Yukarı Kelkit Havzası ve Munzur Dağları Arasının Jeolojisi ve Yapısal Evrimi / Geology and Structural Evolution of the Region between the Upper Kelkit Basin and Munzur Mountains

Öz

Sunulan bu çalışmanın amacı, Doğu Pontidler ile Doğu Toroslar’ın birbirine en yakınlaştığı bir alanda, bölgenin yapısal evrimini çözümlemektir. Bölgenin başlıca tektonik birlikleri, kuzeyden güneye doğru sıra ile Kelkit Paraotoktonu, Çimendağı Napı, Erzincan Napı ve Munzurdağı Kireçtaşı Birliği'dir. Tektonik birliklerin Jura öncesi temeli, farklı alanlarda heterojen kaya birimlerinden oluşmaktadır. Bölgedeki verilerle, bu birimler arasındaki ilişkiler inceleme alanında kurulamadığından Jura öncesi döneme dair bir model oluşturmak mümkün değildir. Dolayısıyla, inceleme alanı gözetilerek, bölgenin sadece Jura-Kuvaterner aralığındaki tektonik, tektono-stratigrafik ve yapısal evrimi değerlendirilmiştir. Kelkit Göreli Otoktonu ve Çimendağı Napı’nın Jura-erken Kretase sırasında oluşan düzeyleri, Doğu Pontidler’in önce riftleşmesine daha sonra platform türü karbonatların oluşumuna işaret etmektedir. Aynı dönemde Doğu Toroslar’da Munzurdağı Kireçtaşı Birliği de Doğu Toroslar’ın en kuzeyindeki bölümünün pasif kıta kenarının özelliklerini taşımaktadır. Bu dönemde, Kuzey Anadolu Ofiyolit Kuşağı boyunca ise okyanus ortası sırt ve ensimatik yay birlikte aktifti. Dolayısıyla bu dönem; kuzeyde ve güneyde pasif kıta kenarları, arada yer alan okyanusal ortamda ise kuzeyde okyanus ortası sırtı, güneyde ise ensimatik yay ile temsil edilen bir modelle açıklanabilir. Geç Kretase-Paleosen’de tüm veriler gerilme rejiminin tümüyle sıkışma rejimine dönüştüğünü göstermektedir. Bu zaman aralığında, kuzeyde Doğu Pontidler’de ensialik yay-yayönü, Kuzey Anadolu Ofiyolit Kuşağı boyunca ensimatik yayla birlikte yitim karmaşığı oluşmuştur. Güneyde, Doğu Toroslar’da ise giderek derinleşen bir ortamın ürünü olan pelajik karbonatlar çökelmiştir. Bu dönemde kuzeye dalımlı iki farklı yitim zonunun varlığını benimsemek kaçınılmaz görülmektedir. Eosen ve Oligo-Miyosen yaşta olan birimler ise polijenik bir çakıltaşı ile tüm yapısal birimlerin üzerinde açılı uyumsuzlukla yer almaktadır. Bu birimler yoğun bir deformasyonla inceleme alanını tümüyle önce sığ denizel, daha sonra karasal bir ortama dönüştürmüştür. Doğu Pontidlerde Eosen yaşta olan volkanizma da çarpışma sonrası bir evreye işaret etmektedir. Pliyosen-Kuvaterner sırasında akarsu ve gölsel ortamı yansıtan kayalar, daha eski tüm birimlerin üzerinde uyumsuzlukla yer almakta ve yataya yakın katmanlı bir yapı sunmaktadır. Bu uymsuzluk ve Pliyosen öncesi yoğun deformasyon ilişkileri gözetildiğinde, Kuzey Anadolu Fayı’nın (KAF) Pliyosen’den itibaren oluşmaya başladığı, sağ yönlü ve en azından 25 km’lik bir atıma sahip olduğu kabul edilebilir. Buna göre, yıllık atım değeri ise 4,7cm/yıl olabilir.

Anahtar Kelimeler

• KAF’ın atımı
• Neotetis
• Pontidler
• Toridler
• yapısal evrim

Geology and Structural Evolution of the Region between the Upper Kelkit Basin and Munzur Mountains

Öz

The purpose of this study is to analyse the structural evolution of the region where the Eastern Pontides and the Eastern Taurides are closest to each other. The main tectonic units in the area, from north to south, are the Kelkit Paraautochthonous Unit, Çimendağ Nappe, Erzincan Nappe and Munzurdağ Limestone Unit. The pre-Jurassic basement of the tectonic units consists of heterogeneous rock units in different areas. Since the relationships between these units cannot be established in the study area, it is not possible to create a model for the pre-Jurassic period with the evidence from this locality. Therefore, the tectonics, tectono-stratigraphic and structural evolution of the study region were evaluated only for the Jurassic-Quaternary interval. The Jurassic-Early Cretaceous Kelkit Paraautochthonous Unit and Çimendağ Nappe represent the genesis of rifting and then deposition of platform-type carbonates in the Eastern Pontides. The Jurassic-Early Cretaceous Munzurdağ Limestone Unit represents the northernmost part of the Eastern Taurides and also has features of platform-type carbonates. During this period, a mid-oceanic ridge and ensimatic arc were active together along the North Anatolian Ophiolitic Belt. Therefore, it is possible to suggest a model representing passive continental margins to the north and south, with the mid-oceanic ridge in the north and the ensimatic arc in the south along the intervening oceanic environment in the Jurassic-Early Cretaceous periods. In the Late Cretaceous-Palaeocene, all evidence shows that the extensional regime completely converted to a compressional regime. In this time interval, an ensialic arc-forearc occurred along the Eastern Pontides and an ensimatic arc with subduction complex occurred along the North Anatolian Ophiolitic Belt. In the south, pelagic carbonates were deposited along the Munzur Mountains. It seems inevitable that the existence of two different north-dipping subduction zones should be accepted in this time interval. The Eocene and Oligo-Miocene units overlie older structural units with a polygenic conglomerate and angular unconformity. These units underwent intense deformation and the entire study area first became a shallow marine and then a terrestrial environment. Eocene volcanism indicates a post-collisional phase in the Eastern Pontides. The Pliocene-Quaternary rocks, reflecting continental deposits, unconformably overlie the older units, with an approximately horizontal layered structure. Considering this unconformity and the intense deformation before the Pliocene, it is possible that the North Anatolian Fault (NAF) developed during the Pliocene and had dextral movement with at least 25 km offset. In this context, the annual slip value for the fault may be 4.7 cm/year.

Anahtar Kelimeler

• Offset of the NAF
• Neotethys
• Pontides
• Taurides
• Structural Evolution

Kaynakça

1. Akdeniz, N. (1984). Demirözü (Bayburt) Permo-Karboniferi ve bölgesel yapı içindeki yeri (Derleme no 7694). Maden Tetkik ve Arama, Ankara, 35 s (yayımlanmamış).
2. Altıntaş, I. E., Topuz, G., Çelik, Ö.F., Roland, Y., Göçmengil, G. & Özkan, M. (2012). An example for early Jurassic SSZ type ophiolite from Turkey. Refahiye (Erzincan) ophiolite. 65th Geological Congress of Turkey, Abstracts Book (p. 348-349), UCTEA the Chamber of Geological Engineers, Ankara.
3. Barka, A. A. & Hancock, P. L. (1984). Neotectonic deformation patterns in the convex-northwards arc of the North Anatolian fault zone. Geological Society, London, Special Publications, 17, 763-774. Barka, A. A. (1992). The North Anatolian Fault. Anneles Tectonicea, 6, 164-195.
4. Baş, H. (1979). Petrologische und Geochemische Untersuchungin an Subrezenten Vulkaniten der Nordanatolischen Storungszone (Abschnitt: Erzincan-Niksar), Türkei [Doktora tezi]. Hamburg, Üniversitesi, 116 s.
5. Bedi, Y. & Yusufoğlu, H. (2022). 1: 100.000 ölçekli Türkiye Jeoloji Haritaları Serisi, (Turkish geological map series) Malatya-L39 Paftası, No: 282 (in Turkish). Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü, Jeoloji Etütleri Dairesi, Ankara, 97 p.
6. Bektaş, O. (1981). Kuzey Anadolu Fay Zonu'nun Erzincan Tanyeri Bucağı yöresindeki jeolojik özellikleri ve yerel ofiyolit sorunları [Doktora tezi]. Karadeniz Teknik Üniversitesi, Yer Bilimleri Fakültesi Trabzon, 193 s.
7. Bergougnan, H. (1975). Presence de trois unitees charriees a la bordure sud des Pontides dans le Haut-Kelkit. Ages et mises en place. C.R. Acad. Sc. 280, ser. D, 2199-2201
8. Bergougnan, H. (1976). Structure de la Chaine pontiquc dans le Haut-Kelkit (Nord-East de FAnatolie). Bull. Soc. geol. France, (7), t XVIII, n3, 675-686.

9. Beyazpirinç, M., Akçay, A. E., Yılmaz, A. & Sönmez, M. K. (2019). A Late Cretaceous ensimatic arc developed during closure of the northern branch of Neo-Tethys (Central- Northern Turkey). Geoscience Frontiers, 10, 1015-1028. https://doi.org/10.1016/j.gsf.2018.05.013
10. Bozkurt, E. (2001). Neotectonics of Turkey- a synthesis. Geodinamica Acta, 14(1-3), 3-30. https://doi.org/10.1016/S0985-3111(01)01066-X
11. Buket, E. (1982). Erzincan-Refahiye ultramafik ve mafik kayalarının petrokimyasal karakterleri ve diğer oluşumlarla deneştirilmesi. Yerbilimleri, 9, 43-56.
12. Buket, E. ve Ataman, G. (1982). Erzincan-Refahiye ultramafit ve mafik kayaçlarmın petrografik ve petrolojik özellikleri. Yerbilimleri, 9, 5-18.
13. Erdoğan, B., Akay, E. & Uğur, M.S. (1996). Geology of the Yozgat region and evolution of the collisional Çankırı basin. International Geology Review, 38, 788-806.
14. Eyüboğlu, Y., Dilek, Y., Bozkurt, E., Bektaş, O., Rojay, B. & Şen, C. (2010). Structure and geochemistry of an Alaskan-type ultramafic-mafic complex in the eastern Pontides, NETurkey. Gondwana Research, 18(1), 230-252. https://doi.org/10.1016/j.gr.2010.01.008
15. Göçmengil G, Altıntaş İE, Topuz G, Çelik Ö.F. & Özkan M. (2013). Diverse tectonic settings of formation of the metaigneous rocks in the Jurassic metamorphic accretionary complexes (Refahiye, NE Turkey) and their geodynamic implications. Geodinamica Acta, 26, 294-310. https://doi.org/10.1080/09853111.2013.858946
16. Gökten, E. & Floyd, P.A. (2007). Stratigraphy and geochemistry of pillow basalts within the ophiolitic mélange of the Izmir-Ankara-Erzincan suture zone: implications for the geotectonic character of the northern branch of Neotethys. International Journal of Earth Sciences (GR Geologische Rundschau), 96, 725-741. https://doi.org/10.1007/s00531-006-0132-4
17. Ketin, İ. (1948). Über die tektonisch-mechanischen Folgerungen aus den grossen anatolischen Erdbeben des letzten Dezenniums. Geologische Rundschau, 36, 77-83. https://doi.org/10.1007/BF01791916
18. Koçyiğit A. (1989). Suşehri basin: an active fault-wedge basin on the North Anatolian Fault Zone, Turkey. Tectonophysics, 167(1) 13–29. https://doi.org/10.1016/0040-1951(89)90291-6
19. Koçyiğit, A. (1990). Üç Kent Kuşağı’nın Erzincan batısındaki (KD Türkiye) yapısal ilişkileri: Karakaya, İç Toros ve Erzincan Kenetleri. In 8th Petrol Congress of Turkey, Proceedings (p. 152-160), Ankara.
20. Koçyiğit, A. (1996). Superimposed Basins and their relations on the recent strike-slip fault zone. A case study of the Refahiye superimposed Basin adjacent to the North Anatolian Transform Fault, Northeastem Turkey. International Geology Review, 38, 701–713.
21. Mc Kenzie D. P. (1972). Active tectonics of the Mediterranean region. Geophysical Journal of the Royal Astronomical Society, Soc. 30, 109–85. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.1972.tb02351.x
22. Moix, P., Beccaletto, L., Kozur, H. W., Hochard, C., Rosselet, F. & Stampfli, G. M. (2008). A new classification of the Turkish terranes and sutures and its implications for the paleotectonic history of the region. Tectonophysics, 451, 7-39. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2007.11.044
23. Okay, A. (1983). The geology of the Agvanis Metamorphic Rocks and neighbouring formations. Bulletin of the Mineral Research and Exploration (MTA Dergisi), 99-100, 51-71.
24. Okay, A. İ. (1989). Tectonic units and sutures in the Pontides, northern Turkey. In A.M.C. Şengör (Ed.), Tectonic Evolution of the Tethyan Region (p. 109-115), Kluwer, Dordrecht.
25. Okay, A. I. (1996). Granulite facies gneisses from the Pulur region, eastern Pontides. Turkish Journal of Earth Science, 5, 55-61.
26. Okay, A. I. (2008). Geology of Turkey: A synopsis. Anschnitt, 21, 19-42.
27. Okay, A. I. & Şahintürk, Ö. (1997). Geology of the eastern Pontides. In A. G. Robinson (Ed.), Regional and Petroleum Geology of the Black Sea and Surrounding Region. AAPG Memoir, 68, 291-311.
28. Okay, A. I. & Nikishin, A. M. (2015). Tectonic evolution of the southern margin of Laurasia in the Black Sea region. International Geology Review, 57(5-8), 1051-1076. https://doi.org/10.1080/00206814.2015.1010609
29. Okay, A. I. & Topuz, G. (2017). Variscan orogeny in the Black Sea region. International Journal of Earth Sciences, 106, 569-592. https://doi.org/10.1007/s00531-016-1395-z
30. Özcan, A., Erkan, A., Keskin, E., Oral, A., Keskin, A., Özer, S., Sümengen, M. ve Tekeli, O. (1980). Kuzey Anadolu Fayı-Kırşehir Masifi arasının temel jeolojisi (Rapor no: 6722). Maden Tetkik ve Arama Enstitüsü, (Unpublished), 139 s. Ankara.
31. Özgül, N. (1981). Munzur dağlarının jeolojisi (Derleme Rapor no: 6995). Maden Tetkik ve Arama, (Unpublished) Ankara, 136 s.
32. Özgül, N. & Turşucu, A. (1984). Stratigraphy of the Mesozoic carbonate sequence of the Munzur mountains (eastern Turkey). In Tekeli, O. & Göncüoğlu, M. C. (Eds.), Geology of the Taurus Belt. Maden Tetkik ve Arama Enstitüsü, Ankara, 173-181.
33. Parlak, O., Çolakoğlu, A., Dönmez, C., Sayek, H., Yıldırım, N., Turkel, A. & Odabaşı, I. (2013). Geochemistry and tectonic significance of ophiolites along the Izmir-Ankara-Erzincan suture zone in northeastern Anatolia. Geological Society London Special Publications 372(1), 75-105. https://doi.org/10.1144/SP372.7
34. Pelin, S. (1977). Alucra (Giresun) güneydoğu yöresinin petrol olanakları bakımından jeolojik incelemesi: Karadeniz Teknik Universitesi, yayın no 87, Trabzon, 1035.
35. Rice, S.P., Robertson, A.H.F. & Ustaömer, T. (2006). Late Cretaceous-Early Cenozoic tectonic evolution of the Eurasian active margin in the Central and Eastern Pontides, northern Turkey. In Robertson A. H. F. & Mountrakis D. (Eds) Tectonic Development of the Eastern Mediterranian Region. Geol Society London, Special Publications, 260, 413-445. https://doi.org/10.1144/GSL.SP.2006.260.01.17
36. Rice, S. P., Robertson, A.H.F., Ustaömer, T., Inan, N. & Taslı, K. (2009). Late Cretaceous-Early Eocene tectonic development of the Tethyan suture zone in the Erzincan area, eastern Pontides, Turkey. Geological Magazine, 146(4), 567-590. https://doi.org/10.1017/S0016756809006360
37. Robertson, A., Parlak, O., Ustaömer, T., Taslı, K., Inan, N., Dumitrica, P. & Karaoğlan, F. (2013). Subduction, ophiolite genesis and collision history of Tethys adjacent to the Eurasian continental margin: new evidence from the Eastern Pontides, Turkey. Geodinamica Acta, 26(3-4), 230-293. https://doi.org/10.1080/09853111.2013.877240
38. Robertson, A. H. F., Parlak, O., Ustaömer, T., Taşlı, K. & Dumitrica, P. (2021). Late Palaeozoic-Neogene sedimentary and tectonic development of the Tauride continent and adjacent Tethyan ocean basins in eastern Turkey: New data and integrated interpretation. Journal of Asian Earth Sciences, 220, Article 104859. https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2021.104859
39. Rolland, Y., Hässig, M., Bosch, D., Bruguier, O., Melis, R., Galoyan, G., Topuz, G., Sahakyan, L., Avagyan, A. & Sosson, M. (2020). The East Anatolia-Lesser Caucasus ophiolite: An exceptional case of large-scale obduction, synthesis of data and numerical modelling, Geoscience Frontiers, 2020, 11(1), 83-108. https://doi.org/10.1016/j.gsf.2018.12.009
40. Sarıfakioğlu, E., Özen, H & Winchester, J. A. (2009). Petrogenesis of the Refahiye ophiolite and its tectonic significance for Neotethyan ophiolites along the İzmir-Ankara-Erzican Suture Zone. Turkish Journal of Earth Science, 18, 187-207.
41. Seymen, I. (1975). Kelkit Vadisi kesiminde Kuzey Anadolu Fay Zonu’nun tektonik özelliği (Tectonic characteristics of the North Anatolian Fault Zone in Kelkit Valley segment). İstanbul Teknik Üniversites, Maden Fakültesi Yayını, 198 pp.
42. Şengör, A. M. C., Özeren, M. S., Keskin M., Sakınç, M, Özbakır, A.D. & Kayan, İ. (2008). Eastern Turkish high plateau as a small Turkictype orogen: implications for post-collisional crust-forming processes in Turkic-type orogens. Earth-Science Reviews, 90(1-2) 1-48. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2008.05.002
43. Şengör, A. M. C., Altıner, D., Zapçı, C., Sunal, G., Lom, N., Aylan, E. & Öner, T. (2023). On the nature of the Cimmerian Continent. Earth-Science Reviews, 247, Article 104520. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2023.104520
44. Tatar, Y. (1978). Kuzey Anadolu Fay Zonunun Erzincan – Refahiye arasındaki bölümü üzerinde tektonik incelemeler. Yerbilimleri, 4, 201-236.
45. Tatar, O., Temiz, H., Tutkun, S.Z., Park, R.G. & Stimpson, I. G. (1993). Formation, and Sedimentation of the 13 March 1992 Erzincan earthquake, Eastern Turkey. Geological Journal, 28, 327–333.
46. Toksöz, M. N., Shakal, A. F. & Michael, A. J. (1979). Space-Time Migration of Earthquakes Along the North Anatolian Fault Zone and Seismic Gaps. Pure and Applied Geophysics. 117, 1258-1270. https://doi.org/10.1007/BF00876218 Topuz, G., Okay, A. I., Altherr R., Schwartz, W. H., Siebel, W., Zark, T., Satır, M. & Şen, C. (2011). Post-collisional adakitelike magmatism in the Agvanis Massif and implications for the evolution of the Eocene magmatism in the eastern Pontides (NE Turkey). Lithos, 125(1-2), 131-150. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2011.02.003
47. Topuz, G., Göçmengil, G., Rolland, Y., Çelik, Ö.F., Zack, T. & Schmitt, A. K. (2013). Jurassic accretionary complex and ophiolite from Northeast Turkey: no evidence for the Cimmerian continental ribbon. Geology, 45, 255–258. https://doi.org/10.1130/G33577.1
48. Tüysüz, O., Dellaloğlu, A. A. & Terzioğlu, N. (1995). A magmatic belt within the Neo-Tethyan suture zone and its role in the tectonic evolution of northern Turkey.Tectonophysics 243, 173-191.
49. Van Hinsbergen, D. J. J., Maffione, M., Plunder, A., Nuretdin Kaymakcı, N. … & Visser, R. l. M. (2016). Tectonic evolution and paleogeography of the Kirşehir Block and the Central Anatolian Ophiolites, Turkey. Tectonics, American Geophysical Union (AGU), 35(4), 983-1014. https://doi.org/10.1002/2015tc004018
50. Yılmaz, A. (1981a). Tokat ile Sivas arasındaki bölgede ofiyolitli karışığın içyapısı ve yerleşme yaşı. Türkiye Jeoloji Kurumu Bülteni, 24(1), 31-38. https://www.jmo.org.tr/resimler/ekler/a8d616d51ce9709_ek.pdf
51. Yılmaz, A. (1981b). Tokat ile Sivas arasındaki bölgede bazı volkanitlerin petro-kimyasal özellikleri. Türkiye Jeoloji Kurumu Bülteni, 24(2), 51-58 (131-138). https://www.jmo.org.tr/resimler/ekler/267584f95af0a26_ek.pdf
52. Yılmaz, A. (1983). Tokat (Dumanlıdağı) ile Sivas (Çeltekdağı) dolaylarının temel jeoloji özellikleri ve ofiyolitli karışığın konumu. Maden Tetkik ve Arama Dergisi, 99-100, 1-18.
53. Yılmaz, A. (1985). Basic geological characteristics and structural evolution of the region between the Kelkit Creek and Munzur Mountains. Bulletin of the Geological Society of Turkey, 28(2), 79-92. https://www.jmo.org.tr/resimler/ekler/9490244a7cabc1f_ek.pdf
54. Yılmaz, A., Okay, A.I. ve Bilgiç, T. (1985). Yukarı Kelkit Çayı yöresi ve güneyinin temel jeoloji özellikleri (Rapor no. 7777). MTA Genel Müdürlüğü, Ankara, 207 s.
55. Yılmaz, A., Bedi, Y., Uysal Ş., Yusufoğlu H. & Aydın Ş. N. (1993). Geological structure of the area between Uzunyayla and Berit dagh along Eastern Taurides. Bulletin of Turkish Petroleum Geologists Association, (in Turkish with English Abstract), 5(1), 69- 87.
56. Yılmaz, A. & Yılmaz, H. (2004). Geology and Structural Evolution of the Tokat Masif (Eastern Pontides, Turkey). Turkish Journal of Earth Sciences, 13(1), 231-246.
57. Yılmaz, A. & Yılmaz, H. (2006). Characteristic features and structural evolution of a post-collisional basin: the Sivas basin, Central Anatolia, Turkey. Journal of Asian Earth Sciences, 27(2), 164-176. https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2005.02.006
58. Yılmaz, A. & Yılmaz, H. (2010). Offset of the North Anatolian Fault between Suşehri and Gölova (Agvanis) segment. Cumhuriyet Earth Sciences Journal, 27(2), 89-96.
59. Yılmaz, A. & Yılmaz, H. (2013). Ophiolites and ophiolitic melanges of turkey, a review. Geological Bulletin of Turkey, 56(2), 61-114. https://dergipark.org.tr/en/pub/tjb/issue/28126/304083
60. Yılmaz, Y. (1974). Geology of the Gümüşhane granite (petrography). Rev. Fac. Sci. d'Univ. İstanbul, B 39, 157-172.
61. Yılmaz, Y., Serdar, H. S., Yiğitbaş, E., Genç, C., Gürer, Ö. F., Elmas, A., Yıldırım, M., Bozcu, M. & Gürpınar, O. (1997a). The geology and tectonic evolution of the Tokat Masif, southcentral Pontides, Turkey. International Geology Review, 39(4), 365-382. https://doi.org/10.1080/00206819709465278
62. Yılmaz, Y., Tüysüz, O., Yiğitbaş, E., Genç, Ş. C. & Şengör, A. M. C. (1997b). Geology and tectonic evolution of the Pontides. In A.G. Robinson (Ed.), Regional and Petroleum Geology of the Black Sea and Surrounding Region. AAPG Memoir, 68, 183-226.
63. Yılmaz, Y. & Yiğitbaş, E. (2024) Tectonic development of the Ankara-Erzincan suture and the Eastern Pontide mountains, Northeast Anatolia, Turkey. International Geology Review, 66(6), 1216-1239. https://doi.org/10.1080/00206814.2023.2231521