TÜRKİYE’NİN NEOTEKTONİZMASININ MANTO DERİNLİKLERİNDEKİ JEODİNAMİK İTİCİ GÜCÜ: TETİS KONVEKSİYON HÜCRESİ


KESKİN M. , FACCENNA C.

67. Türkiye Jeoloji Kurultayı, Ankara, Türkiye, 14 - 18 Nisan 2014, cilt.67, no.118, ss.644-647

  • Cilt numarası: 67
  • Basıldığı Şehir: Ankara
  • Basıldığı Ülke: Türkiye
  • Sayfa Sayıları: ss.644-647

Özet

“Tetis Okyanusu’nun kuzeye eğimli bir yitim zonu boyunca 15-20 My önce kapanmasını
izleyen evrede Anadolu’nun Arap ve Avrasya levhaları arasında şiddetli bir sıkışmalı
deformasyona uğradığı, bu çarpışmanın yepyeni bir tektonik rejimin ve farklı türde (çarpışmakökenli)
bir volkanizmanın ortaya çıkmasına neden olduğu” tüm araştırmacılar tarafından
kabul edilen bir modeldir. Doğudaki sıkışmalı deformasyon, ülkemizi baştanbaşa kat eden
Kuzey ve Doğu Anadolu Transform Fay sistemleri ve onlara bağlı kaçma tektoniğine bağlı
diğer faylar aracılığı ile Orta Anadolu’da ova rejimine dönüşerek batıda Ege bölgesinde
gerilme sistemine aktarılmaktadır. Ege’deki gerilme ise Helenik yitim zonunun güneye doğru
geriye çekilmesi (rollback) ile açıklanmaktadır. Çalışmalar Arap levhasının son 20 milyon
yıldır kuzeye doğru ~2 cm/yıl hızla ilerlediği göstermiştir. Bu sıkışmalı deformasyon sonucu
Arap kıtası Doğu Anadolu’nun içlerine doğru ~400-500 km ilerlerken Doğu Toroslar’ı bir
yay gibi bükerek yükseltmiştir. Çarpışma sonucunda bölgenin altında kapana kısılarak duran
kuzeye eğimli okyanus tabanı, Doğu Anadolu’nun büyük bölümünü oluşturan büyük yığışım
prizması altında dikleşerek ~10 My önce kopmuştur. Bunun sonucunda Doğu Anadolu,
yüzücü astenosfer üzerinde denizden ~2 km yükseklikte ortası plato biçimli bir kubbe
şeklinde yükselirken, üzerinde yaygın bir çarpışma-kökenli karasal volkanizma başlamıştır.
Doğuda kıtasal çarpışma halen sürmekte, etkileri neotektonik fay sistemleri aracılığıyla tüm
ülkeyi aşarak Ege’ye kadar iletilmektedir. Türkiye ve çevresindeki Neotektonik yapıları
(doğrultu atımlı faylar ve grabenler) konu alan pek çok ayrıntılı çalışma olmasına karşılık,
bu hareketlerin manto derinliklerindeki itici mekanizmasını açıklamaya yönelik herhangi
bir çalışma şimdiye kadar yapılmamıştır. Diğer bir deyişle, neotektonik konusunda çalışan
araştırmacılar, ülkemizdeki neotektonik deformasyonları son 7-10 milyon yıldır sürdüren
itici gücün kökeni ve doğası hakkında bilgiye genellikle sahip değillerdir.
Anadolu’daki neotektonik deformasyonların itici gücünü oluşturan manto derinliklerindeki
hareketlerin özelliklerini çözümleyebilmek ve Arap-Anadolu-Ege sisteminin kinematiğine
yaklaşımda bulunmak için bir manto konveksiyon modellemesi gerçekleştirilmiştir
(Faccenna vd., 2013). Helenik kuşakta dalan okyanus tabanının çekme ve Afar süper
sorgucunun yükselme etkilerini birlikte değerlendirilmiştir. Ayrıca sismik tomografi ve
slab modellerinin gösterdiği farklı sınır koşulları ile manto yoğunluk dağılımların hesaba
katılmıştır. Model sonuçları, jeodezi, kalık topografya, mantodaki yoğunluk dağılımları
ve sismik çalışmalar sonucu saptanan manto minerallerinin akma ile uzama yönleri (shear wave splitting) ile karşılaştırılmıştır. Jeodinamik modelleme sonuçları, batıda Helenik yitimi
boyunca dalan okyanusal litosferin çekmesi ve GD’da Afar süper-sorgucu ile mantonun
yükselmesinin kombine etkilerinin levhaların başlıca itici gücü olduğunu ortaya koymuştur
(Faccenna vd., 2013). “Tetis konveksiyon hücresi” olarak adlandırdığımız bu manto
akıntısı, astenosferik mantoyu Afar’dan kuzeye Bitlis-Pötürge kenet kuşağına doğru hareket
ettirmekte ve Anadolu’nun altına geldiğinde yönünü batıya çevirerek bölge çapında üzerinde
taşıdığı litosferdeki neotektonik deformasyonları kontrol etmektedir. Bu konveksiyon
modeli, bölgedeki neovolkanik birimlerin izotopik bileşimleri ile de desteklenmektedir: Afar
sorgucunun izotopik imzası, güneydoğu Anadolu’ya kadar izlenebilmekte, bu kesimde yer
alan Kuvaterner yaşlı Karacadağ kalkan volkanına ait bazaltik lavların Sr-Nd-Pb izotopik
karakteristikleri Afar sorgucu ve Kızıl Deniz ortası sırt bazaltları arasındaki bileşimlere çok
benzer özellikler sergilemektedir (Keskin vd., 2012).
 
Kaynak: Faccenna, C., Becker, T.W., Jolivet, L. and Keskin, M. (2013). Mantle convection in
the Middle East: Reconciling Afar upwelling, Arabia indentation and Aegean trench rollback,
Earth Planet. Sci. Lett., 375, 254–269.
 
Anahtar Kelimeler: Neotektonik, Tetis konveksiyon hücresi, jeodinamik model, Afar
sorgucu, itici mekanizma
The model involving “the collision between Arabian and Eurasian plates after the closure
of the Tethyan Ocean along a north-dipping subduction zone and resultant widespread
deformation of Anatolia that created a wholesale change into a new tectonic regime with
a unique volcanism” is still the most widely accepted one among the researchers. The
compressional deformations in the east is transferred to the Ova regime in Central Anatolia
and then to extensional setting in the Aegean region by the North and East Anatolian Transform
Faults and fault systems related to the escape tectonics. Presence of the extensional regime
across the Aegean region is generally explained by rollback of the Hellenic subduction
zone to the south. Previous studies to date have shown that Arabian plate had been moving
at almost a constant speed of ~2 cm/year to the north for the last 20 My. As a result, the
Arabian plate advanced toward E Anatolia by 400-500 km, bending and elevating the whole
Taurus mountain belt as an arc. Being trapped and stopped underneath the region, the northdipping
oceanic lithosphere steepened beneath the Eastern Anatolian Accretionary Complex
and then broke-off at ~10 Ma. As a result, Eastern Anatolia was uplifted on the buoyant
asthenosphere as a regional dome up to 2 km above the sea level, while a collision-related
subaerial volcanism emerged on all over the uplifted region. The continental collision is still
going on in the east, while its effects are transferred to the Aegean region by the neotectonic
fault zones extending the whole length of Turkey. Although there are many detailed studies
on neotectonic structures (e.g. strike-slip faults and graben systems) in Turkey and the
surrounding regions, the driving mechanism of these deformations in mantle depths has not
been subjected to any studies. In other words, the researchers studying neotectonics are
usually unaware of the origin and nature of the basic driving forces of their neotectonic
engine for the last 7 – 10 My.
In order to understand the properties of the driving forces of neotectonic deformations
at mantle depths and the kinematics of the Arabian-Anatolian-Aegean system, a mantle
circulation model has been conducted by Faccenna et al. (2013). In these tests, the combined
forces of the pull effect of the Hellenic slab and the upwelling of the Afar super-plume
has been examined. Also utilized are different boundary conditions and mantle density
distributions as inferred from seismic tomography or slab models. Then the model results
were compared with geodesy, residual topography and shear wave splitting observations
(Faccenna et al., 2013). Model results indicate that the combined effects of the slab-pull of
the Hellenic subduction in the west and the upwelling of the Afar super-plume in the SE were
the driving forces for the plates (Faccenna et al., 2013). The aforementioned mantle flow as we named the “Tethyan convection cell” has been dragging the asthenospheric mantle
from Afar to north towards the Bitlis-Pötürge Suture Zone and then changing its direction to
the west below Anatolia, controlling the neotectonic deformations in the lithosphere above
all over Anatolia. This convection model is also supported by the isotopic data from the
neovolcanic units of the region: isotopic signatures of the Afar plume can be traced up into
the southeastern Anatolia, where Quaternary basaltic lavas of the Karacadağ shield volcano
display Sr-Nd-Pb isotopic characteristics similar to a mantle composition between the Afar
plume and the Red Sea MORB (Keskin vd., 2012).
 
Reference: Faccenna, C., Becker, T.W., Jolivet, L. and Keskin, M. (2013). Mantle
convection in the Middle East: Reconciling Afar upwelling, Arabia indentation and Aegean
trench rollback, Earth Planet. Sci. Lett., 375, 254–269.
 
Keywords: Neotectonics, Tethyan convection cell, geodynamic model, slab-pull, Afar
plume, driving mechanism