Edremit körfezi ve kuzeyinin jeodinamik evrimi

Abstract

İnceleme alanı Kuzeybatı Anadolu'da Biga Yarımadası'nın güneyinde yer alır ve Edremit Körfezi ile kuzeyinde yer alan Kazdağı kapsar. Çalışma alanı Karbonifer'den günümüze dek uzanan bir jeolojik evrimin parçalarını oluşturan kaya gruplarından oluşur. Bu alanda temelde Kazdağ Grubu'nu oluşturan Babadağ Formasyonu (metaofiyolit), Sarıkız Formasyonu (mermer zarf), Kavurmacılar Formasyonu (amfibolit-mermer) ve Altınoluk Formasyonu (gnays-mermer) ile temsil edilen amfibolit-granulit fasiyesinde metamorfik seri bulunur. Kazdağ Grubu üzerinde bir sıyrılma fayı dokanağı ile yeşil şist fasiyesinde metamorfik Karakaya Karmaşığı bulunur. Karakaya Karmaşığı, doğuda Paleozoyik yaşlı bir granodiyorid temel üzerinde gelişen şist, fillat, bazalt ve mermer içiren Fazlıca, ve bu temelin bindirdiği Kınar ve Kalabak birimleri ile başlar. Bu birimlerin üzerinde tektonik bir dokanakla itilmiş olarak spilitlerden oluşan Nilüfer, felsik fillat ve tüllerden oluşan Tepeoba birimleri gelir. Nilüfer birimi ile yanal geçişli olan arkozik kumtaşı, seyrek spilit ve çört ardalanması ile temsil olunan Hodul Birimi diğer bir kaya topluluğudur. Bu birimlerin üzerinde içinde dağ boyutunda Permiyen ve Triyas yaşlı kireçtaşı blokları bulunan Çal Birimi tektonik dokanakla yer alır. Çalışma sahası doğusunda Karakaya Karmaşığı üniteleri üzerinde uyumsuz olarak Üst Triyas yaşlı arkozik kumtaşlanndan oluşan Çamlık, siyah renkli şeyllerden oluşan Çakaltepe, karbonatlı kumtaşı ve şeyllerden oluşan türbiditik Sakarkaya, Jura'da derin denizel kireçtaşlan ile başlayan erken Kretase'de sığ denizel kireçtaşlanyla sona eren Bilecik formasyonları bulunur. Çalışma sahasının batısında, Kazdağ Grubu ile dokanağını, Kazdağ Sıyrılma Fayı'nın oluşturduğu, geç Kretase yaşlı Çetmi Ofiyolitik Melanjı bulunur. Çalışma sahasında bu birimlerin kesen Üst Oligosen - Alt Miyosen yaşlı Edremit Granodiyorid Grubu ve bu granitlerin sokulumu esnasında gelişen, kalk-alkalen volkaniklerden oluşan aynı yaşlı Kızılkıran Formasyonu yer alır. Kızılkıran Formasyonu üzerinde dereceli XX11 geçişle karasal kırıntılılardan oluşan Alt Miyosen yaşlı Kızılyar Formasyonu bulunur. Üste doğru Alt-Orta Miyosen yaşlı türbiditik Kücükkuyu Formasyonu ve gölsel tüflerden oluşan Büyükçetmi Formasyonu ile istif sona erer. Çalışma sahasının doğusunda Kızılkıran Formasyonu üzerinde Üst Miyosen yaşlı İnönü Formasyonu'nun karasal ve gölsel istifi uyumsuz olarak yer alır. Edremit Körfezi ve kuzeyinde bu birimlerin üzerinde alüvyal yelpaze çökellerinden oluşan Üst Pliyosen - güncel yaşlı Hasanboğuldu Formasyonu uyumsuz olarak bulunur. Edremit Körfezi içinde Hasanboğuldu Formasyonu'nun devamı niteliğinde olan cökellerin üzerinde son 240 yıl içinde zaman zaman deniz etkisi ile görülen buzul arası ve buzul dönemlerini temsil eden Tirheniyen, Würm ve Holosen sismik stratigrafik birimleri bulunmaktadır. Çalışma sahası, Karbonifer-Triyas döneminde Paleotetis Okyanusu'nun parçalarını içerir. Kazdağ Grubu'nu oluşturan kayalar Okyanus kabuğunun Lavrasya kesimini oluştururken, Karakaya Karmaşığı güneye dalan okyanusun güney kenarında yer alan ortamları temsil eder. Bu ortamlar denizaltı dağı-(Nilüfer Birimi), eklenir prizma (Hodul Birimi), eklenir prizma gerisi havza (Tepeoba Birimi) ve bu havzanın pasif Kimmerid kenarı (Fazlıca+Kınar+Kalabak) ile hendek içi debris çökelleri (Çal Birimi) içerir. Orta-geç Triyas'ta Lavrasya ve Sakarya kıtaları çarpışır, arada bulunan birimler ve tektonik dilimler halinde Karakaya Karmaşığı'nın yapısını oluştururlar. Geç Triyas'ta Karakaya Karmaşığı ve Kimmerya Kıtası birleşik bir ülke oluştururken, çalışma sahasının doğusunda Izmir- Ankara Okyanusu açılmaya başlar. Bu okyanus Geç Kretase'de Sakarya Kıtası'nın altoda yitmeye başlar. Aynı dönemde çalışma sahasının batısında ise Rodop-Pontid İç Okyanusu yitimini sürdürmektedir. Bu iki okyanusta erken Eosen'de büyük ölçüde yitmiş ve neredeyse Lavrasya ile Sakarya, Sakarya ile Menderes-Toros Bloğu çarpışmış haldedir. Geç Oligosen'de artık etkisini yitiren çarpışmanın ardından Ege bölgesinde KD-GB yönünde Helen Yayı'nın dalma-batmasına koşut olarak oluşan yay-ardı gerilme ile çekirdek kompleksleri ortaya çıkarmaya başlamış, sıyrılma fayları ile yükselmeye başlayan masifler arasında sıyrılma fayı üzeri havzaları gelişmeye başlamıştır. Kazdağ Grubu altoda gömülü bulunduğu Karakaya Karmaşığı altodan sıyrılarak yüzeylenmeye başlaması aynı döneme rastlar. Anatektik granitler ise Kazdağ Sıyrılma Fayı'na dönüşecek makaslama zonunda gelişmektedir. Bu granitlerin oluşumu sırasında geç Oligosen -erken XXİİİ Miyosen'de yüzeyde kalkalkalen volkanizma hüküm sürmektedir. Yükselmeyle bağlı olarak Kazdağ Sıyrılma Fayı çevresinde Kızılyar ve Küçükkuyu formasyonları ile temsil edilen serinin çökeldiği havza oluşmaktadır. Erken Miyosen'de etkin olan gerilme rejimi orta Miyosen'den başlayarak Trakya- Eskişehir Fayı'nın saatin yönü tersine rotasyonu ile Batı Anadolu bloğunun batıya kaçması sayesinde sönümlenmiştir. Bu sönümlenme dönemini sahada gölsel tüfitlerin çökelimi temsil etmektedir. Geç Miyosen'de Trakya-Eskişehir Fayı'nın hızlanmasıyla bölgede paralel dirseklerin denetlediği oblik gerilme rejimleri oluşmaya başlamıştır. Bu dönemde Ege'de alkalen volkanizma etkin olurken, dağlar arasında sınırlı fay kontrolü görülen göl ve akarsu birimlerinin yavaş çökelimi vardır. Erken Pliyosen sonunda Kuzey Anadolu Fayı'nın Biga Yarımadası ve Kuzey Ege'de etkin olmasıyla paralel dirseklere asimetrik dirsekler, kara alanında gelişmeye başlamıştır. Geç Pliyosen'de Kazdağ çevresinde doğrultu atımlı faylar ortaya çıkmaya başlar. Blok hızlarının farkından dolayı oluşan rotasyon ile Edremit Körfezi açılmaya başlar. Genç normal faylar, Kazdağ Sıyrılma Fayı'nı keserek yükselmede etkin olurlar. Geç Pliyosen'de Ege merkezi kesiminde paralel dirseklerin açılmasıyla kuzey-güney gerilme, Anadolu kıyılarında ise sağ yanal oblik gerilme rejimi oluşturmuştur. Bu rejimin etkisinde gelişen Edremit Körfezi çökme sonucu 240 bin yıl önce deniz etkisine girmiş deniz seviyesinin düştüğü dönemlerde göl ve akarsu rejimi hakimiyeti altında kalmıştır.

Study area is located to the south of the Biga Peninsula, NW Anatolia. It includes the Edremit Bay and the Kazdağ Group to the north. The rock groups represent a geological period starting from the Carboniferous to present. On the basement a metamorphic serie in amphibolite-granulite facies take place. These serie form the Kazdağ Group itself and is made up of the Babadağ Formation, Sankiz Formation, Kavurmacılar Formation and Altınoluk Formation. A detachment fault seperates the metamorphic Karakaya complex (green shist facies) in the upper plate from the Kazdağ Group in the lower plate. To the east, the Karakaya Complex starts with the Fazlıca, Kınar and Kalabak units and contains shist, filiate, basalt and marble, above a Palaeozoic granodiorite basement. These rocks are overlain by the units of Nilüfer -thrust slice of splites- and Tepeoba, which is made up of felsic filiate and tuffs, respectively. The Hodul unit passes laterally into the Nilüfer unit and it is made up of arkozic sandstone, rare spilit and chert alternations. On top of these formations, the Çal unit commerces with a tectonic contact and it contains huge (mountain size) Permian-Triassic limestone blocks. To the east of the study area, Çamlık (Upper Triassic arkosic sandstones), Çakaltepe (fossiliferous black shales), turbiditic Sakarkaya (carbonaceous sandstone and shales), and Bilecik (starts with Jurassic deep marine limestone in and ends with Lower Cretaceous shallow marine limestone) formations are unconformably situated above the rocks of the Karakaya Complex. To the west of the study area, the Upper Cretaceous Çetmi Ophiolitic Melange is separated from the Kazdağ Group by the Kazdağ Detachment Fault. Both units are cut by the Upper Oligocene - Lower Miocene Edremit Granodiorite Group and the contemporaneous Kızılkıran formation, which is made up of calc-alkaline volcanic rocks formed during the intrusion of these granites. The Kızılkıran Formation vertically passes into the XXV Lower Miocene Kızılyar Formation which is composed of terrestrial detritus material. This sequence ends upward with the turbiditic Küçükkuyu Formation (Lower-Middle Miocene) and lacustrine tuffs of the Büyükçetmi Formation. To the east of the study area, terrestrial and lacustrine sediments of the Upper Miocene İnönü Formation displays locally uncomformable relationships with the underlying the Kızılkıran Formation. These formations located in the Edremit Bay and its northern parts are unconformably overlain by the Upper Pliocene - Recent Hasanboğuldu Formation which is represent by alluvial fan deposits. In the Edremit Bay, a series of sedimentary units (Tyrhenian, Wurm and Holocene) which are defined by seismic stratigraphy are placed on top of the equivalent deposits of Hasanboğuldu Formation. These marine deposits represent the time period of 240 Ka B.P. during which glacial and inter-glacial periods have taken place. The study area forms the pieces of Palaeotethys Ocean dominated between Carboniferous to Triassic times. The rocks of the Kazdağ Group form the Laurassia part of the oceanic crust while the Karakaya Complex represents the southern environments of the south-dipping oceanic crust. These environments include the sea-mouth (Nilüfer Unit), accretional prism (Hodul Unit), marginal basin (Tepeoba Unit) and passive Kimmeria margin of this basin (Fazlica+Kinar+Kalabak units). The Laurassian and Sakarya continents collided during the Middle-Late Triassic and the units between these continents formed the Karakaya Complex in the form of tectonic slices. While the Karakaya Complex and the Kimmerid continent formed a terrane (Sakarya Continent) in the Late Triassic, the İzmir- Ankara Ocean started to open to the east of the study area in the Early Triassic. This ocean started to subduct beneath the Sakarya Continent in the Late Cretaceous. At the same period, the Intra Pontid Ocean, which is located to the west of the study area, continued to close. In the Early Eocene, both oceans were nearly consumed and the collisions of Laurassia /Sakarya and Sakarya/Menderes-Toros blocks were almost complete. During the Late Oligocene, following the ceasation of continent-continent collisions, core complexes in the Aegean region started to develop as a result of back-arc tensional forces caused by the NE-SW oriented Hellenic arc subduction. The basins occurred above the detachment faults that were responsible for the exhumation of methamorphic massif in the Aegean. This time corresponds to exhumation of the Kazdağ Massif beneath the Karakaya Complex along the detachment fault. XXVI Meanwhile, the anatectic granites developed along the shear zone which was later replaced by the brittle Kazdağ detachment fault. Granitic magma accompined by calc-alkaline volcanism at surface in the Late Oligocene. Whole the methamorphic rocks were extend in the lower plate of the Kazdağ detachment, a supra detachment basin was formed in the upper plate. The basin fill is represented by Kızılyar and Küçükkuyu formations.. The extensional tectonic regime which was dominant in the Early Miocene started to attenuate in the Middle Miocene, due to the westward escape of the west Anatolian block initiated by the counter-clockwise rotation of the Thrace-Eskişehir fault. This attenuation period is represented by the lacustrine tuffaceous deposits. During the increasing activity of the Thrace-Eskişehir fault in the Late Miocene, oblique extensional regimes supported by parallel broken slats started to develop. During this period, alkaline volcanism and fluvial to lacustrine sedimentations occurred in the fault controlled intermountain basins. At the end of Early Pliocene, together with the increasing effects of the North Anatolian Fault System in the Biga Peninsula and in the north Aegean Sea, some parallel and asymmetric broken slats started to develop on land. Meanwhile, strike slip faults developed around Kazdağ. The Edremit Bay started to open because of the rotation caused by the difference between the velocities of the rotating blocks; young normal faults cut through the cut and displace Kazdağ Detachment Fault. In the mean time, opening of the parallel broken slats caused N-S extension regime around the central Aegean and dextral oblique extension regime along the Northwestern Anatolian coastal area. The Edremit Bay developed under such a tectonic regime and turned into a marine realm about 240 ka B.P., except for the periods of low sea level when lagoonal and fluvial depositional environments were dominated in that specific area.