. Depending on the morphological data, the slip rates varies between 2.45
±0.06 mm/year in the northernmost part and between 2.11±0.04 and 2.56±0.05 mm/year
in the southernmost part.
Paleoseismology studies are applied with different methods today. Within the
scope of this thesis, historical earthquake times and earthquake renewal interval were
tried to be determined by using 18 samples U/Th dating studies obtained from travertines
located in Büvetli village. According to these data, it is seen that there were three major
historical earthquakes on the BGFZ between 388-288 BC, 214-535 AD and 1611-1794
AD. Based on the earthquakes obtained, it is seen that the time interval of earthquake
event levels is 800-1000 years.
.
Keywords: Active tectonics, Balık Lake Fault Zone, Long term slip rate,
Morphotectonic index