Güney Karadeniz şelfinde Cide-Sinop açıklarının batimetri ve sismik yansıma verileri ile araştırılması
Investigation of Cide-Sinop offshore, Southern Black Sea shelf by bathymetry and seismic reflection data
Yazar: YELİZ İŞCAN ALP
Danışman: PROF. DR. ASIM OĞUZ ÖZEL ; DOÇ. DR. NESLİHAN OCAKOĞLU GÖKAŞAN
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Jeofizik Mühendisliği = Geophysics Engineering
Dizin: Güney Karadeniz = Southern Black Sea ; Jeofizik araştırmaları = Geophysic researches ; Sismik = Seismic ; Sismik araştırma = Seismic research ; Sismik hız = Seismic velocity ; Sismik stratigrafi = Seismic stratigraphy ; Sismik veri işleme = Seismic data processing ; Sismik veriler = Seismic data

Özet:
Güney Karadeniz şelfi Cide-Sinop açıklarının morfolojik, sismik stratigrafik ve yapısal özellikleri 2740 km2'lik bir alanı kaplayan çok ışınlı batimetri verileri ve yaklaşık 600 km uzunluğundaki çok kanallı sismik yansıma verileri ile ilk kez araştırılmıştır. Batimetrik ve sismik yansıma verileri TÜBİTAK 114Y057 No'lu Araştırma Projesi kapsamında tez çalışmasına dahil edilmiştir. Çok ışınlı batimetri verileri 2002, 2006, 2007 ve 2008 yıllarında Seyir Hidrografi ve Oşinogafi Dairesi Başkanlığı (SHODB) tarafından ve çok kanallı sismik yansıma verileri ise 1991 yılında Türkiye Petrolleri Anonim Ortaklığı (TPAO) tarafından toplanmıştır.  
Çok ışınlı batimetri verileri ve kara topoğrafyası verileri ilk aşamada ayrı ayrı işlenerek sahaya ait sayısal batimetri modeli (SBM) ve sayısal yükseklik modeli (SYM) oluşturulmuştur. Daha sonra iki veri birlikte haritalanarak sayısal batimetri ve yükseklik modeli (SBYM) üretilmiştir. SBM oluşturulması aşamasında vbasic.net platformunda hazırlanmış bir yazılım ile ASCII formatında ayrı ayrı toplanan veriler, gruplar halinde bir araya getirilmiştir. Bu aşamadan sonra veri yoğunluğu nedeniyle her bir sayısal batimetri veri grubu ayrı ayrı ArcGIS yazılımı ile gridlenmiş ve daha sonra birleştirilip tek bir grid dosyası ile bölgenin  sayısal batimetri modeli (SBM) elde edilmiştir. Kara topoğrafyası (Sayısal yükseklik modeli; SYM) için ise 1/25000 ölçekli topoğrafik haritaların eşyükselti eğrilerinden yararlanılmıştır. 5 m çözünürlüklü  SBM ve 10 m çözünürlüklü SYM birlikte çizilerek bölgenin SBYM görüntüsü elde edilmiştir.
Çok kanallı sismik yansıma verileri rutin ve rutin olmayan veri işlem adımları ile işlenerek yorumlanmıştır. Veriler İstanbul Teknik Üniversitesi (İTÜ) Jeofizik Mühendisliği Bölümü, 'Nezihi Canıtez Veri İşlem Laboratuvarı'nda bulunan ve Linux işletim sistemi altında çalışan Paradigm 'Echos' ve 'Geodepth' sismik veri-işlem yazılımları kullanılarak işlenmiştir. Verilere uygulanan rutin veri-işlem adımları; çok kanallı atış gruplarının verilerin okunması, gürültülü izlerin ayıklanması, geometri tanımlama, atış-alıcı derinlik düzeltmesi, istenmeyen varışların kesilmesi, süzgeçleme, genlik analizi ve küresel açılım gençlik düzeltmesi, Ortak Derinlik Noktası (ODP) veri düzenine geçiş, yığma hız analizi, normal kayma zamanı (NKZ) düzeltmesi ve kesme işlemi, yığma, önkestirim ters süzgeçlemesi, zaman ortamı sismik göç uygulaması ve otomatik genlik düzeltmesi şeklindedir. Sahadaki yapısal ve stratigrafik unsurları temsil eden iki sismik profile, rutin olmayan veri işlem adımları (yığma öncesi derinlik göç işlemi; PSDM) uygulanmıştır. Verilere PSDM öncesi bazı ön veri işlem adımları uygulanmıştır. Verimli bir PSDM uygulaması ve doğru hız bilgisi tayini için verilerde gürültüye sebep olan ve verileri maskeleyen deniz tabanı tekrarlı yansıması PSDM öncesi (yığma öncesi) 'Echos' yazılımında yüzey bağımlı tekrarlı yansımaların giderilmesi (Surface related multiple attenuation; SRMA) methodu kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Sonraki aşamada bant geçişli süzgeç uygulanan veriler PSDM için hazır hale getirilmiştir. PSDM uygulaması Paradigm 'Geodepth' yazılımı ile gerçekleştirilmiştir. Öncelikle rutin veri işlem aşamaları ile elde edilen zaman ortamı yığma hızları, derinlik ortamı ara hız fonksiyonlarına dönüştürülerek PSDM uygulaması için ilksel hız fonksiyonu elde edilmiştir. Daha sonra elde edilen hız fonsiyonları grid tomografi methodu ile yinelemelerle güncellenerek ideal derinlik ortamı ara hız fonsiyonu elde edilmiştir. Üretilen bu hız fonksiyonu kullanılarak Kirchhoff  derinlik ortamı göç işlemi ile derinlik kesitleri elde edilmiştir.
Zaman ortamında sismik göç işlemi uygulanmış toplam13 profil, çok ışınlı batimetri verileri ile elde edilen SBM görüntüsü ile birlikte değerlendirilerek yorumlanmıştır. SBM görüntüsü Cide-Sinop açıklarında ortalama -100 m'lik bir derinlikte geniş bir şelf düzlüğünün varlığını ortaya koymaktadır. Şelf düzlüğü şelf yamacından itibaren -150 metrelerden -500 metrelere kadar kuzeye doğru derinleşmektedir. Şelf düzlüğünde yaygın olarak haritalanan en önemli morfolojik özellik yaklaşık 10 m'lik yükseltilerle D-B uzanım gösteren morfolojik unsurlardır. Bu unsurlar görünümleri nedeniyle sahada olası kum tepeleri olarak yorumlamıştır.  Şelf düzlüğünde batıda  İnebolu açıklarında deniz tabanında aşınmış bir antiklinalin varlığı görülmüştür. Bu kıvrım kendisini kesen bir sismik kesitte de derine doğru takip edilebilmiştir. Şelfin kenarı yaklaşık -100 m'den -110 m'ye değişen derinliklerde bulunmaktadır. Bu bölgede ilerleyen delta çökelleri görülmüştür. Şelf kenarından kuzeye doğru derinleşen şelf yamacı üzerinde ise belirlenen en önemi morfolojik unsurlar lokal alanlarda görülen heyelanlardır. Bu heyelanlar sismik kesitilerde de izlenmiştir.
Çalışma sahasında sismik stratigrafik anlamda başlıca dört sismik ünite ayırtlanmıştır. Bu üniteler TPAO kurumunun 2007 yılında hidrokarbon arama amaçlı denizde açmış olduğu İnebolu-1 kuyusundan faydalanılarak yaşlandırılmıştır. Buna göre sahada en yaşlıdan gence doğru; U4 ünitesi, Geç Kretase-Paleosen yaşlı; U3 ünitesi, Eosen yaşlı; U2 ünitesi,  Miyosen yaşlı; U1 ünitesi, Pliyo-Pleyistosen yaşlı çökeller olarak sınıflandırılmıştır. Söz konusu sismik ünitelerden U1, U2 ve U3 ünitelerinin üst yüzeyleri erozyonal bir yüzey ile aşınmıştır ve bu aşınım yüzeyi şelf alanında yaygın olarak deniz tabanında yüzeylenmiştir. En altta yer alan U4 çökelleri ise sahanın akustik temelini oluşturmaktadır. 
Yapısal yorumlamalar sahada pek çok aktif fayın varlığını ortaya koymuştur. Oluşturulan aktif fay haritasında şelf ve şelf yamacında yaklaşık D-B gidişli doğrultu atımlı faylar uzun mesafelerde ve devamlı olarak haritalanmıştır. Bu faylar genellikle sıkışma bileşenlidir ve şelf düzlüğünde yer alan kum tepelerini sınırlandırmaktadır. Söz konusu fayların bir kısmı sahanın batısında yer alan KB-GD gidişli deniz tabanında yüzeylenmiş ve aşınmış antiklinal yapısını sınırlandırmaktadır. Diğer bir yapısal unsur şelfin iç kısmında Cide-Sinop açıklarında ve şelfin kenarında haritalanan D-B uzanımlı ters faylardır. 
Morfolojik ve sismik sonuçlar Cide-Sinop açıklarında yaklaşık K-G yönelimli güncel sıkışmalı bir tektonizmanın delillerini ortaya koymaktadır.

Abstract:
Southern Black Sea shelf offshore Cide-Sinop stratigraphical, morphological and structural features were investigated by means of multibeam bathymetric data and multi-channel seismic reflection data for the first time. Study area of 2740 km2 were surveyed by multibeam bathymetric data collected between 2002 and 2008 by the Turkish Navy, Department of Navigation, Hydrography and Oceanography (TN-DNHO) and there are total of 600km long multi-channel seismic reflection data acquired by the Turkish Petroleum Company (TP) in 1991. This study was supported by The Scientific and Technological Research Council of Turkey, Project no. TUBITAK-ÇAYDAG-114Y057.
Digital bathymetry and elevation model were obtained from the combination of separately interpreted digital bathymetrical model and digital elevation model (DEM). Firstly, due to the high data density, software written at vbasic.net was used to group several ASCII bathymetry data.  Each bathymetry data group were gridded at the ArcGIS software and then were combined to obtain the digital bathymetrical model of the area. Secondly, digital elevation model (DEM) were prepared using 1/25000 scaled land topography data. Finally, digital bathymetry and elevation model is attained from the combination of digital elevation model and digital bathymetrical model with grid resolution of 5 m and 10 m respectively.
Multi-channel seismic data were processed using conventional and unconventional data processing steps. Echos and GeoDepth softwares developed by Paradigm Company were used during data processing at a Linux workstation in the Istanbul Technical University (ITU) Geophysical Engineering Department, Nezihi Canitez Data Processing Laboratory. The conventional data processing steps were applied to data as follows: in-line geometry definition, shot-receiver static correction, editing, shot muting, gain correction, CDP sorting, velocity analysis, NMO correction, muting, stacking, predictive deconvolution, band-pass filtering, finite-difference time migration, and automatic gain correction. Also, two seismic reflection lines which show structural and stratigraphical features were processed using unconventional data processing steps such as pre-stack depth migration (PSDM). In order to get plausible PSDM results, correct velocity-depth model is required. For this purpose, seafloor reverberations were tried to eliminate using surface related multiple attenuation (SRMA) method before PSDM applied. Furthermore, notch filter was also applied to data. PSDM process was done using GeoDepth by Paradigm. Stack velocity obtained from the conventional data processing steps were converted to interval velocities to calculate initial velocity-depth function. Then, initial velocity function solved iteratively using grid tomography method. Final model was used for the Kirchhoff depth migration in order to obtain depth seismic sections.
Time-domain depth migrated 13 seismic profiles were interpreted together with the DEM obtained from multibeam bathymetrical data. DEM data indicate a large shelf area at a -100m depth offshore Cide-Sinop. It is observed that shelf plain gets deeper northwards from -150m to -500m. Most significant morphological feature mapped extensively on the shelf plain is 10m E-W oriented rises which interpreted as dunes. Toward west, offshore İnebolu, a possible NW-SE oriented anticline was observed. This anticline was also observed at the seismic section maps. Edge of the shelf thickness varies between -100m and -110m. Deltaic sediments are observed at this part of the shelf. Predominant morphological feature observed at the northern deepened part of the shelf is local landslides which also can be traced at the seismic sections.
There are four major seismic unit detected at the study area. These seismic units were aged using TP 2007 hydrocarbon exploration well Inebolu-1. According to this, oldest unit to youngest unit in study area are stacked as; U4 unit (Late Cretaceous-Paleogene), U3 unit (Eocene), U2 unit (Miocene), U1 unit (Plio-Pleistocene). The lowest unit (U4) is referred to as acoustic basement and is more or less parallel to wavy reflectors, while its top is marked by a high amplitude reflection indicating an unconformity. The upper surface of the U4 is unconformably overlain by parallel inclined U3 deposits.  The reflectors of this deposit terminate with onlaps onto the U4. The upper surface of U3 is marked as an abrupt erosional surface and it constitutes the flat seafloor at the southwest part of the seismic section. The top of the U3 is unconformably overlain by parallel and chaotic reflections of U2. The upper surface of U2 represents an erosional surface and outcrops at the sea floor. It constitutes the flat shelf plain in this locality. U1 is the youngest sediments which separated from U2 sediments by a strong unconformity surface. Unit 1 is interpreted as delta deposits and marine onlaps and its top has been eroded. Stratigraphical features indicate that the units 1 to 3 are truncated by this erosional surface constitutes the seafloor on the large shelf plain.
Structural interpretation of the seismic sections revealed many active faults within the study area. E-W oriented strike-slip faults on the shelf and shelf slope were mapped at the active fault map. These faults have mostly compression components and border the dunes at shelf plain. Also, towards West, some of the faults border the NW-SE oriented eroded anticline. The other structural feature observed inside shelf area is E-W oriented reverse-faults offshore Cide-Sinop.

It is concluded that, observed morphological and structural features indicate the evidence of an active compressional tectonism offshore Cide-Sinop region.