ÜNEY MARMARA VE JEOFİZİK TOPLANTISI BANDIRMA KÖRFEZİ, EMLİK KÖRFEZİ VE İZMİT KÖRFEZİ SIĞ SİSMİK ÖRÜNTÜLERİ Doç. Dr. Bedri Alpar İÜ, Deniz Bilimleri ve İşletmeciliği Enstitüsü ÖZET Kuzey Anadolu Fay (KAF) kuşağının eyve den Edremit ve Saros körfezlerine doğru bir yelpaze şeklinde ayrılan kollarından en kuzeyde bulunanı İzmit Körfezi, ortadaki ise emlik Körfezi içindedir. Bu körfezlerin ve dolayısıyla Marmara Denizinin morfolojisini ve tektoniğini denetleyen bu yapıların deniz içindeki karakteri sismik kesitler ışığında ortaya konmuştur. Buna göre İzmit Körfezi ve Çınarcık Çukuru büklümlü tek bir fayın denetiminde negatif çiçek yapısı gösteren yapısal unsurlardır. 17 Ağustos depremi artçı şoklarının dağılımı, kuzey ve güneydeki deformasyonları üzerine alan yapıların içinde oluşan küçük kırıkları göstermektedir. Deprem tekrar sıklığı yüz yıl mertebesinde olan bu alanda doğrultu atımlı faylar etkilidir. Doğrultu atımlı faylara bağlı olarak çalışan normal faylar da alt basenlerin açılmasında ve küçük ölçekli depreşim dalgası hareketlerinin oluşmasında rol oynamaktadır. emlik Körfezi ise D-B yönlü fayların denetiminde bir çek ayır havzadır. Ancak, bu yapı içindeki kuzeybatı doğrultulu normal faylar pull-apart havzanın yarattığı faylar olmayıp, Kuzey Anadolu fayından önce sahada var olan Trakya- Eskişehir fayının, KAF tarafından reaktive edilen parçalarıdır. Deprem tekrar sıklığı bin yıllar mertebesinde olan emlik Körfezinde, her ne kadar kısa dönemli periyotlarda fazla etkili olmayan normal faylar etkili ise de, uzun dönemde doğrultu atımlı fayların önemi vardır. İRİŞ Karlıova dan eyve ye kadar oldukça dar olan Kuzey Anadolu Fay kuşağı eyve den Edremit ve Saros körfezlerine doğru bir yelpaze şeklinde üç kola ayrılır (Şekil 1). Bu kollardan en kuzeyde bulunanı İzmit Körfezi, ortadaki ise emlik Körfezi içindedir. Bu körfezlerin ve dolayısıyla Marmara Denizinin morfolojisini ve tektoniğini denetleyen bu yapıların deniz içindeki karakteri sismik kesitler ışığında ortaya konmuştur. Moment büyüklüğü Mw=7.4 olan 17 Ağustos depreminin ardından ilgi odağı olan bu bölgelerde yapılan sığ sismik çalışmalar (Alpar, 1999; Alpar ve diğ., 1999; Şengör ve diğ., 1999), son yıllarda yapılmış derin sismik çalışma sonuçları (Okay ve diğ. 1999) ve bunlarla birlikte öne sürülen yeni fikirlerin (Parke ve diğ. 1999; Le Pichon ve diğ., 1999; Okay ve diğ., 2000) eşliğinde İzmit ve emlik körfezleri için uluslararası ortamda kabul gören çek-ayır modelinin zayıflamasına neden olmuştur. 49
ÜNEY MARMARA VE JEOFİZİK TOPLANTISI 0 Km 100 Yaltırak et al., 2000 Şekil 1. Kuzey Anadolu Fay kuşağının Marmara Denizindeki görünümü (Yaltırak ve diğ., 2000 den basitleştirilmiştir). İzmit Körfezi İzmit Körfezi 17 Ağustos 1999 depreminin hemen ardından, İstanbul Üniversitesi, Deniz Bilimleri ve İşletmeciliği Enstitüsüne ait R/V Arar araştırma gemisindeki yüksek ayrımlı sayısal sığ sismik sistem (1.25 kj sparker) ile araştırılmıştır. Sistemin düşey çözünürlüğü yaklaşık bir metre mertebesinde olup, 500 metreye kadar penetrasyon sağlanmıştır. Sahada elde edilen sismik kesitlerde, en altta yer alan kıvrımlı yansımalar ile ayırt edilen akustik temel üzerinde uyumsuz olarak yer alan tortul çökeller gözlenmiştir. Bu durum verilerin tektonik açıdan yorumlanması ile elde edilen blok diyagram üzerinde açıkça görülmektedir (Şekil 2). Bunlar Orta-eç Pleyistosen yaşlı üstte sigmoid-oblik yansımalı ve altta paralel yarı paralel içsel yansımalı transgressif birimlerdir. En üstte ise paralel yansımalı kalınlığı 3-4 m kadar olan ince bir Holosen birim vardır. Morfolojik ve yapısal bakımdan incelenecek olursa, Marmara nın en derin (1225 m) çukuru olan Çınarcık depresyonunun doğusunda yer alan İzmit Körfezi, en doğudaki küçük İzmit havzasından ayrı olarak, biri Hersek deltası iki yanındaki fay kontrollü derin deniz çukurlarından oluşmaktadır. KAF ın Marmara bölgesindeki etkinliği en fazla 3.7 milyon yıl öncesine dayandığından (Alpar ve Yaltırak, 2000a) körfezin yapısal evriminin kayıtları en açık Neojen ve sonrası birimlerde gizlidir. Bu birimlerin tabanını oluşturan Neojen öncesi temel Armutlu Yarımadasında Permo-Triyas yaşlı metamorfik birimlerden, Kocaeli yarımadasında ise Paleozoyik yaşlı sedimanter kayalardan oluşmaktadır (Yaltırak ve diğ. 2000a. Alpar ve Yaltırak, 2000a; Yaltırak, 2000). 50
TMMOB JEOFİZİK MÜHENDİSLERİ ODASI ÜNEY MARMARA VE JEOFİZİK TOPLANTISI Şekil 2. İzmit Körfezi sismik yorum (Alpar ve diğ., 1999; Alpar ve Yaltırak, 2000b). sembolü Kocaeli 1999 depreminden sonra uzun süre devam eden gaz çıkışlarını göstermektedir. İzmit Körfezindeki sismik veriler hafif büklümler yapan tek parça bir doğrultu atımlı fay ile ona açılı fay takımları göstermektedir (Şekil 2). 17 Ağustos depremi sonucu kırılan fay Başiskele de denize girmekte, ölcük te karaya çıkarak, batıya devam etmektedir. üney sahile yakın uzanan ana fayın kuzeye büklüm yapmasıyla ortaya çıkan gevşeme, birbirine eşelon konumda olan düşey atımlı fayların oluşmasına neden olmuştur. Karamürsel Çukuru birbirini izleyen iki gevşeyen büklüm oluşturan bu ana kolun kuzeyinde açılmıştır. Ana fay, Karamürsel Çukurundan Hersek Deltasında bulunan lagüne kadar açık olarak gözlenmektedir (Şekil 2). 17 Ağustos depreminde kırığın sonlandığı yer olarak gösterilen Hersek Deltasının batısında bulunan sismik kesitlerde görülen fay zonu, kırığın Hersek Deltasının altından batıya geçtiğini kanıtlamaktadır. İnterferometri çalışması sonuçları (Wright ve diğ., 2000) depremin hemen ardından yapılan sismik çalışmalarla öne sürülen bu düşünceye (Alpar ve diğ., 1999; Şengör ve diğ., 1999) kesinlik kazandırmıştır. Hersek deltasında fayın yüzeye çıkmamasının nedeni 0.6-1 m civarındaki yanal atımın delta killerinde yırtılmaya neden olmamasıdır. Bu nedenle delta yüzeyi sağ yanal makaslamayla yamulmuş ve köpek balığı yüzgeci şeklindeki görünüm ortaya çıkmıştır (Alpar ve Yaltırak, 2000b). Hersek Deltasının batısında ana fayın kuzeye büküldüğü kesimde yine KD-B uzanımlı faylar ortaya çıkmaktadır (Şekil 2). Bu bükülmenin güneyinde, Hersek Deltasının batısına rastlayan kesimde normal faylar gelişmiştir. Darıca güneyine kadar izlenen ana fay, Çınarcık Çukurunun çamurlu çökelleri içinde görünümden kaybolmaktadır (Alpar ve Yaltırak, 2000c). emlik Körfezi KAF ın orta kolu ve bunun denize ulaştığı emlik Körfezi hakkında yeterli veri olmayıp, bölgenin oluşumu hakkında yapılan modeller bazı kara jeolojisi ve trenç çalışmalarına ve MTA tarafından 1984 yılında Sparker ile kaydedilen sınırlı sayıda eski analog sığ sismik 51
ÜNEY MARMARA VE JEOFİZİK TOPLANTISI kesite dayanmaktadır (Kurtuluş, 1985; Özhan, 1986; Tsukuda ve diğ., 1989; Barka ve Kuşçu, 1996). Bu verilerin yeniden yorumlanması ile elde edilen blok diyagrama (Şekil 3) göre, emlik Körfezi derinlikleri 70-80 m olan birçok denizaltı vadisi tarafından yarılmış 110-115 m derinlikte bir çanaktır. Denizaltı vadi şebekesi karadaki dandiritik drenaj şebekesiyle uyumludur. Kesitlerde gözlenen fayların bazıları deniz tabanına kadar uzanırken, diğerleri daha yaşlıdırlar. Bu faylar KAF ile bu depresyonun gelişiminde en önemli diğer unsur olan Trakya-Eskişehir fayının (Sakınç ve diğ., 1999; Yaltırak ve diğ., 2000) çakışması sonucu gelişmiş yapılardır. Şekil 3. emlik Körfezi sismik yorum (Alpar ve Çizmeci, 1999). Sonuç Sonuç olarak, İzmit Körfezi ve Çınarcık Çukuru büklümlü tek bir fayın denetiminde negatif çiçek yapısı gösteren yapısal unsurlardır. 17 Ağustos depreminin artçı şok dağılımı, kuzey ve güneydeki deformasyonları üzerine alan yapıların içinde oluşan küçük ve süreksiz kırıkları göstermektedir. emlik Körfezi ise D-B yönlü fayların denetiminde olan bir çek-ayır havzadır. Ancak, bu yapı içindeki kuzeybatı doğrultulu normal faylar çek-ayır havzanın yarattığı faylar olmayıp, KAF tan önce sahada var olan TEF nın KAF tarafından reaktive edilen parçalarıdır. Deprem tekrar sıklığı yüz yıl mertebesinde olan İzmit Körfezinde ve Çınarcık Çukurunda doğrultu atımlı faylar etkili olmaktadır. Bunlara bağlı olarak çalışan normal faylar alt basenlerin açılmasında ve beraberlerinde getirdikleri denizaltı heyelanları ile birlikte küçük ölçekli depreşim dalgası hareketlerinin oluşmasında rol oynamaktadır. Deprem tekrar sıklığı bin yıllar mertebesinde olan emlik Körfezinde ise, her ne kadar kısa dönemli periyotlarda fazla etkili olmayan normal faylar etkili ise de, uzun dönemde doğrultu atımlı fayların önemi vardır. 52
ÜNEY MARMARA VE JEOFİZİK TOPLANTISI Kaynaklar Alpar, B., 1999. Underwater signatures of the Kocaeli Earthquake (August 17th 1999), Turkish J. Mar. Sci. 5, 111-130. Alpar, B., Çizmeci, S., 1999. Seismic hazard assessment in the emlik Bay region following the 17 August Kocaeli Earthquake, Turkish J. Mar. Sci., 5: 149-166. Alpar, B., Yaltırak, C., 2000a. Tectonic setting of eastern Marmara Sea, NATO Advanced Research Seminar, May 14-17, 2000, Istanbul, Abstracts 9-10. Alpar, B., Yaltırak, C., 2000b. Anatomy of the North Anatolian Fault in the Izmit Bay and related effects of 17 August 1999 Earthquake, Active Tectonic Research roup, III Workshop, 4-5 November 1999, pp. 1-8. Alpar, B., Yaltırak, C., 2000c. Çınarcık Çukuru ve çevresinin morfotektoniği. 1. Ulusal Deniz Bilimleri Konferansı, 30 Mayıs-2 Haziran 2000, Bildiri Özetleri Kitapçığı, pp. 58-59, Ankara. Alpar, B., Yaltırak, C., Akkargan, Ş., 1999. Kuzey Anadolu Fay Zonu ve 17 Ağustos 1999 Depreminin İzmit Körfezi ve Marmara çıkışı genç çökelleri üzerindeki etkileri. Aktif Tektonik Araştırma rubu 3. Toplantısı, 4-5 Kasım 1999, Sivas. p 9. Barka, A.A., Kuşçu, İ., 1996. Extends of the North Anatolian Fault in the İzmit, emlik and Bandırma Bays, Turkish J. Mar. Sci., 2(2), 93-106. Kurtuluş, C., 1985. emlik Körfezi yüksek ayrımlı sığ sismik etüdü raporu, MTA Jeofizik Etüdler Dairesi, 735, 6pp. Le Pichon, X., Şengör, A.M.C., Taymaz, T., 1999b. Büyük Marmara Fayı: Niçin nerede ve ne olabilir. Cumhuriyet Bilim ve Teknik 661, 8-11. Okay, A.I. Demirbağ, E., Kurt, H., Okay, N., Kuşçu, İ., 1999. An active, deep-marine strike-slip basin along the North Anatolian Fault in Turkey. Tectonics 18, 129-148. Okay, A.I., Kaşlılar-Özcan, A., Imren, C., Boztepe-üney, A., Demirbağ, E., Kuşçu, İ., 2000a. Active faults and evolving strike-slip basins in the Marmara Sea, northwest Turkey: a multichannel seismic reflection study, Tectonophysics 321, 189-218. Özhan,., 1986. L activite tectonique dans la baie de emlik a la luminere des donnees sismiques, Reports et Procės Verbaux des Réunions, Commission Internationale Pour L exploration Scientifique de la Mer Méditerranée, 30(2), 1-5, Monaco. Parke, J.R., Minshull, T.A., Anderson,., White, R.S., McKenzie,D., Kuşçu, I., Bull, J.M., örür, N., Şengör, C., 1999. Active Faults in the Sea of Marmara, Western Turkey, imaged by seismic reflection profiles, Terra Nova 11(5), 223-227. Sakınç, M., Yaltırak, C., Oktay, F.Y., 1999. Palaeogeographical evolution of the Thrace Neogene Basin and the Tethian-Paratethian relations at northwest Turkey (Thrace) Palaeogeography, Palaeoecology, Palaeoclimatology 153, 17-40. Şengör, A.M.C., Demirbağ, E., Tüysüz, O., Kurt, H., örür, N., Kuşçu, İ., 1999. A preliminary note on the structure of the ulf of Izmit: implications for the westerly prolongation of the North Anatolian Fault. ITU- IAHS International Conference on the Kocaeli Earthquake, Istanbul, Turkey, Proceedings, pp. 25-37. Tsukuda, E., Herece, E., Kuşçu, İ, 1988, Some geological evidence on activity of the Western Anatolian Fault, eyve, İznik, emlik area, ITIT Project, 8513, 68-91. Wright, T., Fielding, E., Parsons, B., England, P., Haynes, M., 2000. Source parameters of the 17 August 1999 Izmit earthquake from SAR interferometry. Dep. Of Earth Sciences, Oxford Univ., AU 1999 Fall Meeting. Yaltırak, C., 2000. Marmara Problemi. 1st National Marine Science Conferences. May 30-June 2, 2000. Abstracts, pp. 60-61. Yaltırak, C., Alpar, B., Sakınç, M., Yüce, H., 2000. Origin of the Strait of Çanakkale (Dardanelles): regional tectonics and the Mediterranean Marmara incursion, Mar. eol. 164/3-4, 139-156 with erratum 167, 189-190. 53
ÜNEY MARMARA VE JEOFİZİK TOPLANTISI 54