doğu pontid orojenik kuşağının

DOĞU PONTİD OROJENİK KUŞAĞININ (KD TÜRKİYE) 2 VE 3 BOYUTLU KABUK YAPISI
Nafiz MADEN1, Kenan GELİŞLİ2, ve Osman BEKTAŞ2
[email protected]
Öz: Triyas başlarından itibaren Arap-Afrika plakasının Avrazya’ya göre sol yönlü
hareketine ve Atlantik Okyanusunun açılmasına bağlı olarak gelişen Doğu Pontid (NE
TURKEY) Mesozoyik havzalarının jeolojik olarak kuzey, güney ve eksen zonu olmak
üzere üç farklı zona ayrıldığı düşünülmektedir. Bu üç zonu Doğu Pontidlerin aktif
tektoniğinde önemli rol oynayan, jeolojik olarak, uydu ve hava fotoğraflarında gözlemlenen
KD, KB ve D-B doğrultulu kırık sistemleri ayırmaktadır.
Bu çalışmada bölgenin kabuk yapısını belirlemek için iki yöntem kullanılmıştır. Bunlardan
birincisi Gravite verilerinin güç spektrumları hesaplanarak bölgenin kabuk kalınlığı tespit
edilmeye çalışılmıştır. Diğer ise bir bölgede yapılan derin sismik çalışmalardan belirlenen
kabuk yapısı ile bölgeye ait gravite verileri arasındaki ilişki kullanılarak belirlenen ampirik
bağıntılardır.
Güç spektrumu yönteminin bölgenin gravite verilerine uygulanmasıyla kabuk kalınlığı
kuzeyde 35.6 km, güneyde ise 45.1 km olarak elde edilmiştir. Güç spektrumundan elde
edilen değerler değişik araştırmacılar tarafından belirlenen moho derinliğine ait ampirik
bağıntıların bölgenin gravite verisine uygulanarak elde edilen değerlerle karşılaştırılmıştır.
Ampirik bağıntılardan bölgenin kabuk kalınlığı değerlerinin 28.6 km ile 48.4 km arasıdan
değiştiği tespit edilmiştir. Ayrıca Conrad süreksizliği için önerilen ampirik bağıntı
kullanılarak bölgede üst kabuğun derinliğinin 17.3 km ile 24.9 km arasında değiştiği
hesaplanmıştır. Güç spektrumu eğrilerinden bölgede Conrad süreksizliğinin 12.0 km ile
26.4 km arasında olduğu belirlenmiştir. Elde edilen değerlere göre bölgenin iki ve üç
boyutlu kabuk yapısı elde edilmiştir.
Anahtar Kelimeler :Gravite, Doğu Pontidler, Kabuk Yapısı, Moho Derinliği, Conrad Derinliği
GİRİŞ
Aktif kıta kenarına karşılık gelen Doğu Pontid Orojenik kuşağı 600 km uzunluğunda ve 200 km genişliğinde doğu
Karadeniz sahilinin doğu kısmı boyunca uzanmaktadır. Güneyde Ankara-Erzincan Neotetis süturu, kuzeyde Doğu
Karadeniz havzası ile sınırlı olup; doğuda Küçük Kafkaslara kadar uzanmaktadır. Batı sınırındaki Orta Pontidler
stratigrafiktir ve Kretase serisi içinde bir fasiyes değişimine karşılık gelir (Okay ve Şahintürk, 1997).
Bu çalışmada kabuk kalınlığını belirlemek için gravite verileri kullanılarak iki farklı yöntem kullanılmıştır. Birincisi
gravite anomalisi ile derin sismik sondaj profillerinden belirlenen kabuk kalınlığı arasındaki ilişkiden ortaya çıkarılan
ampirik bağıntılardır. Değişik araştırmacılar (Demenitskaya, 1958; Andreev, 1938; Wollard, 1959; Wollard ve Strange,
1962; Worzel ve Shurbert, 1955; Demenitskaya, 1967; Sazhina ve Grushinsky, 1971; Ram Babu, 1997) tarafından derin
sismik sondaj yansıma verilerinden elde edilen kabuk kalınlığı ile o verilere ait gravite anomalileri arasındaki ilişkiye
göre belirlenmiş bağıntılar bulunmaktadır. Bu bağıntılar genelde farklı bölgeler için yapılmıştır. Bu nedenle ilgili
bağıntılar kullanılırken bölgenin yapısının ve önceden yapılmış çalışmaların göz önüne alınması gerekir.
Kabuk yapısının hesabında kullanılan ikinci yöntem ise spektral analiz yöntemidir. Spektral analiz yöntemi potansiyel
anomali üreten kaynakların derinliğini belirlemek için oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır (Bhattacharya 1965 ve
1966, Spector ve Bhattacharya 1966; Spector ve Grant 1970; Naidu, 1970; Trietel, Clement ve Kaul, 1971; Mishra ve
Naidu, 1974; Curtis ve Jain, 1975; Hahn, vd., 1976; Cianciara ve Marcak, 1976). Bu teknik anomali kaynaklarına olan
derinliğin belirlenmesinde ucuz, kolay ve kullanışlı bir yöntemdir (Nwogbo, 1998).
KULLANILAN VERİ VE ANALİZ YÖNTEMİ
1
2
TMMOB, Jeofizik Mühendisleri Odası, Trabzon Şubesi, Trabzon, TÜRKİYE
Karadeniz Teknik Üniversitesi, Jeofizik Mühendisliği Bölümü 61080, Trabzon, TÜRKİYE
Çalışma alanının 2.5 km grid aralıklı gravite verisi MTA Genel Müdürlüğünden temin edilmiştir. Doğu Pontidlerin
gravite anomali haritasında konturlar genel olarak sahile paralel uzanmaktadır. Bölgedeki gravite anomalilerinin çoğu
bölgedeki temel yükselimleri, kristalin temel içindeki geniş bazik yada ultrabazik kayaçlar, tortul birimler içindeki geniş
volkanik sokulumlar ile volkanik kayaç birikimleri ve büyük temel faylar gibi jeolojik yapılarla ilişkilidir. Güneye
doğru negatif yönde artan gravite anomalisi kabuk kalınlığının bu yönde arttığını göstermektedir. (Maden vd. 2002).
Spector ve Grant (1970) logaritmik güç spektrumların eğimlerine göre cisimlerin ortalama üst yüzey derinliklerini
belirlemek için bir yöntem geliştirmişlerdir. Bu yöntem frekans ortamında anomalilerin spektrumları ile kaynakların
derinlikleri arasında bir ilişki sunmaktadır. Güç spektrumu yöntemi gravite verilerine uygulandığında kabuk içinde
yoğunluk farkı veren derinlikler belirlenir. Gravite anomalilerinin güç spektrumlarının frekansa göre logaritmik çizimi
artan frekans değerlerine göre eğimi azalan düz çizgi parçaları verecektir. Bu düz çizgilerin en küçük karelerle
belirlenen eğimi gravite anomali kaynaklarının derinliğini verir.
Bu çalışmada gravite verileri ile kabuk kalınlığını belirlemek için değişik ampirik bağıntılar kullanılmıştır. Kabuk
kalınlığı değişiminin belirlenmek için Wollard (1959) H = 32 − 0.08 ∆g , Worzel ve Shurbert (1955)
H = 33 − 0.055∆g ve Ram Babu (1997) H = 34 − 0.054 ∆g bağıntılarını önermişlerdir. Ayrıca Conrad
süreksizliğine ait değerlerin belirlenmesi için H c ≈ 18.6 − 0.031∆g (Demenitskaya, 1967) bağıntısı bölgenin
gravite değerlerine uygulanmış ve güç spektrumundan elde edilen değerlerle karşılaştırılmıştır.
SONUÇLAR VE TARTIŞMA
Doğu Pontidlerin kabuk yapısını incelemek için yedi ayrı gravite profili seçilmiş ve güç spektrumu yöntemi
uygulanmıştır. Alınan profiller üzerinde kısa ve uzun dalga boylu anomaliler sığ ve derin kaynaklardan ileri
gelmektedir. Sığ kaynaklar kısa dalga boylu, yüksek frekanslı anomaliler üretirken derin kaynaklar düşük frekanslı,
uzun dalga boylu anomaliler oluştururlar. Alınan profillerde kuzeyden güneye doğru gravite değerlerinin negatif yönde
artması kabuğun bu yönde kalınlaştığına işaret etmektedir.
Yedi ayrı profile ait gravite verilerine güç spektrumu yöntemi uygulanarak Doğu Pontid Orojenik kuşağında Moho
derinliğinin 35.6 km ile 45.1 km arasında, Conrad yüzeyinin ise 12.0 km ile 26.4 km arasında değiştiği tespit edilmiştir.
Yapılan hesaplamalardan kabuk kalınlığı değişiminin düz bir yüzey olmayıp dalgalı bir yapıya sahip olduğu; bölgenin
orta kısmında kabuğun doğu ve batı kısımlarına göre daha sığ olduğu tespit edilmiştir (Maden vd., 2004). Güç
spektrumu değerlerinden belirlenen Doğu Pontidlerin iki boyutlu kabuk yapısı Şekil 1’de çizilmiştir.
Wollard (1959) tarafından önerilen bağıntı kullanılarak Moho derinliği Karadeniz sahilinde 28.6 km iken Doğu
Anadolu’da 48.4 km’ye ulaşmaktadır. Worzel ve Shurbert (1955) tarafından önerilen bağıntıyla Moho derinliği
kuzeyden güneye doğru 30.6 km ile 44.3 km değerleri arasında değiştiği hesap edilmiştir. Ram Babu (1997) tarafından
önerilen bağıntı kullanılarak Doğu Pontidlerde Moho yüzeyinin kuzeyde 31.7 km ile güneyde 45.1 km değerleri
arasında değiştiği tespit edilmiştir. Diğer yandan bölgede Conrad yüzeyinin değişimini belirlemek için önerilen
Hc≈18.6-0.031 g (Demenitskaya, 1967) bağıntısı kullanılarak Conrad süreksizliğinin 24.9 km ile 17.3 km değerleri
arasında değiştiği ortaya konmuştur. Elde edilen değerlere göre çalışma alanının üç boyutlu kabuk yapısı Şekil 2’de
görülmektedir.
Uzaklık (km)
0
Derinlik (km)
0
85
170
255
340
425
510
Kristalin Temel
Granit
25
Bazalt
Manto
50
Şekil 1. Bouguer gravite verilerinin güç spektrumu değerlerinden belirlenen Doğu Pontidlerin 2 boyutlu kabuk yapısı.
KA
RA
DE
Nİ
Z
Şekil 2. Doğu Pontid Orojenik Kuşağının gravite anomali değerleri kullanılarak belirlenen Moho ve Conrad
yüzeylerinin değişim haritası.
KAYNAKLAR
1. Andreev, B.D., 1938. The Interpretation of Gravity Data, SNIGRI Geofizika, 5, 12-20.
2. Bhattacharya, B.K., 1965, Two Dimensional Harmonic Analysis as a tool magnetic Interpretation, Geophysics 30,
829-857.
3. Bhattacharya, B.K., 1966, Continuous Spectrum of the Total Magnetic Anomaly Due to a Rectangular Prismatic
Body, Geophysics, 31, 97-121.
4. Cianciara, B. and Marcak, H., 1976. Interpretation of Gravity Anomalies by Means of Local Power Spectra,
Geophysical Prospecting, 24, 273-286.
5. Curtis, C. E. and Jain, S., 1975, Determination of Volcanic Thickness and Underlying Structures From
Aeromagnetic Maps of the Silet Area of Algeria, Geophysics, 40(1), 79-90.
6. Demenitskaya, R.M., 1958. Planetary Structures and Their Reflection in Bouguer Anomalies, Sov. Geol. 8.
7. Demenitskaya, R.M., 1967. Crust and Mantle of the Earth, Nedra, Moscow, 288p.
8. Hahn, A., King, E.G. and Mishra, D.C., 1976, Depth Estimation of Magnetic Sources by Means of Fourier
Amplitude Spectra, Geophysical Prospecting, 24, 287-308.
9. Maden, N., Gelişli, K. and Bektaş, O., 2002. Tectonic Structure of the Eastern Pontides (NE Turkey) and Its
Geophysical and Geological Significance, Third Balkan Geophysical Congress And Exhibition, 24-28 June 2002, Sofia,
Bulgaria.
10. Maden, N., Gelişli, K., and Bektaş, O, 2004, Determination of the Crustal Structure of the Eastern Pontides (NE
Türkiye) Using Gravity Data, The 16th International Geophysical Congress and Exhibition of Turkey, 07-10 December
2004, MTA Cultural Center, Ankara,TÜRKİYE.
11. Mishra, D.C. and Naidu, P.S., 1974. Two-Dimensional Power Spectral Analysis of Aeromagnetic Fields Using Fast
Digital Fourier Transform Techniques, Geophysical Prospecting, 27, 344-361.
12. Naidu, P.S., 1970. Statistical Structure of Aeromagnetic Field, Geophysics, 35, 279-292.
13. Nwogbo, P.O., 1998. Spectral Prediction of Magnetic Sources Depths from Simple Numerical Models, Computers
& Geosciences, Vol. 24, No. 9, 847-852.
14. Okay, A.I, and 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.
15. Ram Babu, H.V., 1997. Average Crustal Density of the Indian Litosphere: An Inference from Gravity Anomalies
and Deep Seismic Soundings, J. Geodynamics, 23, 1, 1-4.
16. Sazhina, N. ve Grushinsky, N., 1971. Gravity Prospecting, MIR Publishers, Moscow.
17. Spector, A. and Bhattacharya, B.K., 1966. Energy Spectrum and Autocorrelation Functions of Anomalies Due to
Simple Magnetic Models, Geophysical Prospecting, 14, 242-272.
18. Spector, A. and Grant, F.S., 1970. Statistical Models for Interpreting Aeromagnetic Data, Geophysics, 35, 293-302.
19. Trietel, S., Clement, W.G. and Kaul, R.K., 1971. The Spectral Determination of Depths to Buried Magnetic
Basement Rocks, Geophys. Jour. Roy. Astr. Soc., 24, 415-428.
20. Wollard, G.P., 1959. Crustal Structure from Gravity and Seismic Soundings, J. Geophys. Res., 64, 1524-1544.
21. Wollard, G.P. ve Strange, W.E., 1962. Gravity Anomalies and Crust of the Earth in the Pacific Basin, In: The Crust
of the Pacific Basin. Geophysical Monograph 6. 12
22. Worzel, J.L. ve Shurbert, G.L., 1955. Gravity Anomalies at Continental Margins, Proc. Natl. Acad. Sci., 41, 458469.