Yazı Tarihi: Aralık 2023
Aşağıda detayları verilen araştırma projesi kapsamında yapılan çalışmaları içermektedir.
Kaynak gösterilerek kısmi alıntı yapılabilir.
PROJE BAŞLIĞI: Foça-Karaburun Açıkları Aktif Tektoniğinin ve Stratigrafisinin Deniz Jeolojisi ve Jeofiziği Çalışmaları ile İncelenmesi
PROGRAM KODU: TÜBİTAK-1001
PROJE NO: 121Y225
PROJE SÜRESİ: 24 ay
PROJE EKİBİ:
Prof. Dr. Derman DONDURUR (Yürütücü)
Prof. Dr. Muhammet DUMAN (Araştırmacı)
Doç. Dr. Denizhan VARDAR (Araştırmacı)
Doç. Dr. Elçin GÖK (Araştırmacı)
Dr. Aslıhan NASIF DONDURUR (Araştırmacı)
Prof. Dr. Nuretdin KAYMAKÇI (Danışman)
Doç. Dr. Bora UZEL (Danışman)
Kamile Nesil KAÇAR (Bursiyer)
Murat AYAZ (Bursiyer)
Başak TURGUZ (Bursiyer)
Aleyna DOĞAN (Bursiyer)
1. PROJE ÖZETİ
Proje kapsamında, çok kanallı sismik yansıma, Chirp mühendislik sismiği ve çok ışınlı batimetri verileri yardımıyla, Foça-Karaburun açıklarındaki alanın yapısal durumu ile sedimantolojik ve morfolojik yapısı incelenmiştir. Bu alan içerisinde, toplam yaklaşık 1000 km uzunluğunda sismik veri toplanmış ve işlenmiştir. Toplanan veri, alanın morfolojisi, sığ ve derin stratigrafisi, alanın yapısal jeolojisi ve alanda bulunabilecek olası hidrokarbon birikimlerini içerebilecek yapıların araştırılması amacıyla analiz edilerek yorumlanmıştır. Proje, veri toplama, veri işlem ve verilerin sentezi olmak üzere üç ana iş paketinden meydana gelmektedir. Çalışma, Foça-Karaburun alanlarını kapsayan bölgedeki yapısal jeolojik unsurları haritalamayı da amaçlayan en kapsamlı deniz jeofiziği çalışmasıdır. Alanın aktif tektoniği ve fayların mekanizmaları ile uzanımları ortaya konulması, İzmir için yapılacak deprem modellemeleri, İzmir deprem senaryosu ve deprem master planı çalışmaları için oldukça önemli ve gerçekçi bilgiler temin etmiştir. Özellikle Ege Denizi’nde yapılacak bu tür çalışmalar, ülkelerin ekonomik zonlarının (EEZ) jeolojik ve tektonik yapısının belirlenmesinde önem taşımaktadır.
Çalışmanın amacı, Foça-Karaburun arasındaki alanın deniz jeofiziği verileri kullanılarak,
2. VERİ TOPLAMA ÇALIŞMALARI
Projede yapılması öngörülen deniz araştırma seferi, 16.02.2023-23.02.2023 tarihleri arasında R/V K. Piri Reis araştırma gemisi ile gerçekleştirilmiştir. Çalışma kapsamında Chirp mühendislik sismiği verisi ile eşzamanlı olarak toplam 1012 km çok kanallı sismik yansıma verisi toplanmıştır. Toplanan verilerin ortalama hat aralığı 2 km olup, toplanan sismik verilerin hat haritası Şekil 1’de verilmiştir. Çalışma alanı içerisinde bulunan tek derin kuyu olan Foça-1 kuyusunun üzerinden farklı yönlerde 4 adet sismik kesit alınmış, bu sayede derin stratigrafinin alana daha sağlıklı şekilde yayılması sağlanmaya çalışılmıştır.
Çalışma 7/24 sürekli şekilde ve 3 vardiya sistemi ile gerçekleştirilmiş olup, araştırmaya katılan bilimsel personel listesi Tablo 1’de verilmiştir. Araştırma seferine Dokuz Eylül Üniversitesi-Deniz Bilimleri ve Teknolojisi Enstitüsü (DEÜ-DBTE), İstanbul Üniversitesi-Deniz Bilimleri ve İşletmeciliği Enstitüsü (İÜ-DBİE) ve İstanbul Teknik Üniversitesi-Jeofizik Mühendisliği Bölümü’nden araştırmacılar katılım sağlamıştır. Bu sayede sismik veri toplama ve işleme ile ilgili enstitümüz jeofizik ekibinin sahip olduğu bilgi ve tecrübenin paylaşımı da sağlanmıştır. Şekil 2’de, araştırma seferinden görüntüler verilmiştir.
Çalışma sırasında gemi hızı 4.0-4.5 knot arasında tutulmuş olup, günlük veri üretimi ortalama 145 km civarında olmuştur. Sismik ve Chirp verileri eşzamanlı şekilde toplanmıştır. Sismik veri toplama parametreleri Tablo 2’de verilmiştir. Toplam 58 adet hat üzerinde çok kanallı sismik yansıma verisi ve 64 adet hat üzerinde de Chirp sismik verisi toplanmıştır. Sismik verinin navigasyon bilgisi ASCII log dosyalarına kaydedilmiştir. Bu log dosyaları daha sonra sismik verinin işlenmesi sırasında geometri tanımlama işleminde kullanılmıştır. Chirp verisinin navigasyon bilgisi ise verinin başlık (header) kısmına yazılmış olup, kullanılan yorum yazılımlarına başlık kısmından otomatik olarak okutulmuştur.
Sismik kaynak gemiden 25 m geriden çekilmiştir. Çalışma sırasında ekip, ekipman ve gemi güvenliği birinci planda tutulmuş, riskli alanlarda (yoğun gemi trafiği, demirleme alanı, balıkçılık faaliyeti, balık ağları vs. bulunan bölgeler) veri toplanmamıştır. Çalışma alanındaki körfezlerin dar olması ve gemi trafiği de dikkate alınarak, güvenlik nedeniyle streamer uzunluğu, revize sefer planında belirtildiği şekilde, 600 m tutulmuştur. Sismik kaynak kontrol cihazı olarak, Maden Tetkik Arama Kurumu’na ait HotShot model sismik kaynak kontrol cihazı geçici olarak temin edilerek, projenin araştırma seferinde kullanılmıştır.
Şekil 1. Toplanan çok kanallı sismik verilerin hat haritası.
Şekil 2. Araştırma seferinden görüntüler.
| İsim | Görev | Birim |
|---|---|---|
| Prof. Dr. Derman DONDURUR | Proje ve Sefer Koordinatörü | DEÜ-DBTE |
| Arş. Gör. Dr. Aslıhan Nasıf DONDURUR | Proje Araştırmacısı | DEÜ-DBTE |
| Arş. Gör. Özkan ÖZEL | Araştırmacı | DEÜ-DBTE |
| Öğr. Gör. Orhan ATGIN | Araştırmacı | DEÜ-DBTE |
| Jeof. Müh. Kamile Nesil KAÇAR | Bursiyer | DEÜ-DBTE |
| Jeof. Müh. Murat AYAZ | Bursiyer | DEÜ-DBTE |
| Doç. Dr. Denizhan VARDAR | Proje Araştırmacısı | İÜ-DBİE |
| Jeof. Müh. Mert CERİT | Araştırmacı | İTÜ-Jeofizik Müh. Böl. |
| Jeof. Müh. Umut Can GÜR | Araştırmacı | İTÜ-Jeofizik Müh. Böl. |
| Jeof. Müh. Can ASLAN | Araştırmacı | İTÜ-Jeofizik Müh. Böl. |
| Jeof. Müh. Ömer Sinan ZALOĞLU | Araştırmacı | İTÜ-Jeofizik Müh. Böl. |
| Sistem: | NTRS-2 |
|---|---|
| Kanal Sayısı: | 96 |
| Streamer Uzunluğu: | 600 m |
| Kayıt Uzunluğu: | 3000 ms |
| Örnekleme Aralığı: | 1 ms |
| Streamer Derinliği: | 4 m |
| Atış Aralığı: | 18.75 m |
| Grup Aralığı: | 6.25 m |
| Kaynak: | GI gun (45+45 inç³) |
| Kaynak Derinliği: | 3 m |
| Kaynak Basıncı: | 2000 psi (140 bar) |
| Minimum Offset Mesafesi: | 50 m |
| Fold: | 16 |
Araştırma seferi sırasında toplanan tüm verilere standart kalite kontrol (QC) işlemleri uygulanmış ve veri kalitesi sürekli şekilde denetlenmiştir. Bu anlamda çok kanallı sismik verilere uygulanan QC adımları aşağıda verilmiştir:
- SegY veri okuma
- Hat uzunluğu, atış sayısı, atış aralığı, azimut kontrolü
- Spektral analiz ve spektrum kontrolü
- Atış gruplarının (shot gather) kontrolü
- Spike/bad trace kontrolü
- Kaçan atış (missed shot) kontrolü
- Crossfeed kontrolü
- Geometri tanımlama
- Brute stack oluşturma
- IHS Kingdom Suite proje oluşturma
Chirp verilerine uygulanan QC adımları şunlardır:
- ODC’den SegY’ye dönüştürme
- Header navigasyon bilgisi kontrolü
- Gecikme zamanı giderme
- IHS Kingdom Suite proje oluşturma
Navigasyon verilerine uygulanan QC adımları şunlardır:
- Atış aralığı/atış no grafiği
- Hat azimutu/atış no grafiği
- Gemi hızı/atış no grafiği
- Ortalama, minimum ve maksimum atış aralığı hesabı
- Hat uzunluğu hesabı
2. SİSMİK VERİ İŞLEM
Araştırma seferinin hemen ardından toplanılan verilerin işlenmesine başlanmış, deneme ve testler yapılarak en uygun veri işlem akışı ve parametreler belirlenmiştir. Buna göre çok kanallı sismik verilerin işlenmesinde aşağıdaki veri işlem akışı kullanılmıştır:
- SegY veri okuma
- Shot delay giderme
- Geometri tanımlama
- Spektral analiz
- Bantgeçişli süzgeç (8-220 Hz)
- İz ayıklama
- Kazanç uygulama
- Top mute
- F-k süzgeci
- Tekrarlı bastırma (SRME)
- CDP sıralama
- Hız analizi
- NMO düzeltmesi
- Yığma
- Yığma sonrası spiking dekon
- Bantgeçişli süzgeç (8-220 Hz)
- Kirchhoff zaman migrasyonu
- Kazanç uygulama
- Final top mute
- Segy çıktı
Chirp sismik verilerin işlenmesinde ise aşağıdaki veri işlem akışı kullanılmıştır:
- ODC’den SegY’ye dönüştürme
- Kaynak dalgacığı ile ilişkilendirme (çaprazilişki)
- Zarf hesabı
- Header navigasyon bilgisini UTM’e dönüştürme
- Gecikme zamanı giderme
- SegY çıktı
Şekil 3, örnek olarak dört adet ham sismik atış grubunu ve fc23-x16 sismik hattının ham halinin tek kanallı (single trace) veya ortak ofset kesiti (common offset section) görünümünü vermektedir. Bu veriye hiçbir veri işlem adımı uygulanmamış olup, tüm atışların 5. kanalı alınıp yan yana çizdirilerek elde edilmiştir. Şekil 4, aynı verilere 8-220 Hz bantgeçişli filtre uygulaması sonrası görünümlerini vermektedir. Filtre sonra düşük frekanslı deniz dalgası gürültüsü (swell) ve yüksek frekanslı gelişigüzel gürültü veriden atılmıştır. Ardından atış gruplarına f-k filtresi uygulanarak ilişkili gürültüler bastırılmıştır. Şekil 5, filtre öncesi ve sonrasını karşılaştırmak üzere örnek bir atış grubunu ve bunun f-k ortamı görünümünü vermektedir.
Atış gruplarına ardından tekrarlı bastırma yöntemi (SRME) uygulanmış ve veriler CDP sıralama ile CDP ortamına aktarılmıştır. Daha sonra çoklu CDP grupları (supergather) oluşturularak, hız analizi ile hat boyunca 2B RMS hız alanı elde edilmiştir. Şekil 6, bir çoklu CDP grubuna uygulanan semblance hız analizini ve hat boyunca elde edilen 2B hız alanını vermektedir. Her hat için elde edilen bu hız alanları kullanılarak veriye NMO düzeltmesi ve ardından yığma işlemi uygulanmıştır. Elde edilen yığma kesitlerine Kirchhoff zaman migrasyonu uygulanarak yeraltının yorumlanabilir kesitleri elde edilmiştir. Şekil 7, fc23-x16 sismik hattının migrasyon kesitini vermektedir. Bu migrasyon kesitlerine son olarak yığma sonrası iğnecikleştirme dekonvolüsyonu, final silme (top mute) ve kazanç (500 ms AGC) uygulanarak, final kesitler SegY formatında disklere kaydedilmiştir. Şekil 8, fc23-x16 sismik hattının final kesitini göstermektedir.
Şekil 3. Örnek dört ham atış grubu (shot gather) (üstte) ve fc23-x16 sismik hattının ham halinin tek kanallı (single trace) görünümünü (altta).
Şekil 4. Şekil 3’de verilen örnek dört ham atış grubunun 8-220 Hz aralığında filtrelenmiş hali (üstte) ve fc23-x16 sismik hattının filtrelenmiş halinin tek kanallı (single trace) görünümünü (altta).
Şekil 5. f-k filtresi öncesi (solda) ve sonrasını (sağda) karşılaştıran örnek bir atış grubu ve bunun f-k ortamı görünümü.
Şekil 6. Örnek çoklu CDP grubuna uygulanan semblance hız analizi (üstte) ve hat boyunca elde edilen 2B hız alanı (altta).
Şekil 7. fc23-x16 sismik hattının migrasyon kesiti.
Şekil 8. fc23-x16 sismik hattının final kesiti.
3. VERİLERİN SENTEZİ
A- MORFOLOJİK UNSURLAR
Çalışma alanının morfolojisi ile ilgili bilgiler, çok ışınlı batimetri verisinden elde edilmiştir. Seyir, Hidrografi ve Oşinografi Dairesi (SHOD) tarafından temin edilen batimetri verisi, daha önce başka projeler kapsamında toplanmış olan İzmir Körfezi’nin çok ışınlı batimetri verisi ile birleştirilerek tek bir batimetri haritası oluşturulmuştur. Elde edilen harita Şekil 9’da verilmiştir. Uzunada’nın kuzeyine kadar olan alanı kapsayan kısım önceki çalışmalardan elde edilen kısımdır ve her iki alan Şekil 9’da kesikli çizgi ile ayrılmıştır. Her iki batimetri haritasının birleştirilmesindeki amaç, İzmir Körfezi’nden KB yönünde çalışma alanına uzanan bazı çizgiselliklerin İzmir Körfezi batimetri haritasında görülebilir olmasıdır. Bu çizgisellikler Şekil 9’da mavi oklarla gösterilmiştir. Coşkun ve diğ. (2017) bu çizgisellikleri Uzunada Fayı, Foça-Süzbeyli Fayı ve Gülbahçe Fayı olarak yorumlamıştır. Her iki batimetri verisinin birleştirilmesi, bu çizgiselliklerin çalışma alanındaki devamını göstermesi açısından önem taşımaktadır. Benzer şekilde, çalışma alanının batimetri verisinde gözlenen çizgisel yapılar ise Şekil 9’da siyah oklarla gösterilmiştir.
Batimetri verisinden yola çıkarak çalışma alanı morfolojik olarak (Çandarlı İç Körfezi hariç olmak üzere) 4 ayrı bölgeye ayrılmıştır (Şekil 10). Bu alanlar İzmir Dış Körfezi, Karaburun Baseni, Foça Sırtı Bölgesi ve Çandarlı Baseni’dir. Bu alanlar içerisindeki maksimum su derinlikleri İzmir Dış Körfezi’nde 80 m, Foça Sırtı Bölgesi’nde 90 m, Çandarlı Baseni’nde 130 m ve Karaburun Baseni’nde ise 190 m’dir.
Batimetri verisi kullanılarak, çalışma alanındaki deniz tabanının eğim haritası da hesaplanmıştır (Şekil 11). Eğim haritasına göre, İzmir Dış Körfezi ve Foça Sırtı bölgesi oldukça düşük batimetrik gradyente sahiptir ve deniz tabanı eğimi 1°yi nadiren aşmaktadır. KD kısımda Çandarlı Baseni tabanında da benzer bir durum gözlenmesine karşın, basen sınırlarında eğimin hızla arttığı ve alandaki eğimin en büyük değeri olan 8°lere ulaştığı gözlenmektedir. Benzer bir durum KB’daki Karaburun Baseni’nde de mevcuttur. Basenin derinleşmeye başladığı 100 m derinliğin ötesindeki şelf kırığı ve civarında deniz tabanı hızla maksimum değerine ulaşmaktadır. Yaklaşık D-B yönlü uzanan bu hızlı derinlik değişimlerini işaret eden bölgelerin denizel teraslara karşılık geldiği düşünülmektedir. Bunlara ek olarak, özellikle İzmir Dış Körfezi’nde yaklaşık K-G yönlü ve Foça Sırtı Bölgesinde ise GD-KB yönlü uzanan belirgin çizgiselliklerin varlığı göze çarpmaktadır (Şekil 11’de siyah oklar). Sismik veri ile birlikte değerlendirildiğinde, bu çizgisel yapıların fay izleri olduğu anlaşılmakta olup, bölgenin aktif faylarının haritalanması sırasında deniz tabanı eğim haritasında görülen bu çizgiselliklerden geniş çapta faydalanılmıştır.
Çalışma alanında 165, 144, 110 ve 80 m derinliklerde yer alan bu denizel teraslar, Chirp verisinden elde edilen zaman cinsinden deniz tabanı derinlik haritası üzerine işaretlenerek, Şekil 12’de verilen denizel teras haritası oluşturulmuştur. Bu teraslardan 110 m derinlikte bulunan şelf kırığına (shelf break) karşılık gelmektedir. Bu derinlik, son buzul dönemindeki düşük deniz seviyesi sırasında kıyı çizgisinin konumunu göstermektedir. KD kısımda, şelf kırığı seviyesi Çandarlı Baseni’ni çevrelemekte olup, bu durum, söz konusu basenin düşük deniz seviyesi sırasında göl konumunda olduğunu işaret etmektedir.
Şekil 9. İzmir Körfezi ve çalışma alanının batimetri haritalarının birleştirilmiş hali. Her iki haritanın birleşim yeri siyah kesikli çizgi ile gösterilmiştir. Oklar çizgisellikleri göstermektedir.
Şekil 10. Çok ışınlı batimetri verisinden yola çıkarak çalışma alanının ayrıldığı (Çandarlı İç Körfezi hariç olmak üzere) 4 farklı morfolojik bölge.
Şekil 11. Çalışma alanının deniz tabanı eğim haritası. Oklar çizgisellikleri göstermektedir.
Şekil 12. Chirp verisinden elde edilen zaman cinsinden deniz tabanı derinlik haritası üzerinde denizel terasların görünümü.
B- ALANIN SIĞ VE DERİN STRATİGRAFİSİ
Çalışma alanındaki son buzul dönemi sonrası çökelen Holosen dönemi sediment birikimi incelenmiştir. Holosen sedimentasyonunun ortaya konulmasında, Chirp sismik hatları kullanılmıştır. Şekil 13, İzmir Dış Körfezi ve Çandarlı Baseni’nden iki ayrı Chirp kesiti üzerinde Holosen yaşlı sedimentlerin tabanının görünümünü vermektedir. İzmir Dış Körfezi’nde Holosen dönemi sediment kalınlığı neredeyse sabit ve ortalama 2 m civarındadır (Şekil 14). Bu bölgede Holosen sediment kalınlığı Foça açıklarında artarak ortalama 10 m’ye ulaşır. Bu artış, Foça’nın hemen güneyinden körfeze dökülen Gediz Nehri’nin taşıdığı güncel sedimentlerin etkisidir. Karaburun Baseni’nde olasılıkla yüksek eğimli deniz tabanı nedeniyle düzensiz bir Holosen sediment birikimi mevcuttur. En fazla Holosen sediment kalınlığı ise Çandarlı Baseni’nde olup, maksimum kalınlık bu bölgede 27 m civarındadır.
Şekil 13. İzmir Dış Körfezi ve Çandarlı Baseni’nden iki ayrı Chirp kesiti üzerinde Holosen yaşlı sedimentlerin tabanı (kırmızı seviye).
Şekil 14. Çalışma alanındaki Holosen sedimentlerinin dağılımı (1500 m/s ortalama hız kullanılarak hesaplanmıştır).
Çalışma alanından toplanan yaklaşık 1100 km’lik yüksek ayrımlı Chirp mühendislik sismiği verisi, Pleistosen’den günümüze denizel ortam koşullarının değişimini ve ilişkili depolanma mekanizmalarını ortaya koymak amacıyla sismik stratigrafik anlamda incelenmiştir. Çalışma sahasındaki birim tanımlamaları, içsel yansıma karakterleri, uyumsuzluk, göreceli uyumluluk yüzeyi ve kesilmelere göre yapılmıştır. Alt birim tanımlamaları sistem izleri kökenli olarak deniz seviyesindeki göreceli değişimlere göre belirlenmiştir. Temel olarak Chirp verilen dört ana seviye belirlenmiş ve bunlar U1’den U4’e isimlendirilmişlerdir. Şekil 15, bu birimleri sismik ve Chirp kesitlerinde örnek olarak göstermektedir.
Şekil 15. Çalışma alanında Karaburun Baseni’nden alınan yorumlanmış çok kanallı sismik ve Chirp kesitleri.
Yüksek ayrımlı sismik yansıma kesitlerinin sismik stratigrafisi, çalışma alanının son düşük seviye ve takip eden trangresyon dönemlerindeki durumunu ortaya çıkarmıştır. Buna göre çalışma alanının geneli, yüksek seviye, düşen seviye, düşük seviye sistem izleri süresince ve trangresyonun başlangıcında nehirsel depolanma etkisi altındadır.
Çalışma alanında, deniz seviyesi değişimlerini ifade eden, Gediz ve Bakırçay Nehirleri tarafından oluşturulmuş ve sismik kesitlerde üst üste yığılmış formda görülen delta yapıları gözlenmiştir. Çandarlı Baseni doğusunda görülen üst üste 2 delta yapısının Bakırçay Nehri tarafından oluşturulduğu düşünülmektedir. Karaburun Baseni civarında gözlenen delta yapıları ise, düşük deniz seviyesi döneminde, İzmir Dış Körfezi üzerinden Karaburun Baseni’ne kadar uzanan Gediz Nehri tarafından oluşturulmuş deltalardır. Sismik veri, bu delta yapılarından 4 tanesinin üst üste bulunduğunu göstermektedir. Şekil 16’da, bu yapılara örnek sismik kesitin yorumlu hali verilmiştir.
Şekil 16. Karaburun Baseni’nden alınan örnek çok kanallı bir sismik kesitin yorumlu görünümü. Kesitte Gediz Nehri deltaları görülmektedir.
Şekil 17, sismik verinin analizinden çıkarılan Gediz Nehri ile ilişkili yığılmış deltaların şematik görünümünü vermektedir. Foça karasal alanından başlayan, İzmir Dış Körfezi boyunca Karaburun Baseni’ne kadar uzanan bir profil alınmış (Şekil 17a) ve bu profil boyunca gözlenen yığılmış deltaların şematik görünümü elde edilmiştir (Şekil 17b). Bu şematik profilde, her bir delta farklı renklerle ifade edilmiştir. Buna göre, günümüzde Menemen Ovası boyunca oluşmaya devam eden ve günümüz kıyı çizgisini oluşturan güncel Gediz Deltası izotop evresi 1’e karşılık gelmektedir. G-Delta1 oluşumunun izotop evresi 2-3, G-Delta2 oluşumunun izotop evresi 4-5, G-Delta3 oluşumunun izotop evresi 6-7, G-Delta4 oluşumunun izotop evresi ise 8-9’a karşılık gelmektedir (Şekil 17b). Buna göre, oksijen izotop evreleri, küresel deniz seviyesi eğrisi ile karşılaştırıldığında, topset-foreset geçişlerini ifade eden arayüzeyler, G-Delta1 için (A seviyesi) günümüzden 13.000 yıl öncesine, G-Delta2 için (B seviyesi) günümüzden 59.000 yıl öncesine, G-Delta3 için (C seviyesi) günümüzden 131.000 yıl öncesine ve G-Delta4 için (D seviyesi) günümüzden 242.000 yıl öncesine tarihlenmektedir (Şekil 17c).
Şekil 17. (a) Çalışma alanında gözlenen Gediz Deltaları’nın sınırları ve bu deltalar boyunca X-Y-Z hattı boyunca alınan kesitin konumu, (b) sismik verinin analizinden çıkarılan yığılmış deltaların şematik görünümü ve (c) bu deltaların topset-foreset geçişlerinden (A, B, C ve D) ilişkilendirilen oksijen izotop seviyeleri ve deniz seviyesi değişimleri ile ilişkileri. Oksijen izotop eğrisi Lisiecki ve Raymo (2005)’den, küresel deniz seviyesi eğrisi ise Waelbroeck ve diğ., 2002)’den alınmıştır.
Foça-1 kuyusundan elde edilen derin stratigrafi bilgisi, çok kanallı sismik kesitler üzerinden tüm alana yayılmıştır. Sismik veriden ayırt edilen tüm stratigrafik birimlerin zaman olarak kalınlıkları da hesaplanmıştır. Çalışma alanında 2 km aralıklarla toplanan sismik profiller üzerinde yapılan bu stratigrafik yorum, literatürde bölgede yapılan en detaylı sismik stratigrafik çalışmadır. Şekil 18, Foça-1 kuyusunun stratigrafik birimlerinin iki ayrı sismik hat üzerindeki gösterimini vermektedir. Şekil 19, örnek olarak Miyosen birimin 2B ve 3B olarak derinlik haritasını göstermektedir. İzmir Dış Körfezi’nde Miyosen birimin üst yüzeyinin derinliği ortalama 700 ms civarındadır. Bu bölümde yüzeyin derinliği, temel yansımasında olduğu gibi hem doğu ve hem de batı yönünde sırasıyla Foça ve Karaburun bölgelerine yaklaştıkça hızla azalır.
C- YAPISAL JEOLOJİ
Sismik verilerde gözlenen ana fayların tamamı kesitler üzerinde işaretlenmiş, bu faylardan benzer karakteristik özellikler sergileyenler sismik kesitlerde birbiri ile ilişkilendirilerek alanın fay haritası elde edilmiştir. Şekil 20, kesitlerde gözlenen tüm ana fayların ilişkilendirilmesiyle elde edilen fay haritasını vermektedir. Kesitlerde, birbiri ile kısmen ilişkili olduğu düşünülen ve birçoğu oblik atımlı fay sistemlerinin var olduğu anlaşılmaktadır. Bunların hemen tamamı KB-GD yönelimli olup, İzmir Dış Körfezi boyunca KB yönünde Ege Denizi’ne açılmaktadır. Sismik verilerde gözlenen ana faylar sismik kesitlerde birbiri ile ilişkilendirilerek, Gülbahçe Fayı ile ilişkili faylar, Uzunada Fayı ile ilişkili faylar, Foça-Süzbeyli Fayı ile ilişkili faylar, Foça Sırtı fayları ve Çandarlı Baseni fayları olarak gruplandırılmıştır (Şekil 20).
Şekil 18. Foça-1 kuyusunda kesilen stratigrafik birimlerinin iki ayrı sismik hat üzerindeki gösterimi.
Şekil 19. Miyosen birimin üst yüzey yansımasının zaman olarak (a) 2B ve (b) 3B derinlik haritası.
Sismik veri, çalışma alanının genel olarak KB-GD yönünde uzanan çok sayıda fay sistemi tarafından etkilendiğini işaret etmektedir. Faylar genellikle oblik olup, hem yanal ve hem de düşey atıma sahiptir. Çalışma alanının KD kısmı dışında, bu fayların hemen tamamı, güneyde bulunan İzmir Körfezi’nden KB yönünde uzanarak çalışma alanına girmektedir. Çalışma alanında herhangi bir ters fay gözlenmemiştir.
Söz konusu fayların tamamı, sismik yorum platformunda poligonlar şeklinde çizilmiş ve metamorfik temel, Miyosen ve Pliyosen birimlerin üst yüzey yansımalarının işaretlenen varış zamanları, bu poligonlar dikkate alınarak gridlenmiştir. Elde edilen zaman gridleri konturlanmış ve konturların formlarından fayların hareket mekanizmaları belirlenmiştir. Konturlardaki atım miktarları dikkate alınarak, fayların yanal atıma sahip olup olmadıklarının belirlenmesi mümkün olmuştur. Ayrıca, her birimin girişinin derinliğindeki morfolojik değişimlerin faylarla olan ilişkisi de bu haritalardan analiz edilebilir. Elde edilen grid ve kontur haritası, Miyosen üst yüzeyi için örnek olarak Şekil 21’de verilmiştir.
Şekil 20. Çalışma alanında gözlenen faylar gruplandırılarak beş ayrı fay sistemine ayırtlanmıştır.
Şekil 21. Fay poligonları ile hesaplanan Miyosen üst yüzey zaman gridi ve kontur haritası.
Sismik veri, Gülbahçe Fayı’nın basamaklı bir yapıda olduğunu, Karaburun Yarımadası’nın hemen doğusu boyunca KKB yönünde splay yaparak uzandığını işaret etmektedir. İzmir Dış Körfezi’nde birbirine paralel uzanan, doğuya atımlı ve sağ yanal özellik gösteren üç ayrı fay zonu olarak ayırt edilmektedir. Gülbahçe Fayı Karaburun platformunu körfez sedimentlerinden ayırmakta ve İzmir Dış Körfezi’ndeki basen yapısını batıdan sınırlamaktadır. Foça-Süzbeyli Fay zonu ise, çalışma alanının doğu sınırı boyunca sol yanal bileşene sahip üç kol şeklinde yaklaşık KB-GD yönünde uzanır. En doğudaki ana kol batıya, daha batıda uzanan diğer iki kol ise doğuya atımlıdır. Foça-Süzbeyli Fayı, doğuda karada uzanan Foça volkaniklerini, İzmir Dış Körfezi sedimentlerinden ayırmakta ve baseni doğudan sınırlamaktadır. Foça’nın hemen kuzeyinde bulunan Foça Sırtı bölgesi, birbirine kabaca paralel uzanan, atım yönü genellikle batıya doğru, KB-GD yönlü faylarla deforme edilmiştir. Bu fayların güney kısımlarının Foça’nın kuzeyinden ve Yenifoça civarından karaya çıktığı görülmektedir. Çandarlı Baseni’nde, baseni sınırlayan ve KB-GD yönünde uzanan iki aktif fay gözlenmiştir. Güney kısımda, her iki faydan batıda olan Yenifoça, doğuda uzanan ise Aliağa civarından karada devam etmektedir.
Şekil 22, deprem episantırlarının dağılımını, bu çalışma kapsamında toplanan sismik verilerden elde edilen fay haritası ile birlikte vermektedir. Haritaya göre, Karaburun Yarımadası’nın kuzey kısmında, Gülbahçe Fayı’nın splay yaptığı alandaki deprem aktivitesinin görece yoğun olduğu gözlenmektedir. Buna karşın, alanı batıdan sınırlayan Gülbahçe Fayı’nın, İzmir Dış Körfezi’nde yüksek bir deprem aktivitesi göstermediği görülmektedir (Şekil 22). Foça Sırtı bölgesi oldukça düşük depremsellik göstermekte, Çandarlı Baseni içerisi ve özellikle doğusu ise dağınık bir depremsellik özelliği sunmaktadır. Şekil 22’deki fay haritası ve depremsellik dağılımından çıkarılabilecek en önemli sonuç, çalışma alanındaki en etkin fay sisteminin, İzmir Dış Körfezi’ni doğudan sınırlayan Foça-Süzbeyli fayı olduğudur. Bu fayın ana ve diğer kolları üzerindeki deprem aktivitesi görece yoğundur ve bu fay boyunca oluşan depremlerin, kabaca fay düzlemi boyunca KB-GD yönünde bir çizgisellik oluşturduğu ve Foça açıklarından Ege Denizi’ne uzandığı görülmektedir. Bu durum, çalışma alanındaki ana açılma mekanizmasını temin eden faylardan birinin Foça-Süzbeyli fayı olduğu düşüncesini desteklemektedir.
Uygun kriterlere sahip olan depremlerin odak mekanizma çözümleri ile İzmir Dış Körfezi-Foça açıklarında meydana gelen depremlerin odak mekanizmaları normal faylanma ve doğrultu atımlı faylanma mekanizmaları göstermektedir. Bu durum, çalışma alanındaki sismik verilerden elde edilen fayları kesen seviyelerden elde edilen, çalışma alanındaki fayların büyük kısmının oblik faylanma mekanizması gösterdiği düşüncesini desteklemektedir.
Şekil 22. Çalışma alanındaki deprem episantırlarının dağılımının, sismik verilerden elde edilen fayların uzanımı (kırmızı çizgiler) ile birlikte görünümü.
Sismik verinin analizinden, alanın açılmasında rol oynayan ve baseni batıdan sınırlayan fay sisteminin Gülbahçe Fay Zonu olduğu anlaşılmaktadır. Çalışma alanında Uzunada’nın hemen kuzeyinde, Uzunada Fayı artık işlevini yitirmekte ve doğuya atımı yok olmakta, yerini basenin orta kısmında kuzeye uzanan ve batıya atımlı paralel faylara bırakmaktadır. Bu alanda, İzmir Dış Körfezi basenini doğudan sınırlayan fay zonunun ise Foça-Süzbeyli Fayı olduğu anlaşılmaktadır. Sismik veriden elde edilen ilk sonuçlar, Foça-Karaburun arasındaki alanın, doğuya atımlı Gülbahçe Fay Sistemi (Şekil 23’de yeşil fay zonu) ve batıya atımlı Foça-Süzbeyli Fay Zonu (Şekil 23’de kırmızı fay zonu) arasında KB yönlü kayarak açıldığını işaret etmektedir (Şekil 23). Kuzeydoğu kısımdaki Çandarlı Baseni ise, iki temel sağ yanal doğrultu atımlı fay boyunca (Şekil 23’de turuncu fay zonu), sistemin doğu kısmındaki graben biçimli bir yapı boyunca açılmaktadır. Bu sistem, Coşkun ve diğ., (2017) ile Aktuğ ve Kılıçoğlu (2006) tarafından önerilen ve Karaburun bölgesinin saatin tersi yönünde döndüğünü ifade eden önerisi ile uyumludur.
Şekil 23. Analiz edilen sismik verilerden çıkarılan, çalışma alanının basitleştirilmiş tektonik yapısı.
D- OLASI HİDROKARBON BELİRTİLERİ
Çalışma alanından toplanılan Chirp verileri, denizel gaz birikimleri ve ilişkili yapıların haritalanması anlamında analiz edilmiştir. Gaz birikimleri Chirp kesitlerinde akustik olarak transparan alanlar olarak gözlenmektedir. Sığ gaz birikimlerine ek olarak Chirp kesitlerinde çok sayıda pockmark ve olasılıkla su kolonuna gaz çıkışlarını işaret eden bozulmalar da gözlenmiştir. Pockmarklar, deniz tabanına olan gaz/sıvı kaçışının morfolojik belirtileridirler ve deniz tabanlarında gözlenen krater yapısı şeklinde oluşurlar. Şekil 24, Chirp verilerinde gözlenen sığ gaz birikimlerine ve deniz tabanında oluşan pockmark yapılarına örnek olarak verilmiştir.
Şekil 24. Çandarlı Baseni ve İzmir Dış Körfezi’nden Chirp mühendislik sismiği kesitlerinde görülen sığ gaz birikimleri ve pockmark oluşumları.
Bunlara ek olarak Chirp verilerinde, deniz tabanının hemen altındaki Holosen sedimentleri içerisinde, su kolonuna gaz çıkışları ile ilişkili olduğu düşünülen bazı bozulmalar da gözlenmiştir. Çalışma alanındaki Chirp mühendislik sismiği kesitlerinde gözlenen sığ gaz birikimleri ve bunlarla ilişkili pockmark, gaz çıkışları gibi yapılar haritalanmıştır (Şekil 25). Sığ gaz birikimleri çalışma alanının sadece KD kısmında, Çandarlı Baseni içerisinde gözlenmektedir. Gaz birikimi sınırları Çandarlı Baseni’nin KB-GD yönlü uzunlamasına yapısı ile mükemmel uyum sergilemektedir (Şekil 25). Pockmark yapıları ise Çandarlı Baseni çevresinde, baseni sınırlayan faylar boyunca ve Foça’nın batısındaki alanda gözlenmektedir.
Şekil 25. Chirp mühendislik sismiği kesitlerinde gözlenen sığ gaz birikimleri ve bunlarla ilişkili pockmark, gaz çıkışları gibi yapıların dağılımı.
Çalışma alanından toplanan çok kanallı sismik veriler, hidrokarbon anomalilerinin belirlenmesi için gerçek genlik veri işleminden geçirilmiştir. Toplanan sismik verinin tamamına sismik nitelik analizi uygulanmış ancak az sayıdaki sismik kesitte sığ gaz anomalisine rastlanmıştır. Şekil 26, bu analizlere örnekler sunmaktadır. Sismik verinin nitelik analizinden elde edilen olası sığ gaz birikimlerinin çalışma alanındaki dağılımı Şekil 27’de görülmektedir. Çalışma alanında çok kanallı sismik kesitlerde de sadece KD kısımda Çandarlı Baseni sedimentlerinde küçük ölçekli bir alanlarda sığ gaz birikimlerine rastlanmış, diğer bölgelerde sismik verilerde gaz birikimine işaret edebilecek genlik anomalileri gözlenmemiştir. Çandarlı Baseni’nde gözlenen bu gaz anomalisi zonu, Chirp mühendislik sismiği kesitlerinde gözlenen sığ gaz birikim alanı ile örtüşmektedir.
Şekil 26. fc23-03 sismik kesitinin (a) gerçek genlik, (b) zarf, (c) görünür polarite ve (d) anlık frekans kesitinde görülen sığ gaz birikimi.
Şekil 27. Sismik verinin nitelik analizinden elde edilen olası sığ gaz birikimlerinin (mavi poligonlar) çalışma alanındaki dağılımı.
TEŞEKKÜR
Çalışma alanının batimetrik verisi ise Seyir, Hidrografi ve Oşinografi Dairesi (SHOD)’dan temin edilmiştir. Çok kanallı sismik verinin toplanmasında kullanılan sismik kaynak kontrol cihazını geçici süreyle temin eden ve proje kapsamında kullanımına izin veren, MTA-Deniz Araştırmaları Daire Başkanlığı’na çok teşekkür ederiz. Veri toplama çalışması sırasında 7 gün 24 saat süreyle özveriyle çalışan R/V K. Piri Reis araştırma gemisi kaptan ve mürettebatına teşekkürlerimizi sunarız. Toplanan tüm veri setleri, Dokuz Eylül Üniversitesi, Deniz Bilimleri ve Teknolojisi Enstitüsü, Jeofizik Laboratuvarında işlenmiştir.
Bu çalışma, Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu (Tübitak) tarafından 121Y225 kodlu 1001 Araştırma Projeleri kapsamında desteklenmiştir.
KAYNAKLAR
Aktuğ, B., Kılıçoğlu, A., 2006. "Recent crustal deformation of İzmir, Western Anatolia and surrounding regions as deduced from repeated GPS measurements and strain field." Journal of Geodynamics, 41, 471-484.
Coşkun, S., Dondurur, D., Çifçi, G., Aydemir, A., Güngör, T., Drahor, M.G., 2017. "Investigation on the Tectonic Significance of Izmir, Uzunada Fault Zones and Other Tectonic Elements in the Gulf of Izmir, Western Turkey, Using High Resolution Seismic Data." Marine and Petroleum Geology, 83, 73-83.
Lisiecki, L.E., Raymo, M.E., 2005. "A Pliocene-Pleistocene stack of 57 globally distributed benthic δ18O records." Paleoceanography, 20, PA1003.
Waelbroeck, C., Labeyrie, L., Michel, E., Duplessy, J.C., McManus, J.F., Lambeck, K., Balbon, E., Labracherie, M., 2002. "Sea-level and deep water temperature changes derived from benthic Foraminifera isotopic records." Quaternary Science Reviews