TURQUA-V Menderes Masifi ve Gediz Grabeni Civarında

TURQUA-V
Türkiye Kuvaterner Sempozyumu
Menderes Masifi ve Gediz Grabeni Civarında Paleotektonik ve Neotektonik
Yapıların Landsat TM Görüntülenmesi İncelenmesi
Kaan Şevki Kavak
Cumhuriyet Üniversitesi, Jeoloji Mühendisliği Bölümü
ÖZ
Batı Türkiye, Anadolu bloğuna ait önemli paleotektonik ve neotektonik yapıları içerir. Bunlardan ilki
metamorfik bir masif olarak farklı litolojileri içeren Menderes Masifi, diğeri ise Türkiye’nin karışık jeolojik tarihi
içerisinde bilinen en önemli neotektonik yapılardan olan ve Menderes Masifi’ni birtakım alt parçalara bölen Gediz
Grabeni’dir.
Bu çalışmada, bölgede yüzeyleyen litolojik birimler ve jeolojik yapılar Landsat TM görüntüleri kullanılarak
ortaya çıkarılmaya çalışılmıştır. Birimlerin ayrımlanması için bant oranlama ve temel bileşen analiz yöntemleri
seçilmiştir. Temel bileşen analizi, bu çalışmada litolojik ayrımlanma açısından daha iyi sonuç vermiştir. Ayrıca bu
çalışmayı tamamlayıcı nitelikte yönsel filtreleme olarak bilinen yapısal analiz amaçlı çalışma da gerçekleştirilmiştir.
Menderes Masifi’ne ait metamorfik kayaçlar, bölgede bir okyanusal kapanmanın ürünlerini temsil eden İzmirAnkara Zonu’ na ait kayaçlar ve Gediz Grabeni’ni örten Neojen yaşlı kayaçlar görüntü işlem yöntemleriyle ortaya
çıkarılmıştır. Bu çalışmadan çıkan en önemli sonuçları, neotektonik döneme ait çökellerin paleotektonik döneme ait
metamorfik ve ofiyolitik kayaçlardan ayrılabilmesi ve Gediz Grabeni’ne ait sınırların ortaya çıkarılması olarak ifade
etmek mümkündür.
Giriş
Bu çalışmanın amacını, jeolojik görüntü işlemleri yardımıyla Gölmarmara yöresinde gözlenen
paleotektonik ve neotektonik yapıların tanınması ve birbirlerinden ayrılması çalışmaları oluşturur (Kavak,
2005). Çalışma kapsamında bölgeye ait Landsat TM görüntüleri kullanılmış ve önceki çalışmalar, saha
verileri, petrografik analiz çalışmaları bu çalışmayı destekleyen diğer unsurlar olmuşlardır.
Çalışma alanının orta kesimleri, Batı Anadolu’nun yoğun orman ve bitki örtüsü kaplı olmasından
dolayı jeolojik çalışmalar açısından güçlükler sunar. Bu çalışmada da jeolojik sınırlar ve yapıları
değerlendirirken bazı güçlükler ortaya çıkmıştır.
Jeolojik Özellikler
İnceleme alanının jeolojik özellikleri, paleo ve neotektonik özellikler olmak üzere iki ana başlıkta
incelenebilir. Batı Anadolu’nun geniş bölgelere yayılmış jeolojik unsurları bölgenin jeolojik evriminin
anlaşılmasına öncülük eder. Türkiye’deki neotektonik dönem başlangıcı olarak kabul edilen Orta
Miyosen sonrası hareketler Batı Anadolu’da genişleme tektoniği ile temsil edilirken öncesindeki
paleotektonik dönem sıkışmalı tektonik de dahil olmak üzere farklı olaylarla temsil edilir (Şengör ve
Yılmaz, 1981).
Paleotektonik Özellikler
İnceleme alanı, Batı Anadolu’da kıtasal genişlemeli bir tektonik rejimi ifade eden bir bölge içine
düşer. Neotekonik dönemin genişleme rejimini yansıtan düşük açılı normal faylardan Gediz (Alaşehir)
Grabeni bölgeyi içerisinde barındırır (Şekil 1). Bununla birlikte Türkiye’nin paleotektonik dönem
ürünlerinden olan Neotetis okyanusunun kuzey kolunun kapanımını ifade eden deforme olmuş ofiyolitik
karışığa ait birimler de inceleme alanında yer alır.
Menderes Masifi, Gondwana kıtasının kuzey kenarında yer almış ve Prekambriyen ve Eosen’de
birçok metamorfik ve tektonik olaydan etkilenmiş büyük bir metamorfik kütle olup yaklaşık KD-GB
gidişe sahip bir eksene sahiptir. Masife ait kaya birimleri çekirdek kısmında gnayslar ve onu çevreleyen
Paleozoyik şistlerden ve Mesozoyik-Senozoyik yaşlı mermerlerden (Şengör ve diğ., 1984) oluşmaktadır.
Masife ait birimler, kilometrelerce uzaklarda bulunan güneybatı Anadolu’daki Mesozoyik yaşlı
sedimanter kayaçlar ve peridotit dilimleri üzerinde nap sistemleri şeklinde gözlenir (Collins ve Robertson,
1999).
İTÜ Avrasya Yer Bilimleri Enstitüsü
157
2-5 Haziran 2005
TURQUA-V
Türkiye Kuvaterner Sempozyumu
Şekil 1. İnceleme alanının konumu
Üst Kretase’den başlayarak İzmir-Ankara Zonu boyunca meydana gelen bindirme fayları ve kıvrım
eksenleri bölgedeki sıkışma rejiminin ürünleri olarak bilinirler. Anatolid-Torid platformunun Sakarya
kıtası altına dalmasıyla ilişkili olan bu rejimle, Neotetis okyanusunun kuzey kolu tüketilmiş ve Eosen’e
kadar ofiyolitik naplarla Torid’ler üzerine transfer edilmiştir (Yılmaz, 1997). İnceleme alanında Bornova
fliş zonu olarak tanımlanan birim, İzmir-Ankara Zonu’na ait ofiyolitik melanjı temsil etmekte olup
başlıca kaya birimlerini peridotit, gabro, yastık lav, radyolarit, pelajik kireçtaşı ve filişik sedimanter
kayaçlar oluşturur (Erdoğan, 1990).
Menderes Masifi’nin ana metmorfizması ve Likya nap sistemlerinin hareketleri bölgenin tektonik
gelişiminde önemli rol oynarlar. Bu olaylar sonucu paleotektonik dönemde meydana gelen jeolojik
özellikler inceleme alanında onları üzerleyen neotektonik özelliklerle birlikte uydu görüntülerinde
izlenebilir ve bazı görüntü işlem yöntemleriyle birbirinden ayrılabilirler.
Neotektonik Özellikler
Batı Anadolu’da gözlenen yaklaşık D-B yönlü grabenler bölgedeki K-G yönlü genişleme
tektoniğinin ürünleridir. Bu çalışmanın konusunu, bu grabenlerden birisi olan Gediz (Alaşehir) Grabeni
oluşturmaktadır. Bilindiği gibi Batı Anadolu’daki neotektonik dönem gelişim için farklı yazarlar
tarafından, tektonik kaçış (Şengör ve Yılmaz, 1981); yay-ardı açılma (Le Pichon ve Angelier, 1981) ve
orojenik çökme (Seyitoğlu ve Scott, 1991) olmak üzere üç farklı model önerilmiştir.
İnceleme alanı olarak seçilen Gölmarmara bölgesi Gediz Grabeni’nin iki ayrı kolunun birleşim
noktasında yer almakta (Şekil 1) olup İzmir K 19 ve K 20 1/100.000’lik paftalarını kapsamaktadır. Bu
kollardan birisi Salihli ve Manisa arasında uzanırken diğeri grabenin kuzeydeki ana kolunu oluşturur.
Kuzeydeki neotektonik yapıyı oluşturan bu kol, bölgede Paleozoyik’ten beri yüzeylemiş olan jeolojik
birimleri KB-GD yönünde keser. Diğer taraftan bölgede neotektonik dönemi yansıtan bir diğer önemli
jeolojik olay Pliyo-Kuvaterner yaşlı Kula volkanizması olup Batı Anadolu’daki genişlemeli tektonik
rejimin en çarpıcı ürünlerinden birisini yansıtır.
İTÜ Avrasya Yer Bilimleri Enstitüsü
158
2-5 Haziran 2005
TURQUA-V
Türkiye Kuvaterner Sempozyumu
Yöntem ve Önişlemler
Bu çalışma kapsamında inceleme alanını da içine alan Landsat TM görüntüsüne temel bileşen
analizi, bant oranlama ve yönsel filtreleme yöntemleri uygulanmıştır. Bu çalışmada kullanılan Landsat
TM görüntüsü 25 temmuz 1991 tarihli görüntü olup bilgisayarda ER Mapper 6.3 ile işlenmiştir. Görüntü,
önişlem olarak atmosferik etkilerden temizlenmiş (Chavez, 1988) ve ayrıntılı bir bant kombinasyon
analizi gerçekleştirilmiştir (Crippen, 1989). Bu işlem sonunda birbiriyle korelasyonu en düşük değerde
olan 1,4 ve 7. bantlar jeolojik bilgiyi içeren en iyi bantlar olarak ortaya çıkmıştır (Tablo 1). 6. bant termal
özellikleri yansıtması nedeniyle değerlendirmeye alınmamıştır.
Bant oranlama
Jeolojik uzaktan algılama çalışmalarında en etkili yöntemlerden birisini oluşturan bant oranlama,
kayaç yapıcı minerallerin soğurma özelliklerini temel akarak kaya birimlerinin ayrımlanmasına yardımcı
olur. Bunun yanında topoğrafik düzensizliklerden dolayı meydana gelen gölgenin neden olduğu
olumsuzlukları da ortadan kaldırır. Bilindiği gibi yeryüzündeki tüm objelerin kendine özgü yansıma-dalga
boyu eğrileri bulunmakta olup uydulara monte edilen algılayıcılar bu eğrilerin farklı dalga boylarındaki
karşılıklarını kaydeder. Kaydedilen yansıma değerleri sayısal olarak bilgisayarda depolanabilir ve değişik
renk ve tonlarda gösterilebilir. Bant oranlama işleminde, herhangi bir bantta yüksek yansıma eğrisi veren
jeolojik malzemenin diğer bantta düşük değer verdiği yansıma değerine bölümü işlemin temelini
oluşturur.Bu renk ve ton farklılıklar yersel uydu çözünürlükleri de dikkate alınarak özellikle bitki
örtüsünün olmadığı bölgelerde jeolojik ayrımlanma açısından çok değerli bilgiler sunar.
Tablo 1: Landsat TM görüntüsünün korelasyon matrisi
KORELASYO
N MATRIS
Band1
Band2
Band3
Band4
Band5
Band7
BANT 1
BANT 2
BANT 3
BANT 4
BANT 5
1.000
0.975
0.912
0.852
0.873
0.822
0.975
1.000
0.972
0.834
0.919
0.893
0.912
0.972
1.000
0.738
0.933
0.944
0.852
0.834
0.738
1.000
0.793
0.667
0.873
0.919
0.933
0.793
1.000
0.970
BANT
7
0.822
0.893
0.944
0.667
0.970
1.00
Araziden toplanan petrografik amaçlı kayaç örneklerinden yapılan ince kesitlerde gözlenen demir
içeriklerine ek olarak bant oranlama çalışmaları sonucunda da demir içeriğinin yüksek olarak gözlendiği
kaya birimleri ortaya çıkarılmıştır. Landsat 5/4 oranı demir içeriği açısından zengin bölgelerin ortaya
çıkarılması amacıyla inceleme alanına ait Landsat görüntüsüne uygulanmıştır. Gölmarmara doğusunda
yoğun olarak gözlenen yüksek yansıma değerlerini de temsil eden açık renkli bölgeler, demir oksit içeriği
oldukça yüksek olan Dibekdağ-Azimdağ civarında ve Demirköprü barajı batısında (Şekil 2) yüzeyleyen
Menderes Masifi’ne ait yüksek dereceli metamorfik kayaçları göstermektedir (Evirgen, 1979). Şekilde de
izlenebileceği gibi diğer kaya birimlerinin ve bitki örtüsünün bulunduğu kesimlerde daha düşük yansıma
değerli jeolojik ve diğer yeryüzü objeleri bulunmaktadır.
Görüntünün doğu kesiminde izlenebilen Kula volkanizmasına ait kayaçlar kendilerine özgü
yeryüzü şekilleri ve renk tonlarıyla inceleme alanındaki diğer kayaçlardan ayrılabilirler. Kayaç yapıcı
minerallerden olan bazı kil, karbonat ve sülfat mineralleri de Landsat TM görüntülerinde oranlama
işlemiyle ortaya çıkarılabilir. Landsat 5. bantta yüksek yansıma değeri veren kaolinit, montmorillonit, illit
ve alünit gibi minerallerin yansıma değerleri 7. bantta düşer. Landsat 5 ve 7. bantlardaki Al-OH, Mg-OH
ve C-O minerallerinin soğurma özellikleri, kil ve karbonat minerallerinin diğer kayaç yapıcı
minerallerden ayrılmasına izin verir.
İTÜ Avrasya Yer Bilimleri Enstitüsü
159
2-5 Haziran 2005
TURQUA-V
Türkiye Kuvaterner Sempozyumu
Şekil 2. Landsat 5/4 bant oranlamasıyla ortaya çıkan demir oksit içeriği
Bu özellikten yararlanarak elde edilen 5/7 yansıma görüntüsü ise Şekil 3’de gözlenmektedir.
Şekilde grabenin iç kesimlerinde gözlenen yüksek yansıma değerlerine sahip genç graben çökelleri ve
tarımsal alanlar dışında kalan bölgelerde gözlenen açık renkli kesimler yukarıda sözü edilen kil ve
karbonat mineralinin yoğun olarak bulunduğu kayaç gruplarına karşılık gelir. Şekilden de izlenebildiği
gibi daha önce demir içeriğinin yoğun olduğu bölgeler dışında kil ve karbonat minerallerinin yoğunlu
dikkati çekmektedir.
İnceleme alanında Menderes Masifi’ne ait metamorfik kayaçlar ve İzmir-Ankara Zonu’na ait
melanj içerisinden toplanan kayaç örneklerinin yapılan petrografik amaçlı bazı ince kesitlerinden
metamorfik kayaçlarda genellikle muskovit ve biyotit gibi mika minerallerinin yoğunluğu, fillarenit ve
mermerlerde ise plajiyoklas, kuvars, kalsit ve dolomit minerallerinin varlığı görülmektedir. Bölgeden
toplanan bu iki kayaç grubuna ait petrografik analiz sonuçları Tablo 2’de verilmiştir.
Temel Bileşen Analizi
Bu yöntem bantlar arasında gözlenen korelasyonu ortadan kaldıran ve büyük boyuttaki sayısal
verinin boyutunu sıkıştıran bir görüntü işlem dönüştürme yöntemidir. Dönüşüm olayı sonucunda
bantlarda bulunan bilginin % 90’ına yakını ilk üç bileşende gösterilebilmektedir. Bu çalışmada sırasıyla 4,
5 ve 7. bantlar sırasıyla PC1, PC2 ve PC3 olarak seçilmiş ve RGB renk uzayında gösterilmiştir (Şekil 4).
Şekilde graben içerisinde gözlenen dolgu malzemesi olarak kabul edilebilecek jeolojik birimler ve bitki
örtüsü açık yeşil olarak gözlenmektedir. İnceleme alanında yer alan yüksek dereceli metamorfik kayaçlar
ise çoğunlukla mavi ve pembe olarak gözlenir. Grabenin iki kolu arasında gözlenen yükseltilerde ise
topoğrafik yükseltiler göze çarpmaktadır. Bu yükseltilerde gözlenen pembe, mavi ve yeşil renk sırasıyla
metamorfik ve İzmir-Ankara Zonu’na ait ofiyolitik karışığa ait kayaçlar ve ormanlık bitki örtüsüne karşı
gelmektedir. Bu yöntemle elde edilen litolojik ayrımlanma kapasitesi bant oranlama yöntemiyle
oluşturulan renk bileşiğine göre daha iyi sonuç vermiştir.
Yönsel filtreleme
Bu çalışma kapsamında gerçekleştirilen son görüntü işlem yöntemi inceleme alanında jeolojik
kökenli çizgiselliklerin ortaya çıkarılmasına yönelik olarak yapılan filtreleme çalışmalarıdır. Bölgede KB,
K-G ve D-B yönlerinde uzanan çizgiselliklerin ortaya çıkarılması için inceleme alanının uydu
İTÜ Avrasya Yer Bilimleri Enstitüsü
160
2-5 Haziran 2005
TURQUA-V
Türkiye Kuvaterner Sempozyumu
görüntüsüne 3x3 boyutlu filtreler uygulanmıştır. Daha iyi bir görünüm elde etmek amacıyla sonuca
kontrast zenginleştirme işlemi uygulanmıştır (Şekil 5).
Şekil 3. Landsat TM 5/4 bant oranlamasıyla ortaya çıkan demir oksit içeriği
Tablo 2. İnceleme alanından toplanan bazı kayaç örneklerinin tanımlamaları ve mineral bileşimleri
NO
TG-2
TG-21
TG-40
A4-02
A12-02
TG-25
A2-02
A8-02
TG-9
TG-16
TG-18
TG-30
TG-45
TG-46
TANIMLAMA
Mika şist
Muskovit şist
Muskovit mermer
Kalkşist
Muskovit kuvarsit
Fillarenit
Mermer
Sleyt
Lerzolit
Serpantinit
Metadiyorit
Uralitik gabro
Serpantinleşmiş dunit
Pirolsenit (websterit)
MİNERAL BİLEŞİMİ
Muskovit+clorit+kuvars+feldspat
Muskovit+clorite+feldspat+biyotit
Muskovit+kalsit +kuvars
Muskovit+biyotit+klorit+kuvars
Muskovit+zirkon+kuvars+apatit
Plj+kuvars+kuvarsit+sleyt
kalsite+dolomite
Plj+muskovit+hornblend
Olivin+ortopiroksen+klinopiroksen
Olivin+piroksen
Amfibol+plj+klorite+tremolit
Plj+piroksen+amfibol
Olivin+piroksenit
Opx+kpx+diallag
Bu uygulama gerçekleştirilirken bölgenin 1/25.000 ölçekli topoğrafik haritalarından yararlanarak
jeolojik olmayan insan eliyle yapılmış çizgisellikleri göz ardı edilmiş ve değerlendirme dışı bırakılmıştır.
Filtre seçimi bölgedeki paleo ve neotektonik kökenli çizgisellikleri ortaya çıkarabilecek yönde olmasına
özen gösterilmiştir. Neotetis okyanusunun evrimine ilişkin hareketler Batı Anadolu’da yaklaşık olarak
KD-GB yönlü olarak gerçekleşmiştir. Üst Kretase-Eosen boyunca Torid-Anatolid platformu Sakarya
kıtasıyla bu zon boyunca çarpışmıştır. Bu yüzden dolayı bu yönde etkin olan tektonik özellikleri ortaya
çıkarmak amacıyla ilk olarak KB yönlü bir filtre seçilmiştir. Miyosen sonrası bölgede etkin olan K-G
yönlü açılma rejimine bağlı olarak gelişen yaklaşık D-B yönlü havzaların sınırlarının belirlenmesi
amacıyla K-G yönlü filtre kullanılmıştır.
İTÜ Avrasya Yer Bilimleri Enstitüsü
161
2-5 Haziran 2005
TURQUA-V
Türkiye Kuvaterner Sempozyumu
Şekil 4. Temel bileşen analizi uygulanmış Landsat TM göüntüsü
Bu işlem sonucunda renk bileşiğinde toplam 116 çizgisellik gözlenmiş olup bu çizgiselliklerin
dağılımı bir gül diyagramında gösterilmiştir (Şekil 5.B ve C). Bölgede etkin olan çizgiselliklerin genel
yönü K 20º-30º D ve K 60º-70º D arasında bir yoğunlaşma göstermektedir. Benzer şekilde K 70º-80º B
yönünde de az da olsa bir yoğunlaşma izlenmektedir.
Şekil 5.
Yönsel filtreleme sonucunda elde edilen KB, K-G ve D-B durumlu filtrelerin bir arada
gösterildiği kombinasyon (A), bu işlem sonucu ortaya çıkan jeolojik çizgisellikler (B) ve gül
diyagramı (C).
İTÜ Avrasya Yer Bilimleri Enstitüsü
162
2-5 Haziran 2005
TURQUA-V
Türkiye Kuvaterner Sempozyumu
Sonuçlar
Bu çalışma sonucunda, inceleme alanında yüzeyleyen İzmir-Ankara Zonu’na ve Menderes
Masifi’ne ait kayaçların ayrımlanmasına jeolojik görüntü işlem çalışmalarıyla bir yaklaşımda
bulunulmuştur. Ayrıca neotektonik döneme ait bilinen en büyük özelliklerden birisi olan Gediz
Grabeni’nin sınırları ortaya çıkarılarak paleo ve neotektonik yapılar arasındaki ilişki büyük alanlar
üzerinde ortaya çıkarılmıştır. Yönsel filtreleme çalışmalarının yapısal analiz çalışmalarına hangi aşamada
katkıda bulunabileceği de gösterilmiştir.
Kaynaklar
Chavez, P.C., 1988, An improved dark-object subtraction technique for atmospheric scattering correction of multispectral data.
Remote Sensing of Environment, 24, 3: 459-479.
Collins, A.S., ve Robertson, A.H.F., 1999, Evolution of the Lycian Allochthon, western Turkey, as a north-facing Late
Palaeozoic to Mesozoic rift and passive continental magrin. Geological Journal, 34: 107-138
Crippen, R. E., 1989, Selection of Landsat TM band and band-ratio combinations to maximize lithologic information in color
composite displays. 7th Thematic Conference on Remote Sensing for Exploration Geology, 2-6 October 1989 (Calgary/
Alberta), pp. 917-921.
Erdoğan, B., 1990, Stratigraphy and tectonic evolution of Izmir–Ankara Zone between Izmir and Seferihisar. Turkish
Association of Petroleum Geologists Bulletin, 2 (1): 1–20
Evirgen, M., 1979 Menderes Masifi metamorfizmasına petroloji, petrokimya ve jenez açısından yaklaşımlar (Ödemiş-TireBayındır-Turgutlu), Doktora tezi, Hacettepe Universitesi, Fen Bilimleri enstitüsü, (yayımlanmamış).
Kavak, K.S., 2005, Determination of paleotectonic and neotectonic features around the Menderes Massif and the Gediz Graben
(western Turkey) using Landsat TM image, International Journal of Remote Sensing, 26, 1: 59-78.
Le Pichon, X., ve Angelier, J., 1981, The Aegean Sea. Philosophical Transactions of the Royal Society of London, A300: 357372
Seyitoğlu, G., ve Scott, B.C., 1991, Late Cenozoic crustal extension and basin formation in west Turkey. Geological Magazine,
128: 155-166.
Şengör, A.M.C., ve Yılmaz, Y., 1981, Tethyan evolution of Turkey: a plate tectonic approach. Tectonophysics 75: 181-241.
Şengör, A.M.C., Satır, M., ve Akkök, R., 1984, Timing of tectonic events in the Menderes massif, western Turkey; implications
for tectonic evolution and evidence for Pan-African basement in Turkey. Tectonics, 3: 693-707
Yılmaz, Y., 1997, Geology of Western Anatolia. In Active Tectonics of Northwestern Anatolia-The Marmara Poly-Project,
edited by C. Schindler and M. Pfister. VDF, ETH Zurich. pp. 30-53.
İTÜ Avrasya Yer Bilimleri Enstitüsü
163
2-5 Haziran 2005