Şu anda, bu topraklar tarım alanlarının yanı sıra büyük insan nüfusuna da yer
vermektedir. Bunun yanı sıra, tehdit altında ve nadir olan birçok tür, deltanın sulak
alanlarında yaşar ve uluslararası öneme sahip değerli ekosistemler yaratır. Bununla
birlikte, delta ovaları nehirdeki sediman akısındaki değişikliklere, dalga, gelgitlere ve
mevcut aktiviteye hızla tepki veren oldukça değişken ortamlardır. Bir nehrin deltaya
sediman taşınımı, iç ve dış çevresel faktörlere bağlıdır. Bu sedimanlar, geçmiş
iklimin, deniz seviyesinin ve yerelden bölgesel ve küresel ölçekte jeodinamiklerin
gelişimi hakkında veri içermektedir. Öte yandan, dünyadaki bazı nehir deltaları,
deltaların aşağı havasında bulunan sediman taşınımını azaltan barajlar gibi insan
faaliyetlerinden açıkça etkilenir. Bu etkiler, morfolojilerinde, yani kıyı şeridi
çekilmelerinde yapay olarak meydana gelen değişikliklere yol açmaktadır.
Bunun yanı sıra, ostrakod gurupları, kapakçıklarının sediman içinde yüksek
korunabilme potansiyeli nedeniyle, limnik palaeo-çevre rekonstrüksiyonları için iyi
bir proksi konumundadırlar. Geniş dağılımları ve bollukları nedeniyle, ortamı
etkileyen faktörleri tanımlamak için ostrakondlar istatistiksel analizler için çok
uygundurlar. Cyprideis torosa (Jones), marjinal ortamlarda yaşayan bir acı su
ostrakodu olup çevresel değişikliklere hızla uyum sağlayabilir. Son çalışmalar
palaeo-çevresel değişiklikleri, yani tuzluluk düzeyini belirlemek ve transfer
fonksiyonları oluşturmak için bu morfolojik varyasyonları kullanmaya başlamıştır.
Bu tezin amacı, Orta Anadolu Platosu'nun kuzey kenarında yer alan jeodinamik
özellikleri belirleyen Kızılırmak deltası etrafındaki nehir terasları aracılığıyla
Kızılırmak Nehri'nin Kuvaterner gelişimine ışık tutmaktır. Bunun yanı sıra, deltanın
Holosen paleo-çevresel evrimi, Anadolu iklimi ve Karadeniz deniz seviyesi ile
ostrakod faunasındaki değişimler gözönüne alınarak ortaya konmaya çalışılmıştır.
Ayrıca bu bölge, Cyprideis torosa'nın (Jones) boyutu ve kabuk kalınlığı değişimini,
marjinal deniz palaeo-ortamlarının gelişmiş bir karakterizasyonu için fenotipik
morfolojik vekiller olarak test etme imkanı sunmaktadır.
Tezin birinci bölümünde, kuzeydeki kıyıların yükselmesi, Karadeniz'in deniz
seviyesi değişimi ve Kızılırmak Nehri'nin kesilmesi arasındaki etkileşim
incelenmiştir. Bu işlemler, Pontid orojenik kamaların devam eden evrimini ve Orta
Anadolu Platosu'nun kuzey sınırının büyümesini değerlendirmek için mükemmel
zorlanma belirteçleri olarak hizmet veren çoklu kogenetik fluvial ve deniz terası
dizileri yaratmıştır. Yeni elde edilen yüksek çözünürlüklü topografik veriler ve
geçmiş deniz seviyelerinde yayımlanan bilgilerle birlikte verilen OSL yaşları, bu
terasların mekânsal-zamansal evrimini analiz etmek için kullanılmıştır; kuzeye doğru
ilerleyen orojenik kama Pontidler için bölgesel bir yükselme modeli, Pontidlerin yanları boyunca da yanal değişken yükselme oranları kavramını desteklemektedir.
En uygun yükseltme modeli, son 545 ka için sabit ve uzun vadeli bir yükselme oranı
olan 0,28 ± 0,07 m / ka'ya denk gelmektedir. Bu model, teras dizisinin aktif tektonik
süreçler ve iklim kontrollü deniz seviyesindeki değişim döngüleri ışığındaki evrimini
açıklar. Bu yeni veriler, Orta Pontidlerin iç sektörleriyle karşılaştırılabilir bölgesel
gelişme özelliklerini ortaya koymaktadır; buna bağlı olarak, yükselme oranı, Kuzey
Anadolu Fay Zonu Bölgesi'nin (NAFZ) kısıtlayıcı bükülmesinin ana şeridinden
uzaklaştıkça azalmaktadır. NAFZ'nin kısıtlayıcı bükülmesinin bölgesel etkisi ile
Pontid kamasının yükseltilmesi arasındaki bu mekansal ilişki, NAFZ'nun aktivitesi,
Pontid orojenik kamadaki deformasyon ve yükselme ile Orta Anadolu'nun sürekli
yanal büyümesi arasında güçlü bir bağlantı olduğunu ortaya koymaktadır.
Tezin ikinci bölümünde, doğu delta sulak alanlarına 14,5 m uzunluğunda bir karot
incelenmiştir. Delta ovası üzerindeki paleo-çevresel etki, ostrakod Cyprideis torosa
(Jones) üzerindeki elek gözenek şekli değişikliklerine dayanan palaeo-tuzluluk
rekonstrüksiyonları eşliğinde palaeoekolojik ostrakod toplulukları kullanılarak analiz
edilmiştir. Bu çalışma, mezohalin, sığ lagün ve deltaik göller oluşturan karasal ve
deniz ortamlarının etkileşimini ca. 7,9 ka cal BP'dan günümüze ortaya koymaktadır.
α-mesohalin ile polihalin tuzluluklarına ve β-mesohalin ve oligohalin göl ortamları
tespit edilmiştir. Yeniden yapılandırılmış paleo-deniz seviyesi tahminleri dikkate
değer bir çevresel değişkenlik göstermektedir. Cyprideis torosa'da lagün habitatları
7,9 ila 7,0 ve 5,3 ila 4 ka'lık BP'lerde baskındır. Deniz etkisi, Loxoconcha spp. ve
Tyrhenocythere amnicola gibi ostarkod gruplerının özellikle 7,9 ila 7,0 ka cal BP
arasında gelişimine olanak vermiştir. Aynı dönemde oluşan nehir etkisi (özellikle
yaklaşık 7.7 ka cal BP'de), nedeniyle Amnicythere spp., Cyprideis torosa ve Candona
neglecta baskın hale gelmiş ve mesohaline deltaik göl yaklaşık 7,7 ve 7,0 ka cal
BP'de ve ayrıca 4 ka cal BP arasında oluşmuştur. Bir sonraki tuzluluk azalmasıyla, C.
neglecta ve (daha sonra) Pseudocandona marchica, "megakuraklık" ile ilişkili
olabilecek kısa vadeli bir lagün evresinin kesilmesiyle baskın hale gelmiştir.
Tezin son bölümünde, yetişkin ontogenetik bireylerin kapak boyutu ve Cyprideis
torosa'nın kabuk kalınlığı palaeo-ortam koşullarındaki değişikliklerle ilişkili olarak
ölçülmüştür. Dişi kapakçıkların büyüklüğü ile hakim tuzluluk arasında iyi bir pozitif
korelasyon (korelasyon katsayısı: 0,56) bildirilirken, böyle bir korelasyon
ontogenetik evre A-1 için eksiktir. Büyük bireylerin yokluğunun Karadeniz
faunasının yerel bir etkisi olduğu belirtilmektedir. Tuzluluk derecesi boyunca
kapakçıkların yükseklik / uzunluk oranında herhangi bir değişiklik tespit
edilmemiştir. Kabuklar nispeten kararlı, daha yüksek tuzlu su koşulları altında
belirgin şekilde daha kalındır, ancak oldukça değişken ve düşük tuzlu deltaik
gölleride ise daha incedir. Bu nedenle, morfolojik özellikler, C. torosa'nın büyüklüğü
ve kabuk kalınlığı, özellikle C. torosa'nın hakim olduğu, düşük çeşitliliğe sahip
marjinal deniz ortamlarında paleo-çevre bilgisi vermek için potansiyel araçlardır.
Genel olarak, çalışma, Kuzey Anadolu Fayı'nın etkisinin Orta Anadolu Platosu'nun
kuzey sınırını, en az 545 ka'dan bu yana orta Pontid Dağları aralığında Karadeniz
kıyılarına kadar deforme ettiğini göstermektedir. Bu şekilde, Kızılırmak Deltası'nın
güneyi, hızı artan bir oranda yükselmektedir. Buna ek olarak, Kızılırmak Deltası,
Anadoludaki iklim ile Karadeniz deniz seviyelerinde meydana gelen değişikliklere,
doğu kesimindeki lagün ve deltaik göl ortamlarının Orta-Holosen'den günümüze
ardalanması ile hızlı bir tepki vermektedir. Deniz seviyesi değişimleri, erken Orta
Holosen'de ortamları ağırlıklı olarak değiştirirken, iklim değişikliği Geç Holosen
döneminde çok daha yüksek bir etkiye sahiptir. Buna karşılık, tuzluluk değişimlerinin eşlik ettiği bu çevresel değişiklikler, ostrakod Cyprideis torosa'nın
(Jones) morfolojisindeki fenotipik değişikliklerle deneştirilebilmektedir
|
River deltas as one end feature of a river are affected by a number of factors
determining their shape, presence and longevity. At present, those landforms give
space for large human populations as well as agricultural farmland. Aside, plenty of
species, including several threatened and rare ones, inhabit the delta's wetlands
creating valuable ecosystems of international importance. Nevertheless, delta plains
are highly variable environments reacting quickly to changes in sediment influx from
the river as well as wave, tides and current activity. The sediment transport of a river
to the delta is highly depending on external and internal environmental factors. These
sediments contain data about the evolution of past climate, sea level and
geodynamics on local over regional to global scales. On the other hand, several river
deltas worldwide are distinctly affected by human activities such as river dams which
reduce the sediment transportation downstream to the delta. Those impacts lead to
artificially-induced changes in their morphology, i.e., shoreline retreats.
The lower stream of the Kızılırmak River in northern Anatolia comprises of
ecologically rich wetlands on the present delta plain as well as elevated fluvial and
delta terraces. The Kızılırmak River delta is located at the border between the Central
Anatolian Plateau and the Black Sea. The Central Anatolian Plateau is a major
feature of the Alpidic orogeny in Anatolia and uplifted slowly during Quaternary.
The North Anatolian Fault Zone, forming a broad restraining bend in the central
section of the Pontide Mountains, tectonically impacts the northern margin of the
plateau. This northward progressing deformation is suggested to accelerate the uplift
of the northern margin of the Central Anatolian Plateau until the southern coast of
the Black Sea. The dating of fluvial and marine terraces has now been established to
temporally constrain and reconstruct active tectonics impacting this delta during
Quaternary.
On the other hand, the Black Sea is the largest semi-enclosed sea with a globally
unique fauna due to its repeated disconnection from the world ocean. It was
disconnected during the Last Glacial Maximum (ca. 20 ka) until it became
reconnected to the Mediterranean Sea in early Holocene. Ostracod faunal
assemblages are well established proxies for marine, as well as limnic,
palaeoenvironmental reconstructions due to the high preservation potential of their
valves in sediments. Those characteristics create the opportunity to apply quantified
statistical analyses of their faunal assemblages to identify principal influencing
factors. Cyprideis torosa (Jones) is a brackish water ostracod that lives mainly in
marginal environments, but can withstand a wide variety of conditions. This species
forms phenotypic adaptations of its carapace to cope with environmental changes with up to severe hypersaline conditions. Recent studies started to use those
morphological variations to create transfer functions determining
palaeoenvironmental variables, i.e. salinity.
The aim of this thesis is the reconstruction of the Quaternary evolution of the lower
stream and delta of the Kızılırmak River. This goal will be achieved by identifying
the geodynamics at the northern margin of the Central Anatolian Plateau combined
with the influence of the North Anatolian Fault Zone, which creates several fluvial
terrace levels along the lower course of the Kızılırmak River; and unraveling the
Holocene palaeoenvironmental evolution of the delta with its dependencies to the
Anatolian climate and Black Sea sea level changes, based on ostracod faunal
assemblages. In addition, we analyse how the environmental conditions modify in
turn the size and shell thickness variation of Cyprideis torosa (Jones) as phenotypic
morphological adaptations for a future improved characterization of marginal marine
palaeoenvironments.
In the first part of the thesis, the interplay between coastal uplift, sea level change in
the Black Sea, and incision of the Kızılırmak River in northern Turkey is analysed.
These processes have created multiple co-genetic fluvial and marine terrace
sequences that serve as excellent strain markers to assess the ongoing evolution of
the Pontide orogenic wedge and the growth of the northern margin of the Central
Anatolian Plateau. Newly acquired high-resolution topographic data and OSL ages
accompanied by published information on past sea levels were used to analyse the
spatiotemporal evolution of these terraces; a regional uplift model for the northwardadvancing
orogenic wedge Pontides was derived that supports the notion of laterally
variable uplift rates along the flanks of the Pontides. The best-fit uplift model defines
a constant long-term uplift rate of 0.28 ± 0.07 m/ka for the last 545 ka. This model
explains the evolution of the terrace sequence in light of active tectonic processes
and superposed cycles of climate-controlled sea-level change. Those new data reveal
regional uplift characteristics that are comparable to the inner sectors of the Central
Pontides; accordingly, the rate of uplift diminishes with increasing distance from the
main strand of the restraining bend of the North Anatolian Fault Zone (NAFZ). This
spatial relationship between the regional impact of the restraining bend of the NAFZ
and uplift of the Pontide wedge thus suggests a strong link between the activity of the
NAFZ, deformation and uplift in the Pontide orogenic wedge, and the sustained
lateral growth of the Central Anatolian Plateau flank.
In the second part of the thesis, the analysis of a 14.5-m-long sediment core, drilled
into the eastern delta wetlands, is presented. The palaeoenvironmental impact on the
delta plain was analysed using palaeoecological ostracod assemblages accompanied
by a palaeo-salinity reconstruction based on sieve pore shape variations on the
ostracod Cyprideis torosa (Jones). This study depicts the interplay of terrestrial and
marine settings forming mesohaline, shallow lagoons and deltaic lakes since ca. 7.9
ka cal BP. Lagoons with α-mesohaline to polyhaline salinities and β-mesohaline to
oligohaline lake environments were identified. Reconstructed palaeo-sea level
estimations depict a remarkable environmental variability. The lagoon habitats at 7.9
to 7.0 and 5.3 to 4 ka cal BP were dominated by Cyprideis torosa. Marine influence
led to ostracod associations with Loxoconcha spp. and Tyrrhenocythere amnicola
especially between 7.9 and 7.0 ka cal BP. Riverine influence in the same period, but
especially at about 7.7 ka cal BP, caused dominating Amnicythere spp. Assemblages
dominated by Cyprideis torosa and Candona neglecta characterise short phases of a
mesohaline deltaic lake environments at about 7.7 and 7.0 ka cal BP as well as after 4 ka cal BP. With a subsequent salinity decrease, C. neglecta and (later on)
Pseudocandona marchica became dominant with an interruption by another shortterm
lagoonal phase that might be associated with a 'megadrought' between 3.7 and
3.0 ka cal BP.
In the final part of the thesis, the valve size of adult and penultimate ontogenetic
individuals and shell thickness of Cyprideis torosa was measured in relation to the
changes in palaeoenvironmental conditions. A good positive correlation between the
size of female valves and the prevailing salinity (correlation coefficient: 0.56) can be
reported, while such a correlation is lacking for ontogenetic stage A-1. The absence
of large individuals is indicated to be a local effect of the Black Sea fauna. No
changes of the height/length ratio of the valves were recognizable along the salinity
gradient. Shells are significantly thicker under relatively stable, higher saline
conditions, but thinner in highly variable and low saline deltaic lakes. Both
morphological features, size and shell thickness of C. torosa, are thus potential tools
to give palaeoenvironmental information, especially in C. torosa-dominated, low
diversity marginal marine environments.
In overall, the study shows that the impact of the North Anatolian Fault deforms the
northern margin of the Central Anatolian Plateau until the Black Sea coast in the
range of the central Pontide Mountains since at least 545 ka. Hence, the southern part
of the Kızılırmak Delta becomes uplifted at an accelerated rate. In addition, the
Kızılırmak Delta reacts rapidly on changes in Anatolian climate and Black Sea sea
levels forming an alternation of lagoonal and deltaic lake environments in its eastern
part since Mid-Holocene. While sea level changes predominantly modify the
environments during the early Mid-Holocene, the climate changes have a much
higher impact during Late Holocene. In turn, those environmental changes leading to
salinity variations correlate to phenotypic changes in the morphology of the ostracod
Cyprideis torosa (Jones). |