Plio-quaternaty sediments, peleo-topography of the messinian evaporites ve salt tectonism in the Cilicia basin, Northeastern Mediterranean Sea

Abstract

Kilikya Baseni'ne ait derin sismik yansıma profilleri, 1974 ve 1977 yılları arasında R/V Shackleton tarafından elde edilmiş olup Plio-Kuvaterner ve Mesinyen evaporitlerini araştırmak için incelenmişlerdir. Kilikya Basenin'nde, İki farklı depolanma biriminin (Mesinyen evaporitleri ve Plio-Kuvaterner çökelleri) ve iki farklı erozyon yüzeyinin (M ve N yansımaları) varlığı, sismik verilerce kanıtlanmıştır. Ana erozyon yüzeyi, Mesinyen evaporitlerininin üst sınırını işaret eden M yansıma yüzeyi tarafından belirlenmektedir. Konsolide olmamış Plio-Kuvaterner çökellerinin tabanınında uzanan Mesinyen bölümü, nispeten karmaşık bir depolanma geçmişine sahip olduğu ve diyapirik rejimin başlıca kaynağı durumunda bulunduğu belirlenmiştir. Plio-Kuvaterner çökelleri, saydam tabakalarca oluşturulmuş bulunan domal yükselimlerle bozulmuş bulunan düzensiz ve sert bir taban yüzeyi tarafından sınırlanmışdır. Kuzey Kıbrıs kıyıları boyunca, profillerde kısmen fark edilen ikinci bir erozyon yüzeyi ise, Üst Mesinyen'in tabanını temsil eden zayıf süreksizliğe ve akustik olarak düşük seviyeli refleksiyon amplitüdüne sahip olan N reflektörü olduğu düşünülmektedir. Basen, batı'ya doğru maksimum 1300 metre su derinliğine sahiptir. Basenin kuzey ve kuzeydoğu bölgelerindeki kıta şelfi, delta bölgelerinin geniş uzanımlı platform alanlarını göstermekte ve tipik ilerleyen kıta sahanlığı olarak adlandırılmaktadır. Genel olarak, Kilikya Baseni'nin güney kıta yamacı, dar, basamaklı bir şekilde faylanmış, kayalıklı veya çok ince bir güncel çökel örtüsüyle kaplanmış bir durumdadır ve tipik erozyonal kıta sahanlığı olarak adlandırılmıştır. Gravite tektoniğinin bir sonucu olarak, kuzey Kilikya kıtasal alanın eğimi boyunca uzanan graben şeklinde bir depresyon gelişmiştir. Basen'in kuzeydoğu eğimi boyunca, deniz tabanı kanyon ve vadi sistemlerinin kompleks bir kombinasyonu ve basenin batı'sında ise Kilikya Kanyonu bulunmaktadır. Bu deniz tabanı kanyon ve vadi sistemleri, derin abisal düzlüğe doğru yayılım gösteren çökelleri doğudan batıya doğru taşımaktadırlar. Basen merkezinin derin kısımları ise oldukça düz bir yapıya sahiptir ve iyi bir şekilde dizilim gösteren çökellerle kaplanmıştır. Basen merkezindeki abisal düzlüğün çökelleri, tuzun kökenli yapılar tarafından hafif bir sekile düzensizleştirlmiştir. Mesinyen dönemi erozyon yüzeyinin `M` derinliği, tüm basen boyunca 400 ila 2800 m arası değişim göstermektedir. Türkiye'nin güney kıta sahanlığı boyunca, kıta şelfi ve eğiminin bulunduğu bölgelerdeki Plio-Kuvaterner çökellerinin kalınlıkları ise, 100 m ila 500 metre arasında bir değişim göstermektedir. Bu değişim büyük olasılıkla, yetersiz çökelimden ziyade şiddetli eğim aşağı çökel hareketlerinden ya da gravitasyonal düşmelerden kaynaklanmaktadır. Basene doğru yönelim gösteren her iki kıta sahanlığının kıta yamaçları, aynı yönelimde faylanmış çökelleri göstermektedir. Bununla beraber, en kalın çökel serileri derin basen düzlüğünde yığılım göstermişlerdir. Abisal zonun merkezinde ise, çökel kalınlığı belirgin bir şekilde artmakta ve 600 metreden 800 metreye kadar ulaşmaktadır. Kuzey Kıbrıs'ın kıta şelfi ve eğimi boyunca, çökel kalınlığı yaklaşık olarak 300 metre civarındadır. Bununla beraber, sediman kalınlığı, basene doğru artarak 300 m den 700 metreye kadar ulaşır. Kuzedoğudan, Güneybatıya doğru uzanım gösteren abisal düzlük boyunca en kalın çökell serileri ise, 700 ve 800 metrelik kontur hatlarıyla temsil edilmektedir. Daha da batıya doğru gidildikçe, çökel kalınlığı azalmakta ve 300 metreye kadar düşmektedir. Kilikya Baseni'nde başlıca sekiz farklı alanın bölgesel dağılımı, bu alanların stratigrafik ve yapısal özellikler kullanılarak belirlenmiştir. Bunlar; ilerleyen kuzey kıta sahanlığı, dar/basamaklı ve erozyonal güney kıta sahanlığı, büyüme faylanmalı güney kanat çökelleri, türbiditik çökeller, çözünüm-göçmesi depresyonları, platform şeklindeki çökeller, dalgalanmalı çökeller ve tuz diyapirizmi tarafından düzensizleştirilmiş basen yüzeyleri olarak adlandırılmışlardır.

Deep seismic reflection profiles collected between the years of 1974 and 1977 by R/V Shackleton from the Cilicia Basin, northeastern corner of the Mediterranean Sea, were interpreted to investigate the Plio-Quaternary sediments and Messinian evaporites. The presence of the two subsurface stratigraphic units (Messinian evaporites and Plio-Quaternary deposits) and also two different erosional surfaces (reflectors M and N) in the Cilicia Basin are evidenced by deep seismic data. The main erosional surface is marked by reflector M representing the top of the Messinian evaporites. The Messinian episode underlying the Plio- Quaternary unconsolidated sediments have a relatively complex depositional history, and appearing to have been the main source of the diapiric regime. The Plio-Quaternary sediment has been bounded by the irregular, strong subsurface horizon, which is pierced by dome-like elevations originating in transparent layers. The second erosional boundary, reflector N, which is partly seen on profiles from coasts of the northern Cyprus, is thought to be represented by the base of Upper Messinian. The reflector N having poorly discontinuous and acoustically low reflection amplitude does not show any regular continuity. The basin has a maximum depth about 1 300 m toward the west. The continental shelf of the northeastern and northern province of the basin shows broadly widening platform of the deltaic regions and called a typical progradational margin. The continental shelf of the southern margin of the Cilicia Basin is generally narrow, steep-faulted and rocky or thinly covered by modern sediments and called a typical erosional margin. The elongate graben- like depressions are well developed along the slope of the northern Cilicia margin as a result of the gravity tectonism. A complex combination of submarine canyon/valley systems existed along only the northeastern slope of the basin and at the western border of the basin (Cilicia Canyon). These canyon/valley systems transport the dispersal sediment into the deep abyssal plain from east to west. The deeper part of the central basin is nearly flat and covered with the well-stratified sediments. The central abyssal plain sediments are gently warped by the salt related structures. The depth of the Messinian Subaerial Erosional Surface `M` varies 400 to 2800 m all over the basin. The relatively thin Plio-Quaternary sediments on the shelf/slope environment varies 100-500 m thick along the southern margin of Turkey, probably resulted from the intense downslope sediment movement or gravitational sediment instabilities rather than from lack of sediments. The continental slopes of both margins trending basinward show the faulted sediments in the same trend. However, considerably thicker series accumulated in the deep basinal plain. In the center of abyssal zone, sediment thickness increases gradually 600-800 m. Sediment thickness is nearly 300 m thick along the shelf/slope environments of the northern Cyprus. However, the basinward thickness increases from 300 to 700 m. The thickest sediments at the abyssal plain extending from NE-SW are represented by contour lines of 700 and 800 m. To the further west, the sediment thickness slightly decreases and reaches to 300 m. The areal distribution of the eight different provinces in the Cilicia Basin is distinguished by using overall stratigraphic and structural properties. These are; progradational northern margin, narrow/steep and erosional southern margin, southern growth-faulted flank sediments, turbiditic deposits, the solution-collapse like depressions, platform-style sedimentation, the contourite drift deposits, and the basin plain deformation by salt diapirism.