Fiziksel jeoloji Akarsular 1 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Akarsular, geniş buzullar ve bazı çöl bölgeleri dışında yaygın olarak Yeryüzünü biçimlendiren en önemli jeolojik etkendir. AKARSULAR2 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Örtü Akışı ve Kanal Akışı Akışlar dik yamaçlarda bile başlangıçta yavaştır, dolayısıyla aşınma, çok az olur ya da hiç olmaz. Su eğim aşağı hareket ederken ivme kazanır ve örtü akışı şeklinde hareket eder. Örtü akışı, çöküntülerle sınırlı değildir ve bazı tarım arazilerine özgü bir sorun olan örtü aşınmasına yol açar. Kanal akışında ise yüzeysel akış tekne benzeri çöküntülerle sınırlıdır. Kanalların boyutları damlaya damlaya akan küçük sızıntılardan 6450 km uzunluğa ve bir yerinde 2.4 km genişliğe ve 90 m derinliğe ulaşan Güney Amerika’daki Amazon’a kadar değişir. Kanallarda meydana gelen akışları büyüklük ve hacimlerine göre sızıntı, çay, dere, ırmak ve nehir gibi terimlerle tanımlıyoruz. Irmak ya da nehir terimlerini aşağı yukarı birbirleriyle geçişli olarak kullanmakla birlikte nehir genelde daha büyük bir akarsu kütlesini ifade eder. Akarsularda su nasıl akar Akan bir su içindeki akımın hareketi, zaman içinde birim su kütlesinin yaptığı harekete bağlı olarak tanımlanır. Bu harekete, akım hatları (streamlines) denir. Tüm karasularda akan sular, ya laminer ya da türbülanslı (burgaçlı) adı verilen tarzda akarlar. Laminer akımda, akım hatları birbirlerine paraleldir. Türbülanslı akımda ise akım hatları düzensiz bir şekilde birbirlerine karışırlar. Az su taşıyan ve yataya yakın bir kanalı olan akarsularda akım laminerdir. Buna karşın çok miktarda su taşıyan ve kanal eğimleri fazla olan akarsuların akım tarzı türbülanslıdır. Akımın tarzı, üç unsura bağlıdır: 1) suyun hızı; 2) suyun akış geometrisi (daha çok derinliği) ve 3) kıvamlılığı (viskozitesi). Kıvamlılık arttıkça, akım laminer hale gelir3 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları (a) Laminer akışta akış çizgileri birbirine paralel olup sıvıda, komşu tabakalar arasında çok az ya da hiç karışma gerçekleşmez. (b) Burgaçlı akışta ise akış çizgileri tabakalar arasında karışmayı gösterir biçimde iç içe girmiştir. Çoğu ırmağın akışı laminer özelliktedir4 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Yatak Eğimi Kanalda akan sular eğim (gradyan) olarak bilinen bir yamaç üzerinde aşağıya doğru akar. Bu akarsuyun ortalama yatak eğimi 2m/km dir, eğim, ırmağın her bölümü için ayrı ayrı da hesaplanabilir. Eğimin en dik suyun menbasında olduğuna ve ırmak aşağı yönde giderek azaldığına dikkat ediniz5 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Hız ve Debi Akarsuyun hızı basitçe suyun birim zamanda mansab yönünde aldığı uzaklığın ölçüsüdür. Genellikle saniyede metre (m/sn) cinsinde belirtilir ve akarsuyun aktığı kanalın sadece uzunluğu boyunca değil genişliğinde de değişim gösterir. • Su bir kanalın yatağı ve kenarları yakınında daha yavaş ve daha fazla burgaçlı olarak hareket eder. Bunun nedeni sürtünmenin bu sınırların biraz uzağında olduğu değerden daha büyük olmasıdır. • Akış hızını ayrıca kanalın şekli ve pürüzlülüğü de etkiler. Geniş, sığ kanallar ile dar, derin kanallarda, sular kanalın çevresiyle oransal olarak yarı dairesel kesite sahip kanallarda olduğundan daha fazla temas halindedir. Böylece diğer değişkenler aynı alınsa bile yarı dairesel kesitli kanallarda su, daha az sürtünme direnci ile karşılaşacağı için daha hızlı akar. Beklendiği gibi kenarlarında bloklar saçılı olanlar gibi pürüzlü kanallar, kum ya da çamurdan oluşmuş olan bir yatağa ve kenarlara sahip kanallardan daha çok sürtünme direnci sunarlar.6 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Nehirler ve ırmakların akış hızları kenarları ve yatakları ile sürtünme sonucunda değişir. (a) Maksimum akış hızı sürtünmenin en az olduğu ortaya yakın ve düz bir kanalın tepesinde olur. Oklar hızla orantılıdır. (b) Birbirinden farklı şekle sahip üç kanal aynı kesit alanına sahiptir, ama yarı dairesel olanı çevresiyle birlikte daha az suya temas etmektedir ve bu yüzden akışa daha az sürtünme direnci gösterir. (a) (b)7 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Birçok nehir ve ırmakta debi, kanala giderek daha fazla oranda suyun girmesiyle akış aşağı yönde artar. Ancak yüksek buharlaşma hızları ve süzülme nedeniyle çöllerdeki bazı su yollarında akış aslında gözden kayboluncaya değin akış aşağı yönde azalır. Geçici çoğu nehir ve ırmakta yoğun yağış dönemlerinde debi en yüksek değerde iken kuru dönemlerde en düşük düzeyindedir. Bir akarsudan belli bir noktada belli bir zaman aralığında geçen toplam su hacmine debi denir. Debiyi belirlemek için kanalın boyutları, yani kanalın kesit alanı (A) ve akış hızı (V) bilinmelidir. Debi (Q), Q = VA formülü ile hesaplanarak saniyede metre küp (m3/sn) cinsinden ifade edilir. 8 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları AKARSULAR ÇÖKELLERİ NASIL TAŞIR VE AŞINDIRIR? Akarsularda iki tür enerji vardır; potansiyel ve kinetik. Potansiyel enerji, bir barajın ardındaki ya da yüksek bir kotta bulunan suyun enerjisi gibi durgun haldeki enerjidir. Irmak akarken potansiyel enerji hareket enerjisine yani kinetik enerjiye dönüşür. Bu kinetik enerjinin büyük bir kısmı sıvı burgaçlılığı ile ırmakların içinde ısı olarak dağılır; yaklaşık % 5 civarındaki küçük bir kısmı ise çökelleri aşındırıp taşımaya elverişlidir. Aşındırma, kaynak alandan çözünmüş maddelerin, minerallerin ve gevşek toprak ya da kayaç tanelerinin fiziksel olarak uzaklaştırılmasıdır. Böylece, bir akarsuyun taşıdığı çökeller hem çözünmüş malzemeleri hem de katı taneleri içerir. Akarsuyun çözünmüş yükü gözle görülmediğinden genelde dikkate alınmaz ama bunlar da toplam çökel yükünün önemli bir kısmını oluşturur. Bu çözülmüş maddelerin bir kısmı kireçtaşı ve dolotaşı gibi çözülebilir kayaçların yüzeylediği ırmak yatağı ve teraslarından gelirken, çoğunluğu ırmaklara örtü akışları ve yeraltı suyu aracılığıyla taşınır. Akarsuların içindeki katı çökeller kil boyutunda tanelerden büyük bloklara kadar değişirler. Bu çökellerin çoğu kütle aşınması kaynaklı bir kısmı da doğrudan ırmak yatağı ve kenarlarından gelir. Hidrolik etki adını alan akarsuyun gücü taneleri hareket ettirmeye yeterlidir. Akarsulardaki bir başka aşındırma işlemi de açığa çıkan kayacın katı tanelerin çarpması ile yenilip kazındığı aşındırmadır (abrazyon). Akarsu eğer hiç çökel taşımıyorsa, kaya yüzeylerinde abrazyon gelişmez.9 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları10 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Çakıl ve kum taşıdığında ise bu tanelerin çarpmasıyla açık kaya yüzleri aşındırılır. Akarsu yataklarındaki çukurlar (pothole) aşındırmanın açık bir göstergesidir. Bu dairesel – oval çukurlar, kum ve çakıl taşıyan girdaplı akıntıların anaforlar yaparak döndüğü ve sağlam kayaları aşındırarak içine çöküntüler açtığı yerlerde oluşur.11 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları (a) Yatak yükü ve asılı yük olarak çökellerin taşınması. Sağdaki hız kesidinde bulunan oklar, yüzey yakınında en büyük olduğu akış hızıyla orantılıdır. (b) Akarsularla çökellerin aşındırılması, taşınması ve çökelmesi tane büyüklüğü ve akış hızıyla ilişkilidir. Bir akarsuyun taşıyabileceği en büyük boyutlu taneler, o akarsuyun kompetans’ını tanımlar. Bir akarsuyun taşıyabileceği toplam yükün ölçüsüne kapasite denir. (a) (b)12 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları AKARSU ÇÖKELLERİ Akarsular çökelleri sürekli aşındırır, taşır ve sonunda çökeltirken bu jeolojik faaliyetlerinin çoğu taşkın dönemlerinde gerçekleşir. Sonuçta akarsu çökellerine topluca alüvyon denir. Örgülü Akarsular ve Çökelleri Örgülü Akarsular, ayrılan ve yeniden birleşen karmaşık bir kanal ağına sahip olup birbirlerinden kum ya da çakıl setleriyle ayrılır. Üstte görülen kanallar karmaşık örgü kollarını andırırlar. Bir akarsuya taşıma kapasitesini aşan miktarda çökeller geldiğinde, bunlar akarsu kanalı içinde kum veya çakıl setleri (barları) olarak birikirler ve böylece örgülü kanallar gelişir. Yüksek su düzeyi dönemlerinde bu setler su altında kalır, düşük su düzeyi dönemlerinde ise bunlar yüzeye çıkar ve tek bir akarsu kanalını çok sayıda kanala bölerler. Örgülü akarsuların geniş ve sığ kanalları vardır. Daha çok kum ve çakıl biriktirdiği için bu akarsular yatak yükü taşıyan akarsular olarak nitelendirilirler. • Örgülü akarsular bitki örtüsünün az ve yüksek aşındırma hızlarının olduğu kurak ve yarı kurak bölgelerde yaygındır. • Eriyen buzulların beslediği ırmaklar da çok miktarda çökel getirdiği için genellikle örgülüdür13 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Alaska’da örgülü bir ırmak. Bu ırmağın çökelleri genelde kumdan oluşmuştur. Çakıl setlerine sahip bir örgülü ırmak.14 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Menderesli Akarsular ve Çökelleri Menderesli Akarsular, menderes olarak bilinen geniş çengelli büklümlere sahip, tek dolambaçlı bir kanaldan oluşurlar. Bu kanallar, düz olduğu kesimler boyunca yarı dairesel kesitli iken menderes yaptığı kısımlarda belirgin asimetriktir; akarsuyun en derin olduğu yer dıştaki kenardır ve bu kenar genellikle akarsu kanalına dikeydir. Dış kenara yarma kenarı adı da verilir, çünkü kanalın o kesiminde aşındırmaya neden olan daha büyük bir hız ve burgaçlılık vardır. Bunun tam tersine, kanala yumuşak bir eğimi olan içteki kenar yakınında akış hızı en düşük düzeydedir. Mendereslerde akış hızının eşit olmayan biçimde dağılması sonucunda yarma kenarı aşınır ve kanalın diğer tarafında çökelme meydana gelir. Bir menderes yanal olarak göç eder ve kanal aşağı yukarı sabit bir genişlikte kalır. Çünkü yarma kenarındaki aşınma, kanalın diğer tarafında eşit miktarda çökelme ile dengelenir. Bu şekilde oluşan çökele uç seti denir. Uç setleri çapraz tabakalı kumlar ya da bazı durumlarda çakıllar içerir15 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları16 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları17 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları18 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Menderesler o kadar dolambaçlı bir hal alabilir ki iki komşu menderesi birbirinden ayıran ince boynun taşkın dönemlerinde yarılması kaçınılmaz bir hale gelir. Menderesli ırmakların vadi tabanları genelde hilal şekilli olup aslında yarılmış menderesler olan boynuz göller ile belirgindir. Bu öküz boynuzu göller, bir süre için göl olarak kalabilir ama sonunda taşkınlarla getirilen ince taneli çökeller ve organik maddelerle doldurulurlar. Doldurulduktan sonra bile taşkın düzlüklerinde görülebilirler. Menderes kesilmesinin anlık etkisi hızda bir artışla kendini gösterir; kesilme sonrasında ırmak eski yatağını terk eder ve daha kısa bir mesafede akar ve böylece eğimini artırır. Elbette ki çok sayıda kesilmeyle menderesli bir ırmak önemli ölçüde kısalırken, eski menderesler kesildiğinde ırmaklar genellikle başka yerlerde yeni menderesler oluştururlar.19 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları20 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Taşkın Düzlüğü Çökelleri Irmaklar ve nehirler dönem dönem taşıyabileceklerinden daha fazla suyu alırlar ve bunları kanallarının hemen yanında yer alan alt kottaki görece düz olan taşkın düzlüklerine yayarlar. Küçük ırmakların bile genelde bir taşkın düzlüğü vardır, ama bu özellik genellikle ırmağın büyüklüğü ile orantılı olarak değişir; Küçük ırmakların dar taşkın düzlükleri bulunurken büyük nehirlerin taşkın düzlükleri binlerce kilometre genişliğindedir. Derin ve dar vadiler içinden akan ırmakların ise taşkın düzlükleri çok küçüktür ya da hiç yoktur. Bazı taşkın düzlükleri çoğunlukla uç seti şeklinde çökelmiş olan kum ve çakıldan oluşur. Bir menderesli akarsu yarma kenarını aşındırıp, diğer kenarında da çökel biriktirirken, kendi taşkın düzlüğü boyunca yanal olarak göç eder. Yanal göç meydana gelirken yanal yığışım ile uç setlerinin dizilimi gelişir. Bir başka ifadeyle, menderesin iç kenarlarında yinelenen çökelme dönemlerinin bir sonucu olarak çökeller yanal olarak meydana gelir.21 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları22 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Bir ırmak kenarlarından taşıp taşkın oluşturduğunda, taşkın düzlüğüne dökülen suyun hızı birden azalır, çünkü su geniş, sığ bir yaygı şeklinde dağıldığından akışa karşı daha büyük bir direnç gösterir. Hızdaki bu azalmaya karşılık, akarsu kanalının kenarları boyunca doğal seddeler (natural levee) olarak bilinen kumlu alüvyon tepecikleri çökelir. Doğal seddeler, sayısız taşkın sırasında sürekli yinelenen çökel birikimleri ile meydana gelirler. Bir ana kanaldan dökülen taşkın suları, doğal seddelerin ötesine ve taşkın düzlüğüne büyük miktarlarda silt ve kil boyutunda çökel getirirler. Taşkının dinme devresinde ise taşkın suları ya çok düşük hızla akar ya da hiç akmaz. Bu şekilde asılı halde bulunan silt ve killer bir çamur tabakası oluşturacak şekilde çöker. Bu çamur tabakaları birbiri peşi sıra gelen taşkın dönemlerinde yukarı doğru gelişir. Taşkın düzlüklerinde görülen bu ince taneli çökel yığışımı sürecine düşey yığışım denir .23 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Deltalar Delta oluşum süreci oldukça yalındır: Bir akarsuyun başka bir su kütlesine girdiği yerde, akış hızı süratli bir şekilde azalır ve çökeller birikmeye başlar. Irmağın biriktirdiği çökeller kıyı boyunca taşınmaz ya da deniz akıntılarıyla daha derin sulara sürüklenmez ise bölgedeki kıyı çizgisini ortaya çıkaran ya da ilerleyen bir delta oluşur. En basitinden ilerleyen deltalar altta alt takım (bottomset) tabakalarının üzerine sırayla ön takım (foreset) ve üst takım (topset) tabakalarının geldiği tipik bir düşey istif sergilerler. Bu istif, bir ırmak başka bir su kütlesine girdiği ve en ince taneli çökellerin, asıltıdan çökelerek alt takım tabakalarını oluşturduğu ırmağın ağzından biraz uzakta gelişir. Nehir ağzına yaklaştıkça hafif eğimli tabakalar halinde kum ve siltin çökeldiği ön takım tabakaları oluşur. Üst takım tabakaları ise deltanın üst kısmını baştan sona geçen bir dağıtıcı kanallar şebekesinde çökelmiş olan kaba taneli çökellerden meydana gelir. Göllerde bulunan çoğu küçük delta üstte anlatılan üç kısma da sahip iken büyük denizel deltalar genellikle çok daha karmaşıktır.24 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları (a) En basitinden ilerleyen delta tipinin iç yapısı. (b) Sırasıyla alt takım, ön takım ve üst takım tabakalarının görülebildiği yaklaşık 20 m uzunluğunda küçük bir delta.25 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Akarsu, dalga ve gelgit süreçlerinin görece önemlerine bağlı olarak başlıca üç denizel delta tipi tanımlanır. Akarsu egemen deltalar, her biri denize doğru ilerleyen dağıtıcı kanallar içinde çökelmiş uzun, parmak şekilli kum kütlelerinden oluşurlar. Bu deltalar, kuş ayağını andıran görünümlerinden dolayı genellikle kuş ayağı deltalar olarak da anılırlar. Bunun tersine, Mısır’daki Nil deltası dağıtıcı kanallar bulundurmasına karşın dalga egemen bir deltadır; deltanın denize bakan kenarı, dalgaların çökelleri işlemesiyle oluşmuş bir dizi set adasından oluşur ve deltanın tüm kenarları denize doğru ilerler. Bangladeş’teki Ganj- Brahmaputra deltası gibi gelgit egemen deltalar ise gelgit akışı yönüne paralellik gösteren kum kütlelerinin sürekli değişmesiyle oluşurlar. Kömür, deltaların dağıtıcı kanalları arasında kalan tatlı su bataklıkları gibi değişik çökelme ortamlarında oluşur. Bu bataklıklarda bol miktarda odunsu olmayan bitkiler vardır. Bu bitkilerin kalıntılarının yığışması, kömür oluşumunun ilk evresi olan turbayı ortaya çıkarır. Delta ilerlemesi aynı zamanda petrol ve gaz oluşum potansiyeli taşıyan haznelerin oluşmasının da bir yoludur. Gözenekli olmaları ve ayrıca organik maddece zengin denizel çökellere yakın bulunmaları nedeniyle, dağıtıcı kanallardaki kum kütleleri genellikle ekonomik açıdan önemli petrol ve gazlar içerirler. Teksas’da Körfez Kıyısından üretilen petrol ve gazın büyük bölümü gömülü delta çökellerinden elde edilir. Afrika’daki Nijer Nehri deltası ile Mississippi Nehri deltasının bazı yaşlı çökelleri de geniş petrol ve gaz rezervleri içerirler.26 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları a) Akarsu egemen delta. b) Dalga egemen delta. c) Gelgit egemen delta. (a) (b) (c)27 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Alüvyon Yelpazeleri Alüvyon yelpazeleri karada bulunan yuvarlak, loblu çökellerdir. Alüvyon yelpazeleri en iyi şekilde yüzey malzemelerini duraylı hale getirecek çok az bitki örtüsünün olduğu ya da olmadığı kurak ve yarı kurak bölgelerdeki dağlık alanlara bitişik ovalarda gelişirler. Dönemsel yağmur fırtınaları sırasında yüzey malzemeleri çabucak suyla doygun hale geçer ve yüzeysel akış kanyon içinden bitişik düzlüklere doğru akmaya başlar. Dağ kanyonu içinde akış sınırlı olduğundan yanal yayılımı yoktur. Ancak sıkıştığı kanyondan düzlük alanlara geçtiğinde ise çabucak yayılır, hızı düşer ve bunu çökelme izler. Bu tür çökelme evrelerinin yinelenmesi sonucu da yelpaze şekilli bir alüvyon birikimi gerçekleşir. Devam eden çökelim sonucu pek çok alüvyon yelpazesi gelişir. Bu durumda çeşitli çökel yapılarını da içeren çoğunluğu kum ve çakıldan oluşmuş yapılardır. Buna rağmen bazı hallerde bir kanyondan akan akarsu o kadar çok miktarda çökel toplar ki ağdalı bir moloz akması haline gelir. Sonuç olarak bazı alüvyon yelpazeleri çok az ya da hiç tabakalanma göstermeyen moloz akması çökellerinden meydana gelirler. Tabii ki egemen çökelme türü zamanla değişebilir, böylece belli bir yelpazede her iki tip çökel de bulunabilir.28 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları (a) Irmakların yüksek dağ kanyonlarından alçak düzlüklere boşaldığı yerlerde alüvyon yelpazeleri oluşur. (b) Kaliforniya, Ölüm Vadisinin kenarında yer alan alüvyon yelpazeleri.29 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları30 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları31 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Geniş akaçlama sistemlerinin parçaları olan binlerce su yolu doğrudan ya da dolaylı olarak okyanuslara akar. Bunun istis- naları daha yüksek alanlarla çevrili çöl havzalarına dökülen bazı nehirler ve ırmaklardır. Yine de bunlar bile birçok kola ayrılan ana bir kanaldan oluşan daha büyük sistemlerin parça- larıdır, yani ırmaklar başka bir ırmağa su getirirler. Bu sistemin tümüne akaçlama havzası adı verilir. Akaçlama havzaları birbirlerin- den su bölüm çizgisi (divide) topografik olarak yüksek bir alanla ayrılır. AKAÇLAMA HAVZALARI VE AKAÇLAMA DÜZENLERİ (DRAINAGE BASINS AND DRAINAGE PATTERNS)32 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Bir akaçlama sisteminde bulunan kanalların bölgesel dağılımına göre birbirinden farklı akaçlama düzenleri (drainage pattern) sınıflandırılır. Bunların içinde en yaygın olanı ağaç dallanmasını andıran görünümde bir kanal şebekesinden oluşmuş dendritik akaçlamadır (dendritic patteren). Dendritik akaçlama, aşınmaya karşı homojen olan malzemelerden oluşmuş hafif eğimli yüzeylerde gelişir. Yatay ya da yataya yakın eğimli çökel kayaçlar ile magmatik ve metamorfik kayaçların bulunduğu bölgelerde toplayıcı kanalların daha büyük kanallara değişik açılarla birleşmesiyle oluşur. Dikdörtgenimsi akaçlama (rectengular pattern) dik açılı kıvrılan kanallarla kendini belli eder ve toplayıcı kanallar daha büyük kanallara dik açılarla birleşir. Kanalların bu düzenini birbirini dik açılarla kesen bölgesel eklem sistemleri belirler. Toplayıcı kanalların ana ırmağa dik açılarla birleştiği ve neredeyse birbirine paralel ana ırmakların olduğu akaçlama sistemine kafesli akaçlama (trellis pattern) denir. Genelde kolayca aşınan çökel kayaçlar ile aşınmaya dayanıklı kayaç ardaşımlarının yüzeylediği ve birbiriyle ardışık sırtlar ve vadilerden oluşan yüzey şekillerinde gelişir. Ana su yolları vadileri izlerken yakındaki sırtlardan dökülen kısa kollar da ana kanallara hemen hemen dik açılarla birleşir. Işınsal akaçlamada (radyal pattern) ırmaklar, büyük bir volkan gibi ortadaki yüksek bir noktadan dışa doğru tüm yönlerde akar. Irmaklar bazen bataklık ve göllere doğru ya da bunlardan dışarıya doğru, yalnızca birkaç küçük kolunun bulunduğu ve kanallar arasında geniş bataklık alanların yer aldığı gelişigüzel yönlerde akarlar. Bu tür düzensizliklerle nitelendirilen akaçlama düzenine gelişigüzel akaçlama denir.33 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları (a) dendritik akaçlama, (b) dikdörtgenimsi akaçlama, (c) kafesli (trelis) akaçlama, (d) ışınsal akaçlama ve (e) gelişigüzel akaçlama.34 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Taban Düzeyi Kanallar, eğimlerini korumak durumunda olduğundan akarsular ancak belli bir yere kadar aşındırabilir. Aşındırmanın bu en alt sınırına taban düzeyi denir. Deniz düzeyine esas taban düzeyi de denir. Kuramsal olarak bir kanal, eğimi denizden karaya hafif eğimli olarak yükselecek şekilde derin aşındırır. Bir göl ya da başka bir ırmak veya ırmak ya da nehrin dayanıklı kayaçlar üzerinde aktığı ve bir şelalenin geliştiği yerler yerel taban düzeyi olabilir. Esas taban düzeyi deniz düzeyi olsa da deniz düzeyinin karaya göre alçalıp yükseldiğini ya da suyun üzerinde aktığı kara parçasının yükseldiği ya da çöktüğünü varsayarsak taban düzeyi ve dolayısıyla ırmak ve nehir sistemlerinde değişiklikler meydana gelir. Pleyistosende (Buzul Çağı) deniz düzeyi bugünkü düzeyden 130 m kadar daha aşağıda idi. Bu nedenle ırmaklar, vadilerini daha derin aşındırarak (daha dik eğimlere sahiptiler) kendilerini yeni duruma uyarlamış ve pek çok akarsu da vadilerini yüzeydeki kıta sahanlıklarına kadar uzatmıştır. Buzul Çağının sonunda deniz düzeyinin yükselmesi, taban düzeyini de yükseltmiş, ırmak eğimlerini azaltmış ve kanalların içinde çökelme gerçekleşmiştir. Bir baraj ve suyu tutacak bir gölet yerel bir taban düzeyi yaratır. Irmak gölete girdiğinde akış yavaşlar ve çökelme meydana gelir, bu yüzden dipleri taranmadıkça çökeller göletleri doldurur. Barajdan boşalan sularda çökeller bulunmaz ama yine de suların çökel yükünü taşımaya yetecek kadar enerjileri vardır. Sonuç olarak ırmakların barajdan akış aşağı yönde kuvvetle aşındırması ve sonuçta çökel yükü edinmesi mümkündür.35 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları a) Esas taban düzeyi deniz düzeyidir, oysa dirençli bir kayaç tabakası yerel bir taban düzeyi meydana getirir. 36 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Esas taban düzeyi ve bir ırmağın göle döküldüğü yerde bulunan yerel bir taban düzeyi37 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları (a) Bir baraj ile önüne su tutacak bir göletin yapılması yerel bir taban düzeyi yaratır. Irmak, çökel yükünün çoğunu gölete girdiği yerde çökeltir. (b) Bir göl kurutulduğunda ırmak kendini daha düşük bir taban düzeyine ayarlar.38 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Derecelenmiş akarsu Herhangi bir su yolunun boyuna profili, kesitten bakıldığında kanalın uzunluğu boyunca yükseklikleri gösterir. Bazı nehirler ve ırmakların boyuna profili pürüzsüz olmasına rağmen, tümünün yerel taban düzeyi olduğu göller ve şelaleler gibi diğerlerinde çok sayıda düzensizlik görülür. Zamanla bu düzensizlikler ortadan kalkma eğilimindedir. Çünkü hem eğimin, yeterince çökel taşıyamadığı yerlerde çökelme meydana gelir ve hem de aşınma, dik olduğu yerlerde eğimi düşürür. Neticede nehirler ve ırmaklar pürüzsüz, dışbükey bir boyuna profil yaratıp sistemin tüm parçalarının dinamik bir biçimde kendilerini bir diğerine göre ayarladığı bir dengeye kavuşurlar. Denge profiline sahip bir ırmağa derecelenmiş akarsu denir. Böylesi bir ırmakta eğim, debi, akış hızı, kanal şekli ve çökel yükü arasında öyle hassas bir denge vardır ki kanal içerisinde ne önemli miktarda aşınma ne de çökelme meydana gelmez. Pek çok akarsu bütün güzergahlarının sadece belli kısımlarında ve geçici olarak bu koşullara yaklaşırlar. Taban düzeyinde olan bir değişiklik, ırmağın daha önce anlatıldığı üzere kendini ayarlamasına neden olur. Akarsuyun akaçlama havzasındaki yağış miktarının artması, debinin artışı ve akış hızının yükselmesine yol açar. Bu durumda ırmak daha büyük enerjiye sahip olur - ırmak sisteminin içinde harcanması gereken enerji, örneğin yarı dairesel kesitli bir kanaldan sürtünme ile daha fazla enerji harcayacak olan geniş, sığ bir kanala dönüşme gibi. Diğer taraftan akarsu daha derin bir vadi kazıyarak karşılık verir ve yeniden bir kez daha derecelenene kadar eğimini azaltır.39 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları a) Derecelenmemiş bir ırmağın boyuna profilinde düzensizlikler bulunur. b) Irmağın güzergahı boyunca gelişen aşındırma ve çökelme düzensizlikleri ortadan kaldırma eğilimindedir ve dereceli bir ırmağa pürüzsüz, dışbükey bir profil kazandırır. Bitki örtüsü, toprak ve diğer gevşek yüzey malzemeleri de duraylılığı artırır ve böylece aşınmanın önüne geçer. Bu nedenle, akaçlama havzasındaki bitki örtüsünde bir azalma daha yüksek aşındırma hızlarına yol açar ve böylece ırmağa etkili biçimde taşıyabileceğinden daha fazla çökelin süpürülmesine neden olur. Bu yüzden ırmağın kanalı içinde çökelme meydana gelir ve ırmak eğimi, daha fazla çökel yükünü taşımasına yetecek dikliğe gelinceye kadar artar.40 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları VADİLER Kenarları daha yüksek alanlarla sınırlanan düşük rölyefli alanlara vadi denir. Birçoğu, yakınındaki yüksek alanları da sulayan kollarıyla birlikte içinden akan bir nehir ya da ırmağı barındırır. Vadiler sık rastlanan yüzey şekilleri olup kütle aşınması gibi süreçlerinin de katkısı olmak üzere genelde akarsu aşındırması sonucunda oluşup gelişirler. Vadilerin şekilleri ve büyüklükleri küçük, dik kenarlı dereciklerden hafif eğimli geniş olanlara kadar önemli değişiklik gösterir. Çok büyük boyutta olan dik duvarlı, derin vadilere kanyon denirken özellikle dar ve derin olan vadilere ise boğaz denir. Yüzey akışı, yüzey malzemesini yerinden kaldırır ve küçük bir dere kazmaya yetecek ölçüde enerjiye sahip olduğunda vadi aşınmaya başlar. Bir kez küçük bir dere oluştuğunda ise bu dere daha fazla yüzey akışını toplar ve tam şekilli bir vadi gelişene kadar derinleşir ve genişler. Vadilerin oluşmasında nehirlerin derine (düşey yönde) kazıması, yanal aşındırma, üstten aşındırma ve örtü yıkaması akarsularla ilişkili süreçler olarak rol oynarlar. Ayrıca çeşitli kütle hareketi süreçleri de önemlidir. Bir nehir ya da ırmağın çökel taşımak için gerekenden daha fazla enerjiye sahip olduğunda düşey yönde kazıma gerçekleşir, böylece fazla enerji akarsu vadisini derinleştirmekte kullanılır. Akarsuya etki eden tek süreç aşağı doğru kazıma olmuş olsaydı, vadiler dar ve dik kenarlı olacaktı. Ancak duraysız dik vadi yamaçlarının eğimi kütle hareketlerinin de sürece girmesiyle azalmaya başlar. Bu sürece akarsuyun yanal aşındırması denir. Yaygı yıkaması ve ırmak kollarının aşındırması ile de vadi kenarlarından vadideki ana ırmağa malzemeler gelir. Neticede V şeklinde bir vadi oluşur.41 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Çoğu vadinin hafif eğimli kenarları vardır (üstte). Kolorado Nehrinin vadisi hemen hemen düşeye yakın bir eğime sahiptir (yanda).42 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları (a) Irmak, vadisini yanal aşındırma ve kütle hareketleriyle genişletirken aynı anda üstten aşındırma ile de uzatır. (b) Daha büyük ırmak üstten aşındırmaya devam ettiğinde, daha küçük ırmağın akaçlamasının bir kısmını yakalar ve böylece ırmak korsanlığı gerçekleşir. Vadiler sadece derinleşip genişlemezler ayrıca ırmağın üst çığırında yüzeysel akışın girmesini kapsayan bir süreç olan üstten aşınmayla da uzarlar. Süregelen üstten aşınma ile bazı durumlarda bir ırmağın su bölümü çizgisi yarılır ve bu çizginin diğer tarafındaki ırmağı yönü o akarsuya doğru çevrilerek akarsu korsanlığı gelişir. Irmak korsanlığı gerçekleştiğinde her iki akaçlama sistemi de kendini bu yeni koşullara göre ayarlamak durumundadır; bir sistemin debisi artar ve aşındırma ve çökelleri taşıma potansiyeli büyürken diğerinde bu özellikleri yerine getirme yeteneği azalır. (a) (b)43 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Akarsu taraçaları (a) Geniş bir taşkın düzlüğü bulunan bir ırmak. (b) Irmak aşağı doğru aşındırır ve daha aşağı bir düzeyde yeni bir taşkın düzlüğü meydana getirir. Eski, daha yüksekte duran taşkın düzlüğü kalıntıları ise akarsu taraçalarıdır. (c) Irmak aşağı doğru yeniden aşındırdı-ğında başka bir akarsu taraçası düzeyi oluşur. 44 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları (a) Hafif eğimli bir yüzeyde akan menderesli bir nehir ve aşağı doğru kazındıkça (b) gömülmeye ve dolayısıyla menderesli bir kanyon oluşturmaya başlar (gömülü menderes). Bazı durumlarda komşu gömülü menderesler arasında yer alan ince kayaç duvarı kazınır ve doğal köprü (e) meydana gelir. (d) Kolorado Nehri 600 m derinliğe kadar kazımıştır. (e) Bu köprü, kanyon tabanının 67 m üzerinde durur ve 81.5 m açıklığa sahiptir. (d) (e)45 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Öncel (antecedent) akarsuyun oluşumu (Press & Siever 1998).(b) Yatay katmanın aşınmasıyla alttaki yapının yüzeye çıkması. Irmak, sırtları meydana getiren dayanıklı kayaçlardaki dar vadileri yararak su gediklerini oluşturur. 46 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Binik (superimpose) ırmağın oluşumu. (a) Irmağın yatay katmanları kazımaya başlaması. 47 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları İdealleştirilmiş ırmak gelişimi evreleri ile ilişkili olduğu yer şekilleri. Bu görüşe göre yükselmiş bir alan (a)’daki gibi aşınmaya başlar ve zamanla (b) ve sonunda (c)’de gösterildiği gibi bir manzara gelişir.48 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Vadi gelişim evreleri. A.Gençlik evresi, B.Erken olgunluk, C.Geç olgunluk, D.Yaşlılık evresi