Ulukışla havzasının geç kretase-senozoyik tektono-sedimenter gelişimi: Orta Anadolu güneyi bağlamında jeodinamik çıkarımlar
Latest cretaceous- cenozoic tectono-sedimentary evolution of the Ulukışla basin: Geodynamic implications for the South Central Anatolia
Yazar: MACH HOUDOU ALIOU MAHAMIDOU
Danışman: PROF. DR. HAYRETTİN KORAL
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Jeoloji Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering
Dizin: Jeodinamik yapı = Geodynamical structure ; Kretase = Cretaceous ; Niğde-Ulukışla = Niğde-Ulukışla ; Senozoyik = Cenozoic ; İç Anadolu bölgesi = Central Anatolia region

Özet:
Orojenik kuşakla ilişkili bir bölgenin tektonik evrimini yeniden oluşturmak yanılsamalı ve zor olabilir. Güney-Orta Anadolu, Doğu Akdeniz bölgesinin en karmaşık jeolojik geçmişlerinden birine sahiptir. Bölgede tartışmalı kökene sahip ofiyolitik dilimlerin yaygın olarak bulunması, bölgenin Geç Kretase-Senozoyik jeodinamik evrimini zor ve oldukça tartışmalı hale dönüştürmüştür. İç Anadolu Kristalin Kompleksi ile Toros Dağ Kuşağı arasındaki geçişte çok önemli bir konuma sahip olan Ulukışla havzası ise, bu bölgenin tektonik gelişimini ve buna bağlı jeodinamik süreçleri çözebilmek için güçlü bir anahtar oluşturmaktadır.
Bu tez, Güney-Orta Anadolu bölgesinin jeodinamik tarihçesi ile onunla doğrudan ilişkisi olan havzanın tektono-sedimanter evrimini aydınlatacak bir tektonik model oluşturmak için Ulukışla havzasından elde edilen bir dizi kanıtı kullanmaktadır. Bu amaçla, stratigrafi, jeolojik haritalama, sedimantoloji, provenans analizi, petrografi, jeokimya ve yapısal jeolojiyi birleştiren bütünleştirici bir yaklaşım benimsenmiştir.
Ulukışla havzasının gelişimi, Alihoca Ofiyolitinin Torid platformu üzerine yerleşmesini takiben Geç Kretase'de başlamıştır. Bu dönemle başlayan havza evrimi sırasında önemli paleo-ortamsal değişiklikler meydana gelmiştir. Sedimantasyonun başlangıcı, Geç Kampaniyen-Maastrihtiyen sırasında derin deniz pelajik karbonat çökelimi (Çiftehan formasyonu), ardından Geç Maastrihtiyen-geç Paleosen yaşlı şelf tipi karbonat platformunun (Aktaştepe formasyonu) oluşumu ile karakterize olmaktadır. Geç Paleosen boyunca, havzada yaygın volkanizma ve plütonizma (Ulukışla formasyonu) ile eş zamanlı, derin deniz yamaç önü tipi türbiditlerinin (Halkapınar formasyonu) birikmesiyle belirlenen genel bir derinleşme yaşanmıştır. Eosen'e doğru, sığ su volkaniklastik türbiditleri (Bozbeltepe formasyonu) ile birlikte resif arkası ve kıyı karbonat (Hasangazi formasyonu) çökellerinin de gösterdiği gibi havza sığlaşmıştır. Geç Eosen-erken Oligosen sırasında kalın bir evaporitik istifin (Kabaktepe formasyonu) birikmesiyle sonuçlanan büyük ölçekli bir denizel çekilmenin (regresyonun) meydana geldiği düşünülmektedir. Geç Oligosen'den itibaren denizelden karasal ortama doğru (Kurtulmuştepe formasyonu, Kızılöz formasyonu, İnsuyu formasyonu) paleo-ortamsal geçiş meydana gelmiştir.
Halkapınar ve Bozbeltepe formasyonlarından türbiditik kumtaşlarının kaynak analizleri, geç Paleosen öncesinde ana tortul kaynağını oluşturan Bolkar karbonatları ve Alihoca ofiyolitik melanjının bu dönem öncesinde su düzeyi üzerine yükselmiş olduğunu, deniz seviyesinden yüksekte erozyona maruz kaldığını ortaya koymuştur. Bütünleşik olarak sedimantolojik, ortamsal ve yapısal veriler, Bolkar platformunun yükselmesinde önemli bir rol oynamış olması gereken, havzanın güney kenarına doğru yüksek açılı normal bir fayın varlığına işaret etmektedir. Jeokimyasal olarak, Ulukışla havzasının geç Paleosen-orta Eosen yaşlı magmatik kayaçları, belirgin bir yitim bileşenli metasomatize kıta-altı litosferik mantonun kısmi ergimesinden türediği yorumlanan, levha içi karakteri göstermektedir. Yitim bileşeni, eşzamanlı yitimin temsilcisi olmaktan ziyade, önceki jeolojik süreçten miras kalmış olmalıdır.
Yapısal veriler farklı deformasyon evrelerini belgelemektedir: i) Havzanın kuzeyinde Niğde çekirdek kompleksinin ve güneyde Bolkar karbonat platformunun yükselmesi ve yüzeylenmesiyle eşzamanlı bir Geç Kretase-geç Eosen K-G yönlü genişleme. Yapısal saha kanıtları, bu genişleme olayı ile havzayı karakterize eden büyük hacimli volkanizma arasında güçlü bir bağlantı olduğunu ortaya koymuştur. Torosların altındaki Afrika levhasının güneye doğru geri çekilmesinin, Güney-Orta Anadolu'da bölgesel genişlemenin itici gücü olduğuna inanılmaktadır. ii) Havzanın orta ve güney kesimlerinde büyük ölçekli D-B gidişli kıvrımlar ve bindirme faylarının oluşumuna neden olan orta-geç Miyosen sonrası K-G sıkışma daha sonra meydana gelmiştir. iii) Doğrultu atımlı faylanma ile karakterize edilen deformasyon aşaması bu son dönemle ilişkili olabilir. Arap ve Avrasya levhası arasındaki çarpışmanın bu sıkışma evrelerine neden olduğu düşünülmektedir.
Paleojen döneminde Güney Orta Anadolu'da dalma-batma zonu veya çarpışmanın varlığını varsayan önceki modellerin çoğunun aksine, önerilen jeodinamik model Ulukışla havzasını plaka-içi bir tektonik ortamda, hem rift hem de sıyrılma üstü havza karakteri gösteren genişlemeli bir çökelme ortamı olarak değerlendirmektedir.

Abstract:
Reconstructing the tectonic evolution of a region associated with orogenic belt can be challenging and difficult. The South-Central Anatolia has one of the most complex geological history of the Eastern Mediterranean region. The widespread occurrence of ophiolitic fragments of controversial origin has made the Late Cretaceous-Cenozoic geodynamic evolution of the region elusive and matter of intense debates. The Ulukışla basin which occupies a crucial position at the transition between the Central Anatolian Crystalline Complex and the Tauride constitutes a powerful key to unravel the tectonic development of the region and the associated geodynamic processes.
This thesis uses a range of evidence obtained from the Ulukışla basin to elucidate the tectono sedimentary evolution of the basin and to provide a tectonic model for the basin development, which have a direct bearing on the geodynamic history of the South-Central Anatolian region. For this purpose, an integrative approach combining stratigraphy, geological mapping, sedimentology, provenance analysis, petrography, geochemistry, and structural geology was adopted.
The development of the Ulukışla basin initiated during Late Cretaceous following the emplacement of the Alihoca ophiolite onto the Taurid platform. Major paleoenvironmental changes occurred during the basin evolution. The onset of sedimentation is characterized by deep sea pelagic carbonate deposition during Late Campanian-Maastrichtian (Çiftehan formation), followed by the buildup of shelf type carbonate platform of Late Maastrichtian-late Paleocene age (Aktaştepe formation). Over the late Paleocene, the basin experienced an overall deepening marked by the deposition of deep marine slope apron type turbidites (Halkapınar formation) contemporaneous with extensive volcanism and plutonism (Ulukışla formation). Toward the Eocene, the basin become shallower as attested by the back-reef and bank carbonate deposition (Hasangazi formation), along with shallow water volcaniclastic turbidites (Bozbeltepe formation). A major marine regression is thought to have occurred during the late Eocene-early Oligocene resulting in the accumulation of a thick evaporitic sequence (Kabaktepe formation). From the late Oligocene onward a paleoenvironmental changeover, from marine to terrestrial setting, occurred (Kurtulmuştepe formation, Kızılöz formation, İnsuyu formation). Provenance analyses of turbiditic sandstones from the Halkapınar and Bozbeltepe formations revealed that the Bolkar carbonate and the Alihoca ophiolitic mélange which constituted the main sediment sources, were already uplifted, exposed above the sea level and subject to erosion prior to the late Paleocene time. Altogether, the integrated sedimentological, provenance and structural data allow the existence of a high angle normal fault to the southern margin of the basin, which must have played a significant role in the uplift of the Bolkar platform, to be inferred. Geochemically, the late Paleocene-middle Eocene magmatic rocks of the Ulukışla basin display within plate character with a clear subduction signature, interpreted to derived from the partial melting of metasomatized subcontinental lithospheric mantle. The subduction signature might have been inherited rather than representative of contemporaneous subduction.
Structural data document distinct deformational phases: i) A Late Cretaceous-late Eocene N-S extension synchronous with the uplift and exhumation of the Niğde core complex to the North of the basin, and the Bolkar carbonate platform to the south. Structural field evidence suggests a strong link between this extensional event with the voluminous volcanism that characterizes the basin. The southward slab rollback of the African plate beneath the Taurids is believed to have been the driving force of this regional extension throughout the South-Central Anatolia. ii) A post-middle to late Miocene N-S compression instigating large scale E-W trending folds and thrust faults in the central and southern part the basin occurred subsequently; iii) Strike slip faulting have been linked to this last deformational stage. The collision between the Arabian and the Eurasian plate is thought to have caused these compressional phases
Contrary to most of the previous models assuming the existence of subduction zone or collision in South Central Anatolia during Paleogene, our proposed geodynamic model considers the Ulukışla basin as an extensional basin displaying both rift and supradetachment basin character in a within-plate tectonic setting.