Ecemiş Fayı'nın Yahyalı (Kayseri)-Pozantı (Adana) Arasında Kalan Kesiminin Morfotektoniği ve Paleosismik Aktivitesi
Morphotectonics and paleoseismicity of The Ecemiş Fault between Yahyalı (Kayseri)-Pozantı (Adana) Region
Yazar: DİLEK ŞATIR ERDAĞ
Danışman: PROF. DR. OKAN TÜYSÜZ ; DOÇ. DR. SERDAR AKYÜZ
İstanbul Teknik Üniversitesi / Avrasya Yerbilimleri Enstitüsü / Katı Yer Bilimleri Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Orta Anadolu'nun neotektonik unsurlarından biri olan Ecemiş Fayı sol yanal atımlı bir faydır. Kuzeyde Kayseri, güneyde Mersin iline kadar ulaştığı varsayılan fayın Yahyalı (Kayseri)-Pozantı (Adana) arasında kalan kesiminin morfotektoniği ve paleosismik aktivitesi bu çalışmanın konusunu teşkil etmektedir. Çalışma alanı kuzeyde Sultansazlığı, doğuda Aladağlar, batıda Niğde Masifi, Ulukışla Havzası ve Bolkar Dağları gibi önemli morfolojik unsurlar ile çevrilidir. Çalışma alanı içerisinde, Sultansazlığı çek-ayır havzası güneyinden başlayıp yaklaşık K25ºD doğrultusunda uzanarak ve Pozantı'nın KD' suna kadar devam eden fayın uzunluğu yaklaşık 100 km dir.Çizgiselliği hem uydu görüntülerinde hem de arazide net olarak gözlenebilen Ecemiş Fay Zonu'nuın morfotektonik özellikleri ve paleosismik aktivitesini belirlemek amacıyla yürütülen bu çalışmada çalışma alanının Kuvaterner stratigrafisi, morfolojik, morfometrik ve tektonik özellikleri üzerine incelemeler yapılmıştır.Stratigrafi bölümünde Oligosen'den yaşlı kayaçlar ?temel? olarak değerlendirilmiş ve tek bir birim olarak haritalanmıştır. Oligosen ve sonrasında oluşan birimler ise örtü birimleri olarak değerlendirilmiş ve detaylı bir şekilde haritalanmıştır. Temel birimleri Ecemiş Fay Zonu'nun doğu ve batı blokunda farklı özellikler sunmaktadır. Doğu bloktaki temel birimleri Alt Paleozoyik-Üst Mezosoyik yaşlı Yahyalı Grubu kayaçları, Triyas-Jura yaşlı Beyaz Aladağ formasyonu ve Üst Kretase yaşlı Mazmılı ofiyolitidir. Batı bloktaki birimler ise Paleozoyik yaşlı Niğde metamorfitleri, Ulukışla grubu kayaçlarını oluşturan Paleosen yaşlı Çamardı formasyonu, Karadağ volkanitleri ve Mavraş kireçtaşlarıdır. Eosen yaşlı Kaleboynu formasyonu ise Ecemiş Fay Zonu'nun her iki blokunda da yüzlek verir.Örtü birimleri olarak adlandırılan birimler Oligosen yaşlı, akarsu çökellerinden oluşan Çukurbağ formasyonu, Miyosen yaşlı gölsel çökellerden oluşan Burç formasyonu, Kuvaterner yaşlı Çatalca konglomeraları, yamaç döküntüleri ve alüvyonlardır. Kuvaterner yaşlı Çatalca konglomeraları, bölgenin tektonik ve morfolojik özelliklerine dair birçok delili içerdiği için üzerinde detaylı stratigrafik incelemeler yapılmış, kısmi ölçülü stratigrafik kesitler alınmış ve birimin oluşturduğu alüvyal yelpazenin gelişim evreleri tespit edilmeye çalışılmıştır. Çalışma alanı içerisinde Çatalca konglomeralarının oluşturduğu iki adet alüvyal yelpazenin varlığı gözlemiştir. Bunlar Sulucaova kuzeyinde gözlenen Kelerdere yelpazesi ile Demirkazık Köyü ile Elekgölü Köyü arasında gözlenen Demirkazık yelpazesidir. Her iki yelpaze içerisinde de bölgenin tektonik olarak yükselimini destekleyen sekilerin varlığı belirlenmiştir. Yapılan incelemeler sonucunda fan gelişiminde üç evrenin etkili olduğu ve bunun hem tektonik ile hem de iklimsel etkenlere bağlı olarak geliştiği kabul edilmiştir.Araştırmanın bir diğer konusunu çalışma alanının morfolojik özelliklerinin belirlenmesi ve morfometrik analizlerinin yapılması teşkil etmektedir. Çalışma alanı içerisinde gözlenen morfolojik unsurlar Ecemiş Fay Zonu'nun doğu bloku, batı bloku ve Ecemiş Fay Zonu başlığı altında ele alınmıştır. Doğu blokta Aladağlar batı blokta ise Niğde masifi yükselimi, Ulukışla Havzası ve Bolkar Dağları gibi morfolojik unsurlar yer almaktadır. Ecemiş Fay Zonu başlı başına bir morfolojik unsur olarak ele alınmıştır. Doğu ve batıdaki bloklar arasında koridor şeklinde bir morfolojiye sahip olan zon kuzeyde Yahyalı ilçesinin güneydoğusundan başlar ve Pozantı ilçesinin kuzeybatısına kadar uzanır. Bu zon içerisinde büyük alüvyal yelpazeler bulunmaktadır. KKD-GGB uzanımlı Ecemiş Fayı bu büyük alüvyal yelpazeleri kesmiş, ötelenmiş, terkedilmiş veya yön değiştirmiş dere, sıralı tepe ve taraça gibi morfolojik unsurların gelişimine neden olmuştur. Ayrıca zon içerisinde üçgen yüzeyler ve yamaç molozları gibi morfolojik unsurlara da rastlamak mümkündür.Morfoloji başlığı altında gerçekleştirilen bir diğer inceleme ise çalışma alanının morfometrik analizleridir. Bu amaçla çalışma alanında Ecemiş Fayı'na yakın veya fay tarafından etkilenmiş sekiz adet as alan seçilmiştir. Bunlar kuzeyden güneye doğru Körköprü, Minas, Kocakapız, Fenk, Murt, Kazıklıaliboğazı, Deliboğazın ve Çınarlı drenaj havzalarıdır. Seçilen bu drenaj havzaları üzerinde çalışma alanının neotektonik açıdan aktivitesini belirlemeye yönelik olarak morfometrik analizler yapılmıştır. Bu kapsamda drenaj havzalarının hipsometrik integrali, akarsu uzunluğu-eğim indeksi ve vadi tabanının vadi yüksekliğine oranı olarak adlandırılan morfometrik indisler kullanılmıştır. Hipsometrik integral sonuçları bölgenin morfolojik olarak orta olgunluk evresinde olduğunu, henüz tam anlamıyla peneplenleşmenin olmadığını ve az da olsa bölgede tektonik bir aktivitenin varlığını işaret etmektedir. Hesaplanan SL indisleri de bölgenin tektonik aktivitesini destekler yöndedir. Çünkü burada elde edilen değerler havzaların kanal profillerinde yamaç kırıklıklarının varlığını göstermektedir. Bu yamaç kırıklığı genellikle bölgedeki faylara karşılık gelmektedir.Morfoloji ana başlığı altında bölgenin morfolojik gelişiminde buzul etkisi irdelenmiştir. Gerek saha gözlemleri gerekse üretilen sayısal yükseklik modeli üzerinde yapılan değerlendirmeler Aladağlar'ın oluşturduğu sarplıklar üzerinde yaygın olarak buzul yapılarının varlığını işaret etmiştir. Ayrıca bölgedeki alüvyal yelpazelerin gelişiminde de buzulların etkisinin olduğu düşünülmektedir. Çünkü alüvyal yelpazeleri besleyen derelerin uzunluğu çok az ve drenaj ağı çok zayıf, buna karşılık gelişmiş olan yelpazeler oldukça geniş yayılımlı ve hacimlidir. Yelpazelerin gelişiminde buzulların hızlı erimesiyle oluşan çok yüksek su akımının sebep olduğu düşünülmektedir.Çalışma alanının tektonik özellikleri stratigrafik, morfolojik, paleosismolojik veriler ve depremsellik alt başlıkları altında değerlendirilmiştir. Stratigrafik ve morfolojik çalışmalar sonucunda Çatalca konglomeralarının tektonik gelişiminde üç evrenin varlığı belirlenmiştir. Morfolojik verilerin irdelenmesi sonucunda da çalışma alanında aktif doğrultu atımlı faylar tarafından geliştirilmiş karakteristik yer şekillerinin varlığı gözlenmiştir. Çalışma alanındaki Kuvaterner birimleri üzerinde akaçlayan ötelenmiş veya yön değiştirmiş dereler geri çekilerek Kuvaterner boyunca gelişmiş olan atım miktarının yaklaşık 350 m ile 2,5 km arasında olduğu belirlenmiştir.Paleosismolojik veriler başlığı altında yapılan fay kazısı çalışmaları sonucunda da Ecemiş Fay Zonu'nun tarihsel deprem aktivitesi belirlenmeye çalışılmıştır. Fay kazılarından elde edilen C-14 yaş tayinlerine göre çalışma alanında meydana gelmiş olan en son depremin bir standart sapma hatayla 1890- 1750 M.Ö ve 2490- 2300 M.Ö tarihleri arasında olduğu sonucuna varılmıştır. Daha önceki çalışmalarda belirlenen GPS değerlerinin bu fayın iki bloku arasında 1?2 mm /yıl olduğu göz önüne alındığında bölgede düşük de olsa deprem riskinin varlığı söz konusudur. Fay üzerinde ölçülen bu hızdan hareketle en son depremden günümüze kadar ki geçen zamanda 3,5?4 metrelik atıma yol açabilecek bir enerji birikiminin mevcut olduğu düşünülmektedir. Bölgenin depremselliği tarihsel ve aletsel dönemde meydana gelmiş olan depremlere bağlı olarak irdelenmeye çalışılmıştır. Hazırlanmış olan deprem katalogları ve sismik veri tabanlarından elde edilen bulgulara göre bölgede az da olsa sismik bir aktivitenin varlığı göze çarpmaktadır.

Abstract:
The left-lateral Ecemiş fault is one of the significant neotectonic elements of Central Anatolia. It extends from Mersin in the south to Kayseri in the north. This study comprises the morphotectonic and the paleoseismic activity of Ecemiş fault in the region between Yahyalı (Kayseri) and Pozantı (Adana). The study area is bounded by important morphological features such as Sultansazlığı basin in the north, Aladağ mountain range in the east, Niğde Massif, Ulukışla Basin and Bolkar Mountain range in the west. The investigated part of the fault in this study is about 100 km and it extends from south of the Sultansazlığı pull-apart basin (N25E orientation) to NE of Pozantı.The main focus of this study is to investigate the Quaternary stratigraphy, morphology and tectonics of the Ecemiş Fault.In the stratigraphy chapter, all the units older than Oligocene are interpreted and mapped as ?basement units?. Younger units are interpreted as ?cover units? and studied in detail. Basement units show different characteristics in the western and eastern block of the Ecemiş Fault Zone. The eastern block basement units are Lower Palaeozoic-Upper Mesozoic Yahyalı group rocks, Triassic-Jurassic Beyaz Aladağ formation and Upper Cretaceous Mazmılı ophiolites. The western block units are Palaeozoic Niğde metamorphites, Palaeocene Çamardı formation which forms the Ulukışla group rocks, Karadağ volcanics and Mavraş limestone. Eocene Kaleboynu formation outcrops in both blocks.Cover units comprise Oligocene fluvial deposits of Çukurbağ formation, Miocene lacustrine deposits of Burç formation, Quaternary Çatalca conglomerates, slope deposits and alluviums. Çatalca conglomerates include important clues in terms of tectonic and morphological evolution of the region. Hence, its stratigraphy has been studied in detail, measured stratigraphic sections are taken and the development stages of alluvial fans formed by Çatalca conglomerates are analyzed. There are two alluvial fans formed by Çatalca conglomerates in the study area. These are Kelerdere fan in the north of Sulucaova and Demirkazık fan in between Demirkazık and Elekgölü villages. Features, that are supporting the tectonic uplift of the region, are found in both fans. As a result of the analysis, three stages have been found in the formation of these fans and according to that, those fans might have formed related to the tectonic and climatic effects.Morphological characteristics and the morphometric analysis of the study area are described in detail in the morphology chapter. The main morphological elements of the region are discussed under eastern block, western block and Ecemiş Fault Zone subtitles. Aladağ mountain range is in the eastern block; Niğde massive rise, Ulukışla Basin and Bolkar Mountains are in the western block. Ecemiş Fault Zone is taken as a single morphological element. The fault zone lies in a corridor from SE of Yahyalı town to NW of Pozantı between the eastern and western blocks. NNE-SSW oriented Ecemiş fault gave rise to the formation of large alluvial fans, deflected and offset streams, shutter ridges, terraces, triangular facets and slope deposits.Morphometric analysis of the study area is other important section of the morphology chapter. 8 main drainage basins in the vicinity of Ecemiş fault are selected for the morphometric analysis. These are, from north to south, Körköprü, Minas, Kocakapız, Fenk, Murt, Kazıklıaliboğazı, Deliboğazın and Çınarlı drainage basins. In order to better understand the effect of faulting activity to the drainage system, hypsometric integral, stream length-gradient index and valley-floor width to valley height ratio indices are applied. The result of the hypsometric integral calculations shows that the selected region is in a ?mature? stage where there is no peneplane formation and there is only some amount of tectonic activity. SL indices calculations support the existence of tectonic activity by the observed changes in the several channel slopes. Those changes in channel slope usually correspond to the faults in the area.Glaciation is another factor which affects the morphology of the region. Observations from the field and digital elevation modelling studies show the existence of glaciers on the steep slopes of the Aladağ Mountains. It is also suggested that there may be an effect of glaciations in the formation of alluvial fans. That is because the lengths of the streams are not too long to feed the fans and the drainage network is weak. On the other hand, the alluvial fans are quite widespread and big in volume. Rapidly melting glaciers can result in very high water currents which may act in the formation of those fans.Tectonic characteristics of the region is discussed under stratigraphy, morphology, paleoseismology and seismology subtitles. Stratigraphic and morphological observations suggest that Çatalca conglomerates evolved tectonically in 3 stages. By the reconstruction of offset or deflected streams, a Quaternary slip ranging between 350 m-2.5 km is achieved.Trenching and geophysical measurements performed in order to investigate the earthquake cycle on the Ecemiş fault. Results are discussed in the paleoseismology section. C14 dating analysis suggests that the last earthquake might have occurred 1890- 1750 BC and 2490- 2300 BC GPS data suggests a slip rate of 1-2 mm/yr for the Ecemiş Fault. Those rates show that the fault is slightly active. If we take an average 1 mm/yr rate, we can suggest a 3, 5-4 m of slip accumulation since the last earthquake in the region. Seismology of the region is studied from historical and instrumental records. According to the historical and instrumental records, seismic activity of the region is low.