Geologic evolution of Izmir-Balikesir transfer zone: A crustal-scale structure reorganizing extensional tectonics in Western Anatolia

Abstract

Bu tez, Ege Genişleme Sistemindeki Menderes Çekirdek Kompleksi ile Kikladlar arasındaki farklı deformasyonu karşılayan ve kabuksal ölçekli bir makaslama zonu olarak tanımlanan İzmir-Balıkesir Transfer Zonu?nun yapısal önemini tanımlamayı amaçlar. Bu çalışmada, İBTZ içindeki Miyosen-Kuvaterner birimleri 1/25.000 ölçeğinde haritalanmış ve birimlerden stratigrafik, yapısal, jeomorfolojik, paleomanyetik ve jeokronolojik veriler elde edilmiştir. Veriler İBTZ?nin transtansiyonal bir makaslama zonu olduğunu ve Neojen öncesi temel kayaları, Neojen volkanosedimanter istifleri ve Pliyo-Kuvaterner birimlerini deforme ettiğini göstermiştir. Yapısal ve kinematik verilere göre, İBTZ?de Geç Senozoyik?te üç deformasyon evresi tanımlanmıştır. Miyosen dönemine karşılık gelen ilk evrede K-G genişleme ve D-B sıkışma sonucunda gelişen doğrultu atımlı faylarca baskındır. Bu evrede KD-GB uzanımlı Miyosen volkanosedimanter havzaların oluşumu gerçekleşmiştir. İkinci evre doğrultu atım-baskın transtansiyondan genişleme-baskın transtansiyona dönüşen tektonizmayla ilişkilidir. Bu evre olasılıkla Erken Pliyosen?deki orta Kiklad çizgiselliğinin aktivitesini yitirmesi ve Menderes çekirdek kompleksinin orta bölümünün en son yüzeylemesiyle eşyaşlıdır. Son evre KB-GD sol yönlü doğrultu atımlı fay, KD-GB sağ yönlü doğrultu atımlı fay ve D-B doğrultulu normal fayların birlikte çalışmasıyla karakteristiktir. Son evrede İBTZ parçalanarak daha dar bir makaslama zonuna dönüşmüştür. Yeni paleomagnetik veriler İBTZ?nin saat ibresinin tersi yönünde rijit bloklar şeklinde rotasyona uğrayan Menderes Çekirdek Kompleksi ve Kikladları ayıran ve zon içinde saatibresi yönünde rotasyonların geliştiği bir makaslama zonu olduğunu göstermektedir. Tüm verilere göre, İBTZ Anadolu levhası altındaki yitim zonundaki bir yırtığın yüzeye yansımış şekli olarak yorumlanabilir. This thesis attempts to expose the structural implication of a crustal scale zone of weakness, the İzmir?Balıkesir transfer zone (İBTZ) which is a recently recognized as strike-slip dominated shear zone that accommodates the differential deformation between the Cycladic and Menderes core complexes within the Aegean Extensional System. Here, I present new stratigraphic, structural, paleomagnetic, geochronologic and kinematic data and 1/25,000 scale mapping of Miocene to Recent rock units within the İBTZ. The results point out that the İBTZ is a transtensional brittle shear zone that deforms the pre-Neogene basement rock units, the early-middle Miocene volcano-sedimentary units and the Plio?Quaternary continental units. The analysis of large-scale structures and fault kinematic data indicate that three different deformation phases prevailed in the İBTZ during the late Cenozoic. The first phase (Phase 1) is characterized by N?S directed extension and E?W contraction that gave way to the development of strike-slip faults with normal components and likely took place during the early (?) to late Miocene. This transtensional phase, forming the volcano-sedimentary basin was overprinted by the second phase (Phase 2) which is characterized by variable extension and contraction directions indicating wrench-to extension-dominated transtension. The structures related to Phase 2 are observed all around the İzmir Bay and indicate a distributed nature of the deformation that probably took place during the early Pliocene, coeval with the end of the activity of the mid-Cycladic lineament and the last exhumation of the central Menderes core complex. The latest deformation phase (Phase 3) is characterized by an association of NW?SE trending left-lateral and NE?SW trending right-lateral strike-slip faults and E?W trending normal faults forming extensional deformation. During Phase 3, the İBTZ evolved from a wider shear zone into a relatively narrow discrete fault zone by the late Pliocene, during which the strike-slip and extensional deformation were completely decoupled from each other. With respect to new paleomagnetic data, İBTZ is a clockwise rotated structural shear zone that separated two counterclockwise rotated rigid blocks; the Menderes and Cycladic complexes, and can be interpreted as the surface reflection of the teared part of the subduction beneath the Anatolian plate.