Evaluation of seismoturbidite generation in various tectonic settings: Implications for assessing short-term and long-term seismic cycles
Farklı tektonik ortamlarda sismotürbidit oluşumu: Uzun ve kısa deprem döngüleri hakkında çıkarımlar
- Tez No: 831660
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜLSEN UÇARKUŞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Jeoloji Mühendisliği, Geological Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Jeoloji Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 215
Özet
Sualtı paleosismolojisinde, sediman-gravite akıntı çökelleri büyük depremlerin tekrarlanma aralıklarının tespitinde bir araç olarak kullanılmaktadır. Derin sedimanter havzalarda türbidit birimleri bu amaç için kullanılmakta ve yıllarca süren farklı bölgelerdeki çalışmalar türbidit paleosismolojisinin güçlü bir araç olduğunu göstermektedir. Depremle tetiklenen türbiditler (sismotürbiditler) genellikle dokusal, fiziksel sedimantolojik ve jeokimyasal özellikleri ile ayırt edilmektedir fakat klasik türbidit çökelleri ile arasındaki ayırıcı özellikler düzgün bir şekilde sınıflandırılmamıştır. Bu çalışmada, bu birimlerin stratigrafik özelliklerini ayırt etmede birçok yöntem kullanılarak türbiditlerin alt birimleri çoklu proksi yaklaşımı ile belirlenmektedir. Bu yaklaşım ile türbidit oluşumunun farklı tektonik ortamlarda oluşturduğu çökelme modelleri geliştirilmiştir. Türbiditler, türbülans akıntısı ile çökelen kaba taneli taban ve bunu üzerleyen laminar akıntı ile oluşan çökelleri kapsamaktadır. Akıntının kafa ve gövde kısımları genelde kaba malzemeyi taşır ve akıntının kuyruğu bunları takip eder. Bu yavaş hareket halindeki akıntı süspansyon bulutu oluşturmakta ve homojen çamur bir yapıda çökelmektedir. Çökelen bu homojen çamurlu tavan homojenit olarak adlandırılmaktadır. Sismotürbiditlerin çökelimi sırasında, homojenitleri ve bunları üzerleyen sedimanların sınırı belirsiz görülmektedir. Bu belirsiz sınırın tespiti keskin yaş derinlik modellerinin oluşturulması için gerekli olup paleosismolojide bu birimlerin kullanılmasını sağlamaktadır. Bu bağlamda, bu tez farklı fay kinematiklerine ve değişik sedimanter döngülere sahip üç farklı depolanma ortamını sunmaktadır. Bu tez sismotürbiditlerin oluşumunu üç farklı depolanma alanında ve tektonik bölgede incelemektedir. Çoklu proksilerin detaylı sentezi türbidit ve homojenit birimlerinin farklı depolanma özelliklerini kapalı havzalarda, okyanusal alanlarda ve gölsel ortamlarda ortaya çıkartmaktadır. Çoklu proksi yaklaşımı fiziksel, jeokimyasal, ve yaşlandırma metotlarını içermektedir. Tane boyu analizleri, bilgisayarlı tomografi, X ışını radyografileri, gama yoğunluğu, manyetik duyarlılık, manyetik foliasyon ve lineasyon değerleri fiziksel indikatörler olarak türbidit-homojenit birimlerini belirlemekte ve karot stratigrafilerinde alt ve üst sınırlarının belirlenmesinde kullanılmıştır. Jeokimyasal indikatörler ise, toplam organik karbon analizi , X ışını floresansı ve X ışını difraksyonu analizlerini kapsamaktadır. Bu metotlar karot stratigrafisindeki iklimsel-oşinografik periyotları belirlemekle beraber türbidit-homojenit sınırlarını belirlemekte güçlü indikatörlerdir. Sediman karotlarını tarihlendirme ise radyokarbon ve radyonüklid analizler ile sağlanmıştır. Tüm tarihlendirme sonuçları“clam”yazılımı kullanılarak her karot için yaş derinlik modelinde kullanılmıştır. Türbidit-homojenit birimleri ani akıntı çökelleri oldukları için yaş derinlik modellerinden ihmal edilerek hesaplanılmıştır. Marmara Denizi içerisinde bulunan kapalı bir havza olan Kumburgaz, 15 bin senelik sedimanter kayıdı kapsayan bir piston karot ile incelenmiştir. 70 türbidit-homojenit birimi, sedimantolojik, elementsel, manyetik özellikleri ile ayırt edilmiş olup Marmara Denizi'nin denizel ve gölsel dönemlerindeki türbidit tekrarlanma aralığı ve türbidit kalınlıkları kapsamında farklılıklar gösterdiği ortaya çıkartılmıştır. Denizel dönem içerisinde iki Holosen sapropel seviyesi tespit edilmiştir. Türbidit oluşum aralıkları sırası ile 174 yıl, 114 yıl, 284 yıl ve 235 yıl olarak sapropel harici denizel birim, üst sapropel, alt sapropel ve gölsel dönem için hesaplanmıştır. Türbidit-homojenit birimleri karot stratigrafisinde homojenit ve bunu üzerleyen sedimanlarda görülen ani düşüş gösteren manyetik foliasyon ve element dağılımları sayesinde belirlenmiştir. Bununla beraber, bu tez aynı zamanda Marmara Denizi'nin Çınarcık ve Orta havzalarını da farklı çökelim mekanizmalarını göstermek için kapsamaktadır. Türbidit oluşum aralıkları son altı bin yılda havzalar arasında farklılık göstermektedir. Aynı zaman aralığında farklı oluşum aralıkları havzaların, sediman girdisi, sualtı kanyon aktiviteleri ve karot lokasyonları ile alakalıdır. Bir okyanusal sınır olan Hikurangi çukuru Yeni Zelanda'nın Kuzey adasının doğusunda bulunur. Dört sediman karotu bölgenin farklı noktalarından alınmış ve karasal girdi farklılıkları ve çökelim özellikleri açısından incelenmiştir. Aynı zaman dilimi içerisinde bulunan karotlarda farklı lokasyonlarda bulunması sebebi ile türbidit sayıları aynı değildir. Fiziksel karakteristikleri ve ayrıntılı jeokimyasal proksileri homojenit ve bunları üzerleyen hemipelajiklerin sınırının tespit edilmesini sağlamıştır. Bu sınırın keskin tespiti sedimanların elemental ve mineralojik dağılımları ile sağlanmıştır. Homojenitlerde genellikle karasal plajioklas ve alkali feldspar yoğunlukta bulunmakta fakat pelajik sedimanlarda yüksek Ca ve Sr sayımlarınını desteklediği organik kalsit yoğunlukta bulunmaktadır. Hazar gölü Türkiye'nin güneydoğusunda Doğu Anadolu Fayı üzerinde bulunmaktadır. Onbir gravite karotu gölün birçok farklı yerinden alınmış olup farklı türbidit depolanma koşullarını ortaya çıkartmaktadır. Altı bin yıllık sedimanter kayıt geçmiş deprem katalogları ile keskin korelasyon sağlamakta ve son 1500 yıllık geçmiş büyük depremler ile eşleştirilebilmektedir. En yakın dönemde gerçekleşen 2020 Sivrice ve 1971 Bingöl depremlerinin sedimanter kayıtları göl içerisinde birçok türbidit çökelince tespit edilmiştir. Yoğun karot alma ağı sayesinde dört farklı çökelme mekanizması analizler sonucunda ortaya çıkartılmıştır. Sırası ile, masif, derecelik, laminalı ve dalgalanmalı türbidit birimleri farklı çökelme koşullarını temsil etmektedir. Bu fasiyes dağılımı sedimanlarda yoğun tane boyu analizi ile mümkün olmuştur. Ortalama tane boyu, boylanma, yamukluk formülizasyonları ve bunların dağılım kümeleri hem türbiditler ile bunları üzerleyen gölsel sedimanların sınırlarını belirlemekte hem de depolanma özelliklerini ortaya çıkartmaktadır. Sonuç olarak, bu tez farklı sedimanter ortamlarda oluşan türbidit-homojenit birimlerinin çökelme parametrelerini kapalı bir havza olan Marmara Denizi'nde, gölsel bir ortam olan Hazar Gölü'nde ve okyanusal bir ortam olan Hikurangi Çukurluğu'nda tartışmaktadır. Önemli bir sonuç olarak, depremle tetiklenen türbiditler, bunların çökelim aralıkları ve bu türbidit birimlerinin kalınlıkları, karasal girdi miktarına, iklimsel faktörlere ve morfolojik faktörlerin değişimlerine bağlıdır. Sismotürbiditler sualtında bulunan fay sistemlerinde deprem tekrarlanma aralığı hesaplaması amacı ile şuanda kullanılan tek metotdur. Fakat bu çökeller depremler açısından dolaylı gösterge olduğu için bir fayın tekrarlanma aralığı hesaplamaları için dikkatlice tartışılmalıdır. Sismotürbiditler etkin ve güçlü bir araçtır eğer a) güvenilir yaş modelleri oluşturulur ise, b) çoklu karot yöntemi kullanılırsa, c) iklimsel ve oşinografik etkilerden kurtulmak için son altı bin sene kullanılmalıdır.
Özet (Çeviri)
In subaqueous paleoseismology, sediment-gravity flow deposits are used as a tool for determination of past earthquakes in marine basins. Decade long investigations of various regions provided important indicators on how to use turbidites in paleoseismology. Earthquake-triggered turbidite deposits (seismoturbidites) are mainly distinguished by their textural, physical, sedimentological and geochemical aspects from the classical turbidites are not classified properly. In this study, variable methods are used to accurately determine the stratigraphic nuances of the sub-units of turbidites using a multi-proxy approach. This approach also helped to construct the depositional model of turbidite generation in various tectonic settings. Turbidites are composed of a coarse basal part that results from the turbulent currents which then overlain by laminar current deposits. Head and body of the turbidity currents carry the coarse sediments followed by turbidity tail flows. These slow-moving currents form a suspension cloud that leads the formation of a homogeneous mud. These homogenous cap deposits are named as homogenites. During the deposition of seismoturbidites, the boundary between homogenites and overlying background sediments become ambiguous. Identification of this boundary is crucial in order to establish accurate age-depth models in the service of paleoseismological usage. Therefore, this thesis tested the demarcation of these boundary with different techniques in different sedimentary settings. This thesis project evaluates three different depositional environments and tectonic settings in terms of seismoturbidite generation. Detailed synthesis of multi-proxies allows differentiating depositional differences of turbidite and homogenite units between confined basin, oceanic margins and lacustrine environments. Multi-proxy approach comprises physical, geochemical and dating methods. Grain size analyses, computed tomography, x-ray radiography, gamma density, magnetic susceptibility, magnetic folation and lineation values are used as physical precursers to determine the turbidite-homogenite units and their lower and upper boundaries within the core stratigraphy. Geochemical precursers are total organic carbon analyses, x-ray fluorescence and x-ray diffraction analyses. These methods have been conducted to show climatic-oceaongraphic periods of the core stratigraphy as well as a strong indicator for demarcation of turbidite-homogenite units. Dating of the sediment cores comprise radiocarbon and radionuclide analyses. All dating outcome is computed in age-depth models for each core to produce robust chronostratigraphy by using“clam”script. Turbidite-homogenite units are neglected during the age-depth model construction since they display instantaneous deposits. Kumburgaz basin, as a confined basin, is located along the North Anatolian Fault in Sea of Marmara, is investigated by a giant piston core covering the last 15 kyrs long sedimentary record. Seventy turbidite-homogenite units were identified in this core by their sedimentological, elemental, magnetic parameters to show the difference between occurrence rates and thicknesses over marine and lacustrine phases of the Sea of Marmara. Within the marine phase, two Holocene sapropelic layers have been detected. Variation of turbidite occurrence is 174 yrs, 114 yrs, 287 yrs and 235 yrs in non-sapropelic marine units, upper sapropel, lower sapropel and lacustrine unit respectively. Turbidite homogenite units are distinguished from the core stratigraphy by using magnetic foliation and elemental distributions showing abrupt drop at the boundary between homogenites and overlying background sediments. Moreover, thesis focuses on Çınarcık and Central basins of Sea of Marmara as well in order to show the depositional differences between sedimentary basins. Turbidite occurrence rates compared between three basins varies within the last six kyrs sedimentary record. Within the same period of time occurrence rates are different in each basins since it is related with the sediment input of the basins, their submarine canyon activity and the location of the coring as well. An oceanic margin, Hikurangi trough is located at the east of Northern Island in New Zealand. Four sediment cores were recovered from different locations to test the detrital differentiation and depositional variations. Number of detected turbidites are not constant between the studied cores even though the cores cover the same amount of time. Physical characteristics and extensive geochemical proxies of the sediments reveal the transition between homogenites and overlying hemipelagites. Demarcation is determined by the combination of elemental and mineralogical distribution of sediments. In homogenites, generally detrital plagioclase and K-feldspar is enriched however in hemipelagic sediment organic calcite is the dominant mineral which is supported by high Ca and Sr count levels. Lake Hazar is located along the East Anatolian Fault at in eastern Turkey. Eleven gravity cores were recovered from various parts of the lake providing a great laboratory to evaluate different depositional processes. The 6 kyrs long sedimentary record is correlated with historical earthquake catalogues showing accurate correlation between turbidites and the last 1500 yrs of large earthquake activity. The sedimentary traces of the most recent 2020 Sivrice and 1971 Bingöl earthquakes were recorded as several turbidite units within the lake basin. Because of the dense coverage of gravity cores it was possible to differentiate four depositional facies based on our analysis. Accordingly, massif, graded, laminated and fluctuated turbidites were detected that represent various depositional conditions. Distribution of facies is done by extensive grain size analyses of the sediments. Mean grain size, sorting, skewness formulations and their cluster distributions showed the boundary between turbidite and overlying lacustrine sediments as well as their depositional patterns. Consequently, this thesis discusses the depositional parameters that control the turbidite-homogenite generation by investigating three different sedimentary environments a confined basin, Sea of Marmara, a lacustrine environment, lake Hazar and an oceanic margin, Hikurangi trough. An important conclusion shows that earthquake triggered turbidites, their occurrence rate and turbidite thicknesses differ based on the detrital component of the catchment area, sediment budget, climatic factors and morphological variations. Seismoturbidites are currently the only tool to evaluate earthquake recurrence on submarine fault systems. However, since these deposits are an indirect precursor of earthquake faulting, they need to be discussed carefully when assessing earthquake recurrence of a certain fault system. Seismoturbidites can be a robust tool if; a) a reliable age-depth model can be constructed, b) multiple cores can be recovered strategically location-wise, c) the time period spans max 6 kyrs to avoid the climatic and oceaongraphic effects of turbidite deposition.
Benzer Tezler
- Late holocene seismo-turbidite investigation in the sediments of gulf of Aqaba
Akabe körfezi sedimanlarında geç holosen sismo-türbidit araştırması
ZEYNEP BEKTAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Jeoloji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ULAŞ AVŞAR
- Farklı diz açıları ve tibia pozisyonlarında yapılan izometrik egzersizin vastus medialis ve rectus femoris kasları üzerine etkisinin EMG çalışması ile incelenmesi
Evaluation of the effects of isometric exercises performed at various knee angles and tibial positions on strength development of vastus medialis and rectus femoris muscles using electromyography
ALİ MURAT ZERGEROĞLU
Doktora
Türkçe
1997
Fiziksel Tıp ve RehabilitasyonAnkara ÜniversitesiFizyoloji Ana Bilim Dalı
PROF.DR. EMİN ERGEN
- Döküm ve döküm dışı yolla elde edilen titanyumun 3 farklı titanyum porseleni ile farklı atmosfer koşullarında fırınlanmasının bağlantı üzerine etkilerinin değerlendirilmesi
Evaluation of porcelain bonding to cast and non-cast titanium with three different titanium porcelain and in different porcelain firing atmosphere conditions
SAADET SAĞLAM
Doktora
Türkçe
1997
Diş HekimliğiAnkara ÜniversitesiProtetik Diş Tedavisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEMİH BERKSUN
- Valproik asit uygulanan ratlarda biotin suplementasyonunun karaciğer ve serum biotinidaz enzim aktivitesi ve tüy dökülmesi üzerine olan etkilerinin değerlendirilmesi
Evaluation of biotin supplementation effects on serum and liver tissue biotinidase enzyme activities and hair loss in valproic acid administrated rats
MUTLUAY ARSLAN
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2006
Çocuk Sağlığı ve HastalıklarıGATAÇocuk Sağlığı ve Hastalıkları Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RIDVAN AKIN
- Clivus'un kemik iliğinde yaşa bağlı değşikliklerin manyetik rezonans görüntüleme ile incelenmesi
Evaluation of the changes in the clivus bone marrow in relation to age with MRI
ALP BAYRAMOĞLU