Mudurnu vadisi boyunca kuvaterner yaşlı akarsu terası çökel kayıtlarının iklim değişiklikleri ve depremsellik açısından değerlendirilmesi

Abstract

Özet Sakarya Irmağı’nın önemli kollarından birisi olan Mudurnu Çayı, Köroğlu Dağlarının batı kesiminde yaklaşık 1500 km2 bir alanı akaçlayan önemli bir akarsudur. Çayın kuzey kesimi, kuzeyde Almacık Dağı (1830 m), güneyde ise Kapıorman (1590 m) ile Abant Dağları (1760 m) olarak tanımlanan dağ kuşakları arasında doğu-batı doğrultusunda uzanan, yüksek rölyefli, dar ve derin bir vadi içerisinde akar. Mudurnu Çayı vadisi olarak adlandırılan bu vadi, son yüzyıl içerisinde gerçekleşen 1957 Abant (M:7.0) ve 1967 Mudurnu Vadisi (M:7.1) depremlerinde kırılan Kuzey Anadolu Fayı’nın (KAF) oluşturduğu yaklaşık 2.5 km genişliğindeki bir makaslama zonu üzerinde gelişmiştir. Bu çalışmada, Bolu/Taşkesti ve Sakarya/Akyazı ilçeleri arasında kalan bir kesimde gözlenen genç kırıntılı birimlerin detaylı olarak haritalanması ve sistematiğinin konulmuştur. Proje kapsamında yürütülen arazi çalışmasında yapılan gözlemlerde bu birimlerin: (1) vadinin yüksek rölyefi ve hızlı aşındırması nedeniyle sürekli kararsız olan yamaçları boyunca gelişen heyelanların Mudurnu Çayı’nı peryodik olarak setlemesi sonucu gelişen geçici bir göl içerisinde depolanan ince kırıntılı ve fosilli seviyeler. (2) özellikle de çeşitli seviyelerde korunmuş olarak bulunan depolanmalı/aşınmalı akarsu teras seviyeleri olduğu anlaşılmıştır. Çökel paketlerinin yaşlandırılmasında feldispat mineralinden Kızılötesi Işınım Yöntemi (Infrared Stimulated Luminescence, IRSL/SAR); karbon ve karbonat kavkılardan, C14 ve karbonat kavkılardan Uranyum serisi yöntemleri kullanılmıştır. Böylelikle dış drenaja açık yüksek enerjili bir akarsuyun iklim değişikliklerine verdiği hızlı cevap ile doğrultu atımlı faylanma tarafından şiddetle deforme edilen ve oluşan yüksek rölyef nedeniyle de sürekli büyük yamaç hareketlerine maruz kalan bir bölgenin jeomorfolojik evriminin basamakları ortaya konulmuştur. Proje süresince elde edilen sonuçlara göre depolanmalı teraslar ~180 binyıldan (110 m) Holosen’e (~12 by/15 m) kadar gelişimini sürdürmüştür. Bu seviyeler denizel izotop katları sınıflamasına göre soğuk ve kurak dönemlere karşılık gelmektedir. Buna göre vadinin kazılım hızı 0.6-0.8 mm/yıl olarak hesaplanmıştır. Erken-Orta Holosen’de (7000-6000 yıl) gerçekleşen Yarbaşı heyelanı ile ilişkili oluşan ve 1000-1500 yıl varlığını sürdüren göl içerisinde depolanan çökeller, vadiyi setleyen heyelan molozunun aşılmasıyla hızla aşındırılmıştır. Bu çökellerin KAFZ kuzey ve güneyindeki pozisyon değişimine bağlı olarak Taşkesti kesiminde genişlemeli bir büklüm yapan fayın düşey kayma hızı 3.3-3.6 mm/yıl olarak hesaplanmıştır.

Abstract Mudurnu River is one of the major tributaries of the Sakarya River Drainage system which drains a wide area of 1500 km2 The northern catchment of the river flows through the major uplifts such as Mt. Almacık (1830 m) in the North and Mt. Kapıorman (1590 m) and Mt Abant (1760 m) in the South forming a very narrow and deep valley with high relief. This valley is formed within the 2.5 km wide deformation zone of the North Anatolian Fault (NAF) and called as Mudurnu Valley where the area is subject to coseismic deformation during 1957 Abant (M:7.0) and 1967 Mudurnu Valley (M:7.1) earthquakes. The stratigraphy fluvial and lacustrine formations in this narrow valley are studied within the context of this study. Field observations indicate that these units can be classified as (1) layers of fine clastics and fossiliferous zones which are deposited in temporal lakes formed after major landslides damming the Mudurnu River. (2) Strath and depositional terrace staircases formed after the rapid incision of the Mudurnu River and preserved at the steep slopes of the valley. High resolution dating of these sedimentary units using infrared stimulated luminescence (IRSL/SAR) method accompanied with radiocarbon and U-series made possible to understand the evolution of this valley in terms of fluvial response to climate change, active tectonic deformation and landslides which form repetitively because of the steep valley slopes. According to mapping and dating of these sequences, it is now revealed that the depositional terraces are preserved max at +100 m (relative height above river base) and date as ~180 ka forming at least 3 terraces until Holocene (~12 ka/15 m). The depositional phases correspond to cold and drought climatic periods according to MIS classification. The incision rate of Mudurnu River is calculated as 0.6-0.8 mm/year showing a linear trend. A major landslide occurred in Early-Middle Holocene (7-6 ka) blocking the valley and thus forming a temporary lake lasted at least 1.5 ka affecting a wide (and now populated) area. The relative positions of the related fine grained units which are cut and displaced by the North Anatolian Fault indicate a 3.3-3.6 mm/year vertical slip rate dissolved on the fault.