Sarıyer-Şile Thrust and Implications for the Structural Position of the Istanbul Palaeozoic Sequence

Abstract

The Sarıyer-Şile thrust, which has been known for many years in the geological literature, caused the northward emplacement of the Istanbul Palaeozoic sequence and the unconformably overlying Permo-Triassic rocks onto Upper Cretaceous volcanic and volcanogenic rocks. During investigations of drill cores and surficial geological observations, carried out within the scope of route research for a highway tunnel being built between Kilyos and Sarıyer, a cataclastic zone that developed along this thrust was identified. While the thickness of this zone is limited at the base of the overlying Palaeozoic sequence, it probably reaches 200 metres in the underlying volcanic-volcanogenic rocks to the south, and gradually thins and disappears towards the north. This compressional tectonic regime, which probably developed during the middle Eocene period, caused different deformations in rheologically different hanging and footwall blocks along this low angle thrust. Carboniferous graywackes in the hanging block are shortened and thickened by generally fan-shaped thrusts, and less commonly by duplex thrusts, while the volcanic-volcanogenic sequence in the footwall block was affected by intense cataclasis

Keywords

• İstanbul Zone
• İstanbul Palaeozoic Sequence
• Fold and Thrust Belt
• Sarıyer-Şile Thrust

Sarıyer Şile Bindirmesi ve İstanbul Paleozoyik İstifinin Yapısal Konumu Hakkında Düşündürdükleri

Abstract

Jeoloji literatüründe uzun yıllardır bilinen Sarıyer-Şile bindirmesi İstanbul Paleozoyik istifi ve üzerinde uyumsuz olarak oturan Permo-Triyas yaşlı kayaların kuzeye doğru Üst Kretase yaşlı volkanik, volkanojenik kayaları üzerine bindirmesine neden olmuştur. Kilyos ile Sarıyer arasında inşa edilmekte olan karayolu tünelinin güzergâh araştırmaları kapsamında yapılan sondajların incelenmesi ve yüzeysel jeoloji gözlemleri esnasında bu bindirme boyunca gelişmiş kataklastik bir zonun varlığı belirlenmiştir. Bu zonun kalınlığı üstteki Paleozoyik istifin tabanında sınırlı iken alttaki volkanik-volkanojenik kayalarda güneyde olasılıkla 200 metreye varmakta, kuzeye doğru ise giderek incelip sıfırlanmaktadır. Olasılıkla Orta Eosen döneminde gelişmiş olan bu sıkışmalı tektonik rejim reolojik olarak farklı olan taban ve tavan bloklarında farklı deformasyonlara neden olmuştur. Düşük açılı bu bindirmenin tavan blokundaki Karbonifer yaşlı grovaklar genellikle yelpaze biçimli, daha seyrek olarak da dupleks bindirmeler vasıtası ile kısalıp kalınlaşmış, taban blokundaki volkanik-volkanojenik istif ise şiddetli bir kataklasizmadan etkilenmiştir.

Keywords

• İstanbul Zonu
• İstanbul Paleozoyik İstifi
• Kıvrım-Bindirme Kuşağı
• Sarıyer-Şile Bindirmesi

References

1. Abdüsselamoğlu, Ş. (1963). İstanbul Boğazı doğusunda mostra veren Paleozoyik arazide stratigrafik ve paleontolojik yeni müşhadeler, Maden Tetkik ve Arama Dergisi, 60, 1-6.
2. Akartuna, M. (1963). Şile şaryajının İstanbul Boğazı kuzey yakalarında devamı. Maden Tetkik ve Arama Dergisi, 61, 14-20.
3. Aysal, N., Keskin, M., Peytcheva, I. & Duru, O. (2017). Geochronology, geochemistry and isotope systematics of a mafic–intermediate dyke complex in the İstanbul Zone. New constraints on the evolution of the Black Sea in NW Turkey. Geological Society, London, Special Publications, 464, SP464. https://doi.org/10.1144/SP464.4
4. Babaoğlu, C., Topuz, G., Okay, A.I., Köksal, S., Wang, J-M. & Toksoy-Köksal, F. (2023). Middle Permian basic and acidic volcanism in the Istanbul zone (NW Turkey): evidence for post-Variscan extensional magmatism, International Geology Review, 65(21), 3435–3452. https://doi.org/10.1080/00206814.2023.2188551
5. Barton, N., Lien, R. & Lunde, J. (1974) Engineering Classification of Rock Masses for the Design of Tunnel Support. Rock Mechanics, 6, 189-236.
6. Baykal, A. F. (1943). Şile bölgesinin jeolojisi, İstanbul Üniversitesi Fen Fakültesi Monografileri, 3, 81s.
7. Baykal, F. & Akartuna, M. (1953). Reponse â «Nouvelles Observations sur la tectonique de la region de Sarıyer-Zekeriyaköy (NW de la Turquie)» de İ. Yalçınlar. C.R.S. Soc.Geol. de France, 13, 250-253.
8. Baykal, F. ve Önalan, M. (1979). Şile Sedimenter Karışığı (Şile Olistostromu). Altınlı Sempozyumu, Türkiye Jeoloji Kurumu/İstanbul Üniversitesi Yerbilimleri Fakültesi, 6-7 Mart 1979, 15–25.

9. Baykal, A. F. ve Kaya, O. (1963). İstanbul Bölgesinde bulunan Karbonifer’in Genel Stratigrafisi, Maden Tetkik ve Arama Dergisi, 61, 1-11.
10. Baykal, A. F. ve Kaya, O. (1966). İstanbul Boğazı kuzey kesiminin jeolojisi. Türkiye Jeoloji Kurumu Bülteni, 10(1-2), 31-44. https://dergipark.org.tr/tr/pub/tjb/issue/53189/705699
11. Bieniawski, Z.T. (1989). Engineering rock mass classifications: a complete manual for engineers and geologists in mining, civil, and petroleum Engineering. New York, Wiley, 251s.
12. Bürküt, Y. (1966). Kuzeybatı Anadolu’da Yer Alan Plutonların Mukayeseli Jenetik Etüdü [Doktora Tezi]. İstanbul Teknik Üniversitesi Maden Fakültesi, 271s.
13. Chaput, E. & Hovasse, R. (1930). Notice preliminaire sur le Cretace superieur de Zekeriya Köy, au Nord de Constantinople. Bulletin de la Faculté des Sciences de Stamboul, 4, 1-16.
14. Erdem, M. E., Özcan, E., Yücel, A. O., Okay, A. İ, Erbay, S., Kayğılı, S. & Yılmaz, İ. (2021). Late Campanian larger benthic foraminifera from the Zekeriyaköy Formation (İstanbul, NW Turkey): taxonomy, stratigraphy, and paleogeography. Turkish Journal of Earth Sciences, 30, 1-21. https://doi.org/10.3906/yer-2007-9
15. Gedik, İ., Timur, E., Duru, M. ve Pehlivan, Ş., 2005. 1/50.000 Ölçekli Türkiye Jeolojisi haritaları, İstanbul – F22d paftası: Pafta No. 10. Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü, Ankara.
16. Görür, N., Monod, O., Okay, A. I., Şengör, A. M. C., Tüysüz, O., Yiğitbaş, E., Sakınç, M. & Akkök, R. (1997). Palaeogeographic and tectonic position of the Carboniferous rocks of the western Pontides (Turkey) in frame of the variscan belt. Bulletin de la Societe Geologique de France, 168(2), 197-205.
17. Higgins, M. W. (1971). Cataclastic rocks, U.S. Geol. Survey Prof. Paper, 687, 97p.
18. Hochstetter, F. V. (1870). Die geologischen Verhaltnisse des östlichen Theiles der europaischen Türkei. Jahrbuch der Kaiserlich Königlichen Geologischen Reichsanstalt, 20(3), 365-461.
19. ISRM (1981). Rock Characterization Testing and Monitoring. Brown, E. (Ed.), Pergamon Press, Oxford, 211 p.
20. Kaya, O. (1968). İstanbul bölgesi Karbonifer stratigrafisi [Doktora Tezi]. Ege Üniversitesi Fen Fakültesi.
21. Kaya, O. (1971), İstanbul’un Karbonifer stratigrafisi. Türkiye Jeoloji Kurumu Bülteni, 14(2), 143-199. https://dergipark.org.tr/tr/pub/tjb/issue/54955/753491
22. Kaya, O. ve Lys, M. (1980). İstanbul Boğazının Batı Yakasında (Kilyos) Yeni Bir Triyas Bulgusu. MTA Dergisi, 93-94, 20-26.
23. Kaya, O. & Mamet, B. 1971. Biostratigraphy of the Visean Cebeciköy limestone near İstanbul, Turkey. Journal of Foramiferal Research, 1, 77–81.
24. Keskin, M. & Tüysüz, O. (2018). Stratigraphy, petrogenesis and geodynamic setting of Late Cretaceous volcanism on the SW margin of the Black Sea, Turkey. In M. D. Simmons, G. C. Tarı & A. I. Okay (Eds), Petroleum Geology of the Black Sea. Geological Society, London, Special Publications, 464. https://doi.org/10.1144/SP464.5
25. Keskin, M., Ustaömer, T. ve Yeniyol, M. (2003). İstanbul kuzeyinde yüzeylenen Üst Kretase yaşlı volkano-sedimenter birimlerin stratigrafisi, petrolojisi ve tektonik konumu. İstanbul’un jeolojisi Sempozyumu Bildiriler Kitabı, 19-22 Aralık 2003. Jeoloji Mühendisleri Odası İstanbul Şubesi, 23-35.
26. Keskin, M., Ustaömer, T. ve Yeniyol, M. (2010). İstanbul kuzeyindeki Üst Kretase volkanojenik istiflerinin magmatik evrimi ve jeodinamik ortamı. Y. Örgün, ve S. Yılmaz Şahin (Ed.ler), İstanbul'un Jeolojisi Sempozyumu-III Kitabı. İTÜ, İstanbul, 130-180.
27. Less, G., Özcan, R. & Okay, A. I. (2011). Stratigraphy and Larger Foraminifera of the Middle Eocene to Lower Oligocene Shallow-Marine Units in the Northern and Eastern Parts of the Thrace Basin, NW Turkey. Turkish Journal of Earth Sciences, 20, 793–845. https://doi.org/10.3906/yer-1010-53
28. Lom, N., Ülgen, S. C., Sakınç M. & Şengör, A. M. C. (2016). Geology and stratigraphy of Istanbul region, In Sen S.(ed.), Late Miocene mammal locality of Küçükçekmece, European, Turkey. Geodiversitas, 38(2), 175-195.
29. Mamet, B. L. (1973). Foraminiferal biostratigraphy of the Lower Carboniferous Trakya and Heybeliada formations, İstanbul region, Turkey. Kaya, O. (Ed), Paleozoic of İstanbul. Ege Üniversitesi Fen Fakültesi Kitaplar Serisi, 137–143.
30. McCallien W. J. & Ketin, İ. (1947). The Structure of Çamlıca etc. Annales de l' Université d'Ankara, 1, 209-226.
31. Okay, A. C. (1947). Geologishe und petrographiche Untersuchung des Gebietes zwischen Alemdağ, Karlıdağ und Kayışdağ in Kocaeli Bithynien, Türkei. İstanbul Üniversitesi Fen Fakültesi Mecmuası Serie B, XII, 269–288.
32. Okay, A. İ., Satır, M. & Siebel, W., 2006. Pre-Alpide Palaeozoic and Mesozoic orogenic events in the Eastern Mediterranean region. D. G. Gee & R. A. Stephenson, (Eds.), European Lithosphere Dynamics. Geological Society of London, Memoirs, 32, 389–405
33. Okay, A.I. & Tüysüz, O. (1999). Tethyan sutures of northern Turkey. B.Durand, L. Jolivet, F. Horvath, & M. Seranne (Eds), The Mediterranean Basins: Tertiary Extension within the Alpine Orogen. Geological Society of London, Special Publications, 156, 475-515.
34. Önalan, M. (1982). Pendik bölgesi ile Adaların jeolojisi ve sedimenter özellikleri [Doçentlik tezi]. İstanbul Üniversitesi Yerbilimleri Fakültesi Jeoloji Bölümü.
35. Özgül, N. (2011). İstanbul il alanının jeolojisi (yayımlanmamış rapor). İstanbul Büyükşehir Belediyesi Deprem Risk Yönetimi ve Kentsel İyileştirme Daire Başkanlığı Deprem ve Zemin İnceleme Müdürlüğü.
36. Özgül, N. (2012). Stratigraphy and some structural features of the Istanbul Paleozoic. Turkish Journal of Earth Sciences, 21, 817-866.
37. Paeckelmann, W. (1938). Neue Beitrage zur Kenntnis der Geologie, Palaontologie und Petrographie der Umgegend von Konstantinopel. Abhandlungen der Preussischen Geologischen Landesanstalt, Neue Folge, 186, Berlin.
38. Parejas, E. & Baykal, F. (1938). Une lame de charriage â Şile (Anatolie). Publ. Inst. Geol. Univ. İstanbul, nouv ser., l, 1-5.
39. Penck W. (1919). Grudzüge der Geologie des Bosporus. Veröffentlichungen des Instituts für Meereskunde an der Universität Berlin, Geographisch-naturwissenschaftliche Reihe, IV, 1-71.
40. Scholz. C. H. (1990). The mechanics of earthquakes and faulting. New York. Cambridge University Press. 439 p.
41. Seymen, İ. (1995). İzmit Körfezi ve çevresinin jeolojisi. İzmit Körfezi Kuvaterner İstifi. E. Meriç (Ed.), Kocaeli Valiliği Çevre Koruma Vakfı, 1-22.
42. Sibson, R. H. (1977). Fault rocks and fault mechanisms. Journal of the Geological Society (London), 133, 191-213.
43. Sunal, G. & Tüysüz, O. (2002). Palaeostress analysis of Tertiary post-collisional structures in the Western Pontides, Northern Turkey. Geological Magazine, 139(3), 343-359.
44. Şengör, A. M. C., Tüysüz, O., İmren, C., Sakınç, M., Eyidoğan, H., Görür, N., Le Pichon, X. & Rangin, C. (2004). The North Anatolian Fault: A new look. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 33, 37–112. https://doi.org/10.1146/annurev.earth.32.101802.120415
45. Tüysüz, O. (2018). Cretaceous geological evolution of the Pontides. M. D. Simmons, G. C. Tarı & A. I. Okay (Eds.), Petroleum Geology of the Black Sea. Geological Society, London, Special Publications, 464. https://doi.org/10.1144/SP464.9
46. Tüysüz, O., Aksay, A. & Yiğitbaş, E. (2004). Batı Karadeniz Bölgesinin Litostratigrafi Birimleri. Litostratigrafi Birimleri Serisi 2, Stratigrafi Komitesi, Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü, Ankara.
47. Ülgen, S. C., Şengör, A. M. C., Keskin, M. & Aysal, N. (2022). The Bosphorus Volcano: remnants of an ancient volcano on an ancient city. International Journal of Earth Sciences, 111, 2017–2035. https://doi.org/10.1007/s00531-022-02213-1
48. Yalçınlar, İ. (1951). İstanbul civarının Paleozoik Arazisine Dair Yeni müşahedeler. Türkiye Jeoloji Bülteni, 3(1), 125-130. https://dergipark.org.tr/tr/pub/tjb/issue/50637/659588
49. Yalçınlar, İ. (1953). Nouvelles Observations sur la tectonique des regions de Sarıyer -Zekeriyaköy et de Şile (NW de la Turquie). C. R. Somm. Soc. Géol. France, 5, 71-73.
50. Yavuz, O. ve Yılmaz, Y. (2010). İstanbul kuzeyi volkanitlerinin jeolojik, petrografik ve mineralojik özellikleri, İstanbul Teknik Üniversitesi Dergisi, 9(3), 38-46.
51. Yeniyol, M. ve Ercan, T. (1989/1990). İstanbul kuzeyinin jeolojisi, Üst Kretase volkanizmasının petrokimyasal özellikleri ve Pontid’lerdeki bölgesel yayılımı. İstanbul Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Yerbilimleri Dergisi, 7(1-2), 125-147.
52. Yılmaz, İ. (1977), Sancaktepe granitinin (Kocaeli Yarımadası) mutlak yaşı ve jenezi. Türkiye Jeoloji Kurumu Bülteni, 20, 17-21. https://dergipark.org.tr/tr/pub/tjb/issue/64643/987497
53. Yılmaz-Şahin, S., Aysal, N. & Güngör, Y. (2012). Petrogenesis of Late Cretaceous Adakitic Magmatism in İstanbul Zone (Çavuşbaşı granodiorite, NW Turkey). Turkish Journal of Earth Sciences, 21: 1029-1045. https://doi.org/10.3906/yer-1005-15