background image

GEOLOGICA CARPATHICA

, JUNE 2019, 70, 3, 193–208

doi: 10.2478/geoca-2019-0011

www.geologicacarpathica.com

Deformation patterns in the Van region (Eastern Turkey) 

and their significance for the tectonic framework 

M. ALPER ŞENGÜL

1

, ŞULE GÜRBOĞA

2, 

, İSMAİL AKKAYA

3

 and ALİ ÖZVAN

4

1

Istanbul University, Institute of Natural and Applied Sciences, Department of Geological Engineering, Campus Avcılar, 34320 İstanbul, Turkey

2

General Directorate of Mineral Research and Exploration, Department of Marine Researches, Dumlupınar Boulevard, no:139,  

06800 Çankaya/Ankara, Turkey; 

 

sule.gurboga@gmail.com

3

Yüzüncü Yıl University, Institute of Natural and Applied Sciences, Department of Geophysical Engineering, Bardakçı Street, 65090 Van, Turkey 

4

Yüzüncü Yıl University, Institute of Natural and Applied Sciences, Department of Geological Engineering, Bardakçı Street, 65090 Van, Turkey

(Manuscript received September 26, 2017; accepted in revised form March 25, 2019)

Abstract: The area of investigation is located on the south-eastern shore of Lake Van in Eastern Turkey where a destructive 

earthquake  took  place  on  23

rd

  October,  2011  (Mw = 7.1).  Following  the  earthquake,  different  source  mechanisms,   

deformations, and types of faulting have been suggested by different scientists. In this research, Edremit district and  

vicinities located on the southern side of Van have been investigated to understand the deformation pattern in a travertine 

(400 ka) formation on the surface, and its structural and stratigraphic relationships with the main faults under the surface 

by using two-dimensional (2D) Electrical Resistivity Tomography (ERT) profiles. The results were used to document  

the  deformation  pattern  of  rocks  with  the  Miocene  and  the  Holocene  (400  ka  travertine)  in  ages.  By  means  of   

the  investigations,  deformation patterns  implying the  tectonic regimes during  the  Oligocene–Miocene–Pliocene, and 

Quaternary time have been determined. According to detailed field work, the local principal stress direction has been 

defined as approximately N 35° W. This is also supported by the joint set and slip-plane data. Moreover, Oligocene– 

Miocene units provide a similar principal stress direction. Our data suggest that the southern part of the Elmalık fault is 

characteristic of reverse faults rather than of the normal fault system that has been previously reported. In addition,  

the Gürpınar fault controlling the deformation patterns of the region is a reverse fault with dextral component. 

Keywords: deformation pattern, travertine, Van–Edremit area, Eastern Turkey.

Introduction

The Arabian (from south to north) and Eurasian (from north to 

south)  plates  move  towards  each  other  at  a  relative  rate  of 

15–20  mm/yr.  Eastern Anatolia  has  been  squeezed  between 

these  two  mega-plates  and  enormous  tectonic  activity  has 

been manifested (Şengör & Yılmaz 1981; Şengör et al. 1985; 

Dewey et al. 1986; Koçyiğit et al. 2001; Oruç et al. 2017). This 

tectonic  activity  has  caused  the  formation  of  a  number  of 

faults, complex structures and a very strange plateau, which 

have been reported by many scientists (Ketin 1977; Aksoy & 

Tatar 1990; Koçyiğit et al. 2001; Örçen et al. 2004; Dhont & 

Chorowicz  2006;  Şengör  et  al.  2008;  Üner  et  al.  2010;  

Koçyiğit 2013). The studies have some controversial results 

related to fault types, current tectonic regime, and deformation 

patterns. In addition, the most recent events of 23

rd

 October, 

2011  Van  earthquake  (Mw = 7.1)  and  9

th

  November,  2011  

(Mw = 5.7)  earthquakes  by  having  its  epicentres  located  on 

Edremit  (Van)  district  have  encouraged  these  discussions.  

After the earthquakes, some national and international resear-

chers have been attracted to the area to investigate different 

characteristics of the places and recent earthquakes (Özkaymak 

et al. 2011; Koçyiğit 2013). 

The  faults  giving  rise  to  the  2011  main  shock  were  not 

known until the two main earthquakes and were not indicated 

on the active fault map of Turkey by Şaroğlu et al. (1992).  

On the other hand, Ambraseys & Finkel (1995) reported that 

many disastrous earthquakes around the Province of Van are 

known  from  historical  records.  One  of  them  was  the  1646 

earthquake  that  caused  significant  loss  in  the  Hoşap–Van 

region. A huge number of medium to small-sized earthquakes 

have also been recorded in and around Van city in the instru-

mental time. 

The existences of active faults and their effect on the Oli-

gocene–Quaternary units are the main target in recent study. 

Some of them have been reactivated and led to the occur-

rence  of  devastating  earthquakes.  The  study  of  these  faults  

and  deformations  of  units  in  different  ages  could  indicate  

the types of tectonic regimes and deformation in the aforesaid 

units. 

In the content of this paper, two main subjects have been 

investigated:  (1)  geological  and  geophysical  field  data  to 

describe the types of active faults that are the source of strong 

earthquakes,  because  there  is  a  controversial  issue  about  

the types of fault in the study area, and (2) to study the defor-

mation style of the Late Quaternary aged travertine to define 

the  deformation  style  during  the  neotectonic  period  and  

the com parison of the results with Oligocene–Miocene units.  

It is the only way to understand the older and younger defor-

mation patterns around Van city.

background image

194

ŞENGÜL, GÜRBOĞA, AKKAYA & ÖZVAN

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2019, 70, 3, 193–208

Geological settings

Tectonic significance

The Van region and its surroundings are located on the nor-

thern side of the Bitlis–Zagros Suture Zone (BZSZ) in the East 

Anatolian–Iranian  Plateau,  which  has  been  formed  from  

the  collision  between  the  Eurasian  and  Arabian  Plates  in  

the  Late  Miocene  (Şengör  &  Kidd  1979;  Şengör  & Yılmaz 

1981). The Anatolian Plate has two mega shear fault systems 

with  dissimilar  sense  of  motion  in  lateral  direction,  dextral 

North  Anatolian  Fault  (NAF)  and  sinistral  East  Anatolian 

Fault (EAF). These two structures join with each other around 

Karlıova Triple Junction (KTJ) in Eastern Anatolia (Fig. 1). 

Different  ideas  have  been  proposed  about  their  initiation 

ages and the initiation of the neotectonic period. The move-

ment of the Arabian Plate towards the Eurasian Plate occur-

ring along the BZSZ has been continuing from the Serravalien 

(~12 Ma) to the present (Şengör & Yılmaz 1981). On the other 

hand,  the  initiation  age  of  a  strike-slip  faulting-dominated 

neotectonic  regime  is  proposed  as  Pliocene  represented  by 

N–S compressional axis (σ

1

) (Koçyiğit et al. 2001; Dhont & 

Chorowicz 2006; Gürboğa 2015). Not only the initiation of  

the neotectonic period in Eastern Anatolia, but also the types 

of faults have been discussed in literature. Göğüş & Pysklywec 

(2008) claim that the lithospheric thinning is the main process 

in Eastern Anatolia that results in plateau uplift, heating, and 

syn-convergent  extension  resulted  from  the  delamination  of 

the mantle lithosphere and the sites of contraction are only in 

the northern and southern margins. The Kağızman, Tuzluca, 

Hınıs, Karlıova, and Muş are located in extensional basins that 

have been controlled by E–W trending normal faults. Thus, 

the extension has been reported as the syn-convergent exten-

sion  (Göğüş  &  Pysklywec  2008).  In  contrast,  the  nature  of 

both geological features and their deformation style detected 

in the East Anatolian Plateau are related to strike-slip motions 

triggered  by  transpressional  regime  (Koçyiğit  et  al.  2001; 

Dhont & Chorowicz 2006). For example, sinistral strike-slip 

fault  zones  are  named  as  the  Horasan,  Digor,  Kağızman, 

Başkale, Posof; dextral strike-slip fault zones as the Pambak–

Sevan,  Salmas,  Çaldıran,  Erciş  and  the  Yüksekova,  and  

the Muş–Gevaş thrust to reverse fault zones (Arpat et al. 1977; 

Koçyiğit et al. 2001; Şaroğlu & Yılmaz 1986; Şaroğlu et al. 

1987;  Cisternas  et  al.  1989;  Rebai  et  al.  1993;  Dhont  & 

Chorowicz  2006;  Horasan  &  Boztepe-Güney  2007).  Global 

positioning  system  (GPS)  has  indicated  18±2  mm/year  in  

the  N 24

o 

W  direction  for  the Arabian  Plate  in  the  south  of 

BZSZ  and  that  this  north-westward  motion  of  the  Arabian 

Plate is mostly transmitted to Eastern Anatolia (McClusky et 

al. 2000; Reilinger et al. 2006; Utkucu 2013).

Seismicity of the region

The Lake Van Basin and its surroundings have a number of 

faults that play important roles in the deformation of the area 

and the occurrence of earthquakes (Ambraseys & Finkel 1995; 

Fig. 1. a — Location map of Eastern Turkey. ASFS: Akşehir-Simav Fault System, BZSZ: Bitlis-Zagros Suture Zone, CAFS: Central Anatolian 

Fault System, EAFS: East Anatolian Fault System, IEFS: İnönü-Eskişehir Fault System, NAFS: North Anatolian Fault System; b — simplified 

tectonic map of East Anatolian–Iranian Plateau and adjacent areas (modified from Koçyiğit 2013) and E: Erciş, KF: Kağızman fault zone, 

MGFZ: Muş-Gevaş thrust to reverse fault zone, TF: Tutak fault, VFZ: Varto fault zone. Locations of Figs. 1b, 2 and 3 are inserted on the map. 

background image

195

DEFORMATION PATTERNS IN THE VAN REGION (EASTERN TURKEY)

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2019, 70, 3, 193–208

Guidoboni et al. 1994). From the historical and instrumental 

records,  earthquakes  with  various  magnitudes  have  been 

recorded.  

Historical earthquakes

The intensity of historical earthquakes has a range between 

I = V to X (Fig. 2, Table 1). Some of these earthquakes caused 

damage  and  loss  of  lives  (Ambraseys  &  Finkel  1995).  

The records indicate earthquakes and their destructive results 

in the years 1101, 1646, 1715, and 1881 A.D. although there is 

no  information  about  the  earthquake  source.  For  example,  

the 1646 earthquake has a I = X value, but the location of its 

epicentre is not clear. The areas near Gevaş and Gürpınar in 

the west and Hoşap through east and all rural areas that remain 

at its west along E–W trending were affected (Ambraseys & 

Finkel 1995) (Fig. 2). It is strongly probable that the Gürpınar 

Thrust  Fault  is  the  source  of  this  event.  No  damage  was 

reported on  the southern side of  the fault (foot-wall block). 

Another  example  is  the  A.D.  1101  earthquake.  It  caused 

damage in Van city and its surrounding areas and formed wide 

fractures  on  the  surface  (Erdem  &  Lahn  2001). The  source 

fault of this earthquake is also uncertain and this can be asso-

ciated with the thrust faults cited in literature (Erdem & Lahn 

2001). 

Instrumental earthquakes

The  most  recent  earthquake  that  caused  the  damage  and  

loss of life around Van was the Tabanlı (Van) earthquake of 

23

rd

  October,  2011. Another  one  sourced  from  the  Çaldıran 

Fault is the Çaldıran earthquake that took place in 1976 with 

the magnitude of M = 7.3. The earthquake resulted from a dex-

tral strike-slip fault and 380 cm displacement at the surface 

has happened (Arpat et al. 1977). After the earthquake, sha-

king activity continued in the area in 1976 and 1977 and many 

of  the  faults  were  reactivated.  However,  the  magnitudes  of  

the  aftershocks  remained  around  M = 5.5.  The  Çaldıran 

 earthquake did not affect Van city and nearby villages much 

and  it  mostly  caused  damage  in  the  northern  sections.  

Fig. 2. Epicentres of historical (green points) and instrumental (red points) period earthquakes around Lake Van (earthquakes from KOERI 

2009, 2011 and active faults from Emre et. al. 2013). Yellow and blue stars indicate the epicentral location of the 23

rd

 October, 2011 Van earth-

quake and Çaldıran earthquake, respectively.

background image

196

ŞENGÜL, GÜRBOĞA, AKKAYA & ÖZVAN

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2019, 70, 3, 193–208

The earthquakes that affected Van city and the study area are 

M = 5.4 in 1988, M = 5.3 in 2000, and M = 4.7 in 2001. These 

earthquakes  did  not  cause  any  destruction  around  the  Lake 

Van area (Fig. 2). The focal mechanism solutions of the events 

indicate that they are related to reverse faulting with strike-slip 

component (KOERI 2009). 

To understand the structures that gave rise to the earthquake, 

the distribution of aftershocks belonging to the Tabanlı earth-

quake should be examined. The epicentre of this earthquake 

has been given as around the Edremit district and the general 

trend is N–S direction. Moreover, left lateral strike-slip move-

ment is the characteristic feature (Koçyiğit 2013). On the other 

hand, both the earthquake distributions and the acceleration 

values indicate that the earthquake resonance was closer to E–W 

directions than N–S directions (Poyraz et al. 2011; Şengül et 

al.  2012).  Except  for  this  earthquake,  no  earthquake  with  

a magnitude of more than M = 4 has happened in the research 

area  and  its  surroundings. According  to  our  field  work,  we 

defined  and  mapped  some  main  faults.  When  the  trace  of 

faults could not be seen at the surface, ERT profiles were used 

to understand the structure beneath the surface. 

Stratigraphic outline

There  is  diversity  in  types  and  ages  of  rock  units  around  

the  Lake  Van  region  ranging  from  Paleozoic  to  Holocene.  

The region consists of metamorphic rocks of the Bitlis Massif 

in  the  south,  Upper  Cretaceous  ophiolites  in  the  east,  and 

Cenozoic marine sediment on the southern shore of Lake Van. 

Detailed unit description is not the scope of the current study, 

but a short description has been given below. The formations 

that outcrop  in  the  southern  part  of  Lake Van  are  the  Bitlis 

Massif, Yüksekova Complex, Lake Van Formation, Edremit 

Travertine,  and  recent  sediments  (Aksoy  1991;  MTA  2007; 

Koçyiğit 2013). The Lake Van Basin is underlain by Upper 

Paleozoic  rocks  in  the  south,  the  Campanian–Maastrichtian 

Yüksekova Complex in the north-east, the Oligocene–Miocene 

Van Formation consisting of conglomerate, sandstone, clay-

stone, and limestone intercalation with turbidites, the Pliocene 

Kurtdeliği  Formation  composed  of  red  conglomerate,  sand-

stone, claystone alternation in the east, and Quaternary traver-

tine, fluvial–lacustrine clastic rocks in the east of Lake Van 

(MTA 2007; Acarlar et al. 1991). The Late Paleozoic basement 

consists  of  marble,  recrystallized  limestone,  amphibolite, 

quartz–amphibole schist, and actinolite schist. The Yüksekova 

Complex consists of a mixture of various calc–alkaline volca-

nites,  deep  sea  pelagic  limestone  to  radiolarite–radiolarian 

chert,  mudstone,  greywacke,  and  all-sized  tectonic  slices  of 

pillow  lava,  diabase,  gabbro,  and  serpentinized  peridotite 

derived  from  both  the  oceanic  crust  and  uppermost  mantle 

(Perinçek 1978). The formations that outcrop in the study area 

are the Van Formation, Kurtdeliği Formation, Edremit Traver-

tine, and the Lake Van Formation (Fig. 3). The Van Formation 

tectonically  overlies  the  Plio–Quaternary  colluvium  units.  

It consists of sandstone, marl, claystone, and conglomerate. 

The target rock unit, which has been observed on the southern 

side of Edremit settlement is the Edremit Travertine. The for-

mation is located between the Oligocene-Miocene Van Forma-

tion and Quaternary Lake Van Formation in the study area and 

is bordered by the Gürpınar and Elmalık thrust faults (Fig. 3). 

The deformation patterns of the area during the neotectonic 

period can be observed in the Edremit Travertine, which has 

Table 1: List of historical earthquakes which occurred around the Lake Van Basin (KOERI: Kandilli Observatory and Earthquake Research 

Institute 2009, 2011).

Latitude

Longitude Date

M

I

Location

Reference

40

44

869

6.5

IX

Erivan

KOERI

38.47

43.3

1101

5

VI

Van 

Ergin et al. 1967

38.47

43.35

1111

6.6

IX

Van

Erdem & Lahn 2001; Ergin et al.1967; Soysal et al. 1981; Tan et al. 2008

38.7

42.5

1208

6.5

?

Ahlat–Van–Bitlis  

Tan et al. 2008

38.74

42.5

1245

5

VII

Ahlat–Van–Bitlis–Muş

Ergin et al. 1967; Soysal et al. 1981; Tan et al. 2008

38.8

42.5

1275

6.8

?

Ahlat–Van 

Tan et al. 2008

38.9

42.9

1276

5

VII

Ahlat–Erciş–Van 

Ergin et al. 1967; Soysal et al. 1981; Tan et al. 2008

38.9

42.9

1282

5

?

Ahlat–Erciş 

Soysal et al. 1981; Tan et al. 2008

38.6

42.3

1439

5

VI

Van–Bitlis–Muş  

Ergin et al. 1967; Soysal et al. 1981; Tan et al. 2008

38.35

42.1

1441

5

VIII

Van–Bitlis–Muş 

Ergin et al. 1967; Soysal et al. 1981; Tan et al. 2008

38.3

43.7

1646

6.7

X

Van 

Ambraseys & Finkel 2006; Tan et al. 2008

39.15

44

1647

6.5

IX

Van–Tebriz–Bitlis–Muş  Soysal et al. 1981; Tan et al. 2008

38.47

43.3

1648

6.8

VIII

Hoşap–Van 

Soysal et al. 1981; Ambraseys & Finkel 2006; Tan et al. 2008

39.1

43.9

1696

6.8

IX

Van 

Tan et al. 2008

38.47

43.65

1701

5

VII

Van 

Ergin et al. 1967; Soysal et al. 1981; Ambraseys & Finkel 2006; Tan et al. 2008

38.47

43.65

1704

5

VII

Van      

Ergin et al. 1967; Soysal et al. 1981; Ambraseys & Finkel 2006; Tan et al. 2008

38.4

43.9

1715

6.6

VII

Van–Erciş 

Ergin et al. 1967; Soysal et al. 1981; Ambraseys & Finkel 2006; Tan et al. 2008

39

43.7

1791

5

VI

Van–Tebriz–Erzurum 

Ergin et al. 1967

38.5

43.4

1871

6.9

VII

Van 

Ergin et al. 1967; Soysal et al. 1981; Tan et al. 2008

38.75

42.3

1881

7.3

IX

Van–Bitlis–Nemrut      

Soysal et al. 1981; Ambraseys & Finkel 2006; Tan et al. 2008

38.5

43.3

1881

5

VII 

Van and Nemrut region  Ergin et al. 1967

38.4

42.1

1884

6.1

V

Van 

Ergin et al. 1967; Soysal et al. 1981

background image

197

DEFORMATION PATTERNS IN THE VAN REGION (EASTERN TURKEY)

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2019, 70, 3, 193–208

been was dated to 400 ka years (Degens et al. 1978). The traver-

tine deposit is 50–70 m thick and is observed mostly between 

Edremit and Gevaş settlements (Fig. 3). It was first studied by 

Valeton (1978) and then mapped and named by Acarlar et al. 

(1991)  as  the  Edremit Travertine  that  is  extremely  fissured, 

brecciated, and faulted (Örçen et al. 2004). Charac teristics of 

the  current  and  active  deformation  in  the  travertine  were 

revealed  by  the  position  of  the  layer  and  joint  systems.  

In  the  scope  of  this,  bedding  and  joint  measurements  have 

been realized within the study area and the active stress state 

have been determined. 

Methodology

In  the  scope  of  this  study,  geological  mapping,  fault-slip 

data, and identification of sub-surface structures by Electrical 

Resistivity  Tomography  (ERT)  study  have  been  applied.  

To be more specific, these methods meant: (a) geological map-

ping to identify the spread of units and their stratigraphic asso-

ciations; (b) deformation forms of faults and units to clarify 

the  types  of  tectonic  regimes;  (c)  measurements  from  bed-

dings, joints (the program “DIPS” was used), faults’ slip data 

(the program “Win-Tensor” was used) to reveal the dominant 

stress distribution on the area and their differences; (d) to eva-

luate  and  recognize  the  types  of  faulting;  (e)  ERT  images  

have  been  used  to  see  the  continuation  of  the  faults  under  

the surface.

The first two methods have been applied during the field-

work and geological mapping. The third and fourth ones are 

numerical approaches for the kinematics of the structures. By 

using the measurements from beddings and joints sets, their 

dominant directions and rose diagrams have been determined 

with the program “DIPS”. Thus, fault-slip data were analyzed 

by using the Win-Tensor program with P–T–B method to deter-

mine the size and orientation of the principle stress directions. 

In this program, principal stress directions have been defined 

for  each  fault  separately  and  at  least  3  measurements  are 

required.  During the field study, limited slip plane data could 

be  found. Thus,  the  same  measurements  were  used  for  one 

fault.  In  this  case,  only  one  plane  was  seen  in  the  stress 

diagram. 

The  last  method  is  the  ERT  method  used  to  understand  

the sub-surface structures. It is used most widely on geophy-

sical investigations that has been applied successfully in deter-

mining the fault zone under the surface (Demanet et al. 2001; 

Caputo et al. 2003, 2007; Wise et al. 2003; Colella et al. 2004; 

Rizzo  et  al.  2004;  Nguyen  et  al.  2005;  Giocoli  et  al.  2008; 

Fazzito et al. 2009). The ERT method is one of the methods for 

verifying discontinuations under the surface. In our study area, 

six short cross-sections 2D ERT profiles have been conducted 

across and near the active faults. Geoelectrical data have been 

collected  using  a  Super  Sting  R8/IP/SP  with  84  electrodes 

instrument.  Measurements  of  the  apparent  resistivity  have 

been realized using the dipole–dipole (DD) and/or Wenner–

Schlumberger (WS) configuration. Different electrode spacing 

was  used  for  the  resistivity  measurements  collected  within  

the study area. Processing of the geoelectrical data pseudo sec-

tion has been accomplished using the Earth Imager provided 

by the AGI Advanced Geosciences modelling software so as 

to  achieve  the  2D  resistivity  data  inversion  software.  Some 

parts of major faults that could not be seen on the surface have 

been determined by the ERT images. It has been applied on  

the probable fault to verify its continuation under the surface. 

These methods provided new field data which led to precise 

findings about the controversial issues.  

Fig. 3. Geological map of the study area indicating the Edremit Travertine and main features (modified from MTA 2007).

background image

198

ŞENGÜL, GÜRBOĞA, AKKAYA & ÖZVAN

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2019, 70, 3, 193–208

Interpretations 

Structural analysis

Beddings

The travertine deposits predominantly strike in the NE–SW 

with their dip north-westward (Fig. 3). It seems that the bed-

ding planes indicate a scattered pattern at the study area and 

main trend is determined by the WNW and the range of their 

dip  angles  are  5

o

–30

o

  southward  (Fig.  3).  It  is  thought  that  

the differences in the direction and dip angles have formed as 

a result of paleotopography during the formation of the traver-

tine  and/or  as  a  result  of  the  tilting  linked  with  the  com-

pression. The E–W trending layers have been formed during 

the north- vergent thrusting. The SW dipping beds in the southern 

part of the area are related to the Gürpınar Thrust Fault and 

initial  depositional  conditions  that  indicate  approximately 

NE– SW  directed  compressional  axis.  After  the  plotting,  

the  dominant  compression  direction  is  NE–SW  with  NW- 

dipping (Fig. 4a). 

Analysis of joints 

The initial phases of buckling/bending of a layer resulted in 

open  folds  with  a  fixed  wavelength/thickness  proportion. 

During this process, different trending joints could be formed 

in further stages depending on the thickness of bed, lithology 

and additional mechanisms (Bayly 1971, 1974; Bhattacharya 

1992). Thus, some time-based distinctions in the distribution 

of joints and fissures during the folding (compression) depend 

on rheology for shallow crustal conditions. The development 

of  fracture  and  joint  patterns  and  distribution  can  radically 

change the rheology and mechanism of the forces (Ismat & 

Mitra 2005). In the mature periods of deformation, penetration 

of joints and fractures are the main components that control 

the deformation. From this result in the literature, it can be 

said  that  the  different  periods  of  deformation  yield  various 

joints  and/or  folding  depending  on  the  rheology.  In  many  

parts  of  our  study  area,  joints  that  are  crossing  rigidly  to  

each  other  have  been  observed  (Fig.  5).  The  existence  of  

joints  with  many  different  directions  has  been  determined.  

The  joints  have   dominantly  been  measured  in  the  N 10º E  

and N 10º W tren ding. Moreover, two different trends in N 75º E 

and  N 75º W  have  been  measured.  The  first  order  set  is  in  

the approximately N 10º W direction and repeating at average 

100–300  cm  distances.  The  second  set  is  perpendicular  to  

the first joint set in the NW-SE direction and with the wider 

distances  compared  with  the  first  one.  Even  though  a  third 

joint  set  has  been  observed  in  the  direction  of  NE–SW,  

field  observation  indicated  that  there  is  a  high  correlation 

between  the  third  joint  set  and  the  second  sets. Thus,  these 

Fig. 4. Rose diagram and stereographic projection of bedding (a) and joint sets (b) in the Edremit Travertine. Approximate contraction force 

operating in the NW–SE direction. Fold axes have NE–SW-trends and a small amount of plunge. A rose diagram depicting the orientations of 

ground fractures measured in the field.

background image

199

DEFORMATION PATTERNS IN THE VAN REGION (EASTERN TURKEY)

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2019, 70, 3, 193–208

planes  have  been  evaluated  together  with  the  second  set  

(Fig. 4b).

Fault-slip analysis  

There  are  some  active  faults,  which  deform  the  Edremit 

Travertine that have been handled in detail in the scope of this 

study. Some of these faults have been mapped in the previous 

studies (Özkaymak 2003; Koçyiğit 2013). These faults have 

been  observed  in  the  northern  and  southern  section  of  

the Edremit Travertine as strike-slip and reverse faults, respec-

tively. The existence and kinematics of these faults is impor-

tant  because  of  the  young  age  (400  ka)  of  the  Edremit 

Travertine.  It  gives  chances  to  compare  the  active  faults, 

which intersect the travertines and older faults, that occurred 

only in the Miocene deposits. If there is any difference between 

their characteristics, it can be evidence for tectonic regime dif-

ferentiation. For example, the Oligocene–Miocene Van For-

ma tion is located under the travertine and it is deformed by 

reverse  to  thrust  faults.  The  faulting  within  this  area  can  

be  associated  with  the  compression  tectonic  regime  after  

the Miocene (Koçyiğit et al. 2001). These faults have the same 

character  as  the  large  scale  reverse / thrust  faults  bordering  

the  south  and  east  of  the  study  area  (Fig.  6).  The  main  

faults  that  have  been  suggested  in  this  research  are  named  

the Erdemkent, Elmalık, Gürpınar, and Çiçekli faults. 

Together  with  the  NE–SW  trending  beddings,  the  joints 

standing in ~ E–W directions and slip-plane data from the fault 

surfaces,  we  detected  the  orientation  of  a  compressional  

axis with an approximately NW–SE direction. Depending on 

the  strike  of  fault,  different  types  of  faulting  have  been 

observed in the field. Slip plane measurements at diagrams 3, 

4, 5, and 6 indicated dominantly reverse faulting with no or 

only minor strike slip component (Fig. 6). On the other hand, 

strike slip faulting with a minor amount of reverse component 

(diagram 1 in Fig. 6) and normal faulting with strike slip com-

ponent  (Fig.  6)  in  the  releasing  part  of  the  faults  could  be 

observed in the study area.   

ERT analysis

The morphological expressions of some faults could not be 

followed clearly on the surface. In those cases, geophysical 

methods are used to define the structures. In our study area,  

six  ERT  profiles  were  obtained  with  the  order  ERT-1  from  

the Erdemkent, ERT-2, 3, and 4 from Elmalık, ERT-5, and 6 

from Gürpınar faults. The results of these profiles are given in 

Fig. 7. Subsurface resistivity views from related fault sections 

clearly indicate the location of discontinuations. ERT-1 shows 

that  the  Erdemkent  fault  is  not  interrupted  as  it  is  seen  at  

the surface. Moreover, ERT-2 obtained in front of the Elmalık 

fault indicates the existence of some small scale faults.  

Active faults

Erdemkent fault

The Erdemkent fault has been named in this study. Its name 

comes from the settlement just on the SE of the fault. The fault 

is clearly observed within the Edremit Travertine Unit (Fig. 8) 

and its dip direction is N 80º W, 82º. This fault, that has been 

observed at the less resistant, shrub type travertine levels, is  

a left lateral strike slip fault with a minor normal component 

(Fig. 9). The displacement is about 30–40 cm at the travertine 

layers  that  have  been  observed  through  fault  zone  among  

the crashes and split offs (Fig. 8). 

The southern half of the fault was mapped by Özkaymak 

(2003).  During  our  field  work,  the  northern  continuation  of  

the  fault  was  observed  and  mapped.  The  southern  part  of  

the fault plane is measured in N 110º E, 85º. It is uncovered in 

a stone quarry operated by Edremit Municipality. The slicken-

line was measured N 30º E trending with a plunge of 64º SE 

(Table  2).  A  breccia  zone  about  5  m  thick  is  observed  in  

the  fault  zone  (Fig.  9).  Left  lateral  strike-slip  faulting  with  

a normal component has been analyzed from the slickenlines 

(Table 2). 

 Because of the slip data differences, the fault has two diffe-

rent motions, but the results of field observation suggest that 

they could be connected under the surface. Thus, determina-

tion of subsurface investigation by means of ERT survey has 

proved that these two faults are joined to each other that as  

the same with fault surface observation. The ERT-1 profile is 

placed to the north of the Edremit settlement (Fig. 6). 126 m 

long dipol–dipol (DD) array has been used, with 84 electrodes 

divided  by  1.5  m.  A  maximum  depth  of  35  m  has  been 

 modelled (Fig. 7a). The ERT-1 profile has been measured in 

the  NW–SE  direction  that  is  perpendicular  to  the  fault.  

The root mean square relative (RMS) error between the mea-

surement and calculated apparent resistivity is small (3.55 %) 

implying that these interpretative results are good. The ascent 

has a small topographic relief and it is located at a distance of 

36 m. The inverse model is consistent with the travertine unit. 

According to the figure, a weak strength travertine has been 

determined at about 10 m, suggesting that the low resistivity 

region in this part of the cross-section includes the space from 

Fig. 5. Field photography of travertine showing two joint sets and 

bedding planes. Location of field photograph is given in Fig. 3.

background image

200

ŞENGÜL, GÜRBOĞA, AKKAYA & ÖZVAN

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2019, 70, 3, 193–208

place to place. Under this part of the cross-section, resistivity 

values are increasing with depth. The high resistivity amounts 

have  been  characterized  by  strong  travertine  because  of  

the massive internal feature. Even, the slip data indicates dif-

ferent motion types; these two faults are actually a single fault. 

The  reason  for  the  differences  is  the  various  trend  amounts  

of  northern  and  southern  parts  of  the  faults  connected  with  

a buckling. 

Elmalık Reverse fault

There are many discontinuity planes inside the Oligocene–

Miocene aged Van Formation, which lie under the travertine 

formation. One of the most important structures is the Elmalık 

Reverse fault observed in the channel diggings with the strike 

and dip NW–SE and reverse character (Fig. 10) near Lake Van. 

This fault starts in a N–S direction from the south side of  

the  Haramigediği  Valley,  at  its  middle  part  after  a  bend  it 

 continues  in  a  NW–SE  trend  up  to  the  shore  of  Lake  Van  

(Fig. 11a). This plane, dipping to the east, has developed inside 

the Oligocene–Miocene Van Formation. The Elmalık Reverse 

fault displaces the Gürpınar reverse fault in a dextral direction 

at  the  southernmost  end  and  deforms  younger  sedimentary 

strata at its northernmost side on the shore of Lake Van. Based 

on the field measurement, dip amounts are approximately 27º 

in the southern part and 70º in the northern part (Fig. 11b). 

According  to  our  field  measurements  and  ERT  results,  

the Elmalık Reverse fault has two motions; dextral strike-slip 

and reverse on the southern and northern parts, respectively.  

Moreover, small scale reverse faulting has also developed in 

the sandstones belonging to the Van Formation to the south of 

the Haramigediği valley (Fig. 11c). With the effect of defor-

mation  formed  after  the  Miocene,  this  type  of  reverse  fault 

section  with  N 120º E,  35º  attitude  is  commonly  observed 

(Şengül et al. 2012). 

Three ERT surveys (ERT-2, ERT-3, and ERT-4 profiles seen 

in  Fig.  6)  have  been  obtained  to  determine  the  location  of  

the  Elmalık  Reverse  fault  (Fig.  6).  ERT-2  profile,  which  is  

a 252 m long DD array has been used along the profile with  

84 electrodes separated by 3 m electrode spacing (Fig. 7b). 

Figure 7b shows the inverse model for the sub-surface resis-

tivity results of the ERT-2 profile. The RMS error of the ERT-2 

profile was 3.53 % after 2 iterations. The ERT-2 profile sho-

wing the low resistivity zone (5–25 Ω m) might be associated 

with  a  higher  water  content  of  the  Oligocene–Miocene Van 

Formation. The ERT-2 profile shows between 72 and 105 m 

Fig. 6.  Main  tectonic  features,  bedding  planes  and  ERT  locations  in  the  study  area.  Slip-plane  data  indicate  the  contractional  regime 

dominantly.

background image

201

DEFORMATION PATTERNS IN THE VAN REGION (EASTERN TURKEY)

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2019, 70, 3, 193–208

Fig. 7. ERT profiles show the apparent resistivity pseudosection inverse model for the subsurface resistivity results of the profiles ERT-1,  

ERT-2, ERT-3, ERT-4, ERT-5 and ERT-6 in the study area. Their locations can be seen at Fig. 6. 

background image

202

ŞENGÜL, GÜRBOĞA, AKKAYA & ÖZVAN

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2019, 70, 3, 193–208

uplifted low resistivity unit from the S–W part of the cross- 

section. The N–S fault zone can be followed from the surface 

down to 35 m depth. In this section, reverse faulting has been 

seen within the Van formation and this has been interpreted as 

the Elmalık Reverse fault (Fig. 7b). 

The  ERT-3  profile  has  an  E–W  direction  and  a  252 m  

long DD array, with 84 electrodes separated by 3 m electrode 

spa cing  (Fig.  7c).  Figure  7c  shows  the  inverse  model  for  

the subsurface resistivity results of the ERT-3 profile. The RMS 

error  of  the  ERT-3  profile  was  3.45  %  after  5  iterations.  

The low resistivity zone (4.6–45 Ω m) shown by the ERT-3 

profile  can  be  related  to  the  Oligocene–Miocene  Van  For-

mation.  The  eas tern  part  of  the  cross-section  includes  high 

resistivity (127–385 Ω m), this part can be related to the Upper  

Miocene–Pliocene Kurtdeliği For -

ma tion.  The  scarp  has  a  small 

topographic relief and it is located 

at 148 m distance that shows and 

up  lif ted  part  on  the  eastern  side.  

The ERT-3 profile has two faults. 

The first one is defined as the El -

malık  Reverse  fault  between  119 

and 142 m uplifted low resistivity 

unit  from  the  N–S  direction  of  

the cross- section. The second fault 

is located at a distance of 190 m  

in  the  eastern  part  of  the  profile 

from  the  surface  down  to  depth. 

The  second  fault  is  probably  the 

antithetic  fault  of  the  Elmalık 

Reverse  fault.  ERT-4  profile  is  

a  420  m  long  DD  array,  with  84 

electrodes  separated  by  5 m  elec-

trode spacing (Fig. 7d). Figure 7d 

shows  the  inverse  model  for  

the  subsurface  resistivity  results 

of  the  ERT-4  profile.  The  RMS 

error  of  the  ERT-4  profile  was  

4.5 % after 3 iterations. The ERT-4 

profile  shows  the  low  resistivity 

zone  (8.6–40  Ωm)  that  could  be 

related to the Oligocene–Miocene 

aged Van Formation. The eas tern 

part of the cross-section includes 

high  resistivity  (153–399  Ω  m), 

this part can be related to the Upper 

Miocene–Pliocene Kurtdeligi For-

mation. The ERT-4 profile shows 

a change between 145 and 195 m 

from low resistivity to high resis-

tivity that defines the N–S Elmalık 

Reverse fault. The N–S fault can 

be followed from the surface down 

to 55 m depth. 

Gürpınar Reverse fault 

The Gürpınar Reverse fault has 

an  E–W  trend  with  a  dip  angle 

towards the north borderline bet-

ween the travertine and the Lake 

Van  Formation  borderline  in  

the  southern  section  of  the  study 

Fig. 8. General view of the Erdemkent fault plane (a), and 40 cm vertical displacement (b). Location 

of field photograph is given in Fig. 3.

Fig. 9. General view of the Erdemkent fault plane, and breccia and slickenlines on the Erdemkent 

Fault. Location of the field photograph is given in Fig. 3. 

background image

203

DEFORMATION PATTERNS IN THE VAN REGION (EASTERN TURKEY)

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2019, 70, 3, 193–208

area (Fig. 12). This fault is mostly 

observed  within  the  Van  For-

mation  along  a  12  km  length  in  

the study area and it extends 30 km 

more  to  the  east  up  to  the  Engil 

valley  (Koçyiğit  2013;  Şengül  et 

al.  2012).  It  is  probably  the  last 

reverse fault on the southern side 

of the Eastern Anatolia Accretion 

Complex.  It  is  thought  that  this 

fault  is  the  source  of  the  1646 

earthquake in the historical period 

(Ambraseys & Finkel 1995; Soysal 

et al. 1981). The deformation pat-

terns  are  detected  in  the  layers 

belonging  to  the  Van  Formation 

and the Travertine by reverse dis-

placement.  Measurements  from 

the slickenline on the fault surface 

show  that  the  fault  is  E–W  tren-

ding with 50º–55º dip amount northwards, the slickenlines are 

NW–SE trending with 55º plunge amount (Table 2). 

The  electricity  tomography  method  has  been  applied  to  

the east section of the Gürpınar Reverse Fault (Fig. 6). ERT-5 

profile is a 420 m length DD array, with 84 electrodes sepa-

rated  by  5  m  electrode  spacing  (Fig.  7e).  Figure  7e  shows  

the  inverse  model  for  the  subsurface  resistivity  results  of  

the  ERT-5  profile.  The  RMS  error  of  the  ERT-5  profile  is  

2.33  %  after  3  iterations. The  ERT-5  profile  shows  the  low 

resistivity zone (10–45 Ω m) that can be related to the Oligo-

cene–Miocene aged Van Formation. The cross-section includes 

partially high resistivity (> 250 Ω m) values; these values can 

be related to the travertine slope rash blocks. The scarp has  

a minor topographic relief and it is located at a distance of  

159 m, showing uplifted low resistivity units from the surface. 

The Gürpınar Reverse fault is seen in the inverse model for  

the sub-surface resistivity results. 159 m uplift is observed on 

the low resistivity unit relative to high resistivity unit along  

the E–W direction of the cross-section. The N part of the cross- 

section  (at  distance  of  80  m)  and  S  part  of  the  section  

(at distance between 238 and 278 m) have been affected by  

the  reverse  faulting.  The  ERT-6  profile  is  located  on  N–S 

direction  on  the  Gürpınar  Reverse  fault  (Fig.  2).  Figure  7f 

shows the inverse model for the subsurface resistivity results 

Fault

Plane’s

Fault Line’s

Fault Type

Kinematic Axes

Focal 

Mech.

Dip Dir.

Dip

Trend

Plunge

Ϭ

1

Ϭ

2

Ϭ

3

1

Erdemkent

280

82

008

13

Sinistral/

Inverse

324/03

221/75

054/15

2

Erdemkent

110

85

030

64

Normal/

Sinistral

315/44

198/25

088/35

3

Elmalık

132

44

102

40

Inverse/

Dextral

296/03

205/15

037/74

4

Elmalık

080

27

080

27

Inverse/

Reverse

253/18

161/04

058/71

5

Gürpınar

354
290
005

55
50
55

330
285
335

57
57
50

Inverse/

Dextral

330/04

061/09

217/80

6

Çiçekli

020

52

328

38

Inverse/

Dextral

354/00

084/29

264/61

7

Tear Fault

084

84

355

08

Dextral/

Inverse

040/01

137/80

309/10

Table 2: Fault plane features and kinematic solutions (P–T axis) of faults in study area.

Fig. 10. General view of the Elmalık Reverse fault in an open pit, south of Edremit. Location of  

the field photograph is given in Fig. 3.

background image

204

ŞENGÜL, GÜRBOĞA, AKKAYA & ÖZVAN

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2019, 70, 3, 193–208

Fig. 11.  General  view  of  the  Elmalık  Fault  on  the  northern  part  of  Haramigediği  Valley  (a),  steepened  bedding  of  conglomerates  in  

the Kurtdeligi Formation (b), small scaled reverse faults in the southern part of the Elmalık fault in Haramigediği Valley (c). Location of field 

photograph is given in Fig. 3.

Fig. 12. Google Earth Image view of the Gürpınar Thrust Fault and its N–S trending tear fault, which is merged with the Elmalık fault  

in the Haramigediği Valley. Slickenlines of faults are shown in small pictures (abc). Approximate location of field photograph is given  

in Fig. 3. 

background image

205

DEFORMATION PATTERNS IN THE VAN REGION (EASTERN TURKEY)

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2019, 70, 3, 193–208

of  the  ERT-6  profile. The  ERT-6  profile 

has a 272 m length with roll-along con-

figuration  DD  array,  with  84  electrodes 

separated  by  3  m  electrode  spacing  

(Fig.  7f).  The  RMS  error  of  the  ERT-6 

profile  was  3.59  %  after  5  iterations. 

Figure  7f  indicates  massive  travertine 

about  10  m  thick  with  high  resistivity  

(> 450 Ω m)  re gion  in  the  cross-section.  

In the sout hern part of the cross-section, 

low resistivity values (5–30 Ω m) can be 

related  to  an  increased  water  content  of 

the Quaternary aged Van Lake Formation. 

In the northern part of the cross-section, 

low-middle resistivity values (30–120 Ω m) 

could  be  related  to  the  Van  Formation 

proving  the  uplift  relative  to  the  Van  

Lake  Formation  in  the  cross-section.  

The  Gürpınar  Reverse  fault  was  deter-

mined  along  the  E–W  trend  between  

125 m and 140 m. 

Çiçekli fault 

The Çiçekli fault is placed on the south-

east side of the Edre mit Travertine and just at the north-east of 

Çiçekli  Village  (Fig.  6).  The  fault  has  a  strike  and  dip  of 

N 290º W, 52º and it nearly has the same trend as the Gürpınar 

Reverse Fault. The fault surface has been observed in a mine 

pit,  but  it  is  very  difficult  to  follow  its  surface  expression.  

The observable extent of the fault on the surface is about 1 km, 

where  the  travertine  has  been  crushed  and  folded.  Brown 

coloured fault clay is present along the crushed zone (Fig. 13). 

The slickenlines have NW–SE direction with a plunge of 38

º

 

to  the  NW  (Table  2).  Current  colluvial  materials  have  been 

deposited in front of the layers folded on top the fault. Because 

of the deformation in the travertine, the fault has been eva-

luated  as  active  and  it  is  conformable  with  the  Gürpınar 

Reverse fault. 

Discussion

According to previous geological and geophysical studies 

and  all  the  data  observed  during  our  fieldwork,  Eastern 

Anatolian has been experiencing ~ N–S trending contraction 

that  yields  various  structures  such  as  reverse-thrust  faults, 

strike-slip faults, oblique-slip normal faults, folds and diffe-

rent types of basins. The main shortening direction was deter-

mined from the bedding planes, kinematic analyses of joints 

and  slickenlines  of  fault  surfaces.  Especially  the  slip  plane 

data from the fault proved this result. The kinematic results of 

Gürpınar Reverse fault indicate that the dominant shor tening 

direction is N 30º W. This fault emplaced the clastics derived 

from the Edremit Travertine and the Van Formation on top of 

the Plio-Qua ternary unit located along the Engil Valley. This  

is  the  most  important   evidence  for  the  reverse  motion  in  

that  the  younger  unit  is  located  under  the  older  deposits. 

According  to  pre vious  research,  this  fault  produced  

the 1646 earthquake with the intensity of IX (Ambraseys & 

Finkel 1995). It probably indicates that the source of the 1646 

earthquake is related to this thrust fault. Before the event, there 

is no historical record resulting from the fault. Approximately 

350 years have already passed after the last event (1646) and it 

might be a seismic gap. The Gürpınar Reverse fault is ~ 40 km 

in length and in the case of accumulated stress, a destructive 

earthquake could be generated. From this perspective, the fault 

is very important for the area and it needs paleoseismological 

studies.

The  Elmalık  Reverse  fault  is  another  important  structure  

in  the  study  area.  This  fault  was  mapped  by  some  authors,  

but  with  a  different  faulting  character  (Örçen  et  al.  2004; 

Özkaymak  et  al.  2004;  Koçyiğit  2013). According  to  them,  

the Elmalık Reverse fault is a NW–SE trending thrust fault 

with right lateral component and interrupted by the Van Fault 

that is a N–S trending normal fault. This description defines 

the northern part of the Elmalık Reverse fault. On the other 

hand,  the  fault  continues  with  a  bending  towards  the  south 

with  small  changes  in  type  of  fault.  Thus,  during  our  field 

work, thrust motion along the fault surface from slickensides 

and folds on the northern parts of Elmalık Reverse fault points 

out  the  compressional  regime  (Fig.  10).  In  the  ERT  results 

applied under the surface, thrust motion of the same units were 

detected along the southern half of the fault (ERT-2, ERT-3, 

and ERT-4). At the southern end of the Elmalık Reverse fault, 

strike-slip motion with thrust component has been observed 

and  measured  (Fig.  12).  Thus,  dextral  displacement  along  

Fig. 13. General view of the Çiçekli Fault near Çiçekli village with dark brown fault gouge 

in the fault zone shown in the inset. Location of the field photograph is given in Fig. 3.

background image

206

ŞENGÜL, GÜRBOĞA, AKKAYA & ÖZVAN

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2019, 70, 3, 193–208

the  Elmalık  Reverse  fault  cut  and  displaced  the  Gürpınar 

Thrust fault (Fig. 12).

In  this  study,  a  number  of  small  scale  faults  have  been 

observed  and  measured  deforming  the  Plio-Quaternary 

Edremit travertine. According to their single plane solutions, 

approximately  N 35º W  compression  direction  has  been 

determined.  

Conclusions

Based on this study, we can conclude that:

•  Totally, 71 measurements have been collected from bedding 

planes  showing  mostly  NE–SW  trending,  north-western 

dipping  in  the  northern  and  ENE–WSW-trending,  north- 

western dipping planes in the southern side of the area.

•  The  Edremit  Travertine  is  an  important  deposit  in  that  it 

records the recent deformation history in the area. The re-

sults indicate that the main compression direction is appro-

ximately  N 35º W  (Fig.  6).  The  travertine  records  two 

different motions on the faults. It means that the geological 

evolutionary history of the area included at least two diffe-

rent tectonic regimes.  

•  The upper layers of the travertine deposit to be in the soft- 

porous rock quality as lithological have made it difficult to 

observe  the  joint  sets  clearly  over  a  large  area  (Ismat  & 

Mitra 2005). This fact has caused the developing joints to be 

widely separated and have gaps. 54 measured joint planes 

belonging to the travertine have a N–S trend that is confor-

mable  with  the  direction  of  left  lateral  strike-slip  faults 

deforming the travertines. Mainly, three groups of joint sets 

have been defined in the travertine (Fig. 4b)

•  The  contraction  direction  N 35º W  has  been  proved  by  

the joints and beddings developed in the Edremit Traver tine. 

It supports recent configurations of principal stress axes.   

•  The  Elmalık  reverse  fault  has  a  bend  at  its  middle  sector  

and these two parts (northern and southern). This bending 

creates  a  different  character  in  faulting.  The  northern  

part  is  a  reverse  fault  with  dextral  component  and  

southern  part  is  a  dextral  strike-slip  fault  with  reverse 

component.

•  The Elmalık Reverse fault is a tear fault in its southern edge 

that  deforms  the  Gürpınar  Reverse  fault  in  dextral 

displacement.

Acknowledgements:  This  article  includes  some  results  of 

doctoral research which was supported by Istanbul University 

Research Fund (project no:19486) of first author. The authors 

would  like  to  thank  Prof.  Hayrettin  Koral  for  editing  and 

 guiding this paper. Our students from Van Yuzuncu Yil Uni-

versity Department of Geology were helpful on field studies, 

we would thank their effort too. The authors are also grateful 

for support of Handling Editor Prof. Rastislav Vojtko spending 

much  time  for  editing  this  paper.  Finally,  the  reviewers  are 

appreciated.  Their  suggestions  and  critical  reading  signifi -

cantly improved this manuscript. 

References

Acarlar  M.,  Bilgin  Z.A.,  Erkal  T.,  Güner  E.,  Şen A.M.,  Umut  M., 

 Elibol E., Gedik İ., Hakyemez Y. & Uğuz M.F. 1991: Geology of 

East  and  North  of  Lake  Van  [Van  Gölü  Doğu  ve  Kuzeyinin 

 Jeolojisi]. Open 

file report, Mineral Research and Exploration 

 Archive,  No: 9469, 1–93 (in Turkish). 

Aksoy E. 1991: Stratigraphy of the east-northeastern region of Van 

city [Van şehri doğu-kuzeydoğu yöresinin stratigrafisi]. In: Geo-

logy Symposium of Ahmet Acar. Çukurova University, Adana, 

1–10 (in Turkish).

Aksoy  E.  &  Tatar Y.  1990:  Stratigraphy  and  tectonics  of  the  east- 

northeastern region of Van city [Van İli doğu-kuzeydoğu yöresi-

nin stratigrafisi ve tektoniği]. TUBITAK Journal of Nature 14, 

628–644 (in Turkish with English abstract).

Ambraseys N.N. & Finkel C.F. 1995: The seismicity of Turkey and 

adjacent Areas: A historical review 1500–1800. Eren publishing 

and booktrade, İstanbul, 1–240.

Arpat E., Şaroğlu F. & İz H.B. 1977: 1976 Çaldıran earthquake. Earth 

and Human 2, 1, 29–41.

Bhattacharya A.R. 1992: A quantitative study of hinge thickness of 

natural folds: some implications for fold development. Tectono-

physics 212, 371–377.

Bayly M.B. 1971: Similar folds, buckling and great circle patterns.  

J. Geol. 79, 110–118.

Bayly M.B. 1974: An energy calculation regarding the roundness of 

folds. Tectonophysics 24, 291–316.

Caputo  R.,  Pitsitelli  S.,  Oliveto A.,  Rizzo  E.  &  Lapenna  V.  2003:  

The use of electrical resistivity tomographies in active tectonics: 

examples from the Tyrnavos Basin, Greece. J. Geodyn. 36, 19–35.

Caputo R., Salviulo L., Pitsitelli S. & Loperte A. 2007: Late Quater-

nary  activity  along  the  Scorciabuoi  Fault  (Southern  Italy)  as 

 inferred  from  electrical  resistivity  tomographies.  Annals of 

 Geophysics  50, 2, 213–224.

Cisternas  A.,  Philip  H.,  Bousquet  J.C.,  Cara  M.,  Deschamps  A., 

 Dorbath L., Dorbath C., Haessler H., Jimenez E., Nercessian A., 

Rivera  L.,  Romanowicz  B.,  Gvishiani  A.,  Shebalin  N.V., 

 Aptekman I., Arefiev S., Borisov B.A., Gorshkov A., Graizer V., 

Lander A.,  Pletnev  K.,  Rogozhin A.I.  & Tatevissian  R.  1989:  

The Spitak (Armenia) earthquake of 7 December: field observa-

tions, seismology and tectonics. Nature 339, 675–679.

Colella A., Lapenna V. & Rizzo E. 2004: High-resolution imaging of 

the high agri valley basin (Southern Italy) with electrical resisti-

vity tomography. Tectonophysics 386, 29–40.

Degens E.T., Wong B.K., Kurtman F. & Finckh P. 1978: The Geology 

of Lake Van. Open file report, Mineral Research and Explora-

tion Archive, No:169, 1–153. 

Demanet D., Renardy F., Vanneste K., Jongmas D., Camelbeek T. & 

Meghraoui  M.  2001:  The  use  of  geophysical  prospecting  for 

imaging active faults in the Roer Graben, Belgium. Geophysics 

614, 1, 78–89.

Dewey  J.F.,  Hempton  M.R.,  Kidd  W.S.F.,  Şaroğlu  F.  &  Şengör 

A.M.C. 1986: Shortening of continental lithosphere: the neotec-

tonics of Eastern Anatolia — a young collision zone. In: Coward 

M.P. & Ries A.C. (Eds.): Collision Tectonics. Geol. Soc. London 

Spec. Publ. 19, 3–36.

Dhont D. & Chorowicz J. 2006: Review of the neotectonics of the 

Eastern Turkish–Armanian  Plateau  by  geomorphic  analysis  of 

digital  elevation  model  imagery.  Int. J. Earth Sci. (Geol.  

Rundsch.) 95, 34–49.

Emre Ö., Duman T.Y., Özalp S., Elmacı H., Olgun Ş. & Şaroğlu F. 

2013: Active Fault Map of Turkey, 1:1.125,000 [Türkiye’nin Ak-

tif Fay Haritası, 1:1.125,000]. General Directorate of Mineral 

Research and Exploration, Special Publication, Ankara, Turkey, 

30, 1–181. ISBN: 978-605- 5310-56-1 (in Turkish).

background image

207

DEFORMATION PATTERNS IN THE VAN REGION (EASTERN TURKEY)

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2019, 70, 3, 193–208

Erdem N.P. & Lahn E. 2001: Earthquake Cataloque of Turkey with 

Explanation (Türkiye deprem Kataloğu). Yıldız Technical Uni-

versity Publications, No:  IN-KT-2001.007,  İstanbul,  1–63  (in 

Turkish).

Ergin K., Güçlü U. & Uz Z. 1967: A catalog of earthquakes for Turkey 

and surroundings area [Türkiye ve Civarının Deprem Kataloğu] 

(MS.  11-1964).  ITU Publications 28,  1–58  (in  Turkish  with 

 English abstract).

Fazzito S.Y.,  Rapalini A.E., Cortés J.M. & Terrizzano C.M. 2009: 

Characterization of Quaternary faults by electric resistivity to-

mography  in  the  Andean  Precordillera  of  Western  Argentina. 

Journal of South American Earth Sciences 28, 217–228.

Giocoli A., Magrì C., Vannoli P., Piscitelli S., Rizzo E., Siniscalchi A., 

Burrato P., Basso C. & Di Nocera S. 2008: Electrical Resistivity 

Tomography investigations in the Ufita Valley (Southern Italy). 

Annals of Geophysics 51, 1, 213–223.

Göğüş O.H. & Pysklywec R.N. 2008: Mantle lithosphere delamina-

tion  driving  plateau  uplift  and  synconvergent  extension  in 

 eastern  Anatolia.  Geology 36, 723–726.

Guidoboni E., Compastri A. & Traina G. 1994: Catalogue of Ancient 

Earthquakes  in  the  Mediterranean  area  up  to  the  10

th

 century. 

ING-SGA Book, Vol. 1, Bologna, 1–504.

Gürboğa Ş. 2015: Source fault of 19 August 1966 Varto earthquake 

and its’ mechanism: New field data, Eastern Turkey. Journal of 

Asian Earth Sciences 111, 792–803. 

Horasan G. & Boztepe-Güney A. 2007: Observation and analysis of 

low frequency crustal earthquakes in Lake Van and its vicinity, 

Eastern  Turkey.  J. Seismology 11, 1,  https://doi.org/10.1007/

s10950-006-9022-2

Ismat Z. & Mitra G. 2005: Folding by cataclastic flow: evolution of 

controlling  factors  during  deformation.  J. Struct. Geol. 27, 

 2181–2203.

Ketin I. 1977: The main orogenic events and paleogeographic evolu-

tion of Turkey. Bulletin of Mineral Research and Exploration 88, 

1–4. 

Koçyiğit A., Yılmaz A., Adamia S. & Kulashvili S. 2001: Neotecto-

nics of East Anatolian Plateau (Turkey) and Lesser Caucasus: 

Implication for transition from thrusting to strike-slip faulting. 

Geodin. Acta 14, 177–195.

Koçyiğit A.  2013:  New  field  and  seismic  data  about  the  intraplate 

strike-slip  deformation  in  Van  region,  East Anatolian  plateau,   

E. Turkey. Journal of Asian Earth Sciences 62, 586–605. 

KOERI  2009: A  Cataloque  of  Source  Parameters  of  Moderate  and 

Strong Earthquakes for Turkey and its Surrounding Area (1938–

2008)  [Türkiye  ve  Çevresi  Faylanma-Kaynak  Parametreleri 

(MT) Kataloğu (1938-2008)]. Boğaziçi University Publications, 

No: 1026, 1–43 (in Turkish).

KOERI 2011: Probabilistic Assessment of the Seismic Hazard for the 

Lake  Van  Basin,  October.  http://www.koeri.boun.edu.tr  (last 

 access: December 23, 2011).

McClusky S., Balassanian S., Barka A., Demir C., Ergintav S., Geor-

giev I., Gürkan O., Hamburger M., Hurst K., Kahle H., Kastens 

K., Nadariya M., Ouzouni A., Paradissis D., Peter Y.,  Prilepin 

M., Reilinger R., Sanli I., Seeger H., Tealeb A., Toksöz M.N. & 

Veis G. 2000: GPS constraints on plate kinematics and dynamics 

in the Eastern Mediterranean and Caucasus. J Geophys Res 105, 

5695–5719.

MTA 2007: Geological Maps of Turkey. Van-K 50, Scale: 1:100,000; 

1 sheet.

Nguyen F., Garambois S., Jongmans D., Pirard E. & Loke M.H. 2005: 

Image  processing  of  2D  resistivity  data  for  imaging  faults.  

Journal of Applied Geophysics 57, 260–277.

Oruç  B.,  Gomez-Ortiz  D.  &  Petit  C.  2017:  Lithospheric  flexural 

strength and effective elastic thicknesses of the Eastern Anato-

lian and surrounding region. Journal of Asian Earth Sciences 

150, 1–13. 

Örçen S., Tolluoğlu A.Ü., Köse O., Yakupoğlu T., Çiftçi Y., Işık A., 

Selçuk  L.,  Üner  S.,  Özkaymak  Ç.,  Akkaya  İ.,  Özvan  A.,  

Sağlam  A.,  Baykal  M.,  Özdemir  Y.,  Üner  T.,  Karaoğlu  Ö.,  

Yeşilova Ç. & Oyan V. 2004: Investigation of Sedimentological 

Properties and Active Tectonism for Seismicity in Plio-Quater-

nary  Sediments  of  Van  City  Urbanization  Areas  (Van  Şehri 

Kentleşme  Alanlarında  Yüzeyleyen  Pliyo-Kuvaterner  Çökel-

lerinde  Sedimantolojik  Özelliklerin  ve  Aktif  Tektonizmanın 

 Depremselliğe  Yönelik  İncelemesi).  TÜBİTAK-VAP  Research 

Project YDABAG-101Y100, 1–162  (in  Turkish  with  English 

abstract).

Özkaymak Ç. 2003: Active Tectonic Features of Van city and Sur-

roundings. MSc Thesis, Institution of Science, Van Yüzüncü Yıl 

University, 1–76.

Özkaymak Ç., Yürür T. & Köse O. 2004: An example of interconti-

nental active collisional tectonics in the Eastern Mediterranean 

region (Van, Eastern Turkey). In: Fifth International Symposium 

on Eastern Mediterranean Geology (5th ISEMG). Thessaloniki, 

Greece, 153–156. 

Özkaymak Ç., Sözbilir H., Bozkurt E., Dirik K., Topal T., Alan H. & 

Çağlan D. 2011: 23 October 2011 Seismic Geomorphology of 

the Van  Earthquake  and  its  Relationship  with Active Tectonic 

Structures in Eastern Anatolia [23 Ekim 2011 Tabanlı-Van Dep-

reminin Sismik Jeomorfolojisi ve Doğu Anadolu’daki Aktif Tek-

tonik Yapılarla  Olan  İlişkisi].  Jeoloji  Mühendisliği  Dergisi — 

Journal of Geological Engineering 35, 2, 175–200 (in Turkish 

with English abstract).

Perinçek D. 1978: Southeast Anatolia autochthonous and allochtho-

nous  units  geology  symbols  [Güneydoğu Anadolu  otokton  ve 

allokton birimler jeoloji sembolleri]. TPAO Research Group, No: 

6657, 1–135 (in Turkish).

Poyraz S.A., Şengül M.A. & Pınar A. 2011: 23 October 2011 Van- 

Tabanlı  Earthquake  Source  Mechanism  and  Seismotectonic 

 Interpretation  [23  Ekim  2011  Van-Tabanlı  Depremi  Kaynak 

 Mekanizması ve Sismotektonik Yorumu]. İstanbul Yerbilimleri 

Dergisi — İstanbul Earth Sciences Journal 24, 2, 129–139 (in 

Turkish with English abstract).

Rebai S., Philip H., Dorbath L., Borissoff  B., Haessler H. & Cisternas A. 

1993:  Active  tectonics  in  the  Lesser  Caucasus:  coexistence  

of  compressive  and  extensional  structures.  Tectonics 12, 

 

1089–1114.

Reilinger  R.,  McClusky  S.,  Vernant  P.,  Lawrence  S.,  Ergintav  S., 

 Cakmak  R.,  Özener  H.,  Kadirov  F.,  Guliev  I.,  Stepanyan  R., 

 Nadariya M., Hahubia G., Mahmoud S., Sakr K., ArRajehi A., 

Paradissis D., Al-Aydrus A., Prilepin M., Guseva T., Evren E., 

Dmitrotsa A., Filikov S.V., Gomez F., Al-Ghazzi R. & Karam G. 

2006: GPS constraints on continental deformation in the Africa–

Arabia–Eurasia continental collision zone and implications for 

the dynamics of plate interactions. J. Geophys. Res. 111, 3–36. 

Rizzo E., Colella A., Lapenna V. & Piscitelli S. 2004: High-resolution 

images of the fault-controlled High Agri Valley basin (Southern 

Italy) with deep and shallow electrical resistivity tomographies. 

Phys. Chem. Earth 29, 321–327.

Soysal H., Sipahioğlu S., Kolçak D. & Altınok Y. 1981: Historical 

Earthquake Catalog of Turkey and its surroundings [Türkiye ve 

Çevresinin Tarihsel Deprem Kataloğu] (2100 B.C.–1900 A.D.). 

TÜBİTAK  Report  TBAG-341,  1–86  (in  Turkish  with  English 

 abstract). 

Şaroğlu F. & Yılmaz Y. 1986: Geological evolution and basin model-

ling  in  neotectonic  period  [Doğu Anadolu’da  neotektonik  dö-

nemdeki jeolojik evrim ve havza modelleri]. Bull. Miner. Res. 

Explor. Inst. (MTA) 107, 73–94 (in Turkish).

Şaroğlu F., Emre Ö. & Boray A. 1987: Active faults of Turkey and 

their  seismicity  [Türkiye’nin  diri  fayları  ve  depremsellikleri]. 

Open  file  report,  Mineral  Research  and  Exploration  Archive, 

No: 8174, 1–14 (in Turkish).

background image

208

ŞENGÜL, GÜRBOĞA, AKKAYA & ÖZVAN

GEOLOGICA CARPATHICA

, 2019, 70, 3, 193–208

Şaroğlu F., Emre Ö. & Kuşçu İ. 1992: The East Anatolian fault zone 

of Turkey. Ann. Tectonicae VI,  99–125.

Şengör A.M.C. & Kidd W.S.F. 1979: Post–collisional tectonics of the 

Turkish–Iranian plateau and a comparison with Tibet. Tectono-

physics 55, 361–376.

Şengör  A.M.C.  &  Yılmaz  Y.  1981:  Tethyan  evolution  of  Turkey:  

a plate tectonic approach. Tectonophysics 75, 181–241.

Şengör A.M.C., Görür N. & Şaroğlu F. 1985: Strike-slip faulting and 

related basin formation in zones of tectonic escape: Turkey as  

a case study. In: Biddle K.T. & Christie-Blick N. (Eds.): Stri-

ke-slip Deformation, Basin Formation and Sedimentation. Soc. 

Econ. Paleont. Mineral. Tulsa, Sp. Publ. 37, 227–264.

Şengör A.M.C., Özener S.M., Keskin M., Sakınç M., Özbakır A.D. & 

Kayan  İ.  2008:  Eastern  Turkish  high  plateau  as  a  small  Tur-

kic-type orogen: Implications for post-collisional crust-forming 

processes in Turkic-type orogens. Earth Sci. Rev. 90, 1, 1–48.

Şengül M.A., Koral H. & Altuncu S. 2012: 9 November 2011 Van 

Earthquake  Possible  Source  Fault  and  Effects  [9  Kasım  2011 

Van Depremi Olası Kaynak Fayı ve Etkileri]. In: 16. Active Tec-

tonics  and  Research  Group  Workshop,  ATAG  16,  İstanbul,  

18–19 October 2012. Abstract Book (Bildiri Özleri Kitabı), 38 

(in Turkish).

Tan O., Tapırdamaz M.C. & Yörük A. 2008: The Earthquakes Catalo-

gues for Turkey. Turkish Journal of Earth Sciences 17, 405–418.

Utkucu M. 2013: 23 October 2011 Van, Eastern Anatolia, earthquake 

(Mw7.1) and seismotectonics of Lake Van area. J. Seismology 

12, 783–805. 

Üner  S.,  Yeşilova  Ç.,  Yakupoğlu  T.  &  Üner  T.  2010:  Earthquake 

 induced  soft  sediment  deformation  structures  (seismites):  Van 

Gölü  Basin,  Eastern  Anatolia.  [Pekişmemiş  sedimanlarda  de-

premlerle  oluşan  deformasyon  yapıları  (sismitler):  Van  Gölü 

Havzası,  Doğu  Anadolu].  Yerbilimleri — Bulletin for Earth 

 Sciences 31, 1, 53–66 (in Turkish with English abstract). 

Valeton I. 1978: A morphological and petrological study of the terra-

ces  around  Lake Van, Turkey.  In:  Degens  E.T.  &  Kurtman  F. 

(Eds.): The Geology of Lake Van. Mineral Research and Explo-

ration Institute Publication 169, 6480.

Wise D.J., Cassidy J. & Locke C.A. 2003: Geophysical imaging of 

the Quaternary Wairoa North Fault, New Zealand: a case study. 

Journal of Applied Geophysics 53, 1–16.