NEOGENE-QUATERNARY EVOLUTION OF THE EASTERN MARMARA REGION, NORTHWEST TURKEY

Year 1998, Volume: 120 Issue: 120, 119 - 145, 01.01.1998

Ömer Emre Tevfik Erkal Andrey Tchepalyga Nizamettin Kazancı Mustafa Keçer Engin Ünay

Abstract

Three main stages have been
distinguished in the Neogene-Quaternary morphotectonic evolution in the East
Marmara region. They are Early-middle Miocene, Late Miocene-Pliocene and Latest
Pliocene-Present. Three different sedimentary sequences, each overlies the
other with an angular uncomformity, have been formed in these stages.
Early-middle Miocene sedimentary sequence is characterised by continental
detritics whereas the Late Miocene-Pliocene rocks are represented by
continental to marine transitional sediments. Terrestrial-marine sediments have
been deposited since the latest Pliocene till Present. The region was
transformed to denudational area by the closure of the Intra-Pontid Ocean in
the end of the Oligocene and it was under the effect of paleotectonic events
during the early-middle Miocene. In the end of this erosional period which
lasted until the end of middle Miocene, a peneplain morphology covering large
area was formed and terrestrial sediments were deposited. Neotectonics which has
affected actual geology in the region, initiated in the beginning of late
Miocene and occurred in two stages which differ tectonic styles. In the late
Miocene-Pliocene time, the region was affected by N-S directed compressional
regime and it was uplifted by NE-SW and NW-SE trending strike-slip faults with
E-W lying folds as a result of this compression. During this stage, a Late
Miocene-Pliocene sedimentary sequence which starts with fluvial sediments at
the bottom and passes into lacustrine to marine at the top, was deposited. In
the end of the period, depressions in which late MiocenePliocene sediments were
deposited, were spread out and the region was formed as a denudational area in
the late Pliocene. The second stage of the neotectonic period covers a time
interval from the Latest Pliocene to Present and it begun with the occurrence
of the North Anatolian Fault. Actual morphology and active tectonic frame of
the Eastern Marmara region were developed in this time interval which is known
with the transform character of the North Anatolian Fault. However, structural
evolution of actual Marmara sea region which is related to North Anatolian
Fault, initiated in Latest Pliocene.

Keywords

-

References

• Akartuna, M., 1968, Armutlu yarımadasının jeolojisi. İst. Üniv. Fen Fak. Monog., 20, 105 p.
• Ardel, A., 1954, İznik depresyonu ve Gölü. İst. Üniv. Coğr. Enst. Derg., 5-6, 225-229.
• Aydın, M.; Serdar, H.S.; Şahintürk, Ö.; Yazman, M.; Çok- uğraş, R.; Demir, O. and Özçelik, Y., 1987, Cam- dag (Sakarya)-Sünnicedağ (Bolu) yöresinin jeoloji- si. Türkiye Jeol. Kur. Bült., 30, 1-14.
• Bargu, S. and Sakınç, M., 1989, İznik Körfezi-İznik Gölü arasında kalan bölgenin jeolojisi ve yapısal özellik- leri. İst. Üniv. Müh. Fak. Yerbilimleri Dergisi, 6, 45- 76.
• Barka, A. A., 1992, The North Anatolian fault. Annales Tectonicae, 6, 174-195.
• and Kadinsky-Cade, K., 1988, Strike-slip fault geometry in Turkey and its influence on earthqu- ake activity. Tectonics, 7, 663-684.
• and Kuşçu, I., 1996, Extents of the North Anatoli- an fault in the İzmit, Gemlik and Bandırma bays. Turkish J. Maripe Sci., 2, 93-106.
• Baykal. F. and Önalan, M., 1979, ŞiIe Sedimanter Karışı- ğı (Şile Olitostromu). Türkiye Jeol. Kur. Altınlı Sim- pozyumu, Ankara, 15-25.
• Bilgin, T., 1968, Samanlı Dağları. Pub. İst. Üniv. Coğ. Enst., 50, 196 p.
• , 1984, Adapazarı Ovası ve Sapanca oluğunun alüvyal morfolojisi ve Kuvaterner'deki jeomorfolojik tekamülü. Pub. İst. Üniv. Ed. Fak., 2572, 199 p.
• Brown, T.M. and Kraus, M. J., 1987, Integration of chan- nel and flood-plain suites, I. Developmental sequ- ences and lateral relations of alluvial paleosols. J. Sedim. Petrol., 57, 587-601.
• Chaput, E., 1936, Voyages d'etudes geologiques et geo- morphogeniques en Turquie. Paris. (Türkiye'de Jeolojik ve Jeomorfojenik Tetkik Seyahatleri). Çev. A. Tanoğlu. Pub. İst. Üniv. Ed. Fak., 11, 1947.
• Crampin, S. and Evans, R., 1986, Neotectonics of the Marmara Sea Region of Turkey. J. geol. Soc. Lond., 143,343-346.
• Çetin, O.; Çetin, T. and Ukav, İ., 1995, İzmit Körfezi (Her- sek Burnu-Kaba Burun) Kuvaterner istifinde gözle- nen mollusk kavkılarının Elektron Spin Rezonans (ESR) yöntemi ile tarihlendirilmesi (Electron Spin Resonance (ESR) dating of fossil mollusc shells observed in Quaternary sequence in the Gulf of İz- mit (Hersek Burnu-Kaba Burun). In: İzmit Körfezi Kuvaterner İstifi (Quaternary Sequence in the Gulf of İzmit) (Ed. E. Meriç), 269-276.
• Ediger, V. and Ergin, M., 1995, İzmit Körfezi (Hersek Bur- nu-Kaba Burun) Kuvaterner istifinin sedimantoloji- si (Sedimentology of the Quaternary sequence in the Gulf of İzmit, Hersek Burnu-Kaba Burun). In: İzmit Körfezi Kuvaterner İstifi (Quaternary Sequen- ce in the Gulf of İzmit) (Ed. E. Meriç), 241-250.
• Emre, Ö.; Erkal, T.; Kazancı, N.; Görmüş, S.; Görür, N.; Kuşçu, İ. and Keçer, M., 1997a, Güney Marma- ra'nın Neojen-Kuvaterner tektoniği ve jeomorfoloji- si (Tectonics and geomorphology of the southern Marmara Region during the Neogene and Quater- nary). In: Marmara Denizi Araştırmaları Workshop III, 2-3 Haziran 1997. Genişletilmiş Bildiri Özleri,Ankara, 55-60.
• Emre, Ö.; Erkal, T.; Kazancı, N.; Kuşçu, I. and Keçer, M., 1997b, Güney Marmara'nın Neojen ve Kuvaterner Morfotektoniği (Morphotectonics of the southern Marmara Region during the Neogene and Quater- nary). In: Kuzey Ege, Marmara Denizi ve Dolayının Jeolojisi, Deniz Yapılanmalarındaki Önemi Kollok- yumu. Genişletilmiş Bildiri Özleri, İstanbul, 7-17.
• ; ; ; Görmüş., S.; Görür, N.; Kuşçu, İ. and Keçer, M., 1997c, Güney Marmara'nın Neojen ve Kuvaterner'deki morfotektoniği (Morphotecto- nics of the southern Marmara Region during the Neogene and Quaternary). In: Güney Marmara Bölgesinin Neojen ve Kuvaterner Evrimi. TÜBİTAK YDABÇAG-426/G Proje Raporu, 36-68.
• ; ; Ünay, E.; Keçer, M. and Tchepalyga, A., 1997d. İzmit Körfezi-Sapanca oluğunun tektonik yapısı ve Kuzey Anadolu Fayı'nın yaşı hakkında ön bulgular. In: Aktif Tektonik Araştırma Grubu 1. Toplantısı Bildiri Özleri. 8-9 Aralık 1997. İstanbul, p.17.
• Erendil, M.; GöncüoğIu, M.C.; Tekeli, O.; Aksay, A.; Kuş- çu, I.; Ürgün, M. B.; Temren, A. and Tunay, G., 1991, Armutlu yarımadasının jeolojisi. MTA Rep. No: 9165 (unpublished), Ankara.
• Erinç, S., 1953, Doğu Anadolu Coğrafyası. Pub. İst. Üniv. Coğr. Enst. 15, 124 p.
• , 1955, Orta Ege bölgesinin jeomorfolojisi. MTA Rep. No: 2217, (unpublished), Ankara.
• , 1956, Yalova civarında bahri Pleyistosen depoları ve taraçaları. Türk Coğ. Derg., 15-16, 188-190.
• , 1973, Türkiye'nin şekillenmesinde neotektoniğin rolü ve jeomorfoloji jeodinamik ilişkileri (Geomorph- ological Evidences of Neotectonics in Turkey). Je- omorfoloji Dergisi, 5, 11-26.
• Erol, O., 1981, Neotectonic and Geomorphological Evolu- tion of Turkey. Z. Geomorph. N.F. Suppl. Bd, 40, 193-211.
• Erol, O:and Çetin, O., 1995, Marmara Denizi'nin Geç Mi- yosen-Holosen'deki evrimi (Evolution of the Mar- mara Sea from late Miocene to Holocene). In: İz- mit Körfezi Kuvaterner İstifi (Quaternary Sequence in the Gulf of İzmit) (Ed. E. Meriç), 313-342.
• Genç, Ş., 1986, Uludağ-İznik GöIü arasının jeolojisi. MTA Rep. No: 7853, (unpublished), Ankara.
• Göney, S., 1964, Karamürsel civarında Pleyistosen'e ait bazı eski kıyı izleri. İst. Üniv. Coğ. Enst. Derg., 14, 200-208.
• Görmüş, S.; Şahbaz, A.; Varol, B.; Kazancı, N.; Bayhan, E.; Emre, Ö. and Özdoğan, M., 1997, Güney Mar- mara (Bursa-Karacabey) bölgesinin stratigrafisi ve yapısal özellikleri (Stratigraphy and Structural pro- perties of the south Marmara area, Bursa-Karaca- bey). In: Güney Marmara Bölgesinin Neojen ve Kuvaterner evrimi. TÜBİTAK YDABÇAG-426/G Proje Raporu, 22-35. i Görür, N.; Sakınç, M.; Barka, A.; Akkök, A. and Ersoy, S., 1995, Miocene to Pliocene Palaeo-geographic evolution of Turkey and its surroundings. J. Hu- man Evol., 28, 309-324.
• ; Çağatay, N.M.; Sümengen, M.; Şentürk, K.; Yaltı- rak, C. and Tchepalyga, A., 1997, Origin of the Sea of Marmara as deduced from the Neogene to Quaternary palaeogeographic evolution of its fra- me. Intern. Geology Review, 39, 342-352.
• Gülen, L; Kubanç, C. and Altınsaçlı, S., 1995, İzmit Kör- fezi (Hersek Burnu-Kaba Burun) Kuvaterner istifi- nin ostrakod faunası (Ostracoda fauna of the Qua- ternary sequence in the Gulf of İzmit, Hersek Bur- nu-Kaba Burun). In: İzmit Körfezi Kuvaterner İstifi (Quaternary Sequence in the Gulf of İzmit) (Ed. E. Meriç), 153-172.
• Ikeda, Y.; Herece, E.; Svgai, T. and lşıkara, A.M., 1991, Post glacial crustal deformation associated with slip on the western part of the North Anatolian fa- ult zone in the İznik Lake basin, Turkey. Bull. Dept. Geog. Univ. Tokyo, 13-23.
• Jackson, J. and McKenzie, D., 1984, Active tectonics of the Alpine-Himalayan Belt between western Tur- key and Pakistan. Geoph. J. Roy. Astro. Soc., 77, 185-264.
• Jacobshagen, V., 1986, Geologie von Griechenland geb- rüder Bomtraeger. Berlin, Stuttgart, 363 p.
• Koçyiğit, A., 1989, Suşehri basin: an active fault-wedge basin on the North Anatolian Fault Zone, Turkey. Tectonophysics, 167, 13-29.
• Kraus, M.J. and Asian, A., 1993, Eocene hydromorphic paleosols: significance for interpreting ancient floodplain processes. J. Sedim. Petrol., 63, 453-463.
• Mack, G.H., James, W.C. and Monger, H.C., 1993, Clas- sification of paleosols. Bull. geol. Soc. Amer., 105, 129-136.
• McKenzie, D., 1972, Active tectonics of the Mediterranean region. Geophys. J. Roy. Astro. Soc., 30,109-185.
• , 1978, Active tectonics of the Alpine-Himalayan Belt: The Aegean Sea and Surrounding regions. Geoph. J. Roy. Astro. Soc., 55, 217-254.
• Meriç, E., 1995, İzmit Körfezi (Hersek Burnu-Kaba Burun) Kuvaterner'inin stratigrafisi ve ortamsal özellikleri (Stratigraphy an pepositional Features of the Quaternary Sequence in the Gulf of İzmit, Hersek Burnu-Kaba Burun). In: İzmit Körfezi Kuvaterner İstifi (Quaternary Sequence in the Gulf of İzmit) (Ed. E. Meriç), 251-258.
• ; Yanko, V.; Avşar, N.; Nazik, A. and Koral, H., 1991, Kuvaterner döneminde Akdeniz ile Marmara Denizi arasındaki deniz bağlantıları (On the Mari- ne interactions between the Mediterranean Sea and the Sea of Marmara during Quaternary time). In: İzmit Körfezi Kuvaterner İstifi (Quaternary Se- quence in the Gulf of İzmit) (Ed. E. Meriç), 285-294.
• MTA, 1964, 1:500 000 Ölçekli Türkiye Jeoloji Haritası İs- tanbul Paftası (1:500 000 Scale Geological Map of Turkey, Istanbul Sheet), Ankara.
• Okay, A. I., 1989, Tectonic Units and sutures in the Ponti- des, northern Turkey. Tectonic evolution of the Tethyan Region (Ed. A.M.C. Şengör) Dordrecht / Boston / London. Kluwer Academic Publishers, 109-116. ,
• Okay, A.I. and Görür, N., 1995, Batı Karadeniz ve Trakya Havzaları'nın kökenleri arasında zaman ve mekan ilişkisi. Symposium on Geology of Thrace Basin, Ankara, 9-11.
• Pamir, H.N., 1938, İstanbul Boğazı'nın teşekkülü mesele- si, MTA Mecmuası, 3-4, 61-68.
• Paluska, A., Poetsch, S. and Bargu, S., 1989, Tectonics, paleoseismic activity and recent deformation Mechanism in the Sapanca-Abant region (NW Turkey, North Anatolian Fault Zone). Turkish-Ger- man Earthquake Research Project. Earth Research Institute, Ankara, Turkey, University of Kiel, West Germany, 18-33.
• Retallack, G. J., 1990, Soils of the Past: an introduction to Paleopedology. Unwin Hyman, Boston, 520 p.
• Sakınç, M. and Bargu, S., 1989, İzmit Körfezi güneyinde- ki Geç Pleyistosen (Tireniyen) çökel stratigrafisi ve bölgenin neotektonik özellikleri. Türkiye Jeol. Kur. Bült., 32, 51-64.
• Seymen, I., 1995, İzmit Körfezi ve çevresinin jeolojisi (Geology of the İzmit Gulf Region, NW Turkey). In: İzmit Körfezi Kuvaterner Istifi (Quaternary Sequen- ce in the Gulf of İzmit) (Ed. E. Meriç), 1-22.
• Sichenberg, O.; Becker-Platen, D.J.; Benda, L.; Berg, De- itrich; Engesser, B.; Gaziry, W.; Heissig, K.; Hiner- mann, A.K.; Staesche, V.; Steffens, P. and Tobe- in, H., 1975, Die Glienderung des - Honeren Jung- tertiars und Altquartars in der Turkey nach Verteb- raten und ihre Bedeutung fur die Luternationale Neogen-stratigraphie. Geologisches Jahrburch Reihe B, Heft 15, 167 p.
• Siyako, M., Burkan, A.K. and Okay, A. I., 1989, Biga ve Gelibolu yarımadasının Tersiyer jeolojisi ve hidro- karbon olanakları (Tertiary Geology and Hydrocar- bon Potential of the Biga and Gelibolu Peninsu- las). TPJD Bült., 1/3, 183-199.
• Straub, C.,1996, Recent crustal deformation and strain ac- cumulation in the Marmara Sea region, NW Anato- lia inferred from GPS measurements. Ph.D. The- sis, ETH, 122 p.
• Sümengen, M.; Terlemez, İ.; Şentürk, K.; Karaköse, C.; Erkan, E.N.; Ünay, E.; Gürbüz, M. and Atalay, Z., 1987, Gelibolu yarımadası ve Güneybatı Trakya Havzası'nın stratigrafisi, sedimantolojisi ve tektoni- ği. MTA Rep. No: 8128, (unpublished), Ankara.
• Şahbaz, A., Özdoğan, M. and Görmüş., S., 1997, Mudan- ya (Marmara Denizi Güneyi) Orta-Geç Miyosen is-tifinin sedimantolojik özellikleri (Sedimentological Properties of Middle-Late Miocene Mudanya Se- quence, S. of the Marmara Sea). In: Güney Mar- mara bölgesinin Neojen ve Kuvaterner evrimi. TÜBİTAK YDABÇAG-426/G Proje Raporu, 69-86.
• Şaroğlu, F., 1985, Doğu Anadolu'nun neotektonik dönem- de jeolojik ve yapısal evrimi. İstanbul Üniv., Fen Bi- limleri Enst., Jeoloji Müh. BöI., Doktora tezi, (un- published), İstanbul.
• , 1988, Age and offset of the North Anatolian fault. METU Jour. Pure and Appl. Sci., 21/1-3, 65-79.
• and Güner, Y., 1981, Doğu Anadolu'nun jeomorfo- lojik gelişimine etki eden öğeler: jeomorfoloji, tek- tonik, volkanizma ilişkileri. Türkiye Jeol. Kur. Bült., 24/1,39-50.
• ; Boray, A.; Özer. S. and Kuşçu, I., 1983, Orta To- roslar-Orta Anadolu'nun güneyinin neotektoniği ile ilgili görüşler. Jeomorfoloji Dergisi, 11, 45-52.
• , Emre, Ö. and Boray, A., 1987, Türkiye'nin aktif fayları ve depremsellikleri: MTA Rep. No: 8174, (unpublished), Ankara.
• , and Kuşçu, I., 1992, Türkiye Diri Fay Hari- tası. Publ. MTA, Ankara.
• Şengör, A.M.C., 1979, The North Anatolian transform fa- ult: its age, offset and tectonic significance. J. geol. Soc. Lond., 136, 269-282.
• , 1980, Türkiye'nin neotektoniğinin esasları. Publ. Türkiye Jeol. Kur., 40 p.
• , 1982, Ege'nin neotektonik evrimini yöneten etken- ler. Batı Anadolu'nun genç tektoniği ve volkaniz- ması paneli (Eds. O. Erol ve V. Oygür). Publ. Türkiye Jeol. Kur. Ankara, 59-72.
• Şengör, A.M.C. and Kidd, W.S.F., 1979, Post-collisional tectonics of the Turkish-Iranian Plateau and a comparison with Tibet. Tectonbphysics, 55, 361- 376.
• and Yılmaz, Y., 1981, Tethyan evolution of Turkey: a plate tectonic approach. Tectonophysics, 75, 181-241.
• , Görür, N. and Şaroğlu, F.,1985, Strike-slip faul- ting and related basin formation in zones of tecto- nic escape: Turkey as a case study. In: Strike-slip Deformation, Basin Formation and Sedimentation (Eds. K.T. Biddle and N. Christie-Blick). Soc. Econ. Paleont. Min. Spec. Pub., 37, 227-264.
• Taner, G., 1995, İzmit Körfezi (Hersek Bumu-Kaba Burun) Kuvaterner istifinin pelesipod ve gastropoda fau- nası (Pelecypoda and Gastropoda fauna of the Quaternary sequence in the Gulf of İzmit, Hersek Bumu Kaba Burun) In İzmit Körfezi Kuvaterner İs- tifi (Quaternary Sequence in the Gulf of İzmit) (Ed. E. Meriç), 219-239.
• Taymaz, T.; Jackson, J. and McKenzie, D., 1991, Active tectonics of the north and central Aegean Sea. Geoph. J. Int., 106, 433-490.
• Toker, V. and Şengüler, İ., 1995, İzmit Körfezi (Hersek Burnu-Kaba Burun) Kuvaterner istifinin nanno- plankton florası (Nannoplancton flora of the Qu- aternary sequence in the Gulf of İzmit, Hersek Bur- nu-Kaba Burun). In: İzmit Körfezi Kuvaterner İstifi (Quaternary Sequence in the Gulf of İzmit) (Ed. E. Meriç), 173-178.
• Varol, B.; Şahbaz, A.; Görmüş., S.; Bayhan, E.; Özdoğan, M. and Emre, Ö., 1997, Karacabey- Mudanya B6I- gesi Üst Miyosen-Pliyosen Karbonatlarının Sedi- mantolojisi ve İzotop Jeokimyası (Sedimentology and Isotope Geochemistry of the Upper Miocene- Pliocene Carbonates in the Karacabey-Mudanya Region). In: Güney Marmara Bölgesinin Neojen ve Kuvaterner Evrimi. TÜBİTAK YDABÇAG-426/G Proje Raporu, 87-99.
• Wong, H.K.; Uluğ, A.; Özel, E. and Luddmann, T., 1990, Neotectonic structure of the Sea of Marmara. Mitt. Geol.-Palaontol. Inst. Univ. Hamburg, Degens Mem., 69, 99-116.
• Wong, H.K., Lüddmann, T., Uluğ, A. and Görür, N., 1995, The Sea of Marmara: a plate boundary sea in a tectonic escape regime. Tectonophysics, 244, 231-250.
• Wright, V.P., 1992 a, Paleosol recognition: a guide to early diagenesis in terrestrial settings. Diagenesis III (Eds. K.H. Wolf and G.V. Chillingarian). Develop- ments in Sedimentology, 47, Elsevier, Amsterdam. 591-619.
• , 1992 b, Paleopedology: stratigraphic relationships and empirical models. Weathering, Soil and Paleo- sols (Eds. I.P. Martini and W. Chesworth). Else- vier, Amsterdam, 475-499.
• Yaltırak, C., 1995, Gelibolu yarımadasında Pliyo-Kuvater- ner sedimantasyonunu denetleyen tektonik meka- nizması. Nezihi Canıtez Sempozyumu, İstanbul. Jeofizik, 10, 103-106.5
• Yılmaz, Y.; Genç, Ş.C.; Yiğitbaş, E.; Bozcu, M. and Yıl- maz, K., 1995, Geological evolution of the late Me- sozoic continental margin of Nortwestern Anatolia, Tectonophysics, 243, 155-171.