Marmara Denizi

17 Ağustos 1999 depreminden sonra kamuoyunda en çok tartışılan konuların başında Marmara Denizi ve Kuzey Anadolu Fayı gelmektedir. Çoğumuza uykusuz geceler, korkulu rüyalar yaşatan Marmara Denizi’ndeki deprem beklentisi üzerinde, deprem sonrasında bilhassa yerbilimciler arasında ateşli ve çoğu zaman da çözümsüz tartışmalar yaşandı. Bu çözümsüzlüğün temelinde ise deniz araştırmaları konusunda bu zamana kadar yeterli veri üretilememiş olması, mevcut kısıtlı verilerin ise nerdeyse tamamının petrol arama kuruluşlarının tekelinde olması ve bunların bölgenin depremselliğini çözecek nitelikte olmaması yatıyordu. Ancak 17 Ağustos 1999 depreminden sonra yapılan araştırmalar Marmara Denizi hakkındaki düşüncelerin giderek berraklaşmasını sağlayacak veriler ortaya koydu. Uluslarası bilim camiasının destek ve katkıları ile bugün Marmara Denizi artık iyi bilinen bir deniz haline geldi.

TÜBİTAK koordinatörlüğünde Fransız, İtalyan ve Amerikalı bilim adamları Marmara Denizi’nde araştırmalar yaptılar. Marmara Denizi’nde deprem sonrası ilk araştırmalar MTA Sismik-I ve Deniz Kuvvetleri Komutanlığı Çubuklu-I gemileri ile başladı, daha sonra Le Suroit, Odine Finder, Marion Dufraine gibi son derece gelişmiş bilim araştırma gemileri çalıştı. Bu gemiler Marmara Denizi’nin batimetrisi, sismisitesi, çökel dolgunun yaşı, stratigrafisi ve nihayet fay geometrisine yönelik çalışmalar yaptılar. Bu gemilerin elde ettiği veriler halen değerlendirmektedir. Marmara Denizi’nden toplanan çok sayıdaki verinin ancak birkaç yıl içerisinde değerlendirilebileceği tahmin edilmektedir.

Yaklaşık olarak 240 km uzunluğa, 70 km lik bir genişliğe ve 11.500 km2 lik bir alana sahip olan ve Türkiye sınırları içerisinde kalan tek iç deniz olan Marmara Denizi jeolojik açıdan genç bir iç denizdir. Kuzey Anadolu Fayı’nın kuzey kolu, İzmit Körfezinde Marmara Denizi’ne girmekte, Mürefte'de denizden çıkarak Kuzey Ege'ye uzanmaktadır. Denizin çukurluklar içerisinde 1.200 metreyi geçen derinlikteki kuzey yarısı güneydeki 100 metreden daha sığ kıta sahanlığı bölgesinden bariz bir batimetrik eğimle ayrılır. Kuzeydeki derin kesim içerisinde birbirinden eşiklerle ayrılmış üç derin çukurluk bulunur (Şekil 1). Bunlar batıdan doğuya doğru Tekirdağ, Orta Marmara ve Çınarcık çukurluklarıdır. İçleri kalın çökellerle dolu olan ve hala da doldurulmakta olan (Okay vd., 2000) bu çukurluklar birbirinden 600 ile 800 metre derinliğe sahip kuzeydoğu-güneybatı uzanımlı sırtlarla ayrılmıştır. Marmara Denizi'nin güney kesimleri ise sığ bir şelf niteliği taşımaktadır (Şekil 1).

Türkiye'de genç tektonik (neo-tektonik) dönem 11 milyon yıl önce Arap Yarımadası’nın Anadolu'ya çarpması ile başlamıştır. Bu çarpışmanın ardından önce Doğu daha sonra da tüm Anadolu sıkışıp kalınlaşmış, bu kalınlaşmanın kıta kabuğunun karşılamayacağı bir seviyeye ulaşmasının ardından Anadolu, batıya doğru hareket etmeye başlamıştır. Anadolu'nun batıya hareketi sağ yanal atımlı Kuzey Anadolu ve sol yanal atımlı Doğu Anadolu Fayları boyunca gerçekleşmiştir. Kuzey Anadolu Fayı'nın sağ yanal atımlı bir fay haline gelmesi günümüzden yaklaşık 5 milyon yıl kadar önceye karşılık gelmektedir. Batıya doğru hareket eden ve Sina Yarımadası’ndaki bir kutuba göre güneybatıya doğru saat ibresinin tersi yönünde dönen Anadolu burada hem rahat bir ortam bulması hem de Akdeniz’deki Hellenik dalma-batma zonunun etkisi ile gerilmeye uğramış ve böylece Batı Anadolu'da bir horst-graben yapısı oluşmuştur (Şekil 2).

Yakın zamanda Anadolu'nun çeşitli kesimlerinden yapılan GPS (Küresel Pozisyon Sistemi) ölçümlerine göre, Arap Yarımadası her yıl 18±2 mm kuzeybatıya doğru ilerlemektedir. Buna bağlı olarak Anadolu, Kuzey Anadolu Fayı boyunca senede 24±2mm, Doğu Anadolu fayı boyunca senede 9±2 mm batıya hareket etmektedir. GPS ölçümleri Batı Anadolu'nun ise yılda 30±1 mm güneybatıya hareket ettiğini işaret etmektedir.

Kuzey Anadolu Fayı doğuda sıkışmalı bir yapıya sahiptir. Ancak GPS verilerinin de işaret ettiği gibi Batı Anadolu’nun güneybatıya doğru dönmesi, fayın batı tarafta gerilmeli bir nitelik kazanmasına yolaçmıştır. Bunun neticesinde Kuzey Anadolu Fayı batı kesiminde kollara ayrılmış ve bu kollar boyunca çöküntü alanları gelişmiştir. Pamukova Düzlüğü, İznik Gölü, Gemlik Körfezi, İzmit Körfezi ve Marmara Denizi, fayın oluşumuna neden olduğu bu alanlardan birkaçıdır.

Miyosen başında (20 milyon yıl kadar önce) Marmara Denizi ve Karadeniz'in de içerisinde bulunduğu büyük bir kuşağın dünya denizleri ile bağlantısı kesilmiş, bu alan doğuda Hazar Denizi'ne kadar uzanan ve Paratetis adı ile bilinen sığ ve kapalı bir deniz haline gelmiştir. Paratetis birbirinden kara parçaları ile ayrılan, ya da birbirine dar su yolları ile bağlanan havzalara ayrılmıştır. Bu bağlantılar tektonik etkilerin yanısıra deniz seviyesindeki değişimlerle, dolayısı ile iklimle doğrudan ilişkilidir. Akdeniz ile Karadeniz arasında bir geçit durumunda olan Marmara Denizi, İstanbul boğazı vasıtası ile Paratetis'e, Çanakkale boğazı vasıtası ile de Akdeniz'e ve dolayısı ile dünya okyanuslarına bağlanmaktadır. Marmara Denizi jeolojik geçmişte de Karadeniz vasıtası ile Paratetis ile, Akdeniz vasıtasıyla da dünya denizleri ile bağlantılı hale gelmiş ve bu iki denizi birbirine bağlamıştır.

Marmara Denizi çevresindeki çalışmalara göre gölsel bir havza niteliğinde olan Marmara Çukurluğu’nun kuzey kesimleri Orta Miyosen sonu-Geç Miyosen (6-10 milyon yıl önce) başında deniz istilasına uğramıştır (Görür vd., 1997). Bu deniz girdisi, Ege Denizi’nden Saros Çöküntüsü kanalı ile ilerlemiştir. Bu dönemde, bugünkü Marmara Denizi’nin güney şelf kesimleri de dahil diğer kesimleri kara halinde kalmıştır. En üst Miyosen'de Akdeniz ile olan bağlantı kesilmiş ve Paratetis'in acı suları bugünkü Marmara Denizi'ni istila etmiştir. Güney şelf bu dönemde de kara halinde kalmıştır. Pliyosen'de (5 milyon yıl önce) gelecekteki Marmara Denizi içerisinde Akdeniz ve Paratetis suları birbirine karışmıştır. Orta ve Geç Pliyosende (2-3 milyon yıl önce) Marmara Denizi büyük ölçüde bugünkü yapısını kazanmıştır. Tüysüz vd. (1998) ne göre, Kuzey Anadolu fayı erken Pliyosen'de gelişmeye başlamış, başlangıçta sıkışmalı bir etki yaratarak bölgeyi yükseltmiş, geç Pleistosen - Kuvaterner'de (1 milyon yıl önce) ise Saros Körfezi’nin ve Marmara Denizi’nin açılımından sorumlu olan gerilmeli rejim gelişmiştir. Marmara Denizi’nin başlangıçta Ege Graben sisteminin etkisi ile açılmaya başladığı, daha sonra da Kuzey Anadolu Fayı etkisi ile genişlediği kabul edilmektedir.

Kuzey Anadolu Fayı ve Marmara Denizi
Marmara Denizi, Kuzey Anadolu Fayı’nın iki önemli kolu üzerinde yeralmaktadır. Bunlardan kuzey kol doğuda İzmit Körfezi’nden Marmara Denizi'ne girer ve batıda Mürefte'de denizden çıkar. İkinci kol ise İznik Gölü güneyinden geçerek Gemlik Körfezi’ne girer, yaklaşık olarak Marmara Denizi güney kıyısını takiben Kapıdağ yarımadasına kadar uzanır, burada denizden çıkarak Biga Yarımadası’nın içerisinden Ege Denizi'ne doğru devam eder

Kuzey Anadolu Fayı’nın batı alanlardaki gerilmeli niteliği Marmara Denizi’nin batimetrisi ile karşılaştırıldığında Marmara Denizi içerisindeki çukurlukların üç büyük çek-ayır havzaya karşılık geldiği sonucu ortaya çıkmaktadır. Bu görüşten hareketle Marathon Oil firmasının yapmış olduğu ancak yayımlanmamış sismik kesitleri de kullanarak Barka ve Kadinsky-Cade (1988) Marmara Denizi’nin bir çek ayır havzalar dizisi şeklinde açıldığı görüşünü ileri sürmüşlerdir (Şekil 3). Buna bağlı olarak Kuzey Anadolu Fayı’nın Marmara Denizi içerisinde çok parçalı bir yapıda olduğu ileri sürülmüştür.

Yakın zamanda Le Pichon vd. (2001) Kuzey Anadolu Fayı’nın Marmara Denizi içerisindeki geometrisini Le Suroit gemisi ile elde edilen veriler ışığında yorumlamışlardır. Batimetri ve sismik yansıma profillerine dayanan bu araştırmaya göre Marmara Denizi’nin yapısı, Şekil 4’de gösterilmiştir.

Bu haritalara göre Kuzey Anadolu Fayı'nın Marmara Denizi’ne İzmit Körfezi doğusundan giren ana kolu Körfez çıkışında, Çınarcık Çukurluğu içerisine girmekte ve bu çukurluğu kuzeyden sınırlar bir şekilde, Adaların güney ve batısına kadar izlenmektedir. Çınarcık Çukurluğu’nun güneyinde Çınarcık-Yalova arasında uzanan ve bilhassa 17 Ağustos Depremi’nin artçıları ile açık bir biçimde takip edilebilen fay bu haritada (sığ sularda çalışılmamış olmasından dolayı) görülememektedir. Bu fay ile Çınarcık Çukurluğu arasında ise az eğimli bir şelf bulunmaktadır.

Güney Şelf’in haritada izlenen en önemli unsurlarından biri de İmralı Adası’nın hemen batısından geçerek Çınarcık Çukurluğu’nun batısına uzanan ve bugün Marmara Denizi’nin suları altında kalmış bir nehir yatağıdır. Bu yatak Marmara Denizi’nin henüz olmadığı dönemlerde güney alanlardan kuzeye, olasılıkla Karadeniz'e kadar uzanıyordu. Nehir yatağının menderesli yapısı yatak eğiminin düşük olduğunu işaret etmektedir.

Adaların güneyinden sonra ana fay kolu dönerek doğu-batı uzanım kazanır. Yeşilköy açıklarındaki bu dönüş alanı kuzey-güney gidişli bindirme fayları ile karakterize edilir. Bu durum fayın dönüşünün burada sıkışmalı bir etki yarattığını işaret etmektedir.

Çınarcık Çukurluğu, batıda Orta Marmara Yükselimi ile sınırlanır. Bu yükselimin kuzeyinden devam eden ana fay, Kumburgaz Havzası’ndan geçerek batıdaki Orta Marmara Havzası'na (ya da çukurluğu) girer. İçerisi tutturulmamış yumuşak ve suya doygun çökellerle dolu olan bu çukurluk içerisinde fay diğer kesimlerdeki kadar iyi izlenememekte, çok sayıda küçük faylar şeklinde izlenmektedir. Le Pichon vd. (2001) nin makalesinde bir kısım yazarlar burada fayın tek parça olduğunu belirterek fayın saçılmasının havzayı dolduran çökellerin yapısından kaynaklandığını kabul etmişler, aynı makalenin yazarlarından bir kısmı ise bu yoruma katılmamışlardır. Bu yazarlara göre fay burada farklı segmentlerden oluşmaktadır.

Orta Marmara Havzası’nın batı sınırını oluşturan Batı Marmara Yükselimi’nde ana fayın izi son derece belirgindir. Burada sırtı keskin bir biçimde kesen fay batıya doğru Tekirdağ Havzası içerisine girer. Havzanın güneyinden geçen ana fay daha sonra karaya çıkarak Ganos dağlarının güneyinden Saros Körfezi’ne devam eder.