Marmara, Karadeniz ve Kuzey Ege denizlerinde sapropelik birimlerin ve bunlarla ilişkili çökellerin organik jeokimyası

Abstract

ÖZET Bu araştırmada Marmara Denizi'nde günümüzden önce 10.600-6400 ve 4750-3200 yıllan arasında oluşmuş iki sapropelik sediment tabakası ile Karadeniz'de Holosen sapropeli ve Kuzey Ege Denizi'nde bir karot örneği organik jeokimyasal yöntemlerle incelenmiştir. Marmara Denizi sapropelik tabakalarının organik karbon (Corg) içerikleri %0.7-2.9 arasında değişmektedir. Bu nispeten düşük organik karbon değerleri yüksek kırıntı malzeme girdileri ile organik maddenin seyrelmesinden dolayıdır. Marmara Denizi örneklerinde C/N ve 813C oranlan ile hidrojen indeks (HI) değerleri, bu denizin göl döneminden deniz dönemine geçiş gösterdiği günümüzden 12000 yıl öncesinden 3000 yıl öncesine değin, denizel kökenli organik madde girdisinin dereceli olarak arttığım göstermektedir. Düşük HI değerleri, sapropelik çökellerin genel olarak oksik su koşullan altında çökelimine işaret etmektedir. Ancak Marmara denizi sapropelik çökellerinin düşük pr/ph oram (<1), dip suyunun oksijence fakir olduğunu göstermektedir. Pirogramlara göre organik madde alkanlarca zengin olup, düşük molekül ağırlıklı n-alkanlar içermektedir. Ancak Marmara sapropelik tabakalan Karadeniz sapropeline göre n-alkanlarca ve piroliz edilebilir organik karbonca daha fakir; aromatik hidrokarbonlarca daha zengindir. Yüksek molekül ağırlıklı n-alkanlar içermemektedir. Karadeniz sapropelinin Corg miktan %9.7-23.8 arasında değişmektedir. C/N ve 813C oranlan Karadeniz'de sapropel biriminin üstteki kokolit biriminden daha yüksek oranda karasal organik madde içerdiğini göstermektedir. Karadeniz sapropeli alkanlarca zengin olup, düşük molekül ağırlıklı n-alkanlar yanında yağ asitleri ve yüksek molekül ağırlıklı n-alkanlar da içermektedir. Karadeniz sapropeli bitümeninin Pr/ph oranı düşük (<1) olup, bu oran anoksik ve tuzlu dip suyu koşullarına işaret etmektedir. Bu çalışmada saptanan organik madde bileşiminin karot derinlikleri boyunca dağılımı, Marmara Denizi ve Karadeniz sapropellerinin ilk oluşum dönemlerinde önemli karasal organik madde girdisine ve bu girdinin zaman içerisinde azaldığına işaret etmektedir. Marmara denizi alt sapropelik tabakasının Ege ve Akdeniz'de çökelmiş Sİ sapropeli ile eş zamanlı olması ve köken olarak benzer organik madde dağılımı, bu tabakalann oluşumunun aynı olaylarla denetlendiğini çağrıştırmaktadır. Bu sapropeller olasılıkla Karadeniz'den bol su girdisinin neden olduğu su tabakalanması ve yüksek organik üretim ile oluşmuştur. Kuzey Ege Denizi karotunda organik maddece zengin herhangi bir sapropelik birime rastlanmamıştır.

ABSTRACT Organic geochemistry of two sapropel and sapropelic sediment units from Marmara Sea, the Holocene Sapropel from the Black Sea and a sediment core from northern Aegean Sea were studied. The sapropelic sediment units of 10.600-6400 and 4750-3200 yr BP contains 0.7- 2.9% Corg. These low Corg contents are mainly due to dilution from high detrital mineral input. C/N, 813C and hydrogen index (HI) values of the Marmara Sea sediment cores show that starting from the time of inflow of Mediterranean waters at 12000 yr BP until about 3000 yr BP, the proportion of marine organic matter increased gradually with time. Low HI values suggest that the lower-layer water conditions were generally oxic, but the low pr/ph ratio of the bitumen fraction show that the bottom waters were at least depleted in oxygen during the deposition of the Marmara sapropelic layers. The organic matter mainly consists of low molecular n-alkanes. These layers are more enriched in aromatic hydrocarbons, but more depleted in n-alkenes and pyrolazible organic carbon compared to the Black Sea sapropel. They are also characterized by the absence of high molecular n-alkanes. The Corg content of the Black Sea sapropel varies between 9.7 % and -23.8 %. The C/N and 813C ratios indicate that the Black Sea sapropel contains a higher proportion of terrestrial organic matter than the overlying coccolithic unit. The Black Sea sapropel is enriched in alkenes and low molecular weight n-alkanes, with lesser amounts of fatty acids and high- molcular weight n-alkanes. The pr/ph ratio of this unit is low (<1), indicating unoxic and saline bottom water conditions. Downcore distribution of organic matter composition in the sapropel and sapropelic sediments of Marmara and Black seas shows that the onset of sapropel deposition is characterized with a high input of terrestrial organic matter, and that this input decreased in time towards the top of the sapropels. The coeval deposition of the Marmara lower sapropelic layer and the SI sapropel of the Aegaen and eastern Mediterranean seas, together with similar distribution of organic matter type, implies that these two units are co-genetic. They were probably deposited during a time of high influx of river waters from the Black Sea, which may have induced the water stratification and high organic productivity in the Marmara and the Aegean seas, leading to the sapropel deposition. No sapropel or sapropelic sediments were identified in the north Aegean sediment core. in