Bayburt yöresi kayaçlarının yapısal özellikleri
Structural features of the bayburt region rocks
Yazar: HÜNKAR DEMİRBAĞ
Danışman: PROF. DR. MEHMET TEKİN YÜRÜR
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Jeoloji Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Doğu Pontidler'de Bayburt, Aydıntepe kuzeyinde yer alan çalışma alanında, temel kayaçları, Karbonifer yaşlı granitoyidlerin kestiği, Hersiniyen (Variskan) Orojenezi sırasında, 330 My yaşında yüksek sıcaklık metamorfizmasına uğramış, Devoniyen-erken Karbonifer yaşlı metamorfik kayaçlardır. Geç Paleozoyikte Lavrasya'nın güney kenarında yer alan bu temel üzerine, Erken Jura'da (Liyas) İzmir-Ankara-Erzincan Okyanusunda meydana gelen riftleşme sonucu oluşan volkanosedimanter kayaçlar ve Geç Jura-Erken Kretase yaşlı platform kireçtaşları uyumsuz olarak çökelmişlerdir. Geç Kretase'de (Albiyen-Apsiyen) Tetis Okyanusu'nun Lavrasya Kıtası'nın altına dalması ile başlayan dalma-batma süreçleri sonucu, yayın kuzeyinde, Karadeniz riftleşen bir yay ardı havza olarak açılmaya başlamıştır. Geç Kretase-Tersiyer boyunca rift volkanizmasının da eşlik ettiği çökeller, yay ardında çökelmiş ve erken Santoniyenden itibaren yay ardında okyanusal kabuk oluşmaya başlamıştır. Yay içinde ise, Kretase-Paleosen boyunca dalma batma kökenli plutonizma ve Turoniyen'den itibaren sedimantasyonla eş zamanlı gelişen volkanizma etkinliği başlamış ve bu volkanik etkinlik Maastrihtiyen'e kadar sürmüştür. Geç Kretase boyunca aynı anda yay içi ve yay ardında, litolojileri birbirlerine benzeyen, asidik, bazik volkanik, sub-volkanik kayaçlar ve piroklastik kayaçları ile eş zamanlı tortul kayaçlar çökelmişlerdir. Tetis Okyanusu'nun dalma batma süreçleri, geç Paleosen-erken Eosen'de kıta-kıta çarpışması ile sürmüştür. Çarpışma sonrasında, orojenik çökmeye bağlı gelişen gerilmeli tektonik rejim nedeni ile orta Eosen yaşlı, çarpışma kökenli, genellikle porfirik dokulu yarı derinlik kayaçları intrüzif olarak kıta içine sokularak, Kretase-Paleosen yaşlı yay kökenli holokristalen dokulu derinlik kayaçlarını ve yay içinde oluşan, Geç Kretase yaşlı birimleri kesmiştir. Eosen yaşlı, "çarpışma" ve "çarpışma sonrası" kökenli asidik, bazik volkanik, sub-volkanik kayaçlar ve piroklastik kayaçları ile eş zamanlı çökelen tortul kayaçlar uyumsuz olarak tüm birimleri örtmüşlerdir. Kaçkar Granitoyidlerinin üzerinde uyumsuzlukla bulunan Eosen örtü kayaçlarının üst seviyelerinden alınan bazaltlardan K/Ar yöntemi ile 35.8±1.4 My (Tüm kayaç) (Priaboniyen-geç Eosen), Geç Jura-Erken Kretase yaşlı kireçtaşlarının üzerinde uyumsuzlukla bulunan örtü kayaçlarının arasındaki bazaltik andezitlerden K/Ar yöntemi ile 44.4±1,7 My (Tüm kayaç) (Lütesiyen-orta Eosen), Karaçam vadisinde yüzlek veren granit porfirlerdeki zirkonlardan 206Pb/238U yöntemi ile 43.81±0.63 My (Lütesiyen) yaşları elde edilmiştir. Geç Kretase boyunca yer yer temel kayaçlar içerisine yer yer de yay içinde oluşan volkanosedimanter kayaçların içerisine intrüzif olarak yerleşen, holokristalen dokulu, dalma batma kökenli granitoyidlerin bulunduğu alanların hızlı düşey yükselimi sonucu, bölge erken Paleosen'de deniz seviyesinin üzerine çıkmıştır. Yay bölgesinde yer yer KD-GB uzanımlı sırtlar şeklinde yükselen bu dağlar pozitif alan haline gelmişler ve aşınma süreçleri sonucu, erken Eosen yaşlı örtü kayaçlarının tabanında bulunan konglomeralara granitik ve volkanik çakıllar vermişlerdir. Bölgenin Geç Kretase boyunca devam eden düşey yükselimi Paleojen ve Neojen boyunca devam etmiştir. Çalışma alanının güneyinde, Eosen yaşlı volkanosedimanter kayaçlarını, Miyosen yaşlı gölsel sedimanter kayaçlar ve en üstte de Kuvaterner birimler uyumsuz olarak örterler. Mesozoyik-Senozoyik boyunca süregelen bu jeolojik olaylar, Pontidlerin özellikle yay içi bölgesinin bu gün yaklaşık 3500 m. yüksekliklere ulaşmasına neden olmuştur. 80 My önce yerkabuğunda, yaklaşık 15-20 km derinliklerinde oluşmuş granitoyidlerin, 61 My önce deniz seviyesinin üzerine çıkması ve bugün yüksek dağ zirvelerinde gözlemlenmesi Pontidler'de hızlı bir yükselmeyi göstermektedir. Bu yükselmeyi, Geç Kretase boyunca Tetis Okyanusu'nun Lavrasya kıtasının altına dalması ve erken Paleosen sonunda kıta kıta çarpışması ile sonuçlanan tektonik süreçler kontrol etmiştir. Doğu Pontidler'de sıkışmalı tektonik rejimin etkisi altında gelişmiş tektonik yapıları güneyde, yay önü ve hendek olarak tanımlanabilecek, İzmir-Ankara-Erzincan süturu, Kuzey Anadolu Fayı ile Bayburt arasındaki bölgede ters faylar, bindirme fayları kıvrımlı yapılar şeklinde görebilmekteyiz. Ancak çalışma alanında yüzlek veren kayaçlarda sıkışmalı tektonik rejimi gösteren yapısal veriler yerine, gerilmeli tektonik rejime işaret eden tektonik yapılar görülmektedir. Bu durum Tetis Okyanusu'nun kapanması ve kıta-kıta çarpışmasının gerçekleşmesi sonucunda gelişen dağ oluşum hareketleri sırasında, Doğu Pontidler'de gözlemlenmesi beklenen sıkışmalı tektonik rejime işaret eden tektonik kuvvetlerin bu alanda yeterince etkin olamadığını göstermektedir. Avrasya levhası ile Afrika-Arap levhaları arasında yer alan Türkiye'nin, güncel GPS verilerine bakılacak olursa Doğu Pontidler'de yanal yönde hemen hemen hiç hareket olmadığı ve aynı zamanda deprem üretmediği görülecektir. Kuzey Anadolu Fayı'nın son 15-20 My'da oluştuğu ve günümüzde aktif olduğu düşünüldüğünde, bu sıkışmalı tektonik rejimin kuzeyde yer alan Doğu Pontidleri etkilemeden, Kuzey Anadolu Fayı, Kuzeydoğu Anadolu Fayı ve Doğu Anadolu Fayı boyunca oluşan deformasyon ve yer değiştirme hareketleri ile karşılandığı söylenebilir. Orta Eosen sonrasında, Doğu Pontidler, orojenik çökme nedeni ile gelişen, gerilmeli tektonik rejimin etkisi altında yükselmeye devam etmiştir. KD-GB sırtlar boyunca oluşan normal faylar, sıyrılma fayları ve listrik faylar, Doğu Karadeniz'de horst ve grabenlerin, yarım grabenlerin ve fay önü göllerinin oluşmasına neden olmuştur. Geç Eosen (35.8±1.4 My) yaşlı bazaltik andezitlerde ölçülen yapısal veriler, bu kayaçların K120° eksen doğrultulu (KB-GD) gerilmeli tektonik rejim etkisinde deformasyona uğradıklarını göstermektedir.

Abstract:
The study area is located in the north of Bayburt, Aydıntepe, in the Eastern Pontides. The basement rocks are Devonian-early Carboniferous rocks intruded by the Carboniferous granitoids, which metamorphosed under high temperature at the age of 330 Ma during the Hercynian (Variscan) Orogeny. On these basement rocks located on the southern edge of the Laurasia in the Late Paleozoic, volcano-sedimentary rocks and Upper Jurassic-Lower Cretaceous platform limestones, formed as a result of rifting in the İzmir-Ankara-Erzincan Ocean, were deposited unconformably. As a result of the subduction processes that started with the subduction of the Tethys Ocean under the Laurasian Continent in the Late Cretaceous (Albian-Aptian), the Black Sea began to open up as a rifting back-arc basin in the north of the arc. During the Late Cretaceous-Paleogene, the sediments accompanied by rift volcanism were deposited behind the arc and oceanic crust began to form behind the arc from the early Santonian. In the arc, subduction related plutonism during Cretaceous-Paleocene and volcanic activity, which developed simultaneously with sedimentation from Turonian, started and this volcanic activity continued until Maastrichtian. During the Late Cretaceous, both acidic, basic volcanic, sub-volcanic rocks and pyroclastic rocks and sedimentary rocks with similar lithologies were deposited simultaneously in and behind the arc. The subduction processes of the Tethys Ocean continued with the continent-continent collision in the late Paleocene-early Eocene. After the collision, an extensional tectonic regime developed due to orogenic collapse, the mid-Eocene collisional, generally porphyritic, semi-depth rocks intruded into the continent and cut the Cretaceous-Paleocene arc-origin holocrystalline textured plutonic rocks and the Late Cretaceous units formed in the arc. Eocene acidic, basic volcanic, sub-volcanic rocks and pyroclastic rocks of "collisional" and "post-collision" origin and sedimentary rocks deposited simultaneously with pyroclastic rocks unconformably overlain all units. Basalt samples taken from the upper levels of the Eocene cover rocks unconformably overlying the Kaçkar Granitoids, with K/Ar method 35.8±1.4 Ma (Whole rock) (Priabonian-late Eocene), Upper Jurassic-Lower Cretaceous limestones unconformably overlying the cover rocks of basaltic andesites with K/Ar method 44.4±1.7 Ma (Whole rock) ) (Lutetian-middle Eocene), 43.81±0.63 Ma (Lutetian) ages were obtained from the zircons in granite porphyries outcropping in the Karaçam valley by the 206Pb/238U method. During the Late Cretaceous, areas of subduction-related granitoids with holocrystalline texture, which are intrusively embedded in the volcano-sedimentary rocks formed in places within the basement rocks and in the arc rose above sea level in the Paleocene because of fast vertical uplift. These mountains, which rise in the form of NE-SW trending ridges in the arc region, have become positive areas, and as a result of erosion processes, they gave granitic and volcanic pebbles to the conglomerates at the base of the Lower Eocene cover rocks. The vertical uplift of the region, which continued during the Late Cretaceous, continued during the Paleogene and Neogene times. In the south of the study area, the Eocene volcanosedimentary rocks are unconformably overlain by Miocene lacustrine sedimentary rocks and the uppermost Quaternary units. These geological events that continued throughout the Mesozoic-Cenozoic, especially the intra-arc region of the Pontides, are today at about 3500 m. heights. The fact that granitoids formed in the earth's crust 80 My ago, at a depth of about 15-20 km, rose above sea level 61 My ago and are observed today on high mountain peaks, indicate a rapid rise in the Pontides. This uplift was controlled by tectonic processes that resulted in the subduction of the Tethys Ocean under the Laurasian continent during the Late Cretaceous and continental-continental collision at the end of the early Paleocene. We can see the tectonic structures developed under the influence of the compressional tectonic regime in the Eastern Pontides in the south, which can be defined as fore-arc and trench domains with  reverse faults, thrust faults and folded structures in the region between the İzmir-Ankara-Erzincan suture, the North Anatolian Fault and Bayburt. However, instead of the structural data showing the compressional tectonic regime in the rocks exposed in the study area, tectonic structures pointing to extensional tectonic regime are observed. This shows that the tectonic forces pointing to the compressional tectonic regime expected to be observed in the Eastern Pontides during the mountain formation movements that developed as a result of the closure of the Tethys Ocean and the continent-continent collision were not effective enough in this area. According to the current GPS data of Turkey, which is located between the Eurasian plate and the African-Arabic plates, it will be seen that there is almost no lateral movement in the Eastern Pontides and that this region does not produce earthquakes at the same time. Considering that the North Anatolian Fault was formed in the last 15-20 Ma and is active today, this compressional tectonic regime is met by the deformation and displacement movements along the North Anatolian Fault, the Northeast Anatolian Fault and the East Anatolian Fault without affecting the Eastern Pontides in the north. After the middle Eocene, the Eastern Pontides continued to rise under the influence of the extensional tectonic regime that developed due to orogenic subsidence. Normal faults, detachment faults and listric faults along NE-SW ridges have resulted in the formation of horst and grabens, half grabens and sag ponds in the Eastern Black Sea Region. Structural data measured in the late Eocene (35.8±1.4 Ma) basaltic andesites show that these rocks were deformed under the influence of the N120° axial (NW-SE) extensional tectonic regime.