background image

www.geologicacarpathica.sk

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

, AUGUST 2011, 62, 4, 345—359                                                      doi: 10.2478/v10096-011-0026-7

Introduction

Most of the collisional and non-collisional plate boundaries on
Earth are in juxtaposition with curved topographic features in
plan-view. The Japan, Mariana, Carpathian, Aegean, Cypriote
arcs, the Himalayan collision zone or the non-collisional Bo-
livian orocline, are well-known examples of such features.

Weil & Sussman (2004) classified these curved structures

into three main categories considering their origin and evo-
lution. The first group constitutes “oroclines”. These are the
orogens,  which  originate  from  linear  structures  and  have
been  rotated  around  a  vertical-axis  through  time  during  a
protracted  deformation.  The  second  group  comprises  “pri-
mary  arcs”,  which  attain  their  curvature  during  the  initial
stages of deformation. The third group involves “progressive
arcs”.  These  structures  attain  their  curvature  progressively
throughout a mountain belt’s deformation history. All types
of  orogenic  curvatures  can  be  determined  by  paleomag-
netism because of the ability to obtain the path and amount
of rotation of each block around a vertical-axis (Schwartz &
Van  der  Voo  1984;  Eldredge  et  al.  1985;  Weil  &  Sussman
2004). Paleomagnetic results may also be correlated with ki-
nematic data in order to assess the spatiotemporal trends of
deformation of a mountain belt.

The role of oroclinal bending in the structural evolution of

the Central Anatolian Plateau: evidence of a regional

changeover from shortening to extension

ERMAN ÖZSAYIN and KADI

·

R DI

·

RI

·

K

Hacettepe University, Department of Geological Engineering, Tectonic Research Laboratory, 06800 Ankara, Turkey;

eozsayin@hacettepe.edu.tr

(Manuscript received February 10, 2010; accepted in revised form March 17, 2011)

Abstract: The NW—SE striking extensional I

·

nönü-Eski ehir Fault System is one of the most important active shear zones

in Central Anatolia. This shear zone is comprised of semi-independent fault segments that constitute an integral array of
crustal-scale faults that transverse the interior of the Anatolian plateau region. The WNW striking Eski ehir Fault Zone
constitutes the western to central part of the system. Toward the southeast, this system splays into three fault zones. The
NW striking Il

1

ca Fault Zone defines the northern branch of this splay. The middle and southern branches are the Yeniceoba

and Cihanbeyli Fault Zones, which also constitute the western boundary of the tectonically active extensional Tuzgölü
Basin. The Sultanhan

 Fault Zone is the southeastern part of the system and also controls the southewestern margin of the

Tuzgölü Basin. Structural observations and kinematic analysis of mesoscale faults in the Yeniceoba and Cihanbeyli Fault
Zones  clearly  indicate  a  two-stage  deformation  history  and  kinematic  changeover  from  contraction  to  extension.  N-S
compression was responsible for the development of the dextral Yeniceoba Fault Zone. Activity along this structure was
superseded by normal faulting driven by NNE-SSW oriented tension that was accompanied by the reactivation of the
Yeniceoba Fault Zone and the formation of the Cihanbeyli Fault Zone. The branching of the I

·

nönü-Eski ehir Fault System

into  three  fault  zones  (aligned  with  the  apex  of  the  Isparta  Angle)  and  the  formation  of  graben  and  halfgraben  in  the
southeastern part of this system suggest ongoing asymmetric extension in the Anatolian Plateau. This extension is compat-
ible with a clockwise rotation of the area, which may be associated with the eastern sector of the Isparta Angle, an oroclinal
structure in the western central part of the plateau. As the initiation of extension in the central to southeastern part of the
I

·

nönü-Eski ehir Fault System has similarities with structures associated with the Isparta Angle, there may be a possible

relationship between the active deformation and bending of the orocline and adjacent areas.

Key  words:  Central  Anatolian  Plateau,  I

·

nönü-Eski ehir  Fault  System,  Isparta  Angle,  Tuzgölü  Basin,  extensional

deformation, neotectonics, orogenic plateau evolution, oroclinal bending.

The Isparta Angle (IA) in the western sector of the Central

Anatolian highland is an example of protracted orocline evo-
lution. This inverse, broadly V-shaped morphotectonic feature
was  first  defined  by  Blumenthal  (1951)  as  the  “Courbure
d’Isparta” (Isparta bend). It is located to the north of Antalya
Bay in southern Turkey, immediately to the north of the Ae-
gean  and  Cyprian  arcs  in  the  eastern  Mediterranean  (Fig. 1).
Previous  studies  have  clearly  identified  three  major  nappe
sheets  as  an  integral  part  of  the  triangle,  which  formerly
formed linear structures in the area of present day of the IA.
The Antalya nappes originate from the southern part of Neote-
thys and were emplaced onto the Tauride Carbonate Platform
during late Early Paleocene (Uysal et al. 1980). The Bey ehir-
Hoyran nappes to the east, derived from the northern branch
of Neotethys, were thrusted onto the central Tauride platform
during  two  consecutive  stages  (Campanian—late  Lutetian)
(Piper et al. 2002). Similarly, to the west, the Lycian nappes
have the same origin and record a two-step emplacement onto
the western Tauride platform (Late Oligocene-late Langhian)
(Piper  et  al.  2002).  Paleomagnetic  studies  suggest  a  30°
counter clockwise rotation of the western part of the IA (Kis-
sel & Poisson 1987; Morris & Robertson 1993), while a 40°
clockwise  rotation  have  been  determined  for  the  eastern  part
(Kissel et al. 1993).

background image

346

ÖZSAYIN and DI

·

RI

·

K

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 4, 345—359

The possible relationship between the IA and active defor-

mation  in  the  neighbouring  regions  has  not  been  assessed
previously. As a neighbouring array of active structures, the
I

·

nönü-Eski ehir Fault System (I

·

EFS) is one of the most im-

portant  shear  zones  in  Central  Anatolia.  It  lies  between  Mt
Uludag˘  (city  of  Bursa)  to  the  west  and  the  town  of  Sultan-
han

1

 to the southeast (Fig. 1). Furthermore, the southeastern

segment of this extensional system controls the western mar-
gin of the extensional Tuzgölü Basin, one of the most impor-
tant  intracontinental  basins  in  Central  Anatolia.  The
southeastern part of this fault system, which we have analy-
sed in detail, has similar strike and deformation history com-
pared  to  those  observed  in  the  IA  during  its  neotectonic
period. The principal aim of this paper is therefore, to unravel
the structural evolution of the southeastern part of the I

·

EFS

and to characterize the relationship between the IA and I

·

EFS

to  better  understand  the  evolution  of  the  central  part  of  the
Central Anatolian Plateau.

Tectonic framework

Anatolia  and  adjacent  areas  result  from  the  continental

collision  between  the  northward  moving  African-Arabian
and  the  quasi-stationary  Eurasian  plates  ( engör  &  Y

1

lmaz

1981;  engör et al. 1985). This has been associated with the
formation  of  four  main  neotectonic  phenomena.  The  first
one is the Aegean-Cyprian Arc, where the African plate sub-
ducts beneath the Anatolian Plate to the north (Papazachos &
Comninakis 1971; McKenzie 1978;  engör & Y

1

lmaz 1981;

Meulenkamp et al. 1988; Mart & Woodside 1994). The sec-

ond one is the sinistral Dead Sea transform-fault system ac-
commodating motion between Africa and Arabia ( engör &
Y

1

lmaz 1981; Gülen et al. 1987; DeMets et al. 1990; Barka

&  Reilinger  1997;  Reilinger  et  al.  1997).  Consequently,
Anatolia is forced to move westward. This tectonic escape is
accommodated  by  the  North  Anatolian  and  East  Anatolian
fault systems, which are dextral and sinistral intracontinental
strike-slip  faults,  respectively  ( engör  1979; 

engör  &

Y

1

lmaz 1981; Barka 1992) (Fig.1).

Some  second-order  structures,  which  divide  the  Central

Anatolian region into smaller blocks, also exist. These are the
NE  striking  sinistral  Central  Anatolian  Fault  System  and  the
NW striking dextral Tuzgölü Fault Zone (Fig. 1). The Central
Anatolian  Fault  System  splays  off  from  the  North  Anatolian
Fault  System  near  the  city  of  Erzincan  (Yeti   1978,  1984;
Yeti   &  Demirkol  1984;  Dirik  &  Göncüog˘lu  1996;  Koçyig˘it
& Beyhan 1998) (Fig. 1). The Tuzgölü Fault Zone bounds the
eastern  margin  of  the  extensional  Tuzgölü  Basin  (Ar

1

kan

1975;  engör et al. 1985; Dirik & Göncüog˘lu 1996; Çemen et
al. 1999; Dirik & Erol 2003). This zone is cut by the Central
Anatolian  Fault  System  to  the  south  of  the  city  of  Nig˘de.  In
addition, the Ak ehir Fault Zone and the I

·

EFS are prominent

structures  in  Central  Anatolia  (Fig. 1).  The  NW-striking
Ak ehir  Fault  Zone  lies  between  the  cities  of  Afyon  and
Karaman. It is located northeast of the IA and characterized
by NE-dipping normal faults (Koçyig˘it & Özacar 2003). The
I

·

EFS, approximately 450 km long, is a NW- to WNW-striking

mega-shear system, which constitutes the transition between a
contractional tectonic regime to the east of Tuzgölü and an ex-
tensional tectonic regime to the west-southwest. The Eski ehir
Fault Zone, between the city of Bursa and the town of Sivri-

Fig. 1. Simplified map showing major neotectonic structures in Turkey and surrounding area (simplified from Çiftçi 2007).

background image

347

OROCLINAL BENDING IN THE STRUCTURAL EVOLUTION OF THE CENTRAL ANATOLIAN PLATEAU

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 4, 345—359

hisar,  forms  the  WNW-striking  western  part  of  this  system
(Figs. 1, 2). This zone consists of several dextral faults with a
normal  component  of  motion  (Altunel  &  Barka  1998;
Ocakog˘lu & Aç

1

kal

1

n 2009). Southeast of Sivrihisar, the sys-

tem  changes  its  strike  to  NW  and  splays  out  into  the  Il

1

ca,

Yeniceoba, and Cihanbeyli Fault Zones (Koçyig˘it 1991a; Çe-
men et al. 1999; Dirik & Erol 2003; Dirik et al. 2005; Koçyig˘it
2005)  (Fig. 2).  The  NW  striking  Il

1

ca  Fault  Zone  constitutes

the northern branch of this system (Koçyig˘it 1991a). It is char-
acterized by SW dipping dextral faults with a normal compo-
nent.  The  Yeniceoba  Fault  Zone  (YFZ)  is  the  central  branch
with NE dipping normal fault planes. Superimposed slicken-
lines, representing a two-stage deformation, are also encoun-
tered on the YFZ (Özsay

1

n & Dirik 2005, 2007). The first set

of  fault  striations  indicates  dextral  strike-slip  faulting,  while
the second generation of slickenlines indicates normal faulting
with  a  minor  dextral  strike-slip  component.  The  Cihanbeyli
Fault  Zone  (CFZ)  comprises  the  southeastern  branch  of  this
system having several SW and NE dipping faults with normal
fault kinematics (Fig. 2). Both the YFZ and CFZ, which con-
trol  the  western  margin  of  the  Tuzgölü  Basin,  are  cut  by  the
NNE  striking  Alt

1

nekin  Fault  Zone  (Dirik  &  Erol  2003)

(Fig. 2).  The  southeastern  part  of  the  I

·

EFS  is  the  Sultanhan

1

Fault  Zone  located  in  the  eastern  part  of  the  Alt

1

nekin  Fault

Zone (Özsay

1

n & Dirik 2005, 2007). Although no slip data is

available from the Sultanhan

1

 Fault Zone, normal faulting can

be inferred from seismic reflection data from the southern part
of the Tuzgölü region (Ar

1

kan 1975; Ug˘urta  1975) (Fig. 2).

Stratigraphy

To better understand the temporal and spatial evolution of

normal faulting in the western part of the Tuzgölü region, it
is  necessary  to  review  the  available  stratigraphic  data.  The
units located in the study area can be divided into two main
groups. Here units older than Oligocene-Miocene are regard-
ed  as  “basement”  units,  while  younger  strata  correspond  to
cover units (Fig. 3).

“Basement” units

The  oldest  exposed  basement  units  are  located  in  the

northern, northwestern and southern sectors of the study area.

Fig. 2. Tectonic map of the study area and surrounding regions (modified after Dirik & Göncüog˘lu 1996; Göncüog˘lu et al. 1996; Dirik
2001; Dirik & Erol 2003; Koçyig˘it & Özacar 2003; Özsay

1

n & Dirik 2007).

background image

348

ÖZSAYIN and DI

·

RI

·

K

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 4, 345—359

They  comprise  an  Upper  Cretaceous  ophiolitic  mélange,
mainly  composed  of  Triassic  crystalline  limestone  blocks,
serpentinites, radiolarian cherts, and gabbros. This unit is un-
conformably overlain by Upper Maastrichtian—Paleocene red
beds. These clastics grade upward into yellow, shallow ma-
rine  carbonates  of  Late  Paleocene—Early  Eocene  age.  This
sequence begins with sandy-clayey limestone and continues
with alternating marl and sandstone layers. A thick-bedded,
fossiliferous  limestone  follows  at  the  top  of  this  sequence
(Çemen et al. 1999) (Figs. 3, 4).

Cover units

Separated  by  an  angular  unconformity,  the  Oligocene-

Miocene  Gökda˘g  Formation  constitutes  the  oldest  cover
rocks in the study area and exclusively consists of terrestrial
sediments  (Göncüo˘glu  et  al.  1996)  (Fig. 3).  It  overlies  the
basement  units  with  an  angular  unconformity.  This  unit  is
characterized by alternating brick- to red-coloured conglom-
erates and sandstones at the base and continues upward with
yellow-  to  green-coloured  alternations  of  gypsum-bearing
claystone,  mud-  and  sandstone.  The  Gökda˘g  Formation  is

Fig. 3. Generalized tectono-stratigraphic columnar section of the study area.

tween  older  and  younger  units  exposed  in  the  study  area;
(2)  strike,  dip,  and  slip-lineation  measurements  from  fault
planes to decipher different deformational phases that affect-
ed  the  study  area.  Angelier’s  Direct  Inversion  Method  ver-
sion  5.42  was  used  to  analyse  fault-slip  data  (Angelier
1991). For the definition of the paleostress field, the nature
of the vertical/sub-vertical stress axis and the value of ratio 
were  taken  into  account  (Angelier  1994).  Stress  fields  may
vary  from  radial  extension  (

1

  vertical,  0 < < 0.25),  exten-

sion  (

1

  vertical)  with  pure  extension  (0.25< < 0.75)  and

transtension (0.75< < 1), to strike-slip stress fields (

2

 verti-

cal),  with  pure  strike-slip  (0.25< < 0.75),  transtension
(0.75< < 1)  and  transpression  (0< < 0.25),  or  to  compres-
sion (

3

 vertical), with pure compression (0.25< < 0.75) and

transpression  (0< < 0.25)  (Delvaux  et  al.  1997).  Radial
compression (

3

 vertical, 0.75< < 1) has been rejected from

the calculation, being considered inconclusive. In order to cal-
culate principal stress directions and to determine the different
deformational regimes, a total of 171 slip-data were measured
from fault planes at 14 stations. 132 slip-data were previously
published to characterize the recent activity of both the Cihan-
beyli and Yeniceoba Fault Zones (Özsay

1

n & Dirik 2007).

overlain  by  the  Pliocene  Cihanbeyli  For-
mation. This unit is characterized by alter-
nating 

carbonate-cemented 

polymict

conglomerates and sandstone layers at the
base  and  white-coloured,  thick-bedded,
porous,  lacustrine  limestone-claystone  al-
ternations  at  the  top.  Özsay

1

n  &  Dirik

(2007) defined the Ku ça Member, having
a limited exposure to the south of the town
of  Yeniceoba  within  this  formation
(Figs. 3, 4). This member comprises thick-
bedded,  alternating  conglomerate  and
sandstone  at  the  bottom,  and  sandy  clay-
stone-mudstone alternations at the top. Al-
ternating mudstones and tuffites constitute
the  uppermost  level  of  this  member.  The
Cihanbeyli  Formation  grades  into  the
Pleistocene Tuzgölü Formation (Ulu et al.
1994), including poorly consolidated con-
glomerates and sandstones with carbonate,
gypsum,  and  sulphate  deposits  in  the  up-
per levels. These units are unconformably
overlain  by  Quaternary  alluvial-fan  grav-
els,  fluvial  terrace  deposits,  colluvium,
and  recent  alluvium  associated  with  the
I

·

nsuyu River (Figs. 3, 4).

Structural analysis

Method of study

Two  types  of  structural  data  were  col-

lected in the field: (1) strike and dip mea-
surements  of  the  bedding  planes  to
clarify  both  deformation  adjacent  to
faults  and  the  angular  relationships  be-

background image

349

OROCLINAL BENDING IN THE STRUCTURAL EVOLUTION OF THE CENTRAL ANATOLIAN PLATEAU

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 4, 345—359

Characteristics of unconformities

Three  unconformities  were  identified  in  the  study  area.

The first one is between the basement units and the Gökda˘g
Formation. This relationship cannot be seen in the study area
sensu  stricto,  but  outcrops  in  the  vicinity  of  the  villages  of
Kandil  and  Sincik  (NW  of  study  area  boundary)  clearly  re-
veal  this  relationship.  The  second  unconformity  occurs  be-
tween  the  Gökda˘g  and  the  Cihanbeyli  Formations.  This
unconformity is key to understanding the timing and change
in  regional  kinematic  regimes,  as  the  virtually  horizontal
Cihanbeyli Formation covers the Gökda˘g Formation and old-
er units. The third unconformity involves the disconformity
between the Tuzgölü and Cihanbeyli Formations. Here, ero-
sional surfaces of the Cihanbeyli Formation in the Yeniceoba
Plain are covered by the Tuzgölü Formation.

Attitude of faults and folds

Fault kinematics was determined either by slickenlines or

chatter  marks  (e.g.  Phillipson  2003;  Dirik  2005),  where
available. In addition, we used drag folds, the nature of hori-
zontal  and  vertical  offsets,  juxtaposition  of  different-aged
units, and cross-cutting relationships. The timing of faulting
and deformation are estimated by the age of the stratigraphic
units bounded by unconformities and cross-cutting relation-
ships.

Thrust  faulting  characterizes  the  basement  units.  These

structures are exposed around the villages of Hac

1

ömero˘glu

and Ku ça (Figs. 5, 6). These structures are the vestiges of an
older  contractional  tectonic  regime.  The  Gökda˘g  Formation
is commonly overthrust by ophiolitic mélange; in places, Pa-
leocene terrestrial clastics and Eocene limestones constitute
the hanging wall. The series of anticlines and synclines, hav-
ing  NW  strike  and  observed  in  the  Gökda˘g  Formation,  are
strongly  controlled  by  these  thrusts.  These  tectonic  bound-
aries  are  sealed  by  Pliocene  and  Quaternary  units  or  have
been subsequently cut by younger normal faults.

Younger  normal  faults  cutting  all  units  in  the  region  are

ubiquitous. The average strike of these faults is 310°N, with
steeply  dipping  NE  and  SW  fault  planes.  Slickenlines  on
these fault planes are well preserved and alluvial-fan deposi-
tion at different scales is still in progress associated with the
vertical  offsets.  Normal  faulting  has  created  the  Cihanbeyli
Graben,  which  is  approximately  8 km  long  and  1 km  wide,
and  located  to  the  northwest  of  the  town  of  Cihanbeyli
(Fig. 4). Maximum vertical offset in this graben is measured
to  be  50 m,  based  on  the  Cihanbeyli  Formation  limestones.
Importantly, there are normal faults with much smaller off-
sets, which cut recent slope debris and terrace deposits of the
I

·

nsuyu River near the village of I

·

nsuyu, attesting to the on-

going nature of this phase of deformation (Fig. 7).

There  are  also  E-W-striking  normal  faults,  which  have  a

minor sinistral strike-slip component. These faults constitute

Fig. 4. Geological map of the study area (from Özsay

1

n 2007).

background image

350

ÖZSAYIN and DI

·

RI

·

K

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 4, 345—359

wedge-like structures together with the NW-striking normal
faults. One of these wedges is located at the village of I

·

nsuyu

where  the  centre  part  of  the  wedge  is  downthrown  by  NW
and E—W striking faults. The E-W striking faults may repre-
sent accommodation structures (e.g. Faulds & Varga 1998),
which kinematically connect oppositely dipping faults.

Fault-slip analysis

The first data set characterizes a N—S to NNW—SSE compres-

sional stress regime (Fig. 8). At station  # 12, 

3

 is vertical and

the    value  represents  pure  compression  for  this  data  set  (Ta-
ble 1). In the field, macroscale deformation features pertaining
to this deformation phase are primarily characterized by thrust
faults  with  north  to  northeast  vergence  and  backthrusts  with

southwest  vergence.  At  the  outcrop
scale these thrusts juxtapose basement
units  and  the  Gökdag˘  Formation.
Slickenline  overprinting  relations  on
fault  planes  are  observed  at  station
# 11 (Fig. 9). In the first phase, 

2

 is

vertical, and a pure strike-slip (dex-
tral) stress regime represents the de-
formation  according  to 

  value

(Table 1).  This  episode  of  faulting  is
responsible for the tectonic boundary
between  the  Paleocene  red  beds  and
the Gökdag˘ Formation.

The  second  data  set  represents  a

NNE—SSW  to  NE—SW  oriented  ex-
tensional stress regime (Fig. 8). This
data  set  can  be  subdivided  into  two
groups.  The  first  group,  character-
ized  by  NNE—SSW  extension  has
low   ratios, which indicate pure ex-
tension (stations 2, 7, 9, 10) and radi-
al extension (stations 4, 5, 6, Table 1
and  location  in  Fig. 8).  The  second
subgroup, showing a NE—SW orient-
ed tensional stress regime, has higher

  ratios,  which  is  compatible  with

pure  extension  (stations 3,  8,  11—2,
13,  Table 1  and  location  in  Fig. 8).
At  station  # 1  the    ratio  indicates  a
radial-extensional stress regime with
NNW—SSE  orientation.  The  defor-
mation  linked  to  this  data  set  is  pri-
marily  characterized  by  normal
faults, which cut the Cihanbeyli For-
mation  and  Quaternary  alluvium.  At
the outcrop scale these normal faults
are  observed  dominantly  in  the
Cihanbeyli  Formation  and  its  con-
tacts with the Gökdag˘ Formation.

Fault kinematic data from faulted

Quaternary alluvium and terrace de-
posits are similar to those measured
on  structures  developed  in  the
Pliocene 

Cihanbeyli 

Formation.

Fig. 5. Detailed geological map and the cross-section of the Hac

1

ömerog˘lu and surrounding re-

gions (from Özsay

1

n 2007).

This clearly shows that the extension processes, which initi-
ated in Early Pliocene, are still active. The regional distribu-
tion  of  earthquake  epicentres  also  supports  the  notion  of
ongoing tectonic activity in these zones (Fig. 10).

Result of structural analysis

Taken together, field observations of macro- and mesoscale

faults and paleostress analyses clearly document two different,
and  subsequent  tectonic  phases  in  western  Central  Anatolia.
The older phase pertains to N—S to NNW—SSE oriented com-
pression,  which  is  observed  in  the  pre-Pliocene  units  on  the
YFZ. During this phase the thrust faults and folds affecting the
Upper Cretaceous ophiolitic mélange, Paleocene red beds, Pa-
leocene—Lower  Eocene  limestones  and  the  Gökda˘g˘  Forma-

background image

351

OROCLINAL BENDING IN THE STRUCTURAL EVOLUTION OF THE CENTRAL ANATOLIAN PLATEAU

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 4, 345—359

Fig. 6.  Detailed  geological  map  and  cross-sections  of  the  Ku ça  and  surrounding  regions
(from Özsay

1

n 2007).

tion,  were  generated.  This  phase  is  su-
perseded by NNE—SSW to NE—SW ori-
ented  tension  affecting  all  younger
units.  During  this  phase  the  principal
normal  faults  were  generated  that  have
characterized the interior of the Central
Anatolian Plateau from the Pliocene un-
til the present day.

The  reactivated  fault  planes  associat-

ed with the YFZ unambiguously repre-
sent  a  two-stage  evolution:  first,  the
YFZ  was  initiated  as  a  dextral  strike-
slip fault, and later, during the Pliocene,
it  was  reactivated  as  an  extensional
structure. But the faults of the CFZ repre-
sent only the second phase of this defor-
mation, which is important evidence for
the CFZ being younger than the YFZ.

The number of branching faults as an

integral  part  of  the  YFZ  and  CFZ  in-
crease  from  northwest  to  southeast.
The main indicators are the Cihanbeyli
Graben  and  the  Ku ça  halfgraben,
which  are  located  in  the  southeast  of
the fault zones. Additionally, there are
normal  faults  cutting  Quaternary  allu-
vium of the I

·

nsuyu River in the Cihan-

beyli Graben and close to the village of
Damlakuyu  (stations 2,  14,  Table 1
and  location  in  Fig. 8).  These  struc-
tures  show  that  the  southeastern  parts
of  the  fault  zones  are  widening  more
than the northwestern parts.

Tectonic evolution of

southeastern part of the I

·

EFS

Our field observations and structural

analysis  clearly  show  a  two-stage  de-
formation  for  the  YFZ.  In  contrast,  the
CFZ comprises a single-stage deforma-

Fig. 7. Photos showing the normal faults which cut slope debris and terrace deposits of the I

·

nsuyu Stream in the Cihanbeyli Graben.

background image

352

ÖZSAYIN and DI

·

RI

·

K

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 4, 345—359

Fig. 8.

 Shaded 

relief 

map 

showing 

the 

sites 

of 

stations 

where 

slip-dat

were 

measured 

and 

stereographic 

plots 

of 

fault 

slip 

plane 

dat

on 

Schmidt 

lower 

hemisphere, 

1

2

3

 are 

principal, 

inter-

mediate and least stress axes, 

respectively (modified from Özsa

y

1

Dirik 

2007).

background image

353

OROCLINAL BENDING IN THE STRUCTURAL EVOLUTION OF THE CENTRAL ANATOLIAN PLATEAU

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 4, 345—359

Table 1: Field information and kinematic analysis results of slip-data measurements.

Station 

Easting 

Northing 

# of slip data 

Stress axes 

 

Unit and / or boundary 

 

 

= 140°

 

/ 69° 

487500 4280040 

= 256°

 

/ 10° 

 

 

  4 

= 349°

 

/ 18° 

0.206 

Cihanbeyli Formation limestones 

 

 

= 242°

 

/ 68° 

479757 4284687 

= 099°

 

/ 18° 

 

 

  8 

= 005°

 

/ 12° 

0.273 

Quaternary terrace deposits and alluvium 

 

 

= 001°

 

/ 69° 

479757 4284687 

= 153°

 

/ 18° 

 

 

12 

   

= 246°

 

/ 9° 

0.390 

Cihanbeyli Formation limestones 

 

 

= 017°

 

/ 75° 

478629 4285420 

   

= 110°

 

/ 1° 

 

 

21 

= 200°

 

/ 15° 

0.233 

Cihanbeyli Formation limestones 

 

 

= 031°

 

/ 71° 

474388 4287855 

   

= 293°

 

/ 3° 

 

 

22 

= 202°

 

/ 19° 

0.167 

Cihanbeyli Formation limestones 

 

 

= 021°

 

/ 71° 

479757 4284687 

   

= 280°

 

/ 4° 

 

 

  5 

= 189°

 

/ 19° 

0.229 

Cihanbeyli Formation limestones 

 

 

= 013°

 

/ 75° 

442677 4314339 

   

= 105°

 

/ 1° 

 

 

28 

= 195°

 

/ 15° 

0.315 Gökdağ Formation clastics 

 

 

= 311°

 

/ 66° 

439019 4321525 

= 158°

 

/ 22° 

 

 

  8 

= 064°

 

/ 10° 

0.366 

Paleocene basement — Cihanbeyli Formation 
limestones boundary 

 

 

= 156°

 

/ 84° 

452110 4314142 

   

= 272°

 

/ 3° 

 

 

  5 

   

= 002°

 

/ 5° 

0.261 

Cihanbeyli Formation limestones 

 

 

= 030°

 

/ 85° 

454535 4317437 

   

= 294°

 

/ 1° 

10 

 

 

16 

   

=204°

 

/ 5° 

0.337 

Serpentinite basement — Cihanbeyli Formation 

limestones boundary 

 

 

   

= 180°

 

/ 1° 

470340 4306800 

= 071°

 

/ 88° 

11–1 

 

 

  4 

   

= 270°

 

/ 2° 

0.522 

Gökdağ Formation clastics — Cihanbeyli Formation 
limestones boundary 

 

 

= 206°

 

/ 63° 

470340 4306800 

= 346°

 

/ 22° 

11–2 

 

 

  4 

= 082°

 

/ 16° 

0.422 

Gökdağ Formation clastics — Cihanbeyli Formation 
limestones boundary 

 

 

   

= 335°

 

/ 6° 

472729 4304637 

   

= 244°

 

/ 8° 

12 

 

 

  6 

= 099°

 

/ 80° 

0.740 

Eocene limestones (basement) — Serpentinite 
(basement) thrust 

 

 

= 098°

 

/ 77° 

472366 4297396 

   

= 323°

 

/ 9° 

13 

 

 

  4 

   

= 232°

 

/ 9° 

0.498 

Cihanbeyli Formation Kuşça Member clastics 

 

 

= 151°

 

/ 77° 

487500 4280040 

   

= 272°

 

/ 7° 

14 

 

 

28 

= 003°

 

/ 11° 

0.425 Quaternary 

alluvium 

 

tion, which is coeval with the second stage of the YFZ. Our re-
sults are at odds with previously suggested evolutionary mod-
els. In these models, the YFZ and CFZ constitute the western
boundary faults of the Tuzgölü Basin formed during the Late
Cretaceous (Erol 1969; Ar

1

kan 1975; Görür & Derman 1978;

Ünalan & Yüksel 1978; Çemen & Dirik 1992; Göncüo˘glu et
al. 1996; Çemen et al. 1997; Çemen et al. 1999; Dirik & Erol

2003). As the YFZ is the only fault zone representing a two-
stage deformation, the CFZ cannot be the principal boundary
fault for the western part of the basin. Furthermore, the previ-
ous  models  proposed  normal  faulting  or  strike-slip  faulting
with  a  normal  component  of  movement,  suggesting  a  large
component of transtension for the YFZ. However, our results
indicate  dextral  strike-slip  faulting  during  the  first  stage  of

background image

354

ÖZSAYIN and DI

·

RI

·

K

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 4, 345—359

Fig. 9. General (a) and close-up (b) views of the fault plane which have two superimposed slickenlines observed at the NW of village of
Ku ça; (c) stereographic plots of fault-slip plane data on Schmidt lower hemisphere, 

1

2

3

 are principal, intermediate and least stress

axes, respectively (modified from Özsay

1

n & Dirik 2007).

Fig. 10. Map showing the earthquake epicentres located around the Tuzgölü Basin and Ak ehir Fault Zone (earthquake data are taken from
Bog˘aziçi University Kandilli Observatory and Earthquake Research Institute (KOERI) National Earthquake Monitoring Center (NEMC)).

background image

355

OROCLINAL BENDING IN THE STRUCTURAL EVOLUTION OF THE CENTRAL ANATOLIAN PLATEAU

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 4, 345—359

Fig. 11. Cross-sections showing the tectonic evolution of the study area and surroundings (cross-sections are not scaled).

tectonic  activity  in  this  zone.  Because  of  these  ambiguities,
we suggest a new evolutionary model for the western part of
the  Tuzgölü  Basin  that  reconciles  all  structural  features  in
time and space.

The  deposition  of  terrestrial  red  clastics  initiates  on  the

ophiolitic  mélange  with  an  unconformity  in  the  Paleocene.
The extension in the Tuzgölü Basin has continued since the
Middle Eocene. With the initiation of the marine transgres-

background image

356

ÖZSAYIN and DI

·

RI

·

K

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 4, 345—359

sion, shallow marine carbonates were deposited in the centre
of the basin, while terrestrial sedimentation continued at the
edges  (Göncüo˘glu  et  al.  1996;  Çemen  et  al.  1999;  Dirik  &
Erol 2003) (Fig. 11a – see on the previous page).

The Tuzgölü Basin area was shortened and uplifted by N—S

oriented compression beginning in the Middle Eocene. In the
course  of  the  closure  of  the  Neotethyan  Ocean,  the  Central
Anatolian  Ophiolitic  Mélange  units  (ophiolitic  mélange  in

this  paper)  moved  southward  as  thrust  faults  and  nappes
(Koçyig˘it et al. 1988, 1995; Koçyig˘it 1991b). Both, terrestri-
al  clastics  and  shallow  marine  carbonates  were  folded  and
eroded  due  to  this  shortening.  Sediments  related  to  the  un-
roofing  of  these  units  were  transported  by  rivers  and  ulti-
mately formed the sediments of the Gökda˘g Formation in the
Late  Oligocene  (Fig. 11b).  Subsequently,  basement  rocks
and  the  Gökda˘g  Formation  were  cut  by  a  series  of  thrust

Fig. 12. Schematic maps showing the clockwise rotation at the eastern limb of the IA and evolution of the I

·

EFS southeast of the town of Sivrihisar

(No. 1—4), relief map showing the deformation and fault zones located to the northeastern part of the Isparta Angle (Short arrows with numbers
show extension directions taken from 1 – Koçyig˘it & Özacar (2003), 2 – Özsay

1

n & Dirik (2007) and this study, 3 – Dhont et al. (1998),

4 – Eren (2003b); long curved arrows represent the asymmetric extension) (No. 5).

background image

357

OROCLINAL BENDING IN THE STRUCTURAL EVOLUTION OF THE CENTRAL ANATOLIAN PLATEAU

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 4, 345—359

faults during N-S oriented shortening (Fig. 11c,d). The I

·

EFS

is one of the most important fault structures that were formed
as a result of pure shear (derived from N—S oriented shorten-
ing  of  Central  Anatolia),  resulting  in  a  dextral  strike-slip
fault  extending  to  Thrace  in  NW  of  Anatolia.  According  to
various authors (e.g. Yalt

1

rak et al. 1998; Sak

1

nç et al. 1999;

Yalt

1

rak  2002),  movement  in  the  Thracian  part  of  the  I

·

EFS

continued until this structure was cut by the NAFS in Late Mi-
ocene—Early Pliocene time. This pure shear regime thus gener-
ated the YFZ as part of the I

·

EFS for the first time (1

st

 phase,

dextral strike-slip) (Fig. 11e).

In the Late Miocene—Pliocene, the Tuzgölü Basin experi-

enced NNE—SSW oriented extension. Due to this extension,
accommodation space was generated resulting in deposition
of  the  lacustrine  Cihanbeyli  Formation  (Fig. 11f).  This  tec-
tonic  regime  has  continued  to  the  present  day.  During  this
phase, the boundary faults of the basin were reactivated and
the dextral YFZ changed its kinematic character, becoming a
normal fault in the latest Pliocene. In addition, the CFZ, which
branches from the YFZ and constitutes several dip-slip normal
faults, developed as the most important neotectonic structure
during this period (Fig. 11g). The Pleistocene Tuzgölü Forma-
tion was also cut by normal faults of the YFZ associated with
the formation of the Cihanbeyli Graben (Fig. 11h,i).

Discussion and conclusion

The  I

·

EFS  which  cuts  the  Anatolian  Plate  transversely  has

played an important role in the Central Anatolian Plateau and
the  evolution  of  the  Tuzgölü  Basin.  Importantly,  this  region
records the kinematic changeover from contraction to regional
extension. The western margin of the Tuzgölü Basin has been
controlled by the Yeniceoba, Cihanbeyli and Sultanhan

1

 Fault

Zones of the I

·

nönü-Eski ehir Fault System (I

·

EFS) since the

Late  Miocene.  Field  studies  and  kinematic  analyses  on  the
Yeniceoba Fault Zone (YFZ) reveal a two-stage deformation
history.  This  two-stage  history  comprises  earlier  N-S  com-
pressional stress regime, which established the YFZ as a dex-
tral strike-slip fault, and a subsequent NNE—SSW extensional
regime that has reactivated the former structures of this zone.
The Cihanbeyli Fault Zone (CFZ) is composed of NE and SW
dipping  dip-slip  normal  faults,  which  represent  the  same  ex-
tension direction observed for those faults of the second stage
of  the  YFZ.  This  situation  is  an  important  indication  for  the
CFZ  being  younger  than  the  YFZ.  Furthermore,  the  normal
faults cutting recent alluvium at the easternmost parts of both
zones and the distribution of earthquake epicentres clearly at-
test to the ongoing extension.

Morphological  features  of  the  I

·

EFS  and  locations  and/or

discontinuities of some structures observed on both the YFZ
and  CFZ  suggest  spatial  disparities  in  the  magnitude  of  ex-
tension  for  the  central  to  southeastern  part  of  the  I

·

EFS.

These characteristics include:

– The branching of the I

·

EFS into three fault zones at the

town of Sivrihisar (Fig. 4).

– The location of the Cihanbeyli Graben in the southeast-

ern part of the CFZ, this structure discontinues at the village
of I

·

nsuyu (Fig. 6).

– Separation of the boundary faults of the Ku ça halfgra-

ben from the YFZ. This structure is also located at the south-
eastern part of the YFZ (Figs. 6, 10).

– Location  of  the  faults  cutting  recent  sediments  in  the

easternmost parts of both fault zones (Fig. 9).

– Existence  of  secondary  faults,  linking  YFZ  and  CFZ

(Fig. 6).

Based on these observations, it is suggested that the south-

eastern  part  of  the  I

·

EFS  is  extending  more  than  the  central

part. This circumstance requires a clockwise rotation of the
area  between  the  Ak ehir  Fault  Zone  and  the  central  to
southeastern part of the I

·

EFS. Previous studies clearly indicate

a  40°  clockwise  rotation  in  the  eastern  sector  of  the  IA  (e.g.
Kissel et al. 1993), which took place during the Late Miocene
to Pliocene (Frizon de Lamotte et al. 1995; Piper et al. 2002;
Poisson  et  al.  2003a).  As  the  timing  of  these  movements  is
similar to the timing of extension inferred for the study area,
the  trigger  mechanism  of  the  extension  for  the  southeastern
part  of  the  I

·

EFS  may  be  associated  with  oroclinal  bending.

This rotation in the eastern limb of the orocline has been fol-
lowed  by  NE—SW  extension  during  the  Late  Pliocene  and
Quaternary  (Koçyig˘it  &  Özacar  2003;  Poisson  et  al.  2003b),
which is manifested the active tectonic regime in the Tuzgölü
Basin.  This  phase  of  extension  can  also  be  verified  for  the
western part of the neighbouring Konya Basin, which is locat-
ed to the east of the IA (Eren 2003a,b) (Fig. 12).

If the apex of the IA is inferred to be the vertical axis of

the  rotation,  the  amount  of  extension  in  the  neighbouring
area  of  the  orocline  caused,  is  expected  to  be  low  near  the
axis  and  would  be  accommodated  by  few  normal  faults;
however,  further  away  the  amount  of  extension  would  be
greater. Although we are not able at present to assess the to-
tal amount of extension in both areas, the fanning out of ex-
tensional  structures,  their  ubiquity  and  spatial  extent
suggests to us that such a mechanism is viable. A first-order
reflection of this disparate NE—SW extension is the evolution
of normal faulting of the YFZ (2

nd

 phase). Due to ongoing ro-

tation,  the  extension  in  the  southeastern  part  of  the  I

·

EFS  in-

creased and caused the formation of the CFZ, which separates
from the YFZ near the town of Sivrihisar. Seismic reflection
profiles clearly indicate the normal faulting characteristics of
the  Sultanhan

1

  Fault  Zone.  In  this  scenario,  the  Alt

1

nekin

Fault Zone acts as a transfer fault that balances the amount of
extension  between  the  northwestern  (the  CFZ  and  YFZ)  and
southeastern parts (the Sultanhan

1

 Fault Zone) of the system.

Acknowledgments: This study was financially supported by
Hacettepe University Scientific Research Unit Project BAB-
02  02  602  012.  The  author  is  grateful  to  Manfred  Strecker,
Erdin Bozkurt, Ug˘ur Kag˘an Tekin and Serkan Üner for their
fruitful  discussions,  help  and  suggestions  to  improve  this
manuscript.

References

Altunel  E.  &  Barka  A.  1998:  Neotectonic  activity  of  Eski ehir  fault

zone between I

·

nönü and Sultandere. Geol. Bull. Turkey 41, 41—52

(in Turkish with English abstract).

background image

358

ÖZSAYIN and DI

·

RI

·

K

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 4, 345—359

Angelier J. 1991: Inversion of field data in fault tectonics to obtain

regional stress. III: A new rapid direct inversion method by an-
alytical means. Geophys. J. Int. 103, 63—76.

Angelier J. 1994: Fault slip analysis and paleostress reconstruction.

In:  Hancock  P.L.  (Ed.):  Continental  deformation.  Pergamon,
Oxford, 101—120.

Ar

1

kan Y. 1975: The geology and petroleum prospects of the Tuz Gölü

basin. Miner. Res. Explor. Inst. Turkey (MTA) Bull. 85, 17—38.

Barka A.A. 1992: The North Anatolian Fault zone. Ann. Tectonicae

6, 164—195.

Barka A.A. & Reilinger R. 1997: Active tectonics of the Mediterra-

nean  region:  deduced  from  GPS,  neotectonic  and  seismicity
data. Ann. Geophis. 11, 587—610.

Blumenthal M.M. 1951: Recherces géologiques dans le Taurus oc-

cidental dans l’arriére-pays d’Alanya. Miner. Res. Explor. Inst.
Turkey (MTA) Publ.
, Series D5.

Çemen  I

·

.  &  Dirik  K.  1992:  Stratigraphy,  structural  geology  and

geological history of the northeastern part of the Tuzgölü ba-
sin.  [Tuzgölü  havzasinin  kuzeydogu  k

1

sm

1

n

1

n  stratigrafisi,

yap

1

sal jeolojisi ve jeoloji tarihi.] Turkish Petroleum Corpora-

tion (TPAO), Report No. 3115 (in Turkish, unpublished).

Çemen I

·

., Göncüo˘glu M.C., Dirik K. & Erler A. 1997: Basic geo-

logical  problems  of  the  western  part  of  the  Tuzgölü  basin.
[Tuzgölü  Havzas

1

  Bat

1

  K

1

sm

1

n

1

n  Temel  Jeolojik  Sorunlar

1

.]

Turkish Petroleum Corporation (TPAO), Report No. 3753  (in
Turkish, unpublished).

Çemen I

·

., Göncüo˘glu M.C. & Dirik K. 1999: Structural evolution of

the Tuzgölü basin in Central Anatolia, Turkey. J. Geol. 107, 6,
693—706.

Çiftçi B. 2007: Geological evolution of the Gediz Graben, SW Tur-

key: Temporal and spatial variation of the Graben. Ph.D. The-
sis, Middle East Technical University
, Ankara-Turkey.

Delvaux D., Moeys R., Stapel G., Petit C., Levi K., Miroshnichenko

A.,  Ruzhich  V.  &  San’kov  V.  1997:  Paleostress  reconstruction
and geodynamics of the Baykal region. Tectonophysics 282 (1—4),
1—38.

DeMets  C.,  Gordon  R.G.,  Argus  D.F.  &  Stein  S.  1990:  Current

plate motions. Geophys. J. Int. 102, 425—478.

Dhont  D.,  Chorowicz  J.,  Yürür  T.,  Froger  J.L.,  Köse  O.  &

Gündo˘gdu N. 1998: Emplacement of volcanic vents and geody-
namics  of  Central  Anatolia,  Turkey.  J.  Volcanol.  Geotherm.
Res.
 85, 33—54.

Dirik K. 2001: Neotectonic evolution of the northwestward arched

segment of the Central Anatolian Fault Zone, Central Anatolia,
Turkey. Geodinamica Acta 14, 147—158.

Dirik  K.  2005:  Discussion  on  the  paper  entitled  “Validity  of  the

‘rubbing’ method for the field determination of the shear sense
of a fault surface”. In: T. Yürür (Ed.): published in Yerbilim-
leri  (2004,  No. 30,  129—134).  Earth  Sci.  26  (2),  79—83  (in
Turkish with English abstract).

Dirik K. & Erol O. 2003: Tectonomorphologic evolution of Tuzgölü

and surrounding area, Central Anatolia-Turkey.  Turkish Assoc.
Petrol. Geol. Bull., Spec. Publ.
 5, 27—46 (in Turkish with En-
glish abstract).

Dirik  K.  &  Göncüo˘glu  M.C.  1996:  Neotectonic  characteristics  of

Central Anatolia. Int. Geol. Rev. 38, 807—817.

Dirik K., Ak

1

l B. & Özsay

1

n E. 2005: Characteristics of Eski ehir-

Sultanhan

1

  Fault  System’s  Sivrihisar-Cihanbeyli  segment,

Central  Anatolia-Turkey.  Eski ehir  Fay  Zonu  ve  Ili kili
Sistemlerin  Depremsellig˘i  Çal

1

tay

1

,  2830  April  2005,

Eski ehir, Extended Abstracts, 9—10 (in Turkish).

Eldredge S., Bachtadse V. & Van der Voo R. 1985: Paleomagnetism

and the orocline hypothesis. Tectonophysics 119, 153—179.

Eren Y. 2003a: The seismic features of the Konya region. Turkish

Assoc.  Petrol.  Geol.  Bull.,  Spec.  Publ.  5,  85—98  (in  Turkish
with English abstract).

Eren Y. 2003b: Neotectonic characteristics of the Yaz

1

r Fault (Konya).

J. Engineering Sci. (Pamukkale Univ.) 9, 2, 237—244 (in Turkish
with English abstract).

Erol O. 1969: Geology and geomorphology of the Tuzgölü Basin.

[Tuzgölü Havzas

1

n

1

n jeolojisi ve jeomorfolojisi.]

 

Miner. Res.

Explor.  Inst.  Turkey  (MTA)  Report  No. 4220  (in  Turkish,  un-
published).

Faulds J.E. & Varga R.J. 1998: The role of accommodation zones

and  transfer  zones  in  the  regional  segmentation  of  extended
terranes. Geol. Soc. Amer., Spec. Pap. 323, 1—45.

Frizon de Lamotte D., Poisson A., Aubourg C. & Temiz H. 1995:

Chevauchments post-Tortonien vers l’ouest puis vers le sud au
coeur  de  l’angle  d’Isparta  (Taurus,  Turquie).  Conséquences
géodynamiques. Bull. Soc. Géol. France 166, 59—67.

Göncüo˘glu M.C., Dirik K., Erler A., Yal

1

n

1

z K., Özgül L. & Çemen

I.  1996:  Basic  geological  problems  of  the  western  part  of  the
Tuzgölü Basin. [Tuzgölü havzasi bat

1

 k

1

sm

1

n

1

n temel jeolojik

sorunlar

1

.] Turkish Petroleum Corporation (TPAO) Report No.

3753 (in Turkish, unpublished).

Görür N. & Derman A.S. 1978: Stratigraphic and tectonic analysis

of the Tuzgölü-Haymana basin. [Tuzgölü-Haymana havzasinin
stratigrafik  ve  tektonik  analizi.]  Turkish  Petroleum  Corpora-
tion (TPAO) Report No. 1514
 (in Turkish, unpublished).

Gülen L., Barka A.A. & Toksöz M.N. 1987: Continental collision

and  related  complex  deformation:  Mara   triple  junction  and
surrounding structures, SE Turkey. Earth Sci. 14, 319—336 (in
Turkish with English abstract).

Kissel C. & Poisson A. 1987: Étude paléomagnétique des formations

Cénozo

1

..

ques des Bey Daglari (Taurides occidentalews). Comptes

Rendue de l’Academie des Sciences de Paris 304, 343—348.

Kissel C., Averbuch O., Frizon de Lamotte D., Monod O. & Aller-

ton  S.  1993:  First  paleomagnetic  evidence  of  a  post-Eocene
clockwise rotation of the western Taurus belt, east of the Ispar-
ta  reentrant  (southwestern  Turkey).  Earth  Planet.  Sci.  Lett.
117, 1—14.

Koçyig˘it A. 1991a: Changing stress orientation in progressive intrac-

ontinental  deformation  as  indicated  by  the  neotectonics  of  the
Ankara region (NW of Central Anatolia). Turkish Assoc. Petrol.
Geol. Bull.
 3, 1, 48—55.

Koçyig˘it  A.  1991b:  An  example  of  an  accretionary  forearc  basin

from northern Central Anatolia and its implications for the his-
tory of subduction of Neo-Tethys in Turkey. Geol. Soc. Amer.
Bull.
 103, 22—36.

Koçyig˘it A. 2005:  The  Denizli  graben-horst  system  and  the  eastern

limit  of  western  Anatolian  continental  extension:  basin  fill,
structure, deformational mode, throw amount and episodic evo-
lutionary history, SW Turkey. Geodinamica Acta 18, 167—208.

Koçyig˘it A. & Beyhan A. 1998: A new intracontinental transcurrent

structure: the Central Anatolian Fault Zone, Turkey. Tectono-
physics
 284, 317—336.

Koçyig˘it  A.  &  Özacar  A.  2003:  Extensional  neotectonic  regime

through  the  NE  edge  of  the  outer  Isparta  angle,  SW  Turkey:
new field and seismic data. Turkish J. Earth Sci. 12, 67—90.

Koçyig˘it A., Özkan S. & Rojay B. 1988: Examples from the forearc

basin  remnants  at  the  active  margin  of  northern  Neo-Tethys;
Development  and  emplacement  ages  of  the  Anatolian  nappe,
Turkey. METU J. Pure and Applied Sci. 21, 1—3, 183—210.

Koçyig˘it A., Türkmenog˘lu A., Beyhan A., Kaymakç

1

 N. & Akyol E.

1995:  Post-collisional  tectonics  of  Eski ehir-Ankara-Çank

1

r

1

segment of I

·

zmir-Ankara-Erzincan suture zone (IAESZ): Ankara

orogenic phase. Turkish Assoc. Petrol. Geol. Bull. 6, 1, 69—86.

Mart  Y.  &  Woodside  J.  1994:  Preface:  Tectonics  of  the  Eastern

Mediterranean. Tectonophysics 234, 1—3.

McKenzie D. 1978: Active tectonics of the Alpine-Himalayan belt:

the  Aegean  Sea  and  surrounding  regions.  Geophys.  J.  Astr.
Soc.
 55, 217—254.

background image

359

OROCLINAL BENDING IN THE STRUCTURAL EVOLUTION OF THE CENTRAL ANATOLIAN PLATEAU

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA

GEOLOGICA CARPATHICA, 2011, 62, 4, 345—359

Meulenkamp J.E., Wortel W.J.R., Van Wamel W.A., Spakman W.

&  Hoogerduyn  Strating  E.  1988:  On  the  Hellenic  subduction
zone  and  geodynamic  evolution  of  Crete  in  the  late  middle
Miocene. Tectonophysics 146, 203—215.

Morris  A.  &  Robertson  A.H.F.  1993:  Miocene  remagnetisation  of

Mesozoic Antalya complex units in the Isparta Angle, SW Tur-
key. Tectonophysics 220, 243—266.

Ocakog˘lu F. & Aç

1

kal

1

n S. 2009: Late Pleistocene fault-induced up-

lift  and  consequent  fluvial  response  in  Eski ehir  Fault  Zone,
NW Anatolia. Z. Geomorphol. 53, 1, 121—136.

Özsay

1

n  E.  2007:  Neogene—Quaternary  structural  evolution  of

I

·

nönü-Eski ehir Fault System between Yeniceoba—Cihanbeyli

(Konya—Turkey). Ph.D. Thesis, Hacettepe Univ., Ankara-Tur-
key (in Turkish with English abstract).

Özsay

1

n E. & Dirik K. 2005: Quaternary activity of the Cihanbeyli

fault zone (southern segment of the Eski ehir-Sultanhan

1

 Fault

System).

 

ATAG-9 Aktif Tektonik Ara t

1

rma Grubu 9. Toplant

1

s

1

(9

th

 Meeting of Active Tectonics Research Group), 2224  Sep-

tember 2005, Abstracts, 1—41 (in Turkish).

Özsay

1

n E. & Dirik K. 2007: Quaternary activity of the Cihanbeyli

and  Yeniceoba  fault  zones:  I

·

nönü-Eski ehir  Fault  System,

Central Anatolia. Turkish J. Earth Sci. 16, 471—492.

Papazachos B.C. & Comninakis P.E. 1971: Geophysical and tectonic

features of the Aegean arc. J. Geophys. Res. 76, 8517—8533.

Phillipson  S.E.  2003:  The  control  of  coal  bed  decollement-related

slickensides  on  roof  falls  in  North  American  Late  Paleozoic
coal basins. Int. J. Coal Geol. 53, 181—195.

Piper J.D.A., Gürsoy H., Tatar O., I

·

seven T. & Koçyig˘it A. 2002:

Paleomagnetic evidence for the Gondwanian origin of the Tau-
rides and rotation of the Isparta Angle, southern Turkey. Geol.
J.
 37, 317—336.

Poisson A., Wernli R., Sag˘ular E.K. & Temiz H. 2003a: New data

concerning the age of the Aksu Thrust in the south of the Aksu
valley, Isparta Angle (SW Turkey): consequences for the Anta-
lya Basin and the Eastern Mediterranean. Geol. J. 38, 311—327.

Poisson A., Yag˘murlu F., Bozcu M. &  entürk M. 2003b: New in-

sight on the tectonic setting and evolution around the apex of
Isparta Angle (SW Turkey). Geol. J. 38, 257—282.

Reilinger R.E., McClusky S.C., Oral M.B., King W. & Toksöz M.N.

1997:  Global  positioning  system  measurements  of  present-day
crustal movements in the Arabian-Africa-Eurasia plate collision
zone. J. Geophys. Res. 102, 9983—9999.

Sak

1

nç  M.,  Yalt

1

rak  C.  &  Oktay  F.Y.  1999:  Palaeogeographical

evolution  of  the  Thrace  Neogene  Basin  and  the  Tethys-Para-
tethys relations at northwestern Turkey (Thrace). Palaeogeogr.
Palaeoclimatol. Palaeoecol.
 153, 17—40.

Schwartz S.Y. & Van der Voo R. 1984: Paleomagnetic study of thrust

sheet  rotation  during  foreland  impingement  in  the  Wyoming-
Idaho Overthrust Belt. J. Geophys. Res. 89, 10071—10086.

engör  A.M.C.  1979:  The  North  Anatolian  Transform  Fault:  its

age, offset and tectonic significance. J. Geol. Soc. London 136,
269—282.

engör A.M.C. & Y

1

lmaz Y. 1981: Tethyan evolution of Turkey: a

plate tectonic approach. Tectonophysics 75, 181—241.

engör  A.M.C.,  Görür  N.  &  arog˘lu  F.  1985:  Strike-slip  faulting

and related basin formation in zones of tectonic escape: Turkey
as  a  key  study.  In:  Biddle  K.T.  &  Christie-Blick  N.  (Eds.):
Strike-slip  faulting  and  basin  formation.  Soc.  Econ.  Paleont.
Mineral. Spec. Publ.
 37, 227—264.

Ug˘urta  G. 1975: Geophysical interpretation of part of the Tuz Gölü

basin. Miner. Res. Explor. Inst. Turkey (MTA) Bull. 85, 38—45.

Ulu  Ü.,  Ocal  H.,  Bulduk  A.K.,  Karaka   M.,  Arbas  A.,  Saçl

1

  L.,

Ta k

1

ran A., Ekmekçi E., Ad

1

r M., Sözeri  . & Karab

1

y

1

kog˘lu

M. 1994: Late Cenozoic sedimentation system of Cihanbeyli-
Karap

1

nar  region:  Tectonic  and  climatic  significance.  Geol.

Congress Turkey Bull. 9, 149—163 (in Turkish with English ab-
stract).

Uysal  S.,  Dumont  J.F.  &  Poisson  A.  1980:  Western  Taurus  plat-

forms. Miner. Res. Explor. Inst. Turkey (MTA) Report, No: 80
(in Turkish).

Ünalan  G.  &  Yüksel  V.  1978:  An  ancient  graben  example:  The

Haymana-Polatl

1

 basin

.

 Geol. Bull. Turkey 21, 2, 165—169 (in

Turkish with English abstract).

Weil A.B. & Sussman A.J. 2004: Classifying curved orogens based

on  timing  relationships  between  structural  development  and
vertical-axis  rotations.  In:  Sussman  A.J.  &  Weil  A.B.  (Eds.):
Orogenic  curvature:  Integrating  paleomagnetic  and  structural
analyses. Geol. Soc. Amer., Spec. Publ. 383, 1—15.

Yalt

1

rak  C.  2002:  Tectonic  evolution  of  the  Marmara  Sea  and  its

surroundings. Mar. Geol. 190, 493—529.

Yalt

1

rak C., Alpar B. & Yüce H. 1998: Tectonic elements control-

ling  the  evolution  of  the  Gulf  of  Saros  (northeastern  Aegean
Sea, Turkey). Tectonophysics 300, 227—248.

Yeti  C. 1978: Geology of the Çamard

1

 (Nig˘de) region and the char-

acteristics of the Ecemi  Fault Zone between Madenbog˘az

1

 and

Kami l

1

Istanbul Univ., Fac. Sci. Bull. B 43, 41—61.

Yeti  C. 1984: New observations on the age of the Ecemi  Fault. In:

Tekeli  O.  &  Göncüog˘lu  M.C.  (Eds.):  Geology  of  the  Taurus
Belt.  Miner.  Res.  Explor.  Inst.  Turkey  (MTA),  Spec.  Publ.,
386—394.

Yeti  C. & Demirkol C. 1984: Geotectonic evolution of the Ecemi

fault zone. Earth Sci. 11, 1—12.