Jeomorfoloji: yer şekillerini oluşturan süreçler

Büyük Kafkaslar hâlâ yükseliyor; yamaçlarından ise her yıl seller ve heyelanlar milyonlarca ton kayacı aşağı taşıyor. Yani her dağ iki kuvvetin “mücadelesinin” sonucudur: biri yer şekillerini oluşturur, diğeri onları yıkar. Jeomorfoloji, yer şekillerini, kökenlerini ve gelişimlerini inceleyen bilimdir.

İç ve dış kuvvetler

Herhangi bir noktadaki yükselti değişimi basit bir denge olarak yazılabilir: yükselme (tektonik ve izostatik) eksi aşınım, yani yüzeyin çözülme ve aşındırmayla alçalması. Yükselme aşınımdan hızlıysa dağlar büyür, yavaşsa alçalır; ikisi eşitse rölyef dinamik dengededir.

Çözülme

Çözülme, kayaçların taşınmadan yerinde parçalanması ve değişmesidir. Fiziksel (mekanik) çözülmede kayaç, kimyasal yapısı değişmeden parçalanır: çatlaklarda donan su yaklaşık %9 genleşir ve kayacı bir kama gibi yarar; gece-gündüz sıcaklık farkı yüzey katmanını soyar; büyüyen tuz kristalleri taneleri birbirinden ayırır. Kimyasal çözülmede mineraller su, CO₂ ve oksijenle tepkimeye girer: kireç taşı çözünür (karstik mağaralar ve obruklar), feldispat kile dönüşür, demirli mineraller oksitlenerek kırmızı topraklar oluşturur. Biyolojik çözülme kökleri ve mikroorganizmaları kapsar.

Çözülmenin türü iklime bağlıdır. Sıcak ve nemli iklimlerde kimyasal çözülme çok güçlüdür: tepkimeler sıcakta hızlanır ve su boldur; bu yüzden tropiklerde kalın bir ayrışma örtüsü oluşur. Soğuk ve nemli dağlarda don çözülmesi, sıcak çöllerde ise sıcaklık ve tuz çözülmesi baskındır. Soğuk ve kurak bölgelerde her iki tür de zayıftır.

Aşındırma ve taşıma: akarsu gücü

Karada yer şekillerini en çok akarsular değiştirir. Bir akarsuyun işi, potansiyel enerjisini ne hızla kaybettiğiyle, yani akarsu gücüyle ölçülür. Her saniye Q hacminde su (kütlesi ρQ) S eğimiyle aktığında yatağın her metresinde ρgQS kadar enerji açığa çıkar. Bu enerji sürtünmeye, yatağın oyulmasına ve alüvyon taşınmasına harcanır. Hjulström eğrisine göre en kolay koparılan malzeme orta boy kumdur: iri çakıl ağırdır, ince kil tanecikleri ise birbirine yapışır.

Akarsuların yanında yer çekimi (heyelan, kaya düşmesi, çamur akıntısı), buzullar (U biçimli vadiler, morenler), rüzgâr (barkanlar, sürükleme) ve dalgalar (falez aşınması, plajlar) da yer şekillerini oluşturur. Büyük Kafkaslar'ın güney yamacındaki seller ile Abşeron ve Gobustan'ın çamur volkanları, Azerbaycan rölyefinin tipik özellikleridir.

İzostazi ve yer şekillerinin gelişimi

Yer kabuğu, daha yoğun ve yavaşça akan manto üzerinde “yüzer”. Airy modeline göre bir dağın mantoya gömülü bir kökü vardır. Denge derinliğinde basınç her yerde aynı olmalıdır: dağın altında ρc·(h + T + r)·g, ovanın altında ise ρc·T·g + ρm·r·g'dir (T, normal kabuk kalınlığı). Eşitlersek ρc·h = (ρm − ρc)·r elde edilir.

İzostazi aşınımı da yavaşlatır: e kalınlığında kayaç aşındırıldığında kabuk hafifler ve yaklaşık e·ρc/ρm kadar yükselir. Böylece yüzey yalnızca Δz = e·(1 − ρc/ρm) ≈ 0,15·e kadar alçalır; ortalama yükseltiyi 1 km düşürmek için yaklaşık 6,6 km kayaç aşındırılmalıdır. Bu yüzden Uraller gibi yaşlı dağlar yüz milyonlarca yıl sonra bile varlığını sürdürür.

Yer şekillerinin gelişimine dair ilk genel kuramı W. M. Davis 1899'da ortaya attı: yükselmeden sonra rölyef “gençlik”, “olgunluk” ve “yaşlılık” evrelerinden geçerek neredeyse düz bir yüzeye, peneplene dönüşür. Sonraki araştırmacılar yamaçların paralel gerilemesini ve dinamik denge fikrini (J. Hack, 1960) önerdi: yükselme ve aşındırma eşit olduğunda yer şekillerinin biçimi uzun süre değişmez. Modern jeomorfoloji bu süreçleri kozmojenik izotoplarla ölçülen aşınım hızları ve bilgisayar modelleriyle inceler.