Gemlik Körfezi deniz seviyesi değişimlerinin jeofizik yöntemlerle incelenmesi

Marmara Denizi'nin doğusunda Kuzey Anadolu Fayı'nın orta kolu üzerinde yer alan Gemlik Körfezi, geç Pliyosen-Erken Pleyistosen döneminde gelişen doğu-batı yönlü sağ yanal doğrultu atımlı faylar denetiminde 11 km genişliğinde 36 km boyunda KB-GD yönünde uzanan açılmalı (transtensional) bir havzadır. Marmara Denizi'nin doğusunda yer alan Gemlik Körfezi, İzmit Körfezi gibi yarı kapalı bir havza olup, benzer oşinografik özelliklere sahiptir. Kuzey Anadolu Fayının (KAF) orta kolu üzerinde yer alması nedeniyle tektonik olarak aktif bir havza olmasına rağmen 17 Ağustos 1999 İzmit depreminden fazlaca etkilenmemiş olması ile İzmit Körfezi'nden ayrılmaktadır. Geçmişten günümüze yapılan paleoşinografik çalışmalar Marmara Denizi'nin genellikle kuzey şelfine yoğunlaşmış olmasından dolayı Gemlik Körfezi'nin morfo-tektonik yapısının yanı sıra Geç Pleyistosen-Holosen dönemine ait çökellerinin detaylı stratigrafisi ve bu çökellerin fasiyes özellikleri de detaylı bir şekilde ortaya konulmamıştır. Bu sebeple Gemlik Körfezi'nin Geç Kuvaterner'deki paleoşinografik ve paleosismolojik evrimini ortaya çıkarmak amacı ile R/V URANIA araştırma gemisinin 2013 yılında tamamladığı deniz çalışmalarından elde edilen sığ-sismik ve karot verileri bu tez kapsamında kullanılmıştır. Bununla birlikte çok ışınlı batimetri verilerin üretilen derinlik haritaları ile morfo-tektonik yapılar tespit edilmiş, ayrıca sismik kesitlerden elde edilen kontur haritaları ile farklı zamanlardaki havzanın paleo-batimetrileri ortaya çıkarılmıştır. Sismik yansıma görüntülerinde belirlenmiş olan eski kıyı taraçaları ve kıyı çizgilerine ait morfolojik yapılar Gemlik Körfezi'ndeki su seviyesi değişimleri hakkında önemli bilgiler vermektedir. Holosen başından itibaren Gemlik Körfezi'nde deniz seviyesi değişimleri Marmara Denizi ile eş zamanlı gerçekleştiği daha önce yapılan çeşitli araştırmalar ile ortaya çıkarılmıştır. Günümüzde körfezin Marmara Denizi ile geçişinde bulunan ve -55 m derinlikte olduğu güncel batimetri veriler ile de gözlenebilen bir eşiğin varlığı, Marmara Denizi ile su geçişlerinin de farklı zamanlarda kesilmiş olabileceğini göstermektedir. Gemlik Körfezi'nin Marmara Denizi ile deniz seviyesi açısından olan bu ilişkinin zaman içerisinde nasıl değiştiğini ve bunu kontrol eden lokal jeolojik faktörlerin ortaya çıkarılması bu tez çalışmasında amaçlanmıştır. Bu amaca yönelik sığ-sismik yansıma verileri ve batimetri verileri kullanılmış, ayrıca kronostratigrafik çalışmalar için sismik profiller üzerinden alınan bir adet piston karot kullanılmıştır. Bu sayede Gemlik Körfezi'nin güncel morfolojisi ve Geç Pleyistosen-Holosen dönemine ait çökellerin stratigrafisi ve bunların fasiyes özellikleri ortaya çıkarılmıştır. Karotlardan elde edilen çok sensörlü karot logu verilerinden üretilen yapay sismogram ile karot sedimentlerinin sismik yansıma görüntülerinin eşleştirilmesi yapılarak birimler hakkında yorumlar yapılmıştır.Gemlik Körfezi'nin kuzeyinden alınan M13-08 piston karotunda litolojik özelliklerin belirlenmesiyle alınan örneklerin yaşlandırılması ve yapılan çok sensörlü karot loglaması (MSCL) ile çökellerin fiziksel özellikleri su seviyesi değişimleri ışığında incelenmiştir. Bununla birlikte Gemlik Körfezi içerisinde alınan ve incelenen 280 adet sığ-sismik yansıma profillerinde beş farklı çökel birimi ayırtlanmış ve bunlarısınırlayan sismik yansıma yüzeylerinin sismik profillerde devamlılığı belirlenmiştir. Sismik yansıma profillerinde ayırtlanan sismik birimlerin genel olarak yansıma karakterleri kullanılarak ve ayrıca bu birimleri sınırlayan yüzeylerin gösterdikleri su derinlikleri sayesinde Gemlik Körfezi'nde su seviyesi değişimleri ile ilgili önemli bilgiler elde edilmiştir. Sismik birimlerin kronostratigrafileri gerek karotlardan elde edilen radyokarbon yaşlar ile ve gerekse göreceli stratigrafik konumları gözönünde bulundurularak ortaya çıkarılmıştır. Bu birimlerden en yaşlı olan Birim-S5 yansıma görüntülerinde körfezin şelfinde deltaik çökeller ile temsil olunurken, bu birimin G.Ö. 23-21 bin yılları arasında çökeldiği düşünülmektedir. Bu zamanda körfezdeki su seviyesinin -65 m'nin altında olduğu birime ait foreset/topset geçişlerinden anlaşılmaktadır. Bu birimi sismik görüntülerde uyumsuz olarak üzerleyen Birim-S4, daha yaşlı olan Birim-S3'ü aşmalı olarak üzerleyen çamur yaygılarından oluşması bu birimin transgresif olarak G.Ö. 21-18 bin yılları arasında çökeldiğini göstermektedir. Son Buzul Maksimum'un (LGM) bitimi olan G.Ö. 18 bin yılında geliştiği karotlardan elde edilen radyokarbon yaşlar ile de belirlenmiş erozyonel kanalların -110 m'ye kadar kazıdığı gözlenmektedir. Sismik yansıma görüntülerinde açıkca gözlenebilen bu aşınmalı kanal yapılarını sergileyen yansıma yüzeyi üzerine transgresif olarak çökeldiği anlaşılan Birim-S3, karotlardan elde edilen radyokarbon yaşların ışığında G.Ö. 18-15,6 bin yılları arasında körfezdeki su seviyesinin yeniden yükselmeye başladığı bir dönemde çökelmiştir. Bu dönem buzul sonrası dönemde nemli bir iklim ile körfez çevresindeki drenajlar ile körfezin beslendiğini göstermektedir. G.Ö. 18-15,6 bin yıl önceki zaman aralığında Marmara Denizi'ndeki su seviyesinin yaklaşık -110 m'lerde olduğu düşünüldüğünde körfezdeki su seviyesi yükseliminin Marmara Deniz ile ilgisi olmadığı ortaya çıkmaktadır. Bu durum Holosen'den önce körfezin Marmara Denizi ile su geçişinin olmadığını da göstermektedir. Tez çalışması kapsamında üretilen kontur haritalarından G.Ö.18 bin yıl öncesinde paleo-batimetri verileri körfezin batısında Marmara Denizi'ne olan bağlantısının su seviyesi üzerinde kaldığını da ispatlamaktadır. Holosen'den önce G.Ö. 15,6 ile 12,1 bin yılları arasında çökeldiği radyokarbon yaşlar ile belirlenmiş olan Birim-S2, şelf kenarında biriken eğimli klinoformlardan oluşmakta ve bu da körfezde bu dönemde genel olarak regresif su seviyesinin yaşandığını göstermektedir. Sismik yansıma görüntülerinde Birim-S2'yi üzerleyen ve aynı zamanda Holosen yaşlı Birim-S1'in de tabanını oluşturan ana uyumsuzluk yüzeyi üzerinde -65 m su derinliğinde oluştuğu gözlenen "Berm" lerin varlığı Holosen'den önce su seviyesinin de hemen hemen bu derinliklerde olması gerektiğini göstermektedir. M13-08 karotundan elde yaşlar sayesinde G.Ö. 12.1 bin yılından da önce oluştuğu düşünülen bu uyumsuzluk yüzeyine ait kontur haritası yorumlandığında körfezde bu zamana ait kıyı çizgisi ortaya çıkarılabilinmiştir. Bu ana uyumsuzluk yüzeyini körfezin birçok yerinde kıyısal aşma ile üzerleyen ve G.Ö. 12.1 bin yılından sonra körfezin Marmara Deniz ile su geçişin sağlanması sonucunda çökeldiği ortaya çıkarılan denizel Birim-S1, sismik yansıma karakterlerinden de Birim-S1'in körfeze Akdeniz sularının ulaştığı ve körfezde su seviyesinin artışına neden olduğunu göstermektedir.