Doğu Torosların Mansurlu-Saimbeyli(Adana) kesiminin jeolojisi ve tektotik özellikleri

Abstract

ixÖZETDOĞU TOROSLARIN MANSURLU-SAİMBEYLİ (ADANA) KESİMİNİNJEOLOJİSİ VE TEKTONİK ÖZELLİKLERİBu çalışma, İstanbul Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Jeoloji MühendisliğiAnabilim Dalı, Genel Jeoloji Programı'nda doktora tezi olarak hazırlanmıştır.Çalışmada, Doğu Torosların batı kesiminde yeralan inceleme alanının, 1/25 000ölçekli ayrıntılı jeoloji haritaları hazırlanarak, saha çalışmalarından derlenen sistemlive yönlü örneklerle, paleontolojik, petrografik, mikrotektonik incelemelergerçekleştirilmiştir. Sedimentolojik ve tektonik etkilerle oluşan düzlemsel, çizgiselyapılardan oluşturulan diyagramlar, hazırlanan jeolojik enine kesitler yardımıyla,bölgenin jeolojik ve tektonik özelliklerinin yanı sıra, Prekambriyen-Kuvaternerdönemleri arasındaki oldukça geniş bir zaman aralığında, bölgenin geçirmiş olduğupaleocoğrafik evriminin ortaya konması amaçlanmıştır.Alp Orojenik Kuşağının Türkiye'deki önemli bir kolu olarak düşünülen Toros dağları,günümüze değin bir çok araştırmacı tarafından incelenmiş olup, çeşitli şekillerde altbölümlere ayrılmıştır (Blumenthal, 1947-1963; Özgül, 1971; Brunn ve diğ., 1971;Özgül ve Arpat, 1973; Özgül, 1976; Tekeli, 1980; Tutkun, 1984; Metin ve diğ., 1987).İncelemenin yapıldığı Mansurlu-Saimbeyli (Adana) bölgesinde yeralan birimler,jeolojik ve tektonik özellikleri açısından Geyikdağı Birliğine (Özgül, 1976)girmektedir. Coğrafik olarak ise Doğu Torosların batı kesiminde, Ecemiş ve DoğuAnadolu Fay kuşakları arasındaki önemli bir bölgede yeralmaktadır. BölgedePrekambriyen, Paleozoyik, Mesozoyik ve Senozoyik üst sistemlerine ait kırıntılı vekarbonatlı birimlerin mostra verdiği gözlenmektedir.Stratigrafik olarak bölgedeki en yaşlı birimi, altta diyabaz daykları, ortaç bileşimli,merceksi tüf düzeyli, volkanik kırıntılı çakıllı, çamurlu düzeyle başlayan, kuvarskumtaşları ve en üste doğru siyah renkli şeyl ve silttaşları şeklinde devam edenxEmirgazi formasyonu ile başlamaktadır. Oldukça yüksek enerjili litoral-sublitoralçökelimin gözlendiği Prekambriyen-Erken Kambriyen dönemi sonunda, sığ denizelortamda dolomitik çörtlü kireçtaşlarından oluşan, Üst Kambriyen yaşlı Değirmentaşformasyonunun uyumlu bir şekilde çökeldimiştir. Kambriyen-Ordovisiyen geçişiuyumlu olup, deniz derinliğindeki artışla birlikte, tabanda, yeşil, gri, sarımsı yeşil,alacalı renkli şeyllerden oluşan Armutludere formasyonunun, üst düzeylerinde denizelortamın sığlaşmasıyla birlikte, silttaşı ve ince kumtaşı çökelimi gözlenmektedir.Armutludere formasyonu taban seviyelerinde, yaklaşık 250-300 metrelik bir zonda,yeşilşist metamorfizmasının gözlendiği, kuzey-güney gerilmeli tektonik rejimin ürünü,klivajlı bir düzey bulunmaktadır. Kambro-Ordovisiyen kayalarında gözlenen bugerilme sisteminin, Neotetis açılımı sırasında gelişen listrik fayların, derinlerde eğimiyataya yaklaşan ve plastik davranışın egemen olduğu kayma düzlemi boyunca, yadaErken Paleozoyik dönemindeki bir gerilme ile gerçekleştiği söylenebilir.Silüriyen de, Üst Ordovisiyen'deki sığlaşmayı takiben, karasal ve sığ denizel ortamdabir çökelim söz konusudur. Armutludere formasyonu ile geçişli bir ilişkiye sahip, AltSilüriyen yaşlı Halityaylası formasyonu, oldukça iri, beyaz renkli kuvars çakıllı,çakıllı kumtaşı ve kumtaşlarından oluşmaktadır. Çizikli, cilalı yapısı ve litolojikkarakteri, birimin, buzul etkinliğinde bir çökelimle oluştuğunu ortaya koymaktadır.Halityaylası formasyonu, yanal ve düşey geçişli olarak, değişken kalınlıklı Puşçutepeformasyonu ile üzerlenmekte, üstte Yukarıyayla formasyonu'na yine uyumlu olarakgeçilmektedir. Geç Silüriyen'deki sıcak, durgun, sığ denizel ortam, Geç Silüriyensonunda gittikçe daha da sığlaşarak, kuvars kumtaşı ve silttaşlarından oluşan AltDevoniyen yaşlı Ayıtepesi formasyonu çökelimi gerçekleşmiştir. Orta Devoniyenuyumlu bir şekilde, kuvarsit ara düzeyli resifal kireçtaşlarından oluşan Şafaktepeformasyonu, Üst Devoniyen ise, bölgesel yükselimin doğurduğu sığlaşma ile birlikte,Şafaktepe formasyonu üzerinde uyumlu olarak yeralan, resifal ve resif gerisi birortamda, kırıntılı ve karbonatlı çökelimin gözlendiği, Gümüşali formasyonu ile temsiledilmektedir.Alt Karbonifer yaşlı Ziyarettepesi formasyonu, Gümüşali formasyonu'nu tedricigeçişle üzerlemekte ve altta, kumtaşı, kireçtaşı, şeyl ardalanması, üstte isexikireçtaşlarından oluşmaktadır. Bölgedeki Paleozoyik istif, Üst Permiyen yaşlıYığılıtepe formasyonu ile son bulmaktadır. İnceleme alanındaki ilk uyumsuzlukdönemini yansıtan Alt Karbonifer-Üst Permiyen geçişi, bölgenin kara halini alıp, biraşınımı takiben, aradaki boksitli düzeyler ile belirgindir. Üst Permiyen çökelimi,tabanda kılavuz kuvarsit düzeyi ve üzerinde mikritik, biyomikritik kireçtaşlarışeklindedir. Yığılıtepe formasyonu, Üst Triyas yaşlı Katarası formasyonu'nun sarımsıyeşil, bordo renkli, ince tabakalı, kırıntılı ve karbonatlı kayaçları ile uyumlu olaraküzerlenmektedir.Jura-Alt Kretase yaşlı dolomitik kireçtaşlarından oluşan Köroğlutepesi formasyonu,belirgin açısal uyumsuz olarak, inceleme alanında yeralan, Paleozoyik ve Mesozoyikbirimleri örtmektedir. İnceleme alanının bulunduğu bölge, açılmakta olan Neotetis'inkuzey ve güney kolları arasında, Erken Triyas-Erken Jura döneminde, blokfaylanmaların doğurduğu bölgesel yükselimle kara halini almıştır. Büyük bir aşınımdönemi sonunda, tabanda bariz boksit düzeyleri ile belirgin sığ denizel, masifgörünümlü, oldukça monoton, Jura-Alt Kretase çökelimi gerçekleşmiştir. Erken-GeçKretase'de, Neotetis kuzey ve güney kollarının, kuzey yönünde dalmaya başlamasıyla,bölgede kuzey-güney sıkışmalı tektonik rejimin etkinliğinde, bir yükselimgerçekleşmeye başlamış, Kampaniyen-Maastrihtiyen döneminde ise dalmakta olanokyanusların ofiyolit dilimleri kara üzerine, güney yönde itilmiştir.Erken Geç Eosende, bölgeyi KKD ve DB yönünde kat eden faylar ve inceleme alanıbatısında yeralan Ecemiş fayı oluşmuş, Neotetis kuzey kolu kapanmıştır. Neotetisgüney kolunun kapanımı ise Geç Oligosende gerçekleşerek, çarpışma başlamıştır.Miyosen döneminde çarpışmanın doğurduğu kabuksal kalınlaşma sonrasında, OrtaMiyosende Doğu Anadolu transform fayı oluşmuştur.İnceleme alanında mostra veren Senozoyik çökelimi, diğer birimleri açısal uyumsuzolarak üzerleyen, oldukça yüksek enerjili karasal ve sığ bir ortamda, genelliklepaleotopoğrafik çukurlukları dolduran, iri bloklu, çakıllı, kırıntılılar ve istifin üstdüzeylerinde kumtaşı, merceksi marn ve kireçtaşı düzeylerinden oluşan Sümbüldağformasyonudur.xiiMiyosen öncesi KKB (yaklaşık kuzey-güney) yönlü sıkışma tektoniğinin ürünü olarak,ekseni D-B gidişli kıvrımlar, yine aynı yönlü ters faylar ve bu yapıları verevine kesenoblik bileşenli makaslama faylarının geliştiği gözlenmektedir. Miyosen ve sonrasıdönemde ise, sol yönlü, büyük doğrultu atımlı faylar arasında kalan bölge, BKB(yaklaşık doğu-batı) yönlü transpresif sıkışma ile, inceleme alanı doğusunda, ekseniyaklaşık K-G yada KD gidişli büyük kıvrımlar geliştirmiş, inceleme alanı batısında iseMiyosen öncesi dönemde oluşan D-B eksenli kıvrımların doğuya dalımlı olmasınısağlamıştır. Aynı deformasyonun ilerleyen süreçlerinde, BKB yönlü sıkışmanın, K-Gyada KD gidişli kıvrımların devrilmesi ve eksen bölgelerine yakın yerlerden kırılarak,oblik bileşenli ters fayların oluşmasına neden olmuştur. Saimbeyli Fay Zonu veArmutalan Fayı bu türden faylar olup, bu faylar boyunca, bölgede Geyikdağı istifinindilimlenerek, dilimlerin birbiri üzerine itildikleri gözlenmektedir. Buna göre,Armutalan Fayı batısında kalan alan, Güzpınarı Yapısal Dilimini, Armutalan Fayı ileSaimbeyli Fay Zonu arasında kalan kısım Saimbeyli Yapısal Dilimini ve SaimbeyliFay Zonu doğusunda yeralan kısım ise Kızılyer Yapısal Dilimini oluşturmaktadır.BKB yönlü transpresif sıkışmanın bölgedeki son ürünü, yaklaşık kuzey-güneyuzanımlı ters fayları da kesen, KB ve yaklaşık DKD yada DB doğrultulu, genellikleoblik bileşenli doğrultu atımlı makaslama faylarıdır. Miyosen öncesi BKB yönlüsıkışma ürünü tektonik yapıların, Miyosen sonrası tektonizma ile yeni tektonik rejimeuygun hareket kazandıkları, ters bileşenli fayların, düşey ya da sağ yönlü doğrultuatımlı faylara dönüştüğü, makaslama faylarının ise atım yönlerinin terslendiği tespitedilmiştir.Miyosen başlarında, bölgede paleotopoğrafik çukurlukları dolduran hızlı bir çökelimgözlenmektedir. Etkin sıkışma tektoniği, bölgeyi yükselterek ortamın sığlaşmasını,Pliyosen' den itibaren, kara halini almasını sağlamıştır. Pliyo-Kuvaterner dönemindekarasal ortamda, fay kontrollü küçük çöküntü alanlarında gölsel, derin vadilerboyunca, akarsu ve alüvyon çökelimi gerçekleşmiştir.___________________________________1Bu çalışma, İstanbul Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Yürütücü Sekreterliğitarafından T-1165/18062001 sayılı proje ile desteklenmiştir.

xiiiSUMMARYGEOLOGY AND TECTONIC FEATURES OF THE SAİMBEYLİ-MANSURLU(ADANA) AREA IN THE EASTERN TAURUSThis report was prepared as a Ph.D. thesis in the General Geology Program,Department of Geological Engineering, Graduate School of Science, IstanbulUniversity.The aim of this study is to contribute lightening the geological and tectonic featuresboth with the paleogeographical evolution of the investigation area, located on thewest of the East Taurus, during a wide period from Precambrian to Quaternary byusing the data obtained from a detailed geological map 1/25 000 in scale, petrographicand microtectonic investigations of the systematically collected samples withdirections, prepared diagrammes of linear and planar structures formed under effects ofsedimentology and tectonics and the geological profiles made.The Toros Mountains, considered a main part of the Alp Orogenic Belt had beeninvestigated and subdivided by many scientists thenceforth (Blumenthal, 1947-1963;Özgül, 1971; Brunn et. all, 1973; Özgül ve Arpat, 1973; Özgül, 1976; Tekeli, 1980;Tutkun, 1984; Metin et. all, 1987).The units of the Mansurlu-Saimbeyli (Adana) region belong to Geyikdağı Unit withrespect to their geologic and tectonic features (Özgül, 1976). Geographically, theregion locates on the west of the East Taurus between two important fault zones asEcemiş and East Anatolian Fault Zones.Some terrestrial and carbonate sediments belonging to the Precambrian, Mesozoic andCenozoic upper systems outcrop in the region.xivStratigraphycally the oldest unit in the region is the Emirgazi Formation began with amuddy level comprise diabasic dikes and intermediate lenses of tuffs accompanyingwith volcanic clast and gravels, continues with quartz sandstones and ends with blackshales and siltstones. At the end of the Precambrian-Lower Cambrian periodcharacterized by high energy litoral-sublitoral sedimentation, Upper-CambrianDeğirmentaş Formation?s shallow marine dolomitic cherty limestones layconformably. The Cambrian-Ordovician transition is also concordant withArmutludere Formation?s multi colored shales from green through yellowish green togrey colors changing due to the depth of sea. The upper part of this formationcomprises siltstones and fine grained sandstones with respect to the regression.In the basement levels of Armutludere Formation, a cleavage zone of 250-300 m.thickness undergone green schist metamorphism accompanying with North-Southdirected extensional tectonic system is observed. The extensional system effected theCambro- Ordovician rocks is thought either to be generated from an old extension ofEarly Paleozoic period or due to the dominant plastic behaviour of the listric faultsformed at Neotethys opening, in the deeper parts.Following up the Upper Ordovician regression, terrestrial and shallow marinesedimentation is in question in Silurian period.The Halityaylası Formation of Lower Silurian in age, transitive with ArmutludereFormation consists of sandstone with large white quartz gravels and sandstones. Thisformation includes gravels with stretched and polished faces indicating glaciersedimentation. The Puşçutepe Formation with variable thickness comes with lateraland horizontal transitions up to the Halityaylası Formation. The hot, still and shallowmarine environment in Late Silurian deepened in Middle Silurian period but duringLate Silurian, it got shallow again in Lower Devonian. The Ayıtepesi Formationdeposited in this period with quartz sandstone and siltstones conformably either in aterrestrial or a rather shallow marine environment.In the region Middle Devonian is represented by reef limestones interbedded withquarzites of Şafaktepe Formation. In the Upper Devonian, the region got shallow duexvto the regional uplifting and the Gümüşali Formation with clastics and carbonatesdeposited conformably on the Şafaktepe Formation in the reef and back reefenvironments.The Lower Carboniferous Ziyarettepe formation gradually lies over the GümüşaliFormation with sandstone-limestone-shale succession in the bottom and limestones inthe upperparts.The Paleozoic units end with Upper Permian Yığılıtepe Formation in the region. Thefirst disconformities in the region is between Lower Carboniferous and Upper Permianand can clearly be distinguished by the bauxite depositing following up the erosionperiod during the uplifting. The Upper Permian sedimentation is represented byquartzite levels in the base and mictiric-biomicritic limestones over.The Yığılıtepe Formation conformably covered by Lower Triassic KatarasıFormation?s yellowish green, claret red colored, thin bedded, terrestrial and calcherousrocks.Jurassic-Lower Cretaceous aged Köroğlu tepesi Formation, represented by dolomiticlimestones aged cover Paleozoic and Mesozoic sediments with obviousdisconformities.The opening of Neotethys? Northern and Southern branches caused block faulting anda continuing regional uplifting which both gave a way the region to transform intoterrestrial environment and a main erosion period. This period is clearly beendistinguished by the bauxite levels in the base and an obvious shallow marine massive,monotonous Jurassic-Lower Cretaceous sedimentation.In the Late Cretaceous, the Neotethys? Northern and Southern branches began northdipping. This subduction gave a way to North-South compressional tectonic regimeand a following uplifting till the Campanian-Maastrichtian period in which the dippingocean?s ophiolite slices southerly thrusted over the continent.xviIn the Early Eocene, the faults cross cutting the region in NNE and EW directions andthe Ecemiş Fault had been formed and at last the northern branch of the Neotethys istotally closed. On the other hand the southern branch of the Neotethys had been closedduring the Late Oligocene. With the total consumption and a continuing crustalthickening, both formed the Northern Anatolian Transform Fault in the MiddleMiocene.The Cenozoic units outcropping in the region lie on the other units with angulardisconformity. Cenozoic period is represented by the Sümbüldağ Formation whichfilled the paleotopographic subsidences in the basin with coarse blocks, gravels andclastics in the bottom, indicating a high energy terrestrial and shallow waterenvironment and continuing with sandstone, marl lenses and limestone levels in theupperparts.In the Miocene, the E-W directed folds, reverse faults with the same directions andshear faults oblique cutting the two, had been formed due to the pre-Miocene, N-Sdirected compressional tectonics. However after Miocene, N-S and NE directed bigfolds are formed by the WNW (approximately E-W) directed transpressivecompression in the region between the main strike slip faults. In the western part of thestudied area this tectonics generated folds with E-W axes, directed to east.In progress of deformation, the N-S and NE directed folds had fell over and brokendown from somewhere near their axis producing high angular, oblique reverse faults.Saimbeyli Fault Zone and Armutalan Faults are such as these faults which sliced theGeyikdağı succession and thrust over each other. With respect to this, the area on thewest of Armutalan Fault forms the Güzpınarı tectonic slice, the area between theArmutalan Fault and Saimbeyli Fault Zone forms the Saimbeyli tectonic slice and thearea on the east of Saimbeyli Fault Zone forms the Kızılyer tectonic slice.The WNW compressive tectonic regime?s last products in the region are the strike slip-shear faults with oblique component, cross cutting the N-S extending reverse faults.xviiThe tectonic regime after the Miocene affected the pre-Miocene tectonic structures.The reverse faults transformed into right or left lateral strike slip faults whereas theshear faults? slips are reversed due to this new tectonism.In the beginning of the Miocene, a fast sedimentation filling up the paleotopographicsubsidences is observed. Effective compressional tectonism made the region to getshallow by uplifting and turn into a terrestrial environment till Pliocene.The faults narrowed the sedimentation into the small subsidence areas, lakes and deepvalleys with river and alluvium sedimentation in the Plio-Quaternary periods.1This study was supported by Istanbul University Scientific Research Project Centerwith the Project number T-1165/18062001.