Active Tectonic Setting and Paleoseismicity of the Sancak-Uzunpazar Fault Zone

Abstract

Sancak-Uzunpazar Fault Zone is N40E-trending sinistral shear zone that has a 50 km length and 5 km width between Karakocan (Elazığ) in southwest and Kaynarpınar (Bingöl) in northeast. The fault extends parallelly to East Anatolian Fault is bounded by the North Anatolian Fault to the northeast and Karakoçan Fault to the southeast. Herein, morphological features, the tectonic setting of the Sancak-Uzunpazar Fault Zone and the first paleoseismological studies on it is represented. The Sancak-Uzunpazar Fault Zone is consist of two parallel segments (called East and West) with a 1.5 km distance. Conducted field studies and aerial photogrometry show that the segments exhibit morphological features like faceted surfaces, faulted scarps, shutter ridges, and offset streams. Especially, average offsets are about 7-12 m along the eastern segment while the cumulative maximum offset reaches 1.1 km. Moreover, revealed paleoseismological data show evidence of at least two surface ruptures during Holocene. Obtained morphological data reveal that the Sancak-Uzunpazar Fault Zone may have a relatively lower slip rate when compared to other active faults in the region and the reflection of the slip rate to the morphology is more evident in the eastern segment.

Keywords

• Sancak-Uzunpazar Fault Zone
• Tectonic geomorphology
• Drone
• Paleoseismology
• Eastern Anatolia
• Bingol

Sancak-Uzunpazar Fay Zonu’nun Genç Tektonik Konumu ve Paleosismitesi

Abstract

Sancak-Uzunpazar Fay Zonu K40D uzanımıyla güneybatıda Karakoçan (Elazığ), kuzeydoğuda ise Kaynarpınar (Bingöl) arasında yaklaşık 70 km uzunluğunda ve 5 km genişliğinde sol yönlü doğrultu atımlı bir makaslama zonudur. Bu fay, Doğu Anadolu Fayı’na paralel uzanır ve KD’da Kuzey Anadolu Fayı, güneydoğusunda ise Karakoçan Fayı ile sınırlandırılır. Bu makalede, Sancak-Uzunpazar Fay Zonu’nun morfolojisi, tektonik konumu ve ilk paleosismolojik çalışmalarının sonucu sunulmaktadır. Sancak-Uzunpazar Fay Zonu birbirine paralel gelişen yaklaşık 1.5 km uzaklıkta iki farklı segmentten (Doğu-Batı) oluşmaktadır. Yapılan saha çalışmaları ve hava fotogrametrisi çalışmaları segmentlerin fay önü düzlükleri, üçgen yüzeyler, ötelenmiş dereler, çöküntü alanlar ve kapanan sırtlar gibi morfolojik yapılar sunduklarını ortaya koymaktadır. Özellikle Doğu segmentinde maksimum toplam dere ötelenme 1.1 km olup, bu ötelenmeler ortalama 7-12 m arasında değişmektedir. Ayrıca, bu çalışmada ortaya konulan paleosismolojik veriler, bölgede Holosen içerisinde en az iki yüzey faylanmasının delillerini göstermektedir. Elde edilen morfolojik veriler, bölgede yer alan diğer aktif faylar ile karşılaştırıldığında Sancak-Uzunpazar Fay Zonu’nun nispeten daha düşük bir kayma hızına sahip olabileceğini ve mevcut hareket hızının morfolojiye yansımasının Doğu segment üzerinde daha belirgin olduğunu ortaya koymaktadır.

Keywords

• Sancak-Uzunpazar Fay Zonu
• Tektonik jeomorfoloji
• Hava fotogrametrisi
• Paleosismoloji
• Doğu Anadolu
• Bingöl

References

1. AFAD. Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı Deprem Dairesi Başkanlığı, https://deprem.afad.gov.tr/depremkatalogu
2. Akyüz H.S., Altunel E., Zabcı C., Sancar T., Çakır Z., Yalçıner Ç., Gutsuz P., 2009. Kuzey Anadolu Fay Zonu Üzerindeki Yedisu Sismik Boşluğu ve Karlıova Fayı (Bingöl) Üzerinde Paleosismolojik ve Morfotektonik Araştırmalar, TÜBİTAK Proje No 106Y174, 114 s.
3. Aktug B., Dikmen U., Dogru A., Ozener H., 2013. Seismicity and strain accumulation around Karliova triple junction (Turkey), J. Geodyn. 67 21-29.
4. Aktug B., Ozener H., Dogru A., Sabuncu A., Turgut B., Halicioglu K.,Havazli E., 2016. Slip rates and seismic potential on the East Anatolian Fault System using an improved GPS velocity field, J. Geodyn. 94, 1-12.
5. Ambraseys N.N., 1970. Some characteristic features of the North Anatolian Fault Zone. Tectonophysics 9, 143-65.
6. Ambraseys N.N., 1988. Engineering Seismology, Journal Earthq. Eng. Struct. Dyn.17, 105.
7. Ambraseys N.N., Finkel C., 1995. The Seismicity of Turkey and adjacent areas. A Historical Review: 1500-1800, Eren Yayıncılık, Istanbul, 240 pp.
8. Arpat E., Şaroğlu, F., 1972. Doğu Anadolu Fayı ile ilgili bazı gözlem ve düşünceler. MTA Dergisi 78, 44-50.

9. Barka A., 1992. The North Anatolian Fault zone. Ann. Tectononics 6, 164-95.
10. Barka A., 1996. Slip distribution along the North Anatolian Fault associated with the large earthquakes of the period 1939 to 1967. Bull. Seism. Soc. Amer. 86, 1238-54.
11. Barka, A.A., Kadinsky-Cade, K., 1988. Strike-Slip Fault Geometry in Turkey and Its Influence on Earthquake Activity, Tectonics 7, 663-684.
12. Dikbaş A., 2009. Kuzey Anadolu Fay Zonunun İzmit-Gölyaka (Düzce) arasındaki segmentlerinin paleosismolojisi ve morfolojik özellikleri, doktora tezi, İTÜ Avrasya Yer Bilimleri Enstitüsü, 287 sf.
13. Duman T.Y., Emre Ö., Özalp S., Elmacı H., Olgun Ş., 2012. 1:250.000 Ölçekli Türkiye Diri Fay Haritası Serisi, Elazığ (NJ37-7) Paftası, Seri No:45: Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü, Ankara-Türkiye.
14. Egeran N., Lahn E., 1944. Note sur la carte sismique de la Turquie au 1:2.400.000, Maden Tetk. Arama Enst. Mecmuası 9, 2/32, 279-89.
15. EMSC, Avrupa-Akdeniz Sismoloji Merkezi, 1998-2020 deprem katalog verileri. https://www.emsc-csem.org
16. Emre Ö., Duman T.Y., Kondo H., Olgun Ş., Özalp S., Elmacı H., 2012a. 1:250.000 Ölçekli Türkiye Diri Fay Haritası Serisi, Erzincan (NJ37-3) Paftası, Seri No:44, Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü, Ankara-Türkiye.
17. Emre Ö., Duman T.Y., Olgun Ş., Özalp S., Elmacı H., 2012b. 1:250.000 Ölçekli Türkiye Diri Fay Haritası Serisi, Erzurum (NJ37-4) Paftası, Seri No:48, Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü, Ankara-Türkiye.
18. Emre O., Toda S., Duman T.Y., Sugai T., Dogan A., Awata Y., Okuno M., Tsutsumi H., Ozalp S., Tokay F., 2003. Recurrence of the large earthquakes on the 1999 İzmit and Düzce surface ruptures, North Anatolian Fault, Turkey, Geophys. Res. Abstr. 5, 04635.
19. Ercan T., Fujitani T., Matsuda J.I., Notsu K., Tokel S., Tadahide U.I., 1991. Doğu ve Güneydoğu Anadolu Neojen-Kuvaterner Volkanitlerine İlişkin Yeni Jeokimyasal, Radyometrik ve İzotopik Verilerin Yorumu, MTA Dergisi 110, 143-164.
20. Ergin K., Güçlü U., Uz Z., 1967. Türkiye ve civarının deprem kataloğu (Milattan Sonra 11 yılından 1964 sonuna kadar). İstanbul Teknik Üniversitesi, Maden Fak., Yer Fiziği Ens., Teknik Rapor No: 24.
21. Guidoboni E., Comastri A., Triana G., 1994. Catalogue of Ancient Earthquakes in the Mediterranean Area up to the 10th Century, Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia 504, ISBN:88-85213-06-5.
22. Hubert-Ferrari A., Armijo R., King G., Meyer B., Barka A., 2002. Morphology, displacement, and slip rates along the North Anatolian Fault, Turkey, J. Geophys. Res. 107, ETG 9-1-ETG 9-33.
23. Ketin, İ., 1948. Über die tektonisch-mechanischen Folgerungen aus den grossen anatolischen Erdbeben des letzten Dezenniums, Geol. Rund. 36, 77-83.
24. Ketin İ., Rosli F., 1953. Makroseismische Untersuchungen über das nordwest anatolische Beben vom 18 Marz 1953, Eclogae Geol. Helv. 46, 187-208.
25. Okay A.I., Tuysuz O., 1999. Tethyan sutures of northern Turkey, Geological Society, London Special Publications 156 (1), 475-515.
26. Reilinger, R., McClusky, S., Vernant, P., Lawrence, S., Ergintav, S., Cakmak, R., Ozener, H., Kadirov, F., Guliev, I., Stepanyan, R., Nadariya, M., Hahubia, G., Mahmoud, S., Sakr, K., ArRajehi, A., Paradissis, D., Al-Aydrus, A., Prilepin, M., Guseva, T., Evren, E., Dmitrotsa, A., Filikov, S.V., Gomez, F., Al-Ghazzi, R., Karam, G., 2006. GPS constraints on continental deformation in the Africa-Arabia-Eurasia continental collision zone and implications for the dynamics of plate interactions, J. Geophys. Res: Solid Earth 111 (B05411), 1-26
27. Sancar T., 2006. Yedisu Fay Segmentinin Paleosismolojik ve Morfotektonik Özellikleri, Yüksek Lisans Tezi, Avrasya Yer Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
28. Sancar T., Akyuz H.S., Schreurs G., Zabci C. 2018 Mechanics of plio-quaternary faulting around the Karliova triple junction: implications for the deformation of Eastern part of the Anatolian, ScholleGeodin. Acta 30, 287-305.
29. Sancar T., Zabci C., Akcar N., Karabacak V., Yesilyurt S., Yazici M., Vockenhuber C., 2020. Geodynamic importance of the strike-slip faults at the eastern part of the Anatolian Scholle: Inferences from the uplift and slip rate of the Malatya Fault (Malatya-Ovacık Fault Zone, eastern Turkey), J. Asian Earth Sci 188, 104091.
30. Sançar T., Zabci C., Karabacak V., Yazici M., Akyuz H.S., 2019. Geometry and Paleoseismology of the Malatya Fault (Malatya-Ovacık Fault Zone), Eastern Turkey: Implications for intraplate deformation of the Anatolian, ScholleJ. Seismolog. 23, 319-340.
31. Sengör A.M.C., 1979. The North Anatolian transform fault; its age, offset and tectonic significance, J. Geol. Soc. London 136 (3), 269-282.
32. Şengör A.M.C., 1980. Türkiye Neotektoniğinin Esasları (Principles of the Neotectonism of Turkey), Türkiye Jeoloji Kurumu Yayını, 40.
33. Sengor A.M.C., Yilmaz Y., 1981. Tethyan evolution of Turkey: a plate tectonic approach. Tectonophysics 75, 181-241.
34. Sengor, A.M.C., Tuysuz O., Imren C., Sakınc M., Eyidogan H., Gorur N., Le Pichon X., Rangin C., 2005. The North Anatolian Fault: A New Look, Annual Review of Earth and Planetary Sciences 33, 37-112.
35. Sengor A.C., Zabci, C., Natal'in, B.A., 2019. Continental transform faults: congruence and incongruence with normal plate kinematics. In Transform plate boundaries and fracture zones Elsevier, 169-247.
36. Seymen İ., Aydın A., 1972. Bingöl deprem fayı ve bunun Kuzey Anadolu Fayı ile ilişkisi, MTA Dergisi 79, 1-8.
37. Soysal H., Sipahioğlu S., Kolçak D., Altınok Y., 1981. Türkiye ve Çevresinin Tarihsel Deprem Kataloğu, TÜBİTAK Proje No: TBAG 341, Istanbul.
38. Stein R.S., Barka A.A., Dieterich J.H., 1997. Progressive failure on the North Anatolian fault since 1939 by earthquake stress triggering, Geophys. Journ. Int. 128, 594-604.
39. Tan O., Tapirdamaz C., Yoruk A., 2008. The Earthquake Catalogues for Turkey, Turkish Journal of Earth Sciences 17, 405-418.
40. Tarhan N., 1997. 1/100000 Ölçekli Türkiye Jeoloji Haritaları, Erzurum G 31 (J 45) ve G 32 (J 46) Paftaları, Maden Tetkik Arama Enstitüsü Genel Müdürlüğü Jeoloji Etütleri Dairesi, Ankara.
41. Tarhan N., Yusufoğlu H., Bağırsakçı S., Papak İ., Karabalık N., 1991. Bingöl-Karlıova-Yedisu dolayının jeolojisi ve petrolojisi, Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü, Ankara.
42. Tatar O., Poyraz F., Gursoy H., Cakir Z., Ergintav S., Akpinar Z., Polat A., 2012. Crustal deformation and kinematics of the Eastern Part of the North Anatolian Fault Zone (Turkey) from GPS measurements, Tectonophysics 518, 55-62.
43. Zabcı C., 2012. Kuzey Anadolu Fayı’nın Ilgaz (Çankırı) - Karlıova (Bingöl) arasında kalan kesiminin morfokronoloji tabanlı son beşbin yıllık kayma hızı tarihçesi ve depremselliği, Doktora tezi, Avrasya Yer Bilimleri Enstitüsü, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul.
44. Zabci C., Sancar T., Akyuz H.S., Kiyak N.G., 2015. Spatial slip behavior of large strike-slip fault belts: Implications for the Holocene slip rates of the eastern termination of the North Anatolian Fault, Turkey, J. Geophys. Res.: Solid Earth 120, 8591-8609.
45. Zabci C., Akyuz H.S., Sancar T., 2017. Palaeoseismic history of the eastern part of the North Anatolian Fault (Erzincan, Turkey): Implications for the seismicity of the Yedisu seismic gap, J. Seismol. 21, 1407-1425.