Van Gölü sedimanlarının çevre mağnetizması ve paleomağnetik kayıtları
Environmental magnetism and paleomagnetic records of sediments from Van Lake
Yazar: ÖZLEM MAKAROĞLU
Danışman: PROF. DR. NACİ ORBAY
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Jeofizik Mühendisliği = Geophysics Engineering

Özet:
Bu tez kapsamında, Doğu Anadolu'da kusursuz iklim kayıtlarına sahip olan Van Gölü sedimanlarının GÖ 9.5 bin yıl zaman boyunca, detaylı çevre ve paleomağnetizma kayıtları incelenmiş ve bu kayıtlar kullanılarak zamansal korelasyon temelinde çevre mağnetizması parametrelerinin iklim belirteci olup olamayacağı tartışılmıştır.Van Gölü 607 km3 lük hacmi ile dünyanın en büyük dördüncü terminal gölüdür. Doğu Anadolu Platosu'nda yer alan Van Gölü, derinliği 460 m, su seviyesi deniz seviyesinden 1648 m yükseklikte, güneyde Bitlis metamorfik kayaçları, kuzey ve batıda Kuvaterner volkanik birimleri ile çevrili olan, tuzluluk oranı % 24, pH'ı 9.81 oranına sahip ve yüksek çözünürlüklü iklim, tektonik ve volkanik olayları ? belirlemeye elverişli yıllık laminalanmış sedimanlara sahip bir göldür.Van Gölü'nden elde edilen paleomağnetik kayıtlar, yakın bölgedeki paleomağnetik kayıtlarla karşılaştırıldığında sedimantasyon oranına bağlı olarak ortalama 200 yıllık bir zaman farkı belirlenmiştir. Bu farklılığa rağmen karotların korelasyonu oldukça uyumlu eğriler içermekte ve zaman ekseninin oluşturulmasında destekleyici veriler oluşturmuştur. İlk defa bu çalışma ile Türkiye'de GÖ 9.5 bin yılı kapsayan kesintisiz eğim açısı değerleri elde edilmiştir.Karotların yaşlandırılması için 14C AMS analizi yapılmış ve bu analiz sonuçlarında elde edilen yaşlar karotlardaki tefra seviyeleri ve paleomağnetik kayıtlar dikkate alınarak yorumlanmıştır. Yakın bölgeden elde edilen paleomağnetik kayıtlar ve daha önceki çalışmalarda belirlenen tefra seviyelerinin karşılaştırılması sonucunda, göl sedimanlarında 2.6 ile 4.3 bin yıl arasında değişen rezervuar yaşının olduğu belirlenmiştir.Van Gölü sedimanlarında ölçülen ortalama 40x10-9 m3/kg mıknatıslanma katsayısı değeri, sedimanlarda paramağnetik minerallerin baskın olduğunu göstermektedir. Histeresiz parametreleri, termomağnetik ve IRM eğrileri gibi mağnetik sonuçlar çok az yoğunlukta da olsa demiroksit ve demirsülfür içeren ferrimağnetik minerallerin de varlığını göstermektedir. Karotlarda 6 adet tefra seviyesi tanımlanmıştır. Tefra seviyesindeki örneklerin histeresiz ölçümleri bu örneklerin Yalancı Tek Domenli mağnetik mineral grubunda olduğunu göstermektedir. IRM eğrileri düşük koersiviteli mağnetik minerallerin varlığını göstermiştir. Tefra seviyelerinin belirlenmesinde ? değerlerindense ARM değerleri daha kullanışlı bilgiler içermektedir.Karotlara ait mıknatıslanma katsayısı değerleri karotlar arasında karşılaştırma yapmaya uygun değişimlere sahiptir. Karotlar arasındaki bu uyum, mağnetik minerallerin depolanmasında, uzaysal değişimlerin göl boyunca yerel değişimlerden daha çok etkili olduğunu göstermektedir. Fe, Ti ve ? arasındaki uyumlu grafikler de bu sonucu desteklemektedir. Ancak ortam değişimlerinin yorumunda, ferrimağnetik minerallerin çok düşük yoğunlukta olması ? parametresinin kullanımını zorlaştırmıştır. Bundan dolayı iklim değişimlerinin yorumunda kalıntı mıknatıslanmalardan sorumlu olan parametreler (SIRM, ARM) kullanılmıştır.Tüm mağnetik paramatreler ile jeokimya analizleri, oksijen izotopları (Wick ve diğ., 2003) ve polen kayıtları (Wick ve diğ., 2003; Landmann ve diğ., 1996) birlikte incelendiğinde, Van Gölü sedimanları üç farklı evreye ayrılmıştır. Bunlar GÖ 9.5-7.6 bin yıl , GÖ 7.6-3.5 bin yıl ve GÖ 3.5-0.6 bin yıllar arasını içeren dönemlerdir.GÖ 9.5-7.6 bin yılları arasında kaba taneli mağnetik minerallerin (düşük ARM/SIRM) arttışı ile birlikte yüksek koersiviteli mağnetik minerallerin de (yüksek HIRM) arttığı gözlenmiştir. Bu dönemde rüzgar aktivitesi ile ilişkili olan Zr/Al oranında da benzer artışlar gözlenmiştir. Zr/Al, HIRM ve ARM/SIRM arasındaki bu ilişki, bu dönemde kurak bir iklimin egemen olduğunu ve bununla ilişkili olarak göl suyu seviyesinin düşük olduğunu göstermektedir. Bu döneme ait oksijen izotopları (yüksek ?18O) ve polen kayıtları da (düşük Oak polen yüzdesi) bu durumu desteklemektedir.GÖ 7.6-3.5 bin yılları arasında ince taneli mağnetik minerallerin artı_ı (yüks ? k ARM/SIRM) ve yüksek koersiviteli mağnetik minerallerin azaldığı gözlenmiştir. ?, tefra seviyelerinin dışında rölatif olarak en yüksek bu dönemde ölçülmüştür. Bu durum yüksek enerjili yağışlarla göl tabanında ince taneli mağnetik minerallerin biriktiğini göstermektedir. Bu dönemde, Zr/Al oranında, ?18O değerlerinde düşüş ve yüksek Oak polen yüzdesi yağışlı bir dönemin egemen olduğunu desteklemektedir. Redox koşullarına duyarlı olan SIRM/? değerlerinin ani değişimler göstermemesi bu dönemde göl suyu seviyesinde ani değişimlerin olmadığını açıklamaktadır. Ayrıca GÖ 4.8-5.3 bin yılları arasında ? değerleri, Quercus polen yüzdesindeki ani yükselme ile uyumludur.GÖ 3.5-0.6 bin yılları arasında redox koşulları ile ilişkili olan SIRM/? değerlerinde ani artışlar gözlenmiştir. Bu durum göl suyu seviyesinin sabit kalmadığını ve ani değşimlerinin olduğunu göstermektedir. Termomağnetik analizlerde belirlenen greigit mineralinin varlığı ve SEM çekiminde gözlenen yüksek demir sülfür oranı bu dönemde diyajenik mağnetik minerallerin varlı?ını gös?ermektedir. Bu dönemde, Mn değerlerindeki artış da bu durumu desteklemektedir.

Abstract:
Within the thesis, enviromagnetic and paleomagnetic records of Lake Van sediments, in the East Anatolia that have perfect climatic records have been examined in details over the last 9.5 ka BP. Magnetic results, combined with temporal correlations, are discussed whether parameters of environmental magnetism could be a climate proxy or not.Lake Van, which is located in East Anatolian Plateau (Turkey), is the fourth largest terminal lake on the world with a volume of 607 km3. It has a depth of 460 m, salinity of 21.4, 9.81 pH value. Present water level of Lake Van is 1648 m higher than the sea level. It is surrounded by Bitlis metamorphic rocks to the south and Quaternary volcanoes to the north and east. It is possessed of annual laminated sediments which is convenient to detect and examine climatic, tectonic and volcanic phenomenon with high resolution.When the paleomagnetic records of Lake Van sediments are compared with those in nearby regions, there is a 200-year differentiation between their range of sedimentation. Inspite of this disparity, the correlation of cores carry coherent curves and support the constituation of time axis. Inclination curves is obtained for 9500 years in Turkey uninterruptedly for the first time by this study. 14C AMS analysis are used for dating the cores, and they are interpreted by considering the tephra layers and the paleomagnetic records. C-14 ages indicate reservoir ages ranging from 2600 to 4275 a; the reservoir ages generally increase with the varve age of the sediments.An average magnetic susceptibility value of 40x10-9 m3/kg, indicates that paramagnetic minerals are dominant in sediments. Additional magnetic parameters such as hysteresis, termomagnetic and IRM, also show the presence of iron oxides and iron sulphides. 6 tephra layers are identified from the cores. The hysteresis parameters of samples, taken from these layers indicate that they are within Pseodo Single Domain range. IRM curves show that magnetic minerals in the samples have low coercivities. ARM values are agreed to be more convenient than ? values for the tephra layers.Magnetic susceptibility variations of the cores can be used for comparisions among the cores. This conformity among the cores indicates that spatial variations have been more effective on storage of magnetic minerals than local variations throught the lake. Hence, the adjustment graphs between Fe, Ti ve ? support this result. However, low concentration of ferromagnetic minerals has enforced the usage of ? parameters during the interpretation of spatial variations. Consequently, at the interpretation of climatic variations, SIRM and ARM parameters that are responsible for remanent magnetization have been used.For the examination of the magnetic and geochemical analyses, oxgyen isotopes (Wick et all., 2003) and pollen records (Wick et al., 2003; Landmann et al., 1996) of sediments from Lake Van have been divided into 3 different stages. These are the periods of 9.5-7.6 ka BP, 7.6-3.5 ka BP and 3.5-0.6 ka BP.Between 9.5-7.6 ka BP there is an observed increase of high coercivity minerals (high HIRM), with the increase of coarsed grain magnetic minerals (low ARM/SIRM). In this period, a similar increase of Zr/Al ratio is also observed which is related to wind activity. Relationship between Zr/Al, HIRM and ARM/SIRM support that there had been an arid climatic conditions and low water level at the lake during this period. Indeed, the oxygen isotopes ( high ?18O ) and pollen records (low percentage of Oak pollen) also support this case.During 7.6-3.5 ka BP, an increase of fine grained magnetic minerals (high ARM/SIRM) and a decrease of high coercive magnetic minerals are observed,as well as highest values of ? except tephra layers. Under this circumstance, it is concluded that fine grained magnetic minerals had been accumulated on the bottom surface of the lake by the effects of high energy rains. Decrease of Zr/Al range, ?18O values and increse of Oak pollen percentage support the precipitation stage in this period. Absence of SIRM/? variations which are sensitive to redox conditions clarifies that there had not been any intentaneous variation of lake water level in this period. Indeed, ? values between 4.8- 5.3 ka BP are convenient with the instantaneous variation of Quercus pollen percentage.At 3.5-0.6 ka BP, increaces of SIRM/? values are observed. This indicates that water level of the lake had not been constant. Presence of greigite minerals determined by thermomagnetic analyses and the range of iron sulphur obtained by SEM indicate the presence of diagenic magnetic minerals. In this stage, the increase of Mn values also supports this case.