Çaybağı formasyonu`nun (Elazığ doğusu) stratigrafik ve sedimantolojik özellikleri

Abstract

Bu çalışma, Toridler tektonik birliğinin doğu kesiminde Kovancılar ve Çaybağı (Elazığ doğusu) arasında yüzeyleyen Çaybağı Formasyonu'nun stratigrafik ve sedimantolojik özelliklerini ve bölgesel tektonik içerisindeki yerini ortaya çıkarmak amacıyla yapılmıştır. Ayrıca sismik kökenli sedimanter yapılar (sismitler) belirlenerek Çaybağı Formasyonu'nun oluşumu sırasında bölgede etkili olan depremlerin büyüklükleri hakkında yorum yapılmıştır.Çalışma alanının litoloji birimlerini, Elazığ Mağmatitleri (Senoniyen), Kırkgeçit Formasyonu (Orta-Geç Eosen), Çaybağı Formasyonu (Geç Miyosen-Erken Pliyosen) ve Palu Formasyonu (Pliyo-Kuvaterner) oluşturur. İnceleme alanının en yaşlı birimi Elazığ Magmatitleri, Kırkgeçit Formasyonu tarafından uyumsuz olarak örtülmektedir. Kırkgeçit Formasyonu, Çaybağı Formasyonu üzerine ters fay ile gelmektedir. Çaybağı Formasyonu alttan üste doğru Ziyaret Tepe, Hacısam Dere, Yılankaya ve Arılar üyelerinden oluşur. Çalışma alanının en genç birimini oluşturan Palu Formasyonu; Elazığ Mağmatitleri, Kırkgeçit Formasyonu ve Çaybağı Formasyonu'nu uyumsuz olarak örtmektedir.Çaybağı Formasyonu'nda stratigrafik ve sedimantolojik amaçlı 11 ölçülü stratigrafik kesit ölçülmüştür. Bu kesitlerden 8'i cins ve tür tayini yapılabilecek ostrakod, gastropod ve pelesipod fosilleri içermektedir. Bu fosillere göre Çaybağı Formasyonu'na Geç Miyosen-Erken Pliyosen yaşı verilmiştir.Çaybağı Formasyonu'nun sedimantolojik özelliklerinin incelenmesi sonucu 20 fasiyes ve 6 fasiyes topluluğu tanımlanmıştır. Birimin alt ve orta seviyelerini oluşturan konglomera, kumtaşı, çamurtaşı, kiltaşı, killi kireçtaşı, marn ve turbalarla temsil edilen Ziyaret Tepe Üyesi; kaba taneli delta, sığ ve açık göl ortamlarında çökelmiştir. Bu üye ile yanal-düşey geçişli Hacısam Dere Üyesi konglomera, kumtaşı ve çamurtaşları ile temsil edilmekte olup düşük sinüslü nehir fasiyeslerini karakterize eder. Yine Ziyaret Tepe Üyesi ile yanal-düşey ilişkili yoğun olarak konglomera ve kumtaşlarından oluşan Yılankaya Üyesi örgülü nehir çökellerini temsil eder. En üst seviyede yer alan konglomera ve çamurtaşlarıyla temsil edilen Arılar Üyesi ise alüvyal yelpaze çökelleri ile karakterize edilir.Çaybağı Formasyonu'nda yaygın olarak gözlenen soft-sediment deformasyon yapıları dört grup altında toplanmıştır 1. Kıvrımlı yapılar; slamplar, konvolüt laminasyon, basit yatık kıvrımlar, 2. Su kaçma yapıları; sokulum yapmış kumlar, tabaka içi su kaçma yapıları, tabakalar arası su kaçma yapıları, kum volkanları, 3. Yük yapıları; yük kalıpları, yalancı yumrular, alev yapıları, yastık yapıları ve 4. Sinsedimanter faylar-formasyon içi uyumsuzluklardır. Bu yapılar Geç Miyosen-Erken Pliyosen döneminde bölgede büyüklüğü 5 ve üzeri depremlerin etkili olduğunu göstermektedir.Geç Miyosen-Erken Pliyosen'de; normal bileşeni baskın olan doğrultu atımlı fayla (Uluova Fay Zonu) ilişkili olarak açılan havzada, örgülü ve düşük sinüslü nehirlerle beslenen ve zamanla bölgeyi etkisi altına alan bir gölün hakim olduğu belirlenmiştir. Erken Pliyosen sonlarına doğru gelişen D-B doğrultulu Çaybağı Bindirme Fayı'nın oluşturduğu bölgesel yükselmeye bağlı olarak kuzeyden açılan yelpazeler havzanın kapanmasına neden olmuştur. Bir başka ifade ile açılmalı (genişlemeli) Çaybağı Havzası, önülke havzasına (foreland basin) dönüşmüştür. Havzanın kapanmasını sağlayan yaklaşık D-B doğrultulu Çaybağı Bindirmesi, Doğu Anadolu Fay Sistemi'nin bir parçası olarak kabul edilen KD-GB doğrultulu Sivrice Fay Zonu ile ilişkili olup, onun eşleniği konumundadır. Buradaki veriler doğrultu atımlı Sivrice Fay Zonu'nun gelişiminin Erken Pliyosen sonlarına doğru yani, Çaybağı Neojen Havzası'nın kapanmasını sağlayan yaklaşık K-G doğrultulu sıkışma ile ilişkili olduğunu gösterir.ANAHTAR KELİMELER: Sedimantoloji, alüvyal yelpaze, örgülü nehir, düşük sinüslü nehir, kaba taneli delta, göl, yumuşak çökel deformasyon yapıları (sismitler), ön ülke havzası, Çaybağı Formasyonu, Elazığ

The purpose of this study is to investigate the stratigraphic and sedimentologic characteristics of the Çaybağı Formation between Çaybağı and Kovancılar (eastern Elazığ) in the eastern part of the Tourid Tectonic Unit. Also, seismic induced deformation structures (seismites) in the Çaybağı Formation were determined and the magnitudes of earthquakes which were effective in the area during the deposition of Çaybağı Formation were evaluated.Geologic units of the study area are the Elazığ Magmatites (Senonian), the Kırkgeçit Formation (Middle-Late Eocene), the Çaybağı Formation (Late Miocene-Early Pliocene), and the Palu Formation (Plio-Quaternary). The Kırkgeçit Formation overlies unconformably the Elazığ Magmatites, the oldest unit in the studied area, and thrusts on the Çaybağı Formation with reverse fault. The Çaybağı Formation comprises four members. These are (from bottom to top) the Ziyaret Tepe Member, Hacısam Dere Member, Yılankaya Member and Arılar Member. The Palu Formation, the youngest unit of the studied area, rests on the Elazığ Magmatics, the Kırkgeçit Formation and the Çaybağı Formation with an uncomformity.Eleven sections were measured for describing the stratigraphic and sedimentologic characteristics of the Çaybağı Formation. Of them, 8 sections contain ostracode, gastropod and pelecypod fossils which their genus and species can be determined. According to these fossils, the Çaybağı Formation is dated as Late Miocene-Early Pliocene.Twenty facies and six facies associations were defined in the Çaybağı Formation. The Ziyaret Tepe Member is located at the lower and middle part of the Çaybağı Formation and comprises conglomerate, sandstone, mudstone, claystone, clayey limestone, marl and peat, and was interpreted as being deposited in coarse grained delta, shallow and open lacustrine environments. The Hacısam Dere Member grades horizontally and vertically into the Ziyaret Tepe Member and is represented by conglomerate, sandstone and mudstone interpreted as low-sinuous river deposits. The Yılankaya Member consists of conglomerate and sandstone, and represents braided river deposits. The Arılar Member is located at the upper level of the unit, and is chacterized by alluvial fan deposits comprising conglomerate and mudstone.Soft-sediment deformation structures widely observed in Çaybağı Formation were grouped into four. These are i. Folded structures; slumps, convolute lamination, and simple recumbent folds, ii.Water escape-structures; intruded sands, internal cusps, interpenetrative cusps and sand volcanoes, iii. Load structures; load casts, pseudonodules, flame structures, and pillow structures and iv. Synsedimentary faults and intraformation uncomformity. The chacteristics of these structures implies that earthquakes with a magnitude of 5 and more took places in the study area or its close environ during Late Miocene-Early Pliocene.A lake developed in response to the regional extension of a strike-slip fault (The Uluova fault zone) having dominant normal component covered the area in Late Miocene ? Early Pliocene and was fed by braided and low sinuous rivers. Toward to the end of Early Pliocene, fans spreading from north caused the closure of the lacustrine basin as a result of the regional uplift related to the activity of E-W aligned Çaybağı Thrust Fault. In other word, the area became a foreland basin. The approximately E-W aligned Çaybağı Thrust Fault which caused to the closure of the basin is considered as having relation with the NE-SW aligned Sivrice Fault Zone of the East Anatolian Fault System. The data from the study area points that the development of the strike-slip Sivrice Fault Zone started toward the end of Early Pliocene in relation with the approximately N-S aligned compression causing to the closure of the Neogene Çaybağı Basin.KEY WORDS: Sedimentology, alluvial fan, braided river, low-sinuosity river, coarse-grained delta, lacustrine, soft-sediment deformation structures (seismites), foreland basin, Çaybağı Formation, Elazığ.