Gökgöl çevresinde yüzlek veren turneziyen (karbonifer) yaşlı denizel birimlerin stratigrafik ve sedimantolojik özellikleri (Yılanlı formasyonu, KB Türkiye)

Abstract

Bu çalışmada Zonguldak Bölgesi'nde (Kuzeybatı Türkiye-Batı Pontitler) yer alan Turneziyen'e (Karbonifer) ait sığ denizel birimler incelenmiştir. İstifin fosil içeren seviyeleri bentik foraminifer biyozonları ile mercan fosillerine (Campophyllum, Pseudochaetetes gibi) (DFZ7 ve MFZ2 biyozonları: Poty vd., 2006) göre Turneziyen (Karbonifer) olarak kabul edilmektedir (Denayer, 2016). İncelenen birimler, Yılanlı Formasyonu'nun üst bölümünü oluşturan, kireçtaşı, dolomitik kireçtaşı ve ince tabakalı siyah şeylleri kapsar. Çalışmanın amacı, söz konusu birimlerin stratigrafik ve sedimantolojik özelliklerini inceleyerek fasiyes analizi yapmak ve çökelme ortamları hakkında yorumlamalarda bulunmaktır. Bunun yanısıra, çalışma alanındaki ortamsal özelliklerin Devoniyen/Karbonifer geçişi ile Tournasiyen dönemlerinde küresel ölçekte gerçekleşen iklimsel olaylarla ilişkili olup olmadığı karşılaştırılmış ve buna yönelik bir değerlendirme de yapılmıştır. Çalışma sırasında 143 metre kalınlığında ayrıntılı Ölçülü Stratigrafik Kesit alınmış ve kesit boyunca sistematik olarak 111 adet örnek alınmıştır. Arazi çalışmalarında bitüm kokulu (metan gazı) laminalı kireçtaşı, açık ve koyu gri renklikireçtaşları, çörtlü kireçtaşları ve tabakaların arasında gelişen ince tabakalı bitüm kokulu siyah şeyllerle birlikte killi kumlu ara seviyeler belirlenmiş ve makro ölçekte gözlenen sedimanter fasiyesler olarak 5 adet fasiyes tanımlanmıştır. Petrografik incelemelerde ise istifte tanetaşı, istiftaşı ve vaketaşı olmak üzere 3 tane mikrofasiyes ve 7 tane alt-mikrofasiyes tanımlanmıştır. Tanımlanan mikrofasiyeslerde bol miktarda mercan, brakiyopod, pellet, foraminifer, ostrakod, bivalvia, gastropod, alg, intraklastlar ve stramatolitik yapılar gözlenmiştir. Mikrofasiyes analiz sonuçları, istifin sığ deniz ortamlarda (gelgit kuşakları ve kısıtlı lagün ortamları gibi) çkeldiğini göstermektedir. Çalışma alanında gözlenen makro ve mikro fauna toplulukları arasında en dikkat çekici olan grup, iki farklı dönemde iki farklı topluluk olarak gözlenen ve zengin cins ve tür içeriğine sahip rugosa ve tabulata mercanlardır (Denayer, 2016). Fransa, Almanya, Çin ve Kuzey Amerika'da yapılan çalışmalarda, fosil topluluklarının toplu yok olmalarına neden olan faktörlerin Devoniyen - Karbonifer geçişinde ve Turneziyen sırasında küresel ölçekte gerçekleşmiş büyük iklimsel krizler (örneğin, Devoniyen sonundaki Hangenberg olayı ve Turneziyen'deki Alum şeyl olayı gibi) olduğu düşünülmektedir (Kaiser vd., 2015; V.Zhuravlev, 1998). Bununla birlikte, bölgede şimdiye kadar denizel faunanın ve özellikle mercan fosillerinin toplu yok olmasına neden olan iklim değişikliklerine ilişkin hiçbir bulgu bulunmamaktadır (Denayer, 2014/2016). Fasiyes analizleri sonucunda, istifte siyah çörtlü kırıntılı kireçtaşları ile ilk kez tespit edilen siyah şeyl tabakalarının Tournasiyen'deki Alum Şeyl Olayına ait göstergeler olabileceği yorumu yapılmıştır. Siyah şeyllerin varlığı deniz tabanındaki anoksik ortamlarda depolan organik maddece zengin ortam koşullarını temsil etmektedir. Siyah çörtlerin boşluklara dolması ve mercan gövdelerinin silisle dolması ise volkanik kökenli suların kırıntılı tortullarla birlikte ortama girmesini göstermektedir. Bu faktörler karbonat çökelimini sona erdirmiş ve iklimsel olaylarla ilişkili olarak karbon çevriminde düzensizliğe (pertürbasyon) neden olmuştur. Sonuçta, incelediğimiz istifteki anoksik ortam koşulları ile fosillerin toplu yokolmalarına dair bulgularımızın, Tournasiyen döneminde gerçekleşen ve Alum Şeyl Olayı adı verilen iklimsel kriz olaylarıyla karşılaştırılabileceği sonucuna varılmıştır.

In this study, a shallow marine units of Tournasian (Carboniferous) located in the Zonguldak Area (North-West Turkey Pontides) were examined. The fossil-bearing levels of the sequence are accepted as Tournasian (Carboniferous) according to benthic foraminiferal biozones (DFZ7 and MFZ2) of Poty et al. (2006) and coral fossils (Campophyllum,Ppseudochaetetes) of Denayer, (2016). The studied units consist of limestone, dolomitic limestone and thin bedded black shales which form the upper part of the Yılanlı Formation. The main aim of the study is to make facies analysis by interpreting the stratigraphic and sedimentological characteristics of the units and to make interpretations about the depositional environments. Moreover, the relationship between environmental characteristics in the study area and the global climatic events during the Devonian / Carboniferous transition and Tournassian periods were compared and some evaluation was made for this purpose. During the study, a detailed measured stratigraphic section of 143 meters thickness was measured and 111 samples were systematically collected along the section. In the field studies, thin-laminated limestones with bitumen-scented (methane gas), light and dark gray limestones, cherty limestones and thin-bedded bitumen-scented black shales developed between the layers and clayey sandy intercalations were identified and five macrofacies were separated as macrofacies observed. In petrographic investigations, three microfacies (grainstone, packstone and wackstone) and seven sub-microfacies were identified. Abundant corals, brachiopods, pellets, foraminifera, ostracods, bivalve, gastropods, algae, intraclasts and stramatolytic structures were observed in the identified microfacies (Denayer, 2014/2016).The results of microfacies show that the sediments of the succession deposited in shallow marine environments (such as tidal zones and restricted lagoon environments). Among the macro and micro faunal communities, rugosa and tabulata corals with rich in genus and species content were observed as two different groups in two different periods. In some studies conducted in France, Germany, China and North America, the major climatic crises that globally observed during the Devonian - Carboniferous transition and the Tournasian (e.g. Hangenberg and Alum Shale Event) is thought to be the causes of the extinction of fossil assemblages (Kaiser et al. 2015; V.Zhuravlev, 1998). However, no evidence of climatic events has been revealed so far for the total destruction of marine fauna, especially for coral fossils. However, as a result of the facies analysis we conducted within the scope of the thesis, it was concluded that the black shale layers with black chert clastic limestones in the sequence may be indicative of the Alum Shale Event in Tournassian. The presence of black shales represent organic-rich matters and their conditions in anoxic environments at the seafloor. The filling of the black cherts into the cavities and the coral bodies with silica indicate that the waters of volcanic origin with clastic sediments entered into the environment. These factors terminated carbonate deposition and caused perturbation in the carbon cycle in relation to climatic events. As a result, it is concluded that our findings regarding the anoxic environment conditions and the mass extinction of the fossils in the studied sequence can be compared with the climatic crisis events named Alum Shale Event during the Tournassian period.