Norther margin of the çinarcik basin: an unstable submarine fault scarp, prone to mass movements

Çınarcık Havzasının Kuzey Yamacı : Heyelan Riski ile Karşı Karşıya Olan Bir Sualtı Fay Şevi

Northern Margin of the Çınarcık Basin: An Unstable Submarine Fault Scarp Prone to Mass Movements


Naci GÖRÜR, M. Sinan ÖZEREN, M. Namık ÇAĞATAY, A. M. Celal ŞENGÖR

ÖZ

2007 Mayıs ve Haziran aylarında Marmara Denizi’nde yapılan MARNAUT çalışmasında NAUTILE denizaltısı ile bir dizi dalış yapılmıştır. Bu çalışmadaki amaçlardan biri fay zonundaki çökelleri araştırmaktı. Dalış yapılan bu bölgede söz konusu kayaçlar dik bir yamaç oluşturmakta ve tabakalar yaklaşık 60 derecelik bir dalma açısıyla güneye doğru dalış göstermektedir. Yamaçtan alınan örnekler kayaçların genel olarak koyu gri-siyah renkli, ince ve orta tabakalı şeyller ve karbonatlar olduklarını ortaya çıkarmıştır. Şeyller sert, çatlamış ve breşleşmiş ve çatlakların içi kalsitle dolmuştur. Şeyllerin X-ışını difraksiyon analizi, kil mineralleri kuvars, kalsit, feldsispattan oluştuğunu göstermektedir. Kil mineralleri karışık tabakalı illit-smektit, kaolin ve az miktarda da illitten oluşmuştur. Bazı yerlerde demir ve silisifikasyon etkileri de gözlenmektedir. Karbonatlar ise genel olarak ekinoderm ve molluskca zengin biyosparitlerle temsil edilmekltedir. Karbonatlar genel olarak parçalanmış halde olup, bazı taneler arasında stilolitik yapılar izlenmektedir.

Bu sualtı çökellerini karadaki Paleozoyik birimlerle karşılaştırdığımızda bunların Orta Devoniyen çökelleri oldukları anlaşılmaktadır. Bilindiği gibi, karadaki Orta Devoniyen çökelleri bileşim olarak denizde gözlenenlere benzer şekilde ardaşık karbonat ve şeyl tabakaları içemektedir. Tuzla açıklarındaki çok büyük, eski bir sualtı heyelanının batı sınırına yapılan diğer bir dalışta kaymanın gerçekleştiği tabakanın siyah renkli, ve havzanın ortasına doğru dalan şeyllerden oluştuğu tespit edilmiştir. Yani hem malzeme özellikleri, hem de geometrik durum bu büyük heyelanın mekanik evrimini destekler niteliktedir. Bu, gelecekteki sualtı heyelanı riski konusunda kestirimler yaparken akıldan çıkarılmaması gereken bir derstir. Zira, deniz dibi sismometre (OBS) verileri, Çınarcık Havzası’nın kuzey kenarının doğu kısmında mikrosismik aktivitenin çok yoğun olduğunu göstermektedir. Ayrıca, yapılan matematiksel simülasyonlar Çınarcık Havzası’nın kuzey kenarında tipik bir batimetrik kesit için H ortalama kalınlığındaki bir sualtı heyelanının lokal olarak 0.6 H maksimum dalga yüksekliğine sahip bir Tsunami dalga grubunu oluşturabileceğini göstermektedir.

ABSTRACT

During the Marnaut expedition in the Sea of Marmara between May and June,

2007, a number of dives with submersible Nautile was realized. One of the objectives was to investigate the stratigraphy of the rocks cropping out on this fault scarp. On the dive traverse rocks belonging to the Palaeozoic of Istanbul were observed. These rocks form a steep scarp with beds dipping mainly toward the open sea with an angle of approximately 60 degrees. Sampling of the outcrop revealed that they are made up of dark grey to black and thinly-to medium-bedded shales and carbonates. Shales are hard, fractured and brecciated in part. Fractures are filled with calcite. X-ray analysis of the shales showed that they contain clay minerals. quartz, calcite, feldspar, and Clay minerals are represented mainly by mixed layer illite-smectite, kaolinite and small amounts of illite. Iron staining and silicification are partly present. Carbonates are represented mainly by biosparite, rich in echinoderms and molluscs. The carbonates are fractured and display stylolitic contacts between some grains.
Comparison of these submarine sediments with the Palaeozic sequence on land indicates that they represent Middle Devonian sediments. As is well known, the Middle Devonian sediments on land comprise interbedded carbonates and shales, similar in composition to the sediments described under the sea. A submarine dive on the western scar of a major submarine landslide off Tuzla area revealed that the layer on which the sliding motion occurred was composed of the black-coloured shales, dipping towards the centre of the Çınarcık basin. Hence, both the material properties and the geometric setting probably facilitated the mechanical evolution of this colossal landslide. This is an important lesson to take into account while assessing future submarine landslide risk. The OBS data show that the eastern part of the northern margin of the Çınarcık Basin is also characterized by a dense contemporary microseismic activity. Calculations show that for a typical depth profile across the northern margin of Çınarcık Basin, a submarine landslide of average thickness H is capable of generating a Tsunami wavetrain in which the local maximum wave height can reach 0.6 H (0.6 times the average thickness of the slide).