LEE- Jeodinamik-Doktora

Bu koleksiyon için kalıcı URI

http://hdl.handle.net/11527/19321

Gözat

Yazar "Görüm, Tolga" ile LEE- Jeodinamik-Doktora'a göz atma
  • Öge
    Badland systems in Turkey: A holistic approach to understand the formation, controlling factors and geomorphologic characteristics
    (Graduate School, 2023-10-19) Avcıoğlu, Aydoğan ; Görüm, Tolga ; Yetemen, Ömer ; 602192002 ; Geodynamics
    Badlands are extremely rugged, outstanding landscapes that can be seen in all ice-free climate regions over erosion-susceptible unconsolidated materials, and they have drawn attention with their spectacular and iconic. The distribution of badlands is primarily influenced by the occurrence of loose and unconsolidated rocks (such as marl, sandstone, mudstone, etc.). These lithological units, in conjunction with various environmental elements such as climate, tectonics, vegetation, and topography, collectively shape the appearance and dynamics of badland landscapes. Since badlands have the largest sediment flux and erosion rates, they are considered to be erosional hot spots. However, the morphological characteristics, origins, regional characteristics, and development processes of these badlands are not well known. Unlike nearly all badland studies conducted at the experimental site and watershed scale, the broader-scale evaluation has been neglected in the analysis of badland distribution, characteristics, and dynamics. The first part of the thesis provides an integrative new insight into badland landscapes by investigating the distribution, characteristics, and controlling factors of Turkish badlands on a broad, regional scale. Turkish badlands were inventoried using aerial imagery and studied their distribution using K-means clustering, an unsupervised machine learning algorithm, based on a set of major conditional geo-environmental factors that control the regional distribution and characteristics of badlands, including tectonics, lithology, topography, climate, and vegetation. Here, a total of 4494 km2 of badland areas were identified which are non-uniformly distributed across Turkey, substantially clustered in the Central Anatolian Plateau (CAP). According to regional analyses, a total of five badland regions have been determined comprising three major types classified as Semi-arid, Mediterranean, and Montane (humid), together with two transitional types in-between the Semi-arid and Montane badland regions. The results indicate that temperature seasonality, mean annual precipitation, and precipitation seasonality are predominantly assigned to the badlands clusters. The clastic rocks are revealed as the most crucial and inevitable factor for the development of Turkish badlands, which are represented in a wide geologic time-scale (Cretaceous to Quaternary) and diverse lithological units (i.e., lacustrine, volcaniclastics, and terrestrial). Neogene and Paleogene terrestrial clastics (77 %) constitute the majority of the lithologic settings of these badland landscapes. The active and complex tectonic history of Turkey has portrayed the fundamental frame of the identified badland regions, by providing a susceptible environment (i.e., development of sedimentary basins) and promoting badland development through successive base-level changes. Furthermore, tectonically-modulated (i.e., formation of orogenic belts, and uplifting of CAP) climate dynamics outline the distribution pattern and differentiation of the regional characteristics of badlands in Turkey. Overall, the regional-scale approach to badland mapping and regional synthesis may decipher not only the tectonic and climatic conditions of the identified badlands regions but may also contribute to the implementation of future effective strategies for the detection and mapping of erosion-susceptible and high sediment flux areas in very broad spatial contexts of similar unexplored territories. An ever-present intricate association between weathering and erosional processes is largely controlled by climate disparities. Weathering as a predisposing process for natural hazards, landform evolution, and sediment mobility hosts key uncertainties in our understanding of how climate controls differential weathering types and rates. Here, the second part of thesis shows an approach to test the hypothesis controlling of weathering trends with the influence of seasonal characteristics of precipitation and temperature, which has been not well understood in badland landscapes, yet. Previous studies have adopted a rainfall simulation approach either in the field or laboratory, which is essential but is also limiting in that only steady climate conditions can be monitored in understanding weathering dynamics. In this context, by taking advantage of the laboratory environment to accomplish the aim of this part, the climate settings were simulated by exposing samples collected from four different climates and sedimentary environments previously defined as characteristic badland landscapes in Turkey to the seasonal precipitation and temperature conditions in twelve sequential seasons mirroring 3-years in order to understand the weathering rebounds. The pH, electrical conductivity (EC), ion, and surficial changes have been used as chemical and physical proxies, respectively, in referring to certain types and trends of weathering. Based on the incontrovertible influence of sediment physicochemical properties (especially high SAR values) on weathering processes, the findings reveal that sinusoidal trends attaining their peak level in spring in Na+, which overcomes other ions, contribute to an accelerated dispersion degree with concurrently decreasing pH in marly sediments in the arid region. Additionally, the recurrent increase pattern of Ca2+, particularly in winter seasons, can enhance the extent of sediment aggregations in Mediterranean sandy mudstones. In conclusion, consistent with previous studies, wetting–drying cycles are crucial in physical weathering and regolith behavior, which resulted in cyclic deep crust formations in the spring and summer seasons due to the higher swelling capacity of samples. Overall, this study demonstrates how seasonal changes in climate regulate the degree of chemical and physical weathering processes in badland landscapes. The combination of bedrock weathering, climate seasonality, and the controversial contributions of hillslope and river erosion processes, as part of the earth's dynamic systems, is what primarily develop badland environments. Although modern definitions make it clear that gully channels dominated by overland flow, mass movements dominated by gravitational processes, and piping driven by subsurface processes are all necessary for badland initiation, the questions remain to be tackled regarding their topographic position in the landscape. The third and last part of thesis focused on this problem by comparing Turkish badlands and globally known badland sites in order to understand the geomorphometric and topographic imprints of badlands. As a result, the topographic character of badlands at the sub-catchment scale may provide an adequate example of a transitional domain from a diffusive erosional process to a fluvial erosion process.
  • Öge
    Büyük orman yangını geçirmiş alanlarda yersel ölçüm ve serpinti radyonüklid yöntemleri (Berilyum-7 ve Sezyum-137) kullanılarak toprak erozyonu hızının belirlenmesi
    (Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-12-27) Yıldız, Cihan ; Görüm, Tolga ; 602182004 ; Jeodinamik
    Büyük orman yangınları yol açtığı büyük ekonomik kayıpların ve kimi zaman da neden olduğu can kayıplarının yanı sıra doğal ekosistem üzerinde de önemli değişikliklerin ortaya çıkmasına yol açar. Orman yangınlarının flora ve fauna popülasyonundaki değişimler, toprak ve ana kaya özelliklerinin değişmesi, yüzeysel akış ve erozyon miktarındaki artışlar, heyelan ve moloz akmalarının artışı gibi doğrudan alanda yol açtığı değişimler ilk akla gelenlerdir. Ancak bunlara ek olarak orman yangınının gerçekleştiği alanın kaynaklık ettiği çevre alanlarda da sedimantasyon miktarında artış, su kalitesinde azalma gibi önemli ekolojik sorunların da tetikleyicisi olduğu bir gerçektir. Ekstrem doğa olaylarının neden olduğu değişimlerin geçmiş jeolojik dönemlerde belirli periyotlarda gerçekleştiği ve doğanın bu tür değişimlerin etkilerine uyum sağlama eğiliminde olduğu bilimsel bir gerçeklik olsa da günümüzde meydana gelen doğal olayların hem ortaya çıkışında hem de etkileriyle mücadele edilmesinde insan etkisinin çok önemli bir paya sahip olduğu da yadsınamaz bir gerçekliktir. Bu bağlamda yoğun nüfus baskısıyla karşı karşıya kalan orman alanlarının çevresinde özellikle Akdeniz iklim bölgesinde küresel ısınmanın yol açtığı uzun ve daha kurak yaz döneminde gerçekleşen orman yangınları geniş alanları etkilemektedir. Gerek yangın sırasında yangın şiddetinin etkisiyle toprak özelliklerinin değişmesine bağlı olarak gerekse yangın sonrasında yangına maruz kalan arazideki hâlâ ekonomik değere sahip olan ağaçların kesilmesi, taşınması ve arazinin yeniden ağaçlandırılmasına yönelik ilgili merciler tarafından uygulanan ağaçlandırma ve diğer silvikültür çalışmaları sonucunda arazinin tekrar yangın öncesindeki şartlara ulaşması onlarca yılı alabilmektedir. Bu çalışmada Türkiye'nin güneybatı kıyısında Akdeniz iklimi etkisindeki Güneybatı Toroslar'da yer alan Göcek'in kuzeyinde 10 Temmuz 2019 tarihinde meydana gelen orman yangını ile Antalya İli, Kumluca ilçesi, Adrasan kuzeyinde 24-29 Haziran 2016'da toplam 15 km2 ormanlık alanda etkili olan orman yangınından sonra arazide meydana gelen değişimlerin erozyon hızına etkileri Türkiye'de ilk defa serpinti radyonüklidleri yönteminden yararlanılarak tespit edilmiştir. Çalışmada bu yöntemin dışında yangın alanındaki jeomorfik özellikler ile yangın şiddeti arasındaki ilişkileri ortaya koymak amacıyla İHA (İnsansız Hava Aracı) kullanılmıştır. Ayrıca doğrudan arazi ölçümlerine dayalı olarak yersel ölçüm yöntemleri kullanılmıştır. Bunlara ek olarak, kullanılan farklı yöntemler arasındaki validasyonun da sağlanması açısından yersel LİDAR ölçümünden de yararlanılarak yüksek çözünürlüğe sahip nokta bulutlarından elde edilen verilerle de diğer yöntemlerden elde edilen sonuçların desteklenmesi amaçlanmıştır. Ayrıca ülkemizde yürürlükte olan mevzuatlar gereği orman yangınları sonrasında yanan arazilerin kısa sürede yanmış ağaçlardan temizlenmesini kapsayan boşaltma kesimi (ing. salvage logging) yoluyla arazinin doğal yapısının büyük ölçüde zarar görmesinin yol açtığı antropojenik tahribatın bitki örtüsünün yenilenme hızı üzerindeki etkisi, Antalya ili Alanya ilçesi Sapadere mevkiinde 30 Haziran-2 Temmuz 2017 tarihleri arasında yangına maruz kalan 20.7 km2'lik alana ait Spot uydu görüntüleri kullanılarak NDVI analizi ile ortaya koyulmuştur. Çalışmada serpinti radyonüklidleri yönteminin, sarp arazi koşullarında örnek alınmasının zorluğu dışında orman yangını geçirmiş arazilerde erozyon hızının tespiti açısından elverişli sonuçlar verdiği görülmüştür. Son yıllarda kullanımı ve teknolojisi hızlı bir şekilde artan İHA tabanlı ölçüm ve analiz teknolojilerinin erişilmesi güç alanlarda ve özellikle de dönemsel değişimlerin incelendiği çalışmalarda başarılı sonuçlara ulaşılmasını sağladığı görülmüştür. Yersel ölçüm yöntemlerinden istenilen sonucun alınabilmesinin ise kurulan düzeneklerin dış etkilerden azami ölçüde korunabilmesine bağlı olduğu ve ülkemizde orman yangını sonrasında uygulanan restorasyon çalışmalarında başvurulan yöntemler göz önüne alındığında yersel ölçüm yöntemlerinden sonuç almanın ülkemiz şartlarında oldukça zor olduğu tecrübe edilmiştir. Çalışma sonucunda, 2 yıl boyunca gerçekleştirilen arazi çalışmaları ve kullanılan metodlar ile gelecekte daha pratik ve hızlı sonuç verebilecek bir yöntem olarak serpinti radyonüklidlerinin orman yangını geçirmiş arazilerde meydana gelen erozyonun ölçülmesinde etkili bir yöntem olduğu ortaya koyulmuştur. Ayrıca İstanbul Teknik Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi'nin (Proje No: 41755) ve TÜBİTAK-2232 Uluslararası Lider Araştırmacılar Programı (Proje No: 118C329) desteği ile geliştirilen bu çalışma, ülkemizde henüz yaygınlaşmamış olan orman yangını geçirmiş arazilerde serpinti radyonüklidleri ile erozyon hızının tespit edilmesine yönelik çalışmalar için öncülük etmesinin yanı sıra çok yüksek çözünürlüklü topoğrafik modelleme ile alansal, hacimsel hesaplama çalışmalarının da entegre edilmesiyle bu alandaki çalışmalara ivme kazandırılabilecek ve farklı disiplinlerden araştırmacıları da bir araya getirebilecek bir çalışma olmuştur. Gerçekleştirilen çalışma ile orman yangını geçirmiş arazilerde meydana gelebilecek; erozyon, birikim, moloz akmaları ve heyelan gibi zamansal değişimlerin bölgesel etkilerinin incelenebileceği ve bu tür olayların yol açabileceği tehlikelerin öngörülebileceği ortaya koyulmuştur. Çalışmada özellikle yangın sonrasında yapılan boşaltma kesimleri ve takip eden iyileştirme çalışmalarının yangın sonrası gelişebilecek moloz akma tehlikesini neredeyse beş katı bir hızda artırdığı ve bitki örtüsünün doğal yenilenme süresini de olumsuz etkilediği sonucuna ulaşılmıştır.
  • Öge
    Differential tectonics of Aydın Range in western Anatolia Extensional Province: Inferences from catchment-wide erosion, river incision, and range-front deposition
    (Graduate School, 2023-10-27) Özpolat, Emrah ; Yıldırım, Cengiz ; Görüm, Tolga ; 602162001 ; Geodynamics
    The western Anatolian Extensional Province is a rapidly extending region characterized by dynamic landscapes resulting from the ongoing deformation of the Earth's crust. The Aydın Range, located along the northern margin of the Büyük Menderes Graben, is a major horst within the western Anatolian Extensional Province. This region has experienced a series of extensional events since the Late Oligocene, leading to ongoing uplift and erosion, shaping a complex landscape of mountains, valleys, and river systems. The tectonic deformation within the Aydın Range has not been uniform, resulting in differential uplift along the range and variations in erosion rates. This differential uplift has shaped the landscape, giving rise to distinctive erosional and depositional landforms along the northern margin of the Büyük Menderes Graben. The morphostratigraphy and morphology of these landforms provide valuable insights into the source-to-sink relationships and the Quaternary tectonics of the region. The active tectonic regime and steep topography of the Aydın Range create favorable conditions for enhanced erosion rates, leading to the development of the distinctive range-front deposition. However, the understanding of the active tectonics of the Aydın Range and its relationship to catchment erosion, river incision, and range-front deposition remains limited. To understand the differential tectonic uplift pattern of the Aydın Range, this thesis focuses on erosional and depositional features along the southern flank of the Aydın Range. The main objective of this Ph.D. thesis is to unravel the interplay between differential rock uplift dynamics of the Aydın Range and the range-front depositional and erosional patterns within the range, considering the tectonic activity, lithology, and varying erosion rates across the region. The study area offers favorable conditions for analysis, including numerous alluvial fans aligned along a segmented normal fault, similar climatic and vegetative characteristics within catchments, and a mixture of granite and gneiss lithologies. A comprehensive approach combining catchment-wide erosion analysis, river incision analysis, river longitudinal profile analysis, and range-front deposition analysis is employed. Catchment-wide erosion patterns, based on 10Be cosmogenic nuclides are examined to understand the relative contributions of various factors on erosional dynamics and decipher the tectonic uplift pattern of the range. River incision processes and channel characteristics are investigated to gain insights into underlying tectonic processes and their spatial variations. Furthermore, the morphology of alluvial fans at the range front are studied to evaluate tectonic uplift and the relative contributions of different processes to sedimentation patterns. Higher catchment-wide erosion rates and higher river incision rates in Section 3 and Section 5 of the Aydın Range are shown by the results. In addition, higher channel steepness index values and slope break knickpoint distributions imply that a higher rock uplift rate is responsible for thicker alluvial fans in sections 3 and 5. In contrast, Section 1, section 2, and Section 4 have lower catchment-wide erosion rates and lower river incision rates. In addition, the lower ksn and absence of slope break knickpoints in these sections is an indication that these sections have lower tectonic rock uplift. This resulted in the less thick and spatially larger distribution of alluvial fans in Section 1, section 2, and Section 5. A comprehensive understanding of the differential tectonics and range-front deposition processes is provided by the source-to-sink approach employed in this thesis, enhancing knowledge of the active tectonics and surface processes in the region. Additionally, the detailed morphostratigraphy of Quaternary landforms in the study area provides valuable insights into landscape evolution and hazard assessment in this dynamic setting. The map of Quaternary landforms fills the existing gaps in the region-wide correlations and maps associated with the Quaternary geology and geomorphology, facilitating a more comprehensive understanding of the tectonic processes shaping the Aydın Range.