Akademik Veri Yönetim Sistemi
66. Türkiye Jeoloji Kongresi, Ankara, Türkiye, 1 - 04 Nisan 2013, cilt.66, ss.40-43
Anadolu, Arap ve Avrasya kıtaları arasında yer alan levha sınırının kısmen üzerinde (GD Anadolu) kısmen de yakınında (Orta ve Batı Anadolu) yer almaktadır. Neotetis Okyanusu’na ait okyanusal litosferin kuzeye eğimli bir yitim zonu boyunca tamamen tüketilmesinden sonra bölge 15-20 My öncesinden beri şiddetli bir kıta-kıta çarpışmasına sahne olmuştur. Arap levhası kuzeye doğru yılda ~2 cm hızla (son 20 milyon yıldır) ilerlediği için kıtasal çarpışma halen sürmektedir; Toroslar’ı bir yay gibi bükmekte, Doğu Anadolu yüksek platosunu ise bölgesel ölçekte (denizden 2 km yüksekte) bir kubbe şeklinde yükseltmektedir. Son yıllarda gerçekleştirilen bir dizi jeodinamik modelleme, sismik tomografi ve petrolojik çalışmaları, Neotetis okyanusunun tamamen kapanmasından sonra Anadolu’nun doğu kesiminin altında dalan okyanusal litosferin dikleşerek yaklaşık 10 My önce koptuğunu, bunun bölgesel yükselme ve bölge çapında volkanizmaya neden olduğunu göstermiştir. Bu olay, doğudaki sıkışma ve batıdaki Helenik yitimin geriye çekilme (rollback) etkisi ile gerilmeye uğramasının ortak etkisi ile Anadolu’nun iki büyük transform fay (Kuzey ve Doğu Anadolu Transform Fayları) boyunca batıya hareketini sonuçlamıştır.
Türkiye ve çevreleyen bölgelerdeki Neotektonik yapılar (doğrultu atımlı fay ve graben sistemleri) şimdiye kadar ayrıntılı çalışılmışsa da, bu hareketlerin manto derinliklerindek itici mekanisması (yani mantodaki konveksiyon hücrelerinin olası etkileri ve manto dinamikleri) konuları ele alınmamıştır. Bu nedenle, neotektonik konusunda çalışan araştırmacılar, neotektonik hareketi sağlayan motorlarının itici gücünün nereden geldiği konusunda genellikle bilgi sahibi değillerdir.
Neotektonik deformasyonların itici gücünü oluşturan bölge altındaki manto konveksiyonlarının doğası ve karakterini ortaya koyabilmek için küresel ölçekte manto konveksiyon hesaplamaları gerçekleştirdik. Bu testlerde Arap-Anadolu-Ege sisteminin kinematiğine yaklaşımda bulunmak için Helenik kuşakta dalan okyanus tabanının çekme ve Afar süper sorgucunun yükselme etkilerini birlikte değerlendirdik. Ayrıca sismik tomografi ve slab modellerinin gösterdiği farklı sınır koşulları ile manto yoğunluk dağılımlarını hesaba kattık. Model sonuçlarını, jeodezi, kalık topografya, mantodaki yoğunluk dağılımları ve sismik çalışmalar sonucu saptanan manto minerallerinin akma ile uzama-yönlenme yönleri (shear wave splitting) ile karşılaştırdık. Elde ettiğimiz sonuçlar, batıda Helenik yitimi boyunca dalan okyanusal litosferin çekmesi ve GD’da Afar süper-sorgucu ile mantonun yükselmesinin kombine etkilerinin Tetis konveksiyon hücresinin itici gücü olduğunu ortaya koydu. Sözkonusu konveksiyon hücresi, 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. Tetis konveksiyon hücresinin son 25 milyon yıldır aktif olduğu, Arap levhası ile birlikte Bitlis konverjan kuşağını üstteki levha (yani kuzeydeki D Anadolu bölgesi) içine doğru 400 ila 500 km ilerlettiğini düşünmekteyiz. Bu çalışmada sunulan konveksiyon hücresi modeli, ayrıca 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 Pb izotopik karakteristikleri Afar sorgucu ve Kızıl Deniz ortası sırt bazaltları arasındaki bileşimlere çok benzer özellikler sergilemektedir.
Anahtar kelimeler: Tetis konveksiyon hücresi, jeodinamik, dalan okyanus tabanının çekme etkisi, manto sorgucu, neotektonik, itici mekanizma.
Anatolia is located adjacent to and partly on a plate margin between the Arabian and Eurasian continents and is known to have been subjected to an intensive continental collision since 15-20 Ma after the total consumption of the Neotethyan oceanic lithosphere along a north dipping subduction zone between the Arabian and Eurasian continents. The collision is still in operation as the Arabian plate moves at a speed of ~2 cm-1 to the north (this speed has been almost constant for the last 20 My), bending the whole Taurus mountain belt as an arc and resulting in a region-wide domal uplift along the Eastern Anatolian high plateau (~2 km above the sea level). A number of geodynamic modeling, seismic tomographic and petrological studies revealed that the eastern part of the region (E Anatolia) was subjected to a major slab-steepening and breakoff event at around 10 Ma after the total consumption of S branch of the Tethyan Ocean, resulting in a region-wide uplift and concurrent volcanism across the Eastern Anatolia. This caused Anatolia to move to the W along two major transform faults (N and E Anatolian Transform Faults), as a result of compression in the East and extension across the Aegean region, exerted by the slab pull of the Hellenic subduction.
Although Neotectonic structures (e.g. strike-slip faults and graben systems) of Turkey and the surrounding regions have been studied in detail, the driving mechanism of these deformations in mantle depths (i.e. possible role of convection cells and dynamics of mantle) has usually been neglected. So, the researchers studying neotectonics are usually unaware of the basic driving forces of their neotectonic engine.
In order to understand the nature and character of the mantle convections beneath the region as the driving forces for the neotectonic deformations, we conducted global mantle circulation computations. In these tests, we examined the combined forces of the pull effect of the Hellenic slab and the upwelling of the Afar super-plume in order to find out the kinematics of the Arabia-Anatolia-Aegean system. We also utilized different boundary conditions and mantle density distributions as inferred from seismic tomography or slab models. Model results are compared with geodesy, residual topography and shear wave splitting observations. Our 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 of the Tethyan convection cell. The aforementioned 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 across the region. The Tethyan convection cell is thought to have been active for the last 25 My, advancing the Arabian plate and the Bitlis convergence zone toward the upper plate (namely E Anatolia region in the N) by 400-500 km. The convection cell model proposed in this study is also supported by the isotopic data from the neovolcanis 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 Pb isotopic characteristics similar to a mantle composition between the Afar plume and the Red Sea MORB.
Keywords: Tethyan convection cell, geodynamics, slab-pull, mantle plume, neotectonics, driving mechanism.