Fiziksel jeoloji Rüzgaz Fiziksel jeoloji II Ders Notları, Rüzgarlar ve Çöller, Kadir Dirik, 2006 1 BÖLÜM 14 RÜZGARLAR VE ÇÖLLER: (WINDS AND DESERTS) 14.1. G İR İŞ Rüzgarlarda, yeryüzünün şekillenmesinde gerek a şındırma gerekse de ta şıma i şlevlerinde suya benzer bir şekilde önemli rol oynarlar. Bu bölümde bu i şlevlerle beraber, bu i şlemlerin (Aeolus, Yun., rüzgar tanrısı; eolian processes: İng., rüzgar i şlemleri) en iyi gözlemlendi ği çöller ele alınacaktır. 14.2. RÜZGARLAR: HAVA AKIMLARI Rüzgar havanın yatay - yeryüzüne paralel anlamında - akı şıdır. Suda oldu ğu gibi, akımı akım hatları ile inceleyebiliriz. Hava akımı, suyun bir kanalda aktı ğından daha serbest hareketler yapar: her yöne ve hatta yukarı do ğru hareketleri olabilir. Türbülans Su akımında oldu ğu gibi, hava içinde türbülans, yo ğunluk, kıvamlılık ve sürat unsurlarına ba ğlıdır. Havanın yo ğunlu ğu (suyunkinin 1/1000 'i) ve kıvamlılı ğı (suyunkinin 1/50 'si) olması, havanın en küçük yerde ği ştirmelerde bile türbülanslı bir akımla hareket edece ğini göstermektedir Rüzgar ku şakları Rüzgar yönleri günden güne de ği şseler de, uzun zamanlarda hakim olan do ğrultular ortaya çıkar ( Şekil 14.1). Kutuplarla ekvatoryal bölgeler arasında yeralan ılıman iklimlerde hakim rüzgar yönü batıdan do ğuya do ğrudur. Tropikal bölgelerde ise rüzgarlar do ğudan eserler. Bu kesimler, yeryüzünün çölle kaplı alanlarının önemli kısmını olu ştururlar. Şekil 14.1. Dünya üzerindeki hakim rüzgarların olu şumu (Monroe & Wicander 2005 (üstteki şekil); Press & Siever 1998 (yandaki şekil)). Fiziksel jeoloji II Ders Notları, Rüzgarlar ve Çöller, Kadir Dirik, 2006 2 Rüzgar ku şakları, güne ş ı şınlarının daha dik dü ştü ğü ve daha fazla ısıttı ğı ekvator bölgesi ile, bu bölgeye göre daha az ısınan di ğer bölgeler arasındaki ısı farkından do ğarlar ( Şekil 14.1). Ekvatordaki sıcak hava yükselerek so ğuk kutup bölgelerine do ğru hareket eder. Bu kesime gelen so ğumu ş, yo ğunlu ğu artmı ş hava kütleleri ise daha sonra ekvatora do ğru hareketlenirler. Ta şıyıcı unsur olarak rüzgar Rüzgar, suya benzer bir ta şıma i şlevi yapar. Sudan farkı, rüzgarın ancak küçük taneleri harekete geçirebilmesidir. Genellikle kum boyutundan büyük taneler rüzgar ile ta şınamazlar. Rüzgarla ta şınan kum tanelerinin hareketleri Kum taneleri, rüzgarın etkisi ile kayar, yuvarlanır ve zıplamalar (saltation) yaparlar. Sudakine benzeyen bu hareketlerde, zıplama daha yüksek miktarlarda olur. Bunun nedeni havanın dü şük kıvamlılı ğıdır. Yere çarpan kum taneleri hem tekrar yükse ğe çıkarlar hem de çarptıkları yerlerdeki taneleri harekete geçirirler. Bunun sonucu olarak, suda oldu ğu gibi, akıntı yönüne dik, devamlı göç eden ripl ve kumullar geli şirler ( Şekil. 14.2). Şekil 14.2. Bir kumul üzerindeki hareket (Press & Siever 1998). Rüzgar ne miktarda ve ne kadar uza ğa ta şır ? Rüzgar fırtınaları ile tonlarla malzeme ta şınabilir. Bu miktar, tane boyu, rüzgarın hızı ve rüzgarın etkiledi ği bölgenin alanı ile orantılıdır. Rüzgar hızı Şekil 14.3'de, 1 metre eninde bir alandan süpürülen kum miktarının rüzgar hızı ile de ği şimi gösterilmi ştir. Kuvvetli bir rüzgar hızında (48 km/saat), bu miktar yarım tona ula şmaktadır. Daha yüksek hızlarda, bu miktar hızlıca artmaktadır Şekil 14.3 (Press & Siever 1998). Yüzey malzemesi Rüzgar ta şıdı ğı kum veya tozu, bu malzemeler etkiledi ği alanda mevcut ise harekete geçirir. Islak satıhlarda kohezyonun fazla olması rüzgarın a şındırma ve ta şıma i şlemlerini engeller. Az çimentolanmı ş bir kumta şının kum tanelerini a şındırıp ta şıyabilen rüzgar, aynı i şlemi granit veya bazaltta yürütemez. Kum tanelerinin ula ştı ğı ta şınma mesafeleri genelde birkaç yüz kilometredir. Buna istisna olarak, kum tanelerinin 1000 km den fazla ta şındıkları Sahra çölü ve Suudi Arabistan çölleri gösterilebilir. Rüzgarla ta şınan tozlar Kuvvetli fırtınalarda, 1 km3 hava 1000 ton (küçük bir evin a ğırlı ğı) kadar toz ta şıyabilir. Böyle bir fırtına, yüzlerce kilometre karelik alanları etkiledi ği zaman, ta şınan toz miktarı 100 milyon tondan fazla olabilir. Bu kadar toz, metrelerce kalınlıkta tabakalar şeklinde çökelirler. Bu gibi yerlerde, hava daima dumanlıdır (ince sis). Fiziksel jeoloji II Ders Notları, Rüzgarlar ve Çöller, Kadir Dirik, 2006 3 Toz taneleri havada uzun yıllar kalabilirler. 1991'de Filipin adalarının Pinatubo yanarda ğından atmosfere bırakılan toz bulutları, 1995'e kadar da ğılmamı şlardı. Güne ş ı şınlarının bir kısmını uzaya yansıtan - geri gönderen - bu toz bulutları, yeryüzünün bu sürede biraz so ğumasına yol açmı şlardır. 14.3. EROZYON UNSURU OLARAK RÜZGAR Rüzgarın sa ğlam kaya üzerinde fazla bir erozyon etkisi yoktur. Kayaçların bozunmu ş ve a şınmaya elveri şli olmaları, ayrıca da kuru olmaları gerekmektedir. Dolayısı ile, rüzgarın erozyon etkisinin en fazla oldu ğu kesimler kuru iklimli bölgelerdir. Deflation Rüzgarla bir yerden kum, silt ve kil gibi taneler süpürülüp uzakla ştırılınca, bu yerlerde yüzey alçalmaya ba şlar. Bu olaya deflation denir. Bu gibi yerler küçük çöküntü alanları gibi gözükürler ( şekil 14.4). Şekil 14.4. Rüzgarın etkisiyle olu şan oyuk (blowout) Şekil 14.5. Rüzgarın yüzeyden kumu uzakla ştırması ile olu şan ‘desert pavement’ (Press & Siever 1998). Yüzey üzerindeki kum rüzgarla uzakla ştıkça geride iri taneli malzeme ve çakıl kalır. Bir müddet sonra yüzeydeki kum tamamen süpürülerek geriye ta şla kaplanmı ş bir yüzey (desert pavement) kalır ( Şekil 14.5). Kum a şındırması (sandblasting) Bina ve anıtların temizlenmesinde kullanılan basınçlı hava ve kum karı şımının püskürtülmesine benzeyen bir i şlev, do ğal olarak da çalı şmaktadır. Bu, hava ile hızlandırılmı ş kum tanelerinin cisimlere çarpması ile geli şir. Bu şekilde, kayaç mostraları, bloklar, ve çakıllar a şınır ve yuvarlakla şırken, cam şi şeler buzlanır. Bu süreç sonucunda ventifektler ( Şekil 14.6 ve 7) ile mantar kayalar ( şekil 14.8) olu şur. Şekil 14.6. Rüzgarın a şındırma etkisiyle olu şan ‘ventifakt’ Şekil 14.7. Bir ventifakt’ın görünümü Şekil 14.8. Mantar kayanın görünümü Fiziksel jeoloji II Ders Notları, Rüzgarlar ve Çöller, Kadir Dirik, 2006 4 14.4. ÇÖKELME UNSURU OLARAK RÜZGAR Rüzgarın hızının azalması ile ta şıma kuvvetininn de azalması sonucu, ta şıdı ğı kum, silt ve toz çökelmeye ba şlar. Kaba malzeme hemen çökelir, ve kumullar olu şurlar. Kumullar nerede olu şurlar ? Deniz veya okyanus kıyılarının hemen ardında kumullar geli şirler. Yarıkuru veya kuru iklimli arazilerdeki geni ş ta şkın ovalarında da kumullara rastlanabilir. Fakat, en sık görüldü ğü yer çöllerdir. Buralarda, yüzlerce metre kalınlı ğında kum da ğlarına rastlamak mümkündür. Kumullar nasıl olu şurlar ve hareket ederler ? Bir kum yı ğının üzerine bir hava akımı yaratıldı ğında ve akımla kum yı ğını arasına bir engel kondu ğunda ( Şekil 14.9), bu engelin arkasında hava akımının yarattı ğı basınç dü şme alanları geli şir. Hareket eden kum taneleri, bu alanlarda çökelirler ve bir kumul olu ştururlar ( Şekil 14.10 ve 11). Daha sonra, kumulun kendisinin arkasında bir dü şük basınç alanı olu şaca ğından, bu i şlem tekrarlanır. Kumulun hava akımına bakan kısmından kaldırılan ve ta şınan kum parçaları, devamlı olarak kumulun di ğer tarafına çökelecekleri için, kumulda sürekli bir hareket (göç) olacaktır ( Şekil 14.9). Şekil 14.9. Kumulun olu şumu ve ilerlemesi (Press & Siever 1998) Şekil 14.10. Çok iyi geli şmi ş kumullar Fiziksel jeoloji II Ders Notları, Rüzgarlar ve Çöller, Kadir Dirik, 2006 5 Şekil 14.11. Rüzgarın yönüne ba ğlı olarak geli şen de ği şik tür kumullar. Toz çökelimi : lösler Toz ta şıyan hava kütlelerinin hızı azaldı ğı zaman, toz çökelir, ve çok ince taneli ve lös (loess) adı verilen bir kayacı olu şturur. Tabakalanmanın olmadı ğı löslerde, kalınlık bir metreyi geçti ğinde, dü şey çatlaklar geli şir ve erozyonla dimdik duran kayaç parçaları şeklinde mostralar olu şur. Lösler, yeryüzü alanının % 10 kadarını kaplarlar. En geni ş oldukları yerler arasında, 2 milyon yıldan beri geli şen ve yer yer 400 metre kalınlı ğa ula ştıkları Orta Asya ve Çin gelir. 14.5. ÇÖL ORTAMLARI Çöller nerede bulunur ? Çölü yaratan ya ğı ş eksikli ğidir. Ekvatorun kuzey ve güneyindeki 30° enlemleri arasında önemli çöller olu şmu ştur ( Şekil 14.12). Buralarda ya ğı ş yılda 25 mm den az, hatta bazen 5 mm kadardır. Buralarda, güne ş haftalarca bulutsuz ortamlarda yeryüzünü ısıtmaktadır ve havada çok az nem olabilir. 30° ila 50° kuzey ve güney enlemleri arasında da çöller vardır. Bunun nedeni ya çöl etrafındaki da ğların nemli rüzgarları engellemesi, ya da nemli rüzgarların okyanuslardan çok uzakla şarak nemlerini bırakmı ş olarak bu bölgelere ula şmasıdır. Çok az ya ğı şın oldu ğu yerlerden olan kutuplarda da çöl ortamları geli şirler Şekil 14.12. Dünya üzerinde çöllerin da ğılımı (Monroe & Wicander 1995). Fiziksel jeoloji II Ders Notları, Rüzgarlar ve Çöller, Kadir Dirik, 2006 6 Şekil 14.13. Ya ğmur gölgesine (rain shadow) ba ğlı olarak geli şen çöl Çöllerde bozunma Çöllerde bozunma, suyun eksikli ği nedeni ile kimyasal bozunma yerine daha çok fiziksel bozunma ile olur. Az ve yava ş kimyasal bozunma ve hızlı rüzgar ta şıması nedeni ile toprak hemen hemen hiç geli şmez. Çöllerde ve kurak iklimlerde bulunan karakteristik yüzey şekilleri Şekil 14.14. Tipik bir alüvyon yelpazesi Şekil 14.15. Kurak bölgelerde tektonik kontrollü olu şan yüzey şekilleri Fiziksel jeoloji II Ders Notları, Rüzgarlar ve Çöller, Kadir Dirik, 2006 7 Şekil 14.16. Kurak iklimlerin tipik yüzey şekilleri: Plato, Mesa, Butte. Şekil 14.17. Tipik bir butte’nin görünümü Şekil 14.18. Eski bir kumulu olu şturan kumta şında geli şmi ş çapraz tabakalanmalar.