Geri Dön

Late quaternary paleoclimate and paleoenvironment changes in urmia lake, nw Iran

Urmiye gölü, kb iran geç kuvaterner paleoiklim ve paleoortam değişimleri

PDF İndir

  1. Tez No: 935722
  2. Yazar: GÜLGÜN ERTUNÇ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. TAHSİN ATTİLA ÇİNER
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Jeoloji Mühendisliği, Geological Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Katı Yer Bilimleri Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Jeodinamik Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 143

Özet

Kuzeybatı İran'da bulunan Urmiye Hipersalin Gölü, iklim, çevre, göl seviyesi değişimleri ve sedimanter arşivlerdeki karakteristik sedimanter yapılar arasındaki karmaşık ilişkileri araştırmak için benzersiz bir fırsat sunmaktadır. Urmiye Gölü, Orta Doğu'nun en büyük hipersalin gölü ve dünyanın en büyük tuzlu göllerinden biridir. Son on yıllarda (1996-2017) gölde meydana gelen ciddi kuruma, gölün eşsiz ekosistemini, özellikle Artemia urmiana tuzlu su karidesi türünü tehdit etmektedir. Göl, giysili zarflı tanelerin oluşumunu teşvik eden benzersiz sedimanter ortamlar sunmakta ve paleoekolojik koşulların önemli bir göstergesi olarak hizmet etmektedir. İran'da, özellikle Urmiye Gölü'nde Geç Pleyistosen dönemine ilişkin paleoekolojik araştırmalar sınırlıdır. Mevcut çalışmalar genellikle palinoloji, sabit izotoplar ve limnolojik özelliklere dayalı rekonstrüksiyonlara odaklanmıştır. Bu yaklaşımlar değerli bilgiler sağlamış olsa da, göl seviyesi değişimleri ve sedimanter süreçler arasındaki bağlantıları tam anlamıyla anlamak için gereken yüksek çözünürlük ve uzun dönem perspektifini genellikle sunamamaktadır. Bu çalışma, gölün kuzey kısmından alınan 25 metre uzunluğundaki bir sediman karotu üzerinde yapılan detaylı, yüksek hassasiyetli çoklu proxy analizleriyle bu boşluğu doldurmayı amaçlamaktadır. Analiz ve ölçümlerin büyük bir kısmı Doğu Akdeniz Oşinografi ve Limnoloji (EMCOL) Araştırma Merkezi'nde gerçekleştirilmiştir. Çoklu proxy yöntemlerin kullanıldığı bu araştırma, gölün çevresel geçmişine, sedimanter süreçlerine ve iklim değişkenliğine tepkilerine dair önemli bulgular sunmaktadır ve son ~50.000 yılın (cal BP) kayıtlarını ortaya koymaktadır. Araştırma ayrıca, giysili zarflı tanelerinin morfoloji, iç yapılar, mineralojik bileşim ve jeokimyasal özellikler yoluyla ayrıntılı bir şekilde karakterize edilmesini de içermektedir. Litolojik gözlemler ve fiziksel özellik ölçümleri (gamma yoğunluğu ve manyetik duyarlılık) sedimanter karotun genelinde yüksek litofasiyes değişimlerini belgelemektedir. Sedimanter istif; biyojenik çamur (mikrit) ve kum (çoğunlukla Artemia urmiana'nın fekal pelletleri ve nadiren fosil kavkı kırıntıları), kırıntılı mineral parçaları (kuvars, feldspat, piroksen, volkanik litikler, volkanik cam ve kil), giysili zarflı taneler, diyajenetik sülfat mineralleri (genellikle jips) ve evaporit mineralleri (tuz kabuğu) içermektedir. 3 metre kadar kalınlığa ulaşan yüzey tuz kabuğu, gölün yakın tarihli kuraklık olayını yansıtmaktadır. Yüksek çözünürlüklü µ-XRF ve toplam organik karbon (TOC) ve toplam inorganik karbon (TIC) analizleri bu bulguları desteklemektedir. Tek tek ayrıştırılmış giysili zarflı tanelerden oluşan örneklerin ve toplam sedimandan oluşan örneklerin mineralojik analizi İTÜ Jeoloji Mühendisliği Bölümü X-Işını Laboratuvarı'nda gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, yüksek çözünürlüklü polen çalışmaları paleovejetasyon ve paleoiklimsel değişimlerin yeniden yapılandırılmasına dair daha fazla bilgi sağlamıştır. Giysili zarflı taneler, morfoloji, iç yapılar, mineralojik bileşim ve jeokimyasal özellikleri incelemek için binoküler mikroskop, taramalı elektron mikroskobu (SEM), enerji dağılımlı spektroskopi (EDS) ve X-ışını difraksiyonu (XRD) kullanılarak analiz edilmiştir. Urmiye Gölü'ndeki giysili zarflı taneler, çoğunlukla kalsit ve aragonitten oluşan konsantrik laminasyonlar göstermektedir. Bu laminasyonlar, mevsimsel ve uzun vadeli su kimyası değişikliklerini ve biyojenik üretimi yansıtmaktadır. Kurak mevsimde meydana gelen alg patlamaları, laminasyon oluşumuna katkıda bulunarak mevsimsel iklim dalgalanmalarının ve göl suyundaki kalsiyum ve bikarbonat iyonlarının zenginleşmesinin etkileşimini ortaya koymaktadır. Göldeki iklim değişkenliğinin zamanlaması, Artemia urmiana fekal peletlerinden elde edilen radyokarbon tarihlemesine dayanan bir yaş-derinlik modeli ile belirlenmiştir. Bu tarihlendirme, aynı sediman karotundan alınan fekal pelletler ve toplam sedimandan yapılan radyokarbon yaşlarıyla desteklenmiştir. Radyokarbon ölçümleri, Polonya'daki Poznan Radyokarbon Laboratuvarı ve Türkiye'deki TÜBİTAK Marmara Araştırma Merkezi'nde (MAM) gerçekleştirilmiştir. Radyokarbon tarihlemenin yanı sıra, sediman karotu için kesin yaş-derinlik modellerinin oluşturulması, yüksek çözünürlüklü jeokimyasal proxylerin entegrasyonu ile önemli ölçüde geliştirilmiştir. µ-XRF'den türetilen Ca/Ti oranlarının, Van Gölü'nden elde edilen iyi tarihlenmiş δ¹⁸O kayıtları ve NGRIP kayıtları ile karşılaştırılması özellikle değerli olmuştur. Ayrıca, Van ve Urmiye Gölleri arasındaki TOC (toplam organik karbon) karşılaştırmaları da sağlam kronolojik göstergeler sağlamıştır. Bu bütünleşik yaklaşımla, yaklaşık 2 cal ka BP olarak hesaplanan rezervuar yaşını dikkate alarak, gölün paleoklimatik evrimini son ~50 cal ka BP boyunca yeniden yapılandırmayı mümkün kılmıştır.Üç belirgin göl seviyesi dalgalanma aşaması tanımlanmıştır: (1) Giysili zarflı tanelerin baskın olduğu bir alçalma evresi (MIS 3), (2) Bol miktarda terrijen parçalar ve kırılmış giysili zarflı taneler içeren düşük göl seviyesi (geç MIS 3 - erken MIS 2), (3) Artemia urmiana fekal pelletleri açısından zengin katmanlarla karakterize edilen yüksek göl seviyesi (MIS 1). Modern düşük göl seviyesi, bir tuz kabuğu ile temsil edilmektedir. Jeokimyasal göstergeler, sıcak ve kurak dönemlerde karbonat üretimini yansıtan Ca/Ti oranındaki değişimlerle, daha nemli evrelerde artan terrijen girdiğini gösteren K, Fe ve Ti artışlarıyla dinamik çevresel koşulları ortaya koymaktadır. Artemia urmiana, kalsiyum, karbonat ve bikarbonat iyonlarını absorbe ederek yüksek göl seviyelerinde giysili zarflı tane oluşumunu engellerken, göl seviyesinin düştüğü dönemlerde çekirdek sağlayarak giysili zarflı tanesi oluşumunda kritik bir rol oynamaktadır. Giysili zarflı tanelerinin detaylı incelenmesi, göl tarihindeki üç ana dönemi vurgulayarak kimyasal ve biyolojik oluşum süreçlerine ışık tutmaktadır. MIS 3 (50–29 kyr BP): Bu dönemde, küresel ölçekte yaşanan dönemsel iklim dalgalanmaları, Urmiye Gölü'nün sedimanter kayıtlarında ardışık stadial (soğuk) ve interstadial (ılık) dönemler olarak yansımaktadır. Göl seviyesindeki düşüşler, azalan biyolojik aktivite ve fiziksel aşınım göstergeleri ile ilişkilendirilmiştir. Giysili zarflı taneler, yüksek iyonik aşırı doygunluk koşulları altında sığ ve dalga etkisindeki ortamlarda oluşmuştur. Artan Ca/Ti ve Sr/Ca oranları gibi kimyasal göstergeler kısa süreli nemli fazlara işaret etmektedir. Van Gölü ile yapılan karşılaştırmalar, bölgesel iklim değişimlerinin etkisiyle senkronize transgresif olayları işaret etmektedir. MIS 2 (29–12 kyr BP): Son Buzul Maksimumu'nu (LGM) kapsayan bu dönem, aşırı kuraklık ve düşük sıcaklıklarla tanımlanır. Urmiye Gölü'nde, bu döneme düşük göl seviyeleri, hipersalin koşullar ve sülfat kristallerinin çökelmesi damga vurmuştur. Sedimanter geçişlerdeki griden kahverengiye renk değişimleri, gölün kurumasını ve göl tabanının kısmen açığa çıkmasını göstermektedir. Bölgesel karşılaştırmalar, Van ve Zeribar göllerinin benzer koşulları paylaştığını ortaya koyarken, Van Gölü'nün LGM sonrası daha erken ve istikrarlı bir nem geri kazanımı yaşadığı gözlemlenmiştir. MIS 1 (12 kyr BP–Günümüz): Holosen ve Antroposen'i kapsayan bu dönem, daha sıcak ve nemli koşullara geçişi temsil etmektedir. Holosen İklim Optimumu sırasında artan göl seviyeleri, fekal pelletlerin bolluğu ve yüksek TOC içerikleri, üretken ekosistemlerin varlığına işaret etmektedir. Genç Dryas (~12.9–11.7 cal ka BP) göl seviyesindeki bir gerileme dönemi olarak kaydedilmiştir. Antroposen döneminde ise, baraj inşaatları, tarım ve yer altı suyu kullanımı gibi insan faaliyetleri gölün hızlı bir şekilde küçülmesine yol açarak kimyasal bir playa ortamına dönüşmesine neden olmuştur. Urmiye Gölü'nün sedimanter ve jeokimyasal kayıtları, biyolojik aktivite, mevsimsel değişkenlik ve iklim kaynaklı göl seviyesi dalgalanmalarının karmaşık etkileşimini ortaya koyarak, hipersalin ekosistemlerin uzun vadeli çevresel değişimlere tepkilerini anlamak için önemli bir referans oluşturmaktadır.

Özet (Çeviri)

The Urmia Hypersaline Lake in NW Iran offers an exceptional opportunity to investigate the intricate relationships between climate, the environment, lake level change, and the development of characteristic sedimentary structures within sedimentary archives. Urmia Lake is the largest hypersaline lake in the Middle East and ranks among the largest saline lakes globally. Over the two decades (between 1996 and 2017), the lake has experienced significant desiccation, threatening its ecosystem, including the brine shrimp Artemia urmiana. The lake offers unique sedimentary environments fostering coated grain formation and serving as a vital indicator of paleoenvironmental conditions. Paleoenvironmental research on the Late Pleistocene in Iran, especially in Urmia Lake, remains limited, with existing studies primarily focusing on reconstructions based on palynology, stable isotopes, and limnological characteristics. While these approaches have provided valuable insights, they often lack the high-resolution and long-term perspective to fully understand the connections between lake-level changes and sedimentary processes. This study addresses this gap by utilizing a detailed, high-resolution analysis of a 25-meter-long sediment core retrieved from the northern part of the lake. ITU Eastern Mediterranean Centre for Oceanography and Limnology (EMCOL) Laboratories was the primary facility for conducting experiments and measurements. Through a multiproxy approach, this research sheds light on the environmental history, sedimentary processes, and climate variability in Urmia Lake over the last ~50 cal ka BP. The research further includes an in-depth characterization of coated grains, assessing their significance through morphology, internal structures, mineralogy, and geochemistry. Visual lithological observations and physical property measurements (including gamma density and magnetic susceptibility) of the sediments document high lithofacies variations throughout the core. The sedimentary sequence consists of biogenic mud (micrite) and sand (primarily fecal pellets of Artemia urmiana with occasional shell fragments), terrigenous components (quartz, feldspar, pyroxene, volcanic lithics, volcanic glass, and clay), coated grains, diagenetic sulfate minerals (mainly gypsum), and evaporite minerals (salt crust). A surface salt crust, up to 3 meters thick, reflects the lake's recent desiccation event. High-resolution µ-XRF, and total organic carbon (TOC) total inorganic carbon (TIC) analyses complement these findings. Mineralogical analysis of both handpicked coated grain samples and bulk sediment samples was performed at the ITU Geological Engineering Department X-Ray Laboratory. Additionally, high-resolution pollen studies provided further insights into the reconstructing paleovegetation and paleoclimate changes. Coated grains were analyzed using binocular microscopy, scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), and X-ray diffraction (XRD) to examine their morphology, internal structures, mineralogical composition, and geochemical properties. Coated grains in Urmia Lake exhibit concentric laminations, primarily calcite and aragonite, revealing alternating light carbonate-rich and dark organic-rich laminations. These reflect seasonal and long-term variations in water chemistry and biogenic production. Dry season algal blooms contribute to lamination, showcasing the interplay between seasonal climate fluctuations and the consequent lake water enrichment in calcium and bicarbonate ions. The timing of climatic variability in the lake was determined using an age-depth model based on radiocarbon dating of Artemia urmiana fecal pellet concentrates, supplemented with radiocarbon ages of fecal pellets and bulk sediments from the same sediment core. The radiocarbon measurements were conducted at the Poznan Radiocarbon Laboratory in Poland and the TÜBİTAK Marmara Research Center (MAM) in Turkey. In addition to radiocarbon dating, the construction of precise age-depth models for the sediment core has been significantly enhanced by integrating high-resolution geochemical proxies. Comparisons of micro-X-ray fluorescence (µ-XRF) derived Ca/Ti ratios from sediment cores with well-dated δ¹⁸O records from Lake Van and the North Greenland Ice Core Project (NGRIP) have been particularly valuable, alongside TOC correlations between Lakes Van and Urmia, provided robust chronological markers. This integrated approach enabled the reconstruction of the lake's paleoclimate evolution with a robust chronology spanning the last ~50 cal ka BP, accounting for a calculated reservoir age of approximately 2 cal ka BP. Three distinct stages of lake-level fluctuations were identified: (1) a lowering stage dominated by coated grains (MIS 3), (2) a low lake level with abundant terrigenous fragments and broken coated grains (late MIS 3- early MIS 2), and (3) a high lake level characterized by layers rich in Artemia urmiana fecal pellets (MIS 1). The modern low lake level is represented by a salt crust. Geochemical proxies reveal dynamic environmental conditions, with variations in the Ca-Ti ratio reflecting carbonate production during warm, dry periods and increases in K, Fe, and Ti indicating enhanced terrigenous input during wetter phases. The brine shrimp Artemia urmiana's role in coated grain formation involves absorbing calcium, carbonate, and bicarbonate ions and inhibiting coated grain formation during high lake levels while providing nuclei during lake lowering. An in-depth investigation of coated grains provides a chemical and biological formation framework, highlighting three main episodes in the lake's history. During MIS 3 (50–29 cal ka BP), episodic climatic oscillations marked by alternating stadials and interstadials are recorded in Urmia Lake's sediments. Lower lake levels under cooler and drier conditions are evidenced by reduced biological activity and proxies for physical weathering. Coated grains formed in shallow, wave-dominated settings with high ionic supersaturation, while brief wet phases are inferred from elevated Ca/Ti and Sr/Ca ratios. Comparisons with Lake Van indicate synchronous transgressive events driven by regional climatic changes. MIS 2 (29–12 cal ka BP), including the Last Glacial Maximum (LGM), represents a period of extreme aridity and cold temperatures. Persistent low lake levels, hypersaline conditions, and sulfate crystal deposition reflect reduced precipitation and increased evaporation. Sparse vegetation led to intensified erosion, as shown by high detrital inputs. Sediment transitions from gray to brown indicate lake desiccation and and lake bottom exposure, with gypsum deposits marking heightened salinity. Regional comparisons reveal similar conditions in Lake Van and Zeribar, though Lake Van experienced earlier moisture recovery post-LGM. MIS 1 (12 cal ka BP–Recent) encompasses the Holocene and Anthropocene, marking a transition to warmer and wetter conditions during the early Holocene. Increased lake levels, higher fecal pellet abundance, and TOC content indicate productive ecosystems during the Holocene Climatic Optimum (HCO). The Younger Dryas (YD) appears as a brief regression phase, while the late Holocene saw declining precipitation and lake shrinkage due to climatic events like the Medieval Warm Period (MWP) and Little Ice Age (LIA). In the Anthropocene, human activities such as dam construction and agriculture have caused rapid desiccation, transforming the lake into a chemical playa environment. Regional comparisons, including with Lake Van, the Dead Sea, and other Middle Eastern systems, highlight synchronous responses to climatic drivers such as the Younger Dryas and Holocene Climatic Optimum. The sedimentary and geochemical records of Urmia Lake reveal a complex interplay of biological activity, seasonal variability, and climate-driven lake level fluctuations, providing a benchmark for understanding the response of hypersaline ecosystems to long-term environmental change.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    901255

    Systematics and biostratigraphic implications of micromammals (Rodentia) from selected pliocene-quaternary basins along the North Anatolian Fault Zone

    Kuzey Anadolu Fay Zonu'ndaki bazı pliyosen-kuvaterner yaşlı havzalardan elde edilen küçük memelilerin (Rodentıa) sistematik ve biyostratigrafik çıkarımları

    OZAN ERDAL

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Zoolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İklim ve Deniz Bilimleri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HASAN NÜZHET DALFES

    PROF. DR. ŞEVKET ŞEN

  2. Tez No

    933949

    Geç kuvaterner çökellerinin kronolojisinin sentetik sismogramlarla rekonstrüksiyonu; Marmara denizi ve salda gölü örnekler

    Reconstruction of the chronology of late quaternary sediments with synthetic seismograms; examples from the sea of Marmara and lake salda

    ASEN SABUNCU

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    Jeofizik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Katı Yer Bilimleri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. KÜRŞAD KADİR ERİŞ

  3. Tez No

    213704

    Denizli havzası (Sarayköy-Buldan bölgesi, GB Türkiye) neojen çökellerinin sedimantolojik incelemesi

    Sedimentological investigations of neogene deposits of the Denizli basin (Sarayköy-Buldan area, SW Turkey)

    HÜLYA ALÇİÇEK

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2007

    Jeoloji MühendisliğiAnkara Üniversitesi

    Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BAKİ VAROL

  4. Tez No

    546169

    Doğu Akdeniz bölgesinin geç kuvaterner dönemi paleoiklim koşullarının antalya civarındaki mağara çökel kayıtları ile yeniden kurgulanması

    Late quaternary paleoclimate reconstruction of Eastern Mediterranean region by using speleothem records from Antalya

    KORAY KOÇ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Jeoloji MühendisliğiAkdeniz Üniversitesi

    Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ERDAL KOŞUN

  5. Tez No

    270309

    Orta-Kuzey Toroslar'da geç kuvaterner paleoikliminin İncesu Mağarası dikit kaydı ile kurgulanması

    Reconstruction of the late quaternary paleoclimate in the Central-North Taurids from the records of the Incesu Cave stalagmite (Turkey)

    MERTCAN ÖZBAKIR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2010

    Jeoloji MühendisliğiHacettepe Üniversitesi

    Jeoloji (Hidrejeoloji) Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. C. SERDAR BAYARI

Geri Dön