Marmara Denizi doğusunda çökel jeokimyası ve sedimentolojisi yöntemleri ile fay etkinliğinin araştırılması

Abstract

Bu çalışmada Çınarcık Çukurluğunda depremlerle oluşmuş kütle akmalarını ve aktif fay hatları üzerinde üzerinde olası hidrotermal çıkışları araştırmak amacıyla 4 adet karot sedimentolojik, mineralojik ve jeokimyasal metodlarla incelenmiştir. Karotlar amaca uygun belli aralıklarla örneklenmiştir. Örneklerde tane boyutu dağılımı, toplam karbonat, organik karbon, `toplam` metal ve kil- mineral analizleri yapılmıştır. Karotlarda kütle akmaları ve bazı litolojik sınırlar AMS 14C yöntemiyle yaşlandırılmış tır. Sedimentolojik çalışmalar sonucunda Çınarcık Çukurluğu'ndan alınan CAG-3 ve C-15 karotlarmda genel siltli kil özelliğini bozan, 1 mm - 2 cm kalınlığında üçer adet kumlu çamur birimi bulunmuştur. Bu seviyelerin bentik foraminifer-tür analizleri, malzemenin yamaçtan 1200 m'lik derinliğe türbiditik akıntılarla taşındığını göstermektedir. Bu seviyeler, simektit yönünden nisbeten daha zengindir. Ayrıca kuvars, kalsit, kavkı ve kavkı kırıntısı, pirit, muskovit, biyotit ve ağır mineral olarak epidot ve granat içermektedir. Çamurlu türbiditlerden ikisinin 14C yaşları (MS 957 ± 43 ve MS 578 ± 31), yöntemin hata limitleri içerisinde, IX şiddetindeki 26 Ekim 986 İstanbul-Trakya ve X şiddetindeki 15 Ağustos 553 İstanbul-Kocaeli depremleri ile örtüşmektedir. Bu sonuç, sedimentolojik özellikleriyle birlikte değerlendirildiğinde, türbiditik seviyelerin tektonik-sismik etkinliklerle ilişkili olabileceğini göstermektedir. Karotlarda diğer bir türbiditik seviye GÖ 6573 ± 87 takvim yılı olarak yaşlandırılmıştır. 14C yaşlan kullanılarak ve lineer-sedimentasyon hızı varsayılarak diğer türbiditik seviyelerin yaşları GÖ 3570, 3790 ve 5840 yıl olarak hesaplanmıştır. CAG-3 ve C- 15'deki çökelme hızları önemli bir farklılık göstermemesine karşın, bu iki karottaki türbiditik seviyeler yaş olarak birbirleriyle deneştirilememektedir. Bu da bu türbiditik seviyelerin havza içerisinde lokal olarak geliştiğini göstermektedir. İzmit Körfezi'nde 46 m su derinliğinde bir basınç sırtı üzerinde alınan İZ-30 karotunda GÖ 3276±48 takvim yılı yaşında bir moloz akıntısı saptanmıştır. Bu moloz akıntısı olasılıkla o tarihteki bir depremle tetiklenmiştir. Bu karotun tabanına yakın bir bölümde, kavkı kırıntılı, yuvarlanmış çakılcıklı siltli kum birimi ile temsil edilen ve GÖ 9364±64 yıl olarak yaşlandırılan eski bir kıyı çizgisi bulunmuştur. İZ-30 karotu ve Büyük Çekmece açıklarında yine fay hattı üzerinde alınan BUC-10A karotunda yapılan kalkofil metal (Fe, Mn, Cu, Pb ve Zn) analizleri hidrotermal etkinliğe bağlı herhangi bir zenginleşmeyi göstermemektedir.

Four sediment cores from the Çınarcık Basin in the eastern Marmara Sea were studied to investigate the mass flows and their possible connection with the earthquakes, and to search for signs of metal and mineral enrichment in sediments due to possible submarine hydrothermal activity along active faults, using sedimentological, minerological and geochemical methods. The cores were sub-sampled and the samples were analyzed for grain size, total carbonate, organic carbon, total metal and clay minerals analyses. The mass flows and some lithological boundries were dated by AMS 14C method. Sedimentological studies indicated the presence three sandy mud units of 1 mm - 2 cm thickness in each of cores CAG-3 and C-15 in the 1200-m deep part of the Çınarcık Basin. Benthic foraminiferal distributions in these levels show that they have been transported by turbidity currents from the slope regions to the deep floor of the basin. These muddy turbiditic mass-flow deposits are enriched in smectite, in addition to quartz, calcite, shells and shell fragments, pyrite, muscovite, biotite, epidote and garnet. 14C ages (AD 957±43 and AD 578±31) of the two muddy turbiditic units overlap with the historical İstanbul-Thrace (intensity = 10) and İstanbul-Kocaeli (intensity = 9) earthquakes of 26 October 986 and 15 Agust 553, respectively. This overlap, together with sedimentological characteristics, strongly suggests that the turbiditic levels are related to the tectono-seismic activitiy. The age of a third turbiditic level was found to be 6573±87 a BP (calendar) by AMS 14C. The remaining turbiditic levels were dated by assuming a lineer sedimentation rate between the 14C-dated intervals and penecontemporary core top. The extrapolated ages for these levels are 3570, 3790 and 5840 a BP. The turbiditic levels in core CAG-3 cannot be correlated with those in C-15, indicating that the turbiditic levels were probably locally deposited in different part of the basin. A debris flow, dated 3276± 48 a BP (calendar), was identified in Core İZ-30 located on a pressure ridge on an active fault branch in 46 m water depth in the western İzmit Gulf. The debris flow was most likely triggered by an earthquake. Core İZ-30 contains a shelly, pebbly silt sand unit. This layer clearly represents a palaeo-shoreline and was dated 9364±64 a BP (calendar). Chalcophile element (Fe, Mn, Cu, Pb, Zn) concentrations in cores İZ-30 and BUC-10A (off Büyükçekmece), both located on active faults, give no evidence of hydrothermal activity.