Sakarya zonu`ndaki mesozoyik ve senozoyik yaşlı kayaların paleomağnetik sonuçları

Abstract

Türkiye büyük bölümüyle Alpin orojenik kuşakta yer almaktadır. Bu orojenik kuşak kuzeyde Pontidler'le temsil edilen Avrasya Kıtası'nın güneyde Torid Anatolidler'le temsil edilen Gondwana Kıtası'nın Geç Mezosoyik-Erken Senozoyik'de çarpışması sonucu meydana gelmiştir. Bu çarpışmayla farklı yapısal ve stratigrafik özellikte kıtasal fragmanlar oluşmuştur.Sakarya Zonu'nun içinde bulunduğu bölgenin Erken-Orta Mesozoyik'de evrimi Paleotetis Okyanusu'nun güneye ya da kuzeye dalmasına bağlı olarak farklı modellerle açıklanmaktadır. Bu modellerin sonucunda Sakarya Zonu'nun da içinde bulunduğu bölgenin Avrasya' dan mı, yoksa Gondwana'dan mı, koparak oluştuğu açıklanmaya çalışılmıştır. Farklı görüşlerin geçerlilikleri paleomağnetizma çalışmasıyla bu tez kapsamında test edilmiştir.Sakarya Zonu'ndan Mesozoyik ve Senozoyik yaşlı kayaçlardan 36 mevkiden örnek alınarak İstanbul Üniversitesi Doç. Dr. Yılmaz İspir Paleomağnetizma Laboratuvarı'nda paleomağnetik çalışmalar gerçekleştirilmiştir. 6 mevkiden duraysız sonuçlar elde edilmiş, sonuç ortalamalarına katılmamıştır. Kaya mağnetizması ölçümleri kapsamında mağnetik minerallerin özellikleri ve domen yapıları belirlenmiş olup ölçümler Tübingen Üniversitesi ve İstanbul Üniversitesi Doç. Dr. Yılmaz İspir Paleomağnetizma Laboratuvarı'nda gerçekleştirilmiştir. Kaya mağnetizması sonucunda örneklerin büyük bir kısmının yalancı tek domenli tane yapısına sahip oldukları görülmüştür. Kumtaşlarında elde edilen yaklaşık 350 oC'lik bloklanmama sıcaklığı titanyumlu mağnetitin, bazı kireçtaşı örneklerinde 120 oC 'de görülen bloklanmama sıcaklığı geotitin ve kumtaşı ile lavlarda görülen yüksek bloklanmama sıcaklığı ise hematitin var olduğunu göstermiştir.Paleomağnetik ölçümler sonucunda karakteristik kalıntı mıknatıslanma bileşenini elde etmek için ısısal ve alternatif alan temizleme işlemleri gerçekleştirilerek mıknatıslanma şiddet eğrileri ve Zijderveld Diyagramları ve yaşlara bağlı olarak grup ortalamaları elde edilmiştir. Sedimanter kayaçlarda görülebilen eğim açılarındaki sığlaşmaların varlığını araştırmak amacıyla Üst Kretase yaşlı ES 13 nolu mevki örneklerine sığlaşma analizi yapılmış, f ve I değerleri elde edilmiştir. f=0.74 yani yaklaşık %25 lik sığlaşma bulunmuştur. Bu analiz sonucunda eğim açısı 33.5o' den 41.8o' e yükselmiştir. Eğim açısındaki bu değişim, paleoenlemi 18 oK ' den 24 oK' e çıkartarak bölgede yapılan diğer çalışmalarla uyumlu hale geldiği gözlenmiştir.Mıknatıslanmanın yaşını, elde edilen mıknatıslanma bileşenlerinin kıvrımlanmadan önce veya sonraki bir mıknatıslanmayı temsil edip etmediğini belirlemek için Watson ve Enkin (1993) ve DC kıvrım (Enkin 2003) testleri uygulanmıştır. Paleosen-Orta Eosen ve Miyosen yaş aralığından elde edilen paleomağnetik vektörlerin mıknatıslanma yaşının kıvrımlandan sonra olduğu belirlenmiştir. Sakarya Zonu ve çevresinde önceden yapılmış paleomağnetik çalışmalar sonucu elde edilen rotasyonlarla tez çalışması sonucunda elde edilen rotasyonlar karşılaştırılmıştır. Ayrıca, Sakarya Zonu için elde edilen rotasyonları Avrupa'ya göre karşılaştırabilmek amacıyla Besse ve Courtillot (2002)'nin Avrasya Alt-Orta Jura , Üst Jura-Alt Kretase ve Üst Kretase yaşları için kutup pozisyonları kullanılarak referans sapma açıları elde edilmiştir. Buna göre Alt-Orta Jura, Üst Jura-Alt Kretase ve Üst Kretase için sapma açıları sırasıyla 32o, 3o ve 359o olarak hesaplanmıştır. Bu çalışmada ise Alt-Orta Jura yaşı için 44o, Üst Jura-Alt Kretase yaşı için saatin tersi yönünde 38.5o, Üst Kretase için 302o ve 337o sapma açıları elde edilmiştir. Bu sonuçlara göre Sakarya Zonunun Alt-Orta Jura'dan sonra Avrasya'dan farklı olduğu olduğu tespit edilmiştir.Mıknatıslanmaları birincil olduğu belirlenen Alt-Orta Jura için 39o K paleoenlemi ve Üst Jura-Alt Kretase için 40 oK paleoenlemi elde edilmiştir. Sonuçlar, Sakarya Zonu'nun Avrasya'nın bir parçası olduğu görüşünü destekleyen Kazmin ve Tikhonova (2006) 'nın modeliyle uyum sağlamaktadır. Bu veriler ışığında Sakarya Zonu'nun Alt-Orta Jura ve Üst Jura- Alt Kretase'de Avrasya'nın bir parçası olduğu belirlenmiştir.

Turkey form a major part of the Alpine orogenic belt. This orogenic belt occured in Late Mesozoic-Early Cenozoic, between the collision of the southern Eurasian margin defined as the Pontides in the north and the northern Gondwana margin defined by the Taurides in the south. This collision led to occur different tectono-stratigraphic continental fragments.Different models have been put forward for the tectonic evolution of the Sakarya Zone and surrounding, which imply either a northwards subduction or a southwards subduction of the Paleotethys ocean. This assumptions are based on the fact that the Sakarya Zone and surrounding was rifted from Eurasia or Gondwana. In this thesis the different views about the position of the Sakarya Zone will be tested by paleomagnetical results. Paleomagnetic studies are carried out in the Paleomagnetic Laboratory İstanbul University Doç.Dr.Yılmaz İspir with Mesozic and Cenozoic rocks sampled at 36 different sites. Out of 36 sites 6 sites were exluded from the interpretation because of unstable results. Rock magnetic measurements were carried out in the paleomagnetic laboratory of Tübingen and the İstanbul Üniversity Doç.Dr.Yılmaz İspir laboratory to predict the magnetic carriers and the domain behaviour of the samples. The results showed that most of the magnetic minerals are composed of pseudo-single domains. Thermomagnetic measurements clearly indicate the existence of titano-magnetite with unblocking temperatures of 350 ⁰C for most of the sandstones, while geotite with unblocking temperature of 120 ⁰C is observed in some of the limestone samples. In other sandstones and lavas unblocking temperatures above 600 ⁰C indicate the presence of hematite.In the frame of paleomagnetic measurements group mean directions were obtained for each time interval after thermal and alternative demagnetization steps. Each measurement step was illustrated by magnetization/alternative field (or thermal) plots and Zijderveld diagrams. Inclination flattening was investigated in Late Cretaceous sedimentary rocks (ES 13). A flattening of 25% was obtained due to f=0.74, and the inclination value I=33.5⁰ for site ES13 was corrected to I=41.8⁰, which give a paleolatitude of 24⁰N. This result in concordance with the previous paleomagnetic studies in the Pontides.Incremental fold test including Watson and Enkin (1996) and DC fold test (Enkin 2003) was performed to predict the age of magnetization, whether it is occured before or after folding. It has been shown that the Paleocene-Middle Eocene and Miocene rocks carry a post folding magnetization. Paleomagnetic rotations from previous studies are compared with the rotations obtained from this study. In addition, reference declinations are obtained by using the Eurasian pole posisitions from distinct time intervals of Lower-Middle Jurassic, Upper Jurassic-Lower Cretaceous and Upper Cretaceous after Besse and Courtillot (2002). The reference declinations are obtained as 32o, 3o and 359o, while the results from this study indicate declinations of 44o, 322.5 o and 302o - 337o for Lower-Middle Jurassic, Upper Jurassic-Lower Cretaceous and Upper Cretaceous, respectively. The paleomagnetic declinations indicate that the Sakarya Zone underwent different rotations after Lower-Middle Jurassic. Lower-Middle Jurassic and Late Jurassic-Creatceous rocks show a primary magnetization and a paleolatitude of 39 oN and 40 oK, respectively. The paleolatitudial results from the rocks which show primary magnetization indicate that the Sakarya Zone is a part of Eurasia. The results support the tectonic models of Kazmin and Tikhonova (2006).