Seismic Stratigraphical Investigation of Izmit Gulf with Shallow Seismic Data

Year 2016, Volume: 31 Issue: 2, 365 - 378, 15.12.2016

Hatice Karakılçık

Abstract

By using Uniboom system, 45 lines of shalllow seismic records were obtained in Gulf of Izmit. Total length of the lines is approximately 300 km Apart from the seismic and bathymetric data, available field geology knowledge was formed a basis for interpretations in this study. Ecah of the seismic sections in itself be associated with each other have been interpreted stratigraphic and structural sense. As a result, the seismic stratigraphic units and faults have been determined in the seismic sections. By interpretation of seismic data obtained from the field of investigation using seismic stratigraphic method, the following units have been defined from top the bottom; recent sediments, truncation surface belongs to last glacial periods and older sediments formed earlier to this period seen on acoustic basement. From old to young atotal of 4 different type seismic stratigraphic unit such as 1, 2, 3 and 4 have been identified in the seismic sections. During the Holocene transgression (Flandrian transgression) deposited to date units (3, 4) with pre-Holocene unit (2) are distinguished. Sequence thickness varies between 5 and 45 miliseconds. Unconformity surface, which is determined in the seismic sections, shows high reflection amplitude, undulating structures in all sections and the younger sediments are seen terminating by leaning on this surfacepond were determined. Unconformity surface, which is determined in the seismic sections, shows high reflection amplitude, undulating structures in all sections and the younger sediments are seen terminating by leaning on this surface.

Keywords

Shallow seismic, Izmit Gulf, Seismic stratigraphy, Sea level change

İzmit Körfezi’nin Sığ Sismik Verilerle Sismik Stratigrafik İncelenmesi

Abstract

Uniboom sığ sismik yöntem kullanarak İzmit Körfezi‟nden sığ sismik kayıtlar elde edilmiştir. Kayıtların toplam uzunluğu ortalama 300 km‟dir. Sismik ve batimetrik verilerin dışında, mevcut alan jeoloji bilgisi bu çalışmanın yorumlanmasında bir temel oluşturmuştur. Sismik kesitlerin her biri kendi içlerinde birbirleri ile ilişkili yapısal ve stratigrafik anlamda yorumlanmıştır. Bunun sonucu olarak da sismik stratigrafik birimler ve faylar sismik kesitlerde belirlenmişlerdir. İnceleme sahasından elde edilen sismik verilerin yorumlanmasında sismik stratigrafik metod kullanarak üstten alta doğru güncel sediman birimler, son buzul dönemine ait aşınma yüzeyi ve akustik temel üzerinde görülen bu periyot‟tan önce oluşmuş eski sedimanlar tanımlanmışlardır. Yaşlıdan gence doğru 4 farklı tip sismik stratigrafik birim örneğin 1, 2, 3 ve 4 no‟lu birimler sismik kesitlerde belirlenmiştir. Holosen öncesi birimlerle (2 no‟lu birim) Holosen transgresyonu (Flandriyan transgresyonu) sırasında çökelen güncel birimleri (3, 4) ayırt edilmiştir. Sekans kalınlıklarının 5 ile 43 ms (milisaniye) arasında değiştiği tespit edilmiştir. Sismik kesitlerde tespit edilen „Uyumsuzluk Yüzeyi‟, yüksek yansıma amplitüdlü (genlikli), dalgalı yapı göstermektedir ve genç sedimanların bu yüzeye yaslanarak sonlandıkları belirlenmiştir.

Keywords

Sığ sismik, İzmit Körfezi, Sismik stratigrafi, Deniz seviyesi değişimleri

References

• 1. Bowen, DQ., 1978. Quaternary Geology, 221 pp, Pergamon, New York.
• 2. Fairbanks, RG., 1989. A 17.000-Year Glacio-Eustatic Sea Level Record: Influence of Glacial Melting Rates on the Younger Dryas Event and Deep-Ocean Circulation. Nature, 342: 637-642.
• 3. Haq, B.U., Hardenbol, J., Vail, PR., 1987. Chronology of Fluctuating Sea Levels Since the Triassic (250 million years ago to present). Science, 235: 1156-1167.
• 4. Kennett, JP., 1982. Marine Geology, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, N.J., 813 pp.
• 5. King, LC., 1972. The Natal Monocline: Explaining the Structure and Origin of Natal. Univ. of Natal Press, Pietermaritzburg.
• 6. Vail, PR., Mitchum, RM. JR., Todd, RG., Widmier, JM., Thompson, S. III., Sangree, JB., Bubb, JN., Hatlelid, WG., 1977. Seismic Stratigraphy and Global Changes of Sea Level. In Payton, C.E. (ed.), Seismic Stratigraphy– Applications to Hydrocarbon Exploration. Am. Assoc. Petrol. Geol. Mem., 26: 49-212.
• 7. Bates, S.L., Siddall, M., Waelbroeck, C., 2014. Hydrographic Variations in Deep Ocean Temperature Over the midPleistocene Transition, Quaternary Sci. Rev., 88:147-158.
• 8. Suess, E., 1885. Da Antlitz de Erde, 1. Prague: F. Tempsky. Toksöz, M.N., Shakal, A.F. and Michael, A.J., 1979.
• 9. Gökaşan, E., Alpar, B., Gazioğlu, C., Yücel, Z.Y., Tok, B., Doğan, E., Güneysu, C., 2001. Active Tectonics of the Izmit Gulf (NE Marmara Sea): From High Resolution Seismic and Multi-Beam Bathymetry Data. Marine Geology, 175: 273-296.
• 10. Barnett, TP., 1990. Recent Changes in Sea Level: A Summary. In Sea-Level Change. National Research Council, Studies in Geophysics, National Academy Pres, Washington, D.C., pp.37-51.
• 11. Ediger, V., Ergin, M., 1995. İzmit Körfezi (Hersek Burnu-Kaba Burun) Kuvaterner İstifinin Sedimentolojisi, İzmit Körfezi Kuvaterner İstifi (ed. Engin Meriç). 241-251.
• 12. Meriç, E., 1995. İzmit Körfezi (Hersek Burnu-Kaba Burun) Kuvaterner‟inin Stratigrafisi ve Ortamsal Özellikleri, İzmit Körfezi Kuvaterner İstifi (Ed: E.Meriç), 251-258.
• 13. Meriç, E., Yanko, V., Avşar, N., 1995. İzmit Körfezi (Hersek Burnu-Kaba Burun) Kuvaterner İstifinin Foraminiger Faunası, İzmit Körfezi Kuvaterner İstifi (ed. Engin Meriç), 105-151.
• 14. Sakınç, M., Bargu, S., 1989. İzmit Körfezi Güneyinde ki Geç Pleyistosen (Tireniyen) Çökel Stratigrafisi ve Bölgenin Neotektonik Özellikleri. T.J.Bült., 32: 1-2: 51-64.
• 15. Alpar B., Güneysu C., 1999. Evolution of the Hersek Delta (Izmit Bay), Turkish J. Mar. Sci., 5 (2) : 57-74.
• 16. Özhan, G., Kavukçu, S., Çete, M., Kurtuluş. C., 1985. Marmara Denizi-İzmit Körfezi Yüksek Ayırımlı Sığ Sismik Etüdü Raporu, MTA Jeofizik Etüdleri Dairesi Başkanlığı.
• 17. Seymen, İ., 1995. İzmit Körfezi ve Çevresinin Jeolojisi, İzmit Körfezi‟nin Kuvaterner İstifi, Editör: Engin Meriç, s. 1-12, Kocaeli.
• 18. Çagatay, MN., Görür, N., Polonia, A., Demirbağ, E., Sakınç, M., Cormier, MH., Capotondi, L., McHugh, C., Emre, Ö., Eris, K., 2003. Sea-level Changes and Depositional Environments in the İzmit Gulf, Eastern Marmara Sea, during the Late Glacial-Holocene period. Marine Geology, 202: 159-173.
• 19. Doğan, U., Ergintav, S., Demirel, H., Çakmak, R., Özener, H., 2004. Estimation of the Time-Dependent Crustal Movements of the Izmit Earthquake. Journal of Geodynamics, 36:615-632.
• 20. Dolu, E., Gökaşan, E., Meriç, E., Ergin, M., Görüm, T., Tur, H., Ecevitoğlu, B., Avşar, N., Görmüş, M., Batuk, F., Tok, B., Çetin, O., 2007. Quaternary Evolution of the Gulf of Izmit (NW Turkey): A Sedimentary Basin Under Control of the North Anatolian Fault Zone, Geo-Marine Letters, 27:6:355-381.
• 21. Karabulut, H., Schmittbuhl, J., Özalaybey, S., Lengliné, O., Kömeç-Mutlu, A., Durand, V., Bouchon, M., Daniel, G., Bouin, M.P., 2011. Evolution of the seismicity in the eastern Marmara Sea a decade before and after the 17 August 1999 Izmit Earthquake. Tectonophysics, 510:17-27.
• 22. Koulakov, I., Bindi, D., Parolai, S., Grosser, H., Milkereit, C., 2010. Distribution of Seismic Velocities and Attenuation in the Crust Beneath the North Anatolian Fault (Turkey) From Local Earthquake Tomography. Bulletin of the Seismological Society of America. 100:1:207–224.
• 23. Bargu S., Yüksel A., 1993. İzmit Körfezi Kuvaterner Deniz Dibi Çökellerinin Stratigrafik ve Yapısal Özellikleri ile Kalınlıklarının Dağılımı, Türkiye Jeoloji Kurumu Bülteni, 8: 169-187.
• 24. Akkargan, Ş., Alpar, B., 2000. İzmit Körfezi ve Adalar Bölgesinde ki Aktif Fayları; 1894 Depremi. Jeofizik, 14: 3-14.
• 25. Alpar, B., Yaltırak, C., 2002. Characteristic Features of the North Anatolian Fault in the Eastern Marmara Region and its Tectonic Evolution. Marine Geology, 190:329-350.
• 26. Yücesoy, E.E., 2006. İzmit Körfezi Çok Kanallı Sismik Yansıma Verilerinin Değerlendirilmesi. Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Jeofizik Mühendisliği Anabilim Dalı, 88.
• 27. Barka, AA., Kadinsky-Cade, K., 1988. Strike-Slip Fault Geometry in Turkey and its Influence on Earthquake Activity, Tectonics, 7:663-684.
• 28. İmren, C., Le Pichon, X., Rangin, C., Demirbağ, E., Ecevitoğlu, B., Görür, N., 2001. The North Anatolian Fault Within the Sea of Marmara: a New Evaluation Based on Multichannel Seismic and Multibeam Data. Earth Planet Sci Lett 186:143-158.
• 29. Kalafat, D., 2011. Marmara Bölgesi‟nin Depremselliği ve Deprem Ağının Önemi. 1. Türkiye Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı. 11-14 Ekim 2011, ODTÜ, Ankara.
• 30. Mitchum, R.M., 1977. Seismic Stratigraphy and Global Changes of Sea Level, Part 1: Glossary of Terms Used in Seismic Stratigraphy, in Payton, C.E., ed., Seismic Stratigraphy - Applications to Hydrocarbon Exploration: Association of Petroleum Geologists Memoir 26: 205-212.
• 31. Mitchum, R.M. Jr., Vail, PR., Thompson, S. III 1977b. Seismic Stratigraphy and Global Changes of Sea Level, Part 2: The Depositional Sequence as a Basic Unit for Stratigraphic Analysis. See Payton 1977, pp. 53-62.
• 32. Mitchum, R.M., Vail, P.R., 1977. Seismic Stratigraphy and Global Changes of Sea-Level, Part 7: Stratigraphic İnterpretation of Seismic Reflection Patterns in Depositional Sequences. In: C.E. Payton, Editor, Seismic Stratigraphy-Applications to Hydrocarbon Exploration, Memoir, American Association of Petroleum Geologists, 26:135-144.
• 33. Güneysu, C., 1999. The Bathymetry of the Izmit Bay, Turkish J. Mar. Sci., 5: 3: 167-170.
• 34. Ergin, M., Yörük, R., 1990. Distribution and Texture of the Bottom Sediments in Semiclosed Coastal İnlet, Izmit Bay from the Eastern Sea of Marmara (Turkey), Estuarine. Coastal and Shelf Science, 30: 647-654.
• 35. Alpar, B., Yaltırak, C., 1999. Kuzey Anadolu Fayı‟nın İzmit Körfezi İçinde ki Özellikleri ve 17 Ağustos 1999 Depreminin Etkileri. 04-05 Kasım 1999 Sivas Cumhuriyet Üniversitesi Aktif Tektonik Araştırma Grubu 3. Toplantı Makaleler Kitabı: 12-19.
• 36. Özhan, Ö., Bayrak, D., 1998. İzmit Körfezi Plio-Kuaterner Çökellerinin Sismik İrdelenmesi. Türkiye Jeoloji Bülteni, 41: 2: 151-164.
• 37. Koral, H., Öncel, A.O., 1995. İzmit Körfezi‟nin Yapısal ve Sismolojik Özellikleri, Jeofizik. 9: 1-2: 79-82.
• 38. Uluğ, A., Duman, M., Özel, E., Avcı, M., 2003. İzmit Körfezi Geç Kuvaterner Tarihçesi ve Tektonik Yapısının Deniz Sismik Verileri ile Araştırılması. Kocaeli Deprem Sempozyumu, Kocaeli. Uluğ, A., Duman, M., Özel, E., Avcı, M., 2003. İzmit Körfezi Geç Kuvaterner Tarihçesi ve Tektonik Yapısının Deniz Sismik Verileri ile Araştırılması. Kocaeli Deprem Sempozyumu, Kocaeli.
• 39. Vail, P.R., Todd, R.G., Sangree, J.B. 1977b. Seismic Stratigraphy and Global Changes of Sea Level, Part 5: Chronostratigraphic Significance of Seismic Reflections. See Payton 1977, pp. 99-116.
• 40. Vail, P.R., Mitchum, R.M., Thompson, S. III. 1977a. Seismic stratigraphy and global changes of sea level, Part 4: Global Cycles of Relative Changes of Sea Level. See Payton 1977, pp. 83-97.
• 41. Cerit, O., Sezen, TF., Nurlu, M., 1999. 17 Ağustos 1999 Güney Marmara Depremi Tektonik Özellikleri. Aktif Tektonik Araştırma Grubu 3. Toplantı Makaleler Kitabı: 32-42. 04-05 Kasım 1999, Cumhuriyet Üniversitesi Sivas.
• 42. Emre, Ö., Erkal, T., Tchepalyga, A., Kazancı, N., Keçer, M., Ünay, E., 1998. Doğu Marmara Bölgesinin Neojen – Kuvaternerde ki Evrimi. MTA Dergisi 120: 233-258.
• 43. Aksu, AE., Hiscott, RN., Kaminski, MA., Mudie, PJ., Gillespie, H., Abrajano, T., Yasar, D., 2002. Last Glacial- Holocene Paleoceanography of the Black Sea and Marmara Sea: Stable İsotopic, Foraminiferal and Coccolith Evidence, Mar. Geol. 190 (1-2):119-149.
• 44. Çagatay, M.N., Görür, N., Algan, O., Eastoe, C., Tchapalyga, A., Ongan, D., Kuhn, T., Kuscu, I., 2000. Late Glacial-Holocene Paleoceanography of the Sea of Marmara: Timing of the Connections With the Mediterranean and the Black Seas. Mar. Geol. 167:3-4:191-206.
• 45. Karakılcık, H., 2004. Late Quaternary Seismic Stratigraphy of the North of Continental Shelf of the Marmara Sea (Silivri-Kumkapı). Ph.D. Thesis, Department of Geological Engineering, Institute of Natural Applied Sciences, University of Cukurova, Adana, 194 pp.
• 46. Oktay, FY., Gökasan, E., Sakınç, M., Yaltırak, C., Imren, C., Demirbag, E., 2002. The Effects of the North Anatolian Fault Zone on the Latest Connection Between Black Sea and Sea of Marmara. Mar. Geol., 190: 367-382.
• 47. Smith, A.D., Taymaz, T., Oktay, F., Yüce, H., Alpar, B., Basaran, H., Jackson, J.A., Kara, S., Simsek, M., 1995. High-Resolution Seismic Profiling in the Sea of Marmara (northwest Turkey): Late Quaternary Sedimentation and Sea-Level Changes. Geol. Soc. Am. Bull. 107, 923-936.
• 48. Yaltırak, C., Alpar, B., Sakınç, M., Yüce, H., 2000. Origin of the Strait of Çanakkale (Dardanelles): Regional Tectonics and the Mediterranean-Marmara Incursion. Mar. Geol. 164: 139-156.