, Volume 73, Issue 2, pp 701-734

A geological study of lake van, Eastern Turkey

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Zusammenfassung

Der Van-See hat ein Volumen von 607 km3 und eine maximale Wassertiefe von 451 m. Er liegt in einer tektonisch aktiven Zone und ist von Vulkanen umgeben. Drei physiographische Provinzen lassen sich ausscheiden: Schelf, Seeabhang und Seebecken. Der Schelf besteht weitgehend aus ehemaligen Flußtälern und alluvialen Ebenen mit ausgeprägter karstartiger Topographie, Deltaschüttungen und mäandrierenden Flußtälern. Schelf- und Beckensedimente setzen sich zusammen aus unverfestigten wechselnden Abfolgen von gut geschichteten und chaotischen Lagen, die ihrerseits von paläozoischen Metamorphiten und Oberkretazischen Kalken unterlagert sind.

Rezente Seespiegelschwankungen sind mit Sonnenfleckenzyklen korrelierbar. Wärmekapazitätsberechnungen für das gesamte Wasservolumen sind nur durch die Annahme eines hohen geothermischen Wärmeflusses in der Van-Region zu deuten. Bedingt durch Winterkonvektion wird die Wassersäule gut durchmischt und chemisch einheitlich. Der hohe Sodagehalt des Sees ist aus postvulkanischen CO2-Emissionen abzuleiten.

Sedimentkerne umfassen das gesamte Holozän, und eine ausgeprägte Warvenschichtung erlaubt eine genaue Datierung der Profile. Die Sedimentationsrate schwankt zwischen 40 und 90 cm pro 1000 Jahre.

Der Seespiegel hatte seinen höchsten Stand mit 72 m über dem heutigen vor ca. 18 000 Jahren, also dem klimatischen Minimum der Weichseleiszeit. An der Wende Pleistozän-Holozän erfolgte eine schnelle Absenkung des Spiegels um ca. 300 m (∼ 9500 Jahre v. d. Gegenwart), um 3000 Jahre später, während des Atlantikums, in wenigen Jahrhunderten um 200 m wieder anzusteigen. Diese plötzlichen Ereignisse sind Ausdruck des morphometrischen Musters des Sees in Verbindung mit klimatischen Veränderungen im Gefolge deletzten Eiszeit. Die Sedimentfazies spiegelt diese Geschehnisse durch charakteristische sedimentologische, paläontologische oder geochemische Indikatoren wider.

Abstract

Lake Van is a lake with a volume of 607 km3 and a maximum depth of 451 m in a tectonically active zone in eastern Anatolia. It may be divided into three physiographic provinces: lacustrine shelf, sublacustrine slope and lake basin. The shelf is largely made up of submerged fluvial valleys and alluvial plains, as evidenced by the local occurrence of karst-like topography, buried, leveed river valleys and sediment wedges interpretable as relict deltas. The shelf and basinal deposits are characterized by an alternating succession of well-stratified and chaotically reflecting layers consisting of turbidites and slump deposits respectively. This thick sequence of unconsolidated to consolidated sediments is underlain by a Paleozoic metamorphic or Upper Cretaceous limestone basement.

Holocene lake level fluctuations are highly correlatable with solar activity. Heat budget estimates imply a high geothermal gradient in the Van region. Because of winter convection, chemical composition of the lake water is homogeneous throughout the lake. Though they bring in waters of varying compositions, the rivers discharge a larger quantity of bicarbonate than alkaline earth metals. This soda-chemistry may be attributed to postvolcanic CO2-activity.

The fine laminations of the sediments of Lake Van are interpreted as varves: a white carbonate layer is deposited in winter and a dark layer during the summer. Using these varves for age dating, the sedimentation rate during the Holocene may be determined. This varies between 40 and 90 cm/1000 years.

The lake level was at its highest at 72 m above present at the height of the last ice age about 18,000 yr B. P. A dramatic drop to over 300 m below present occurred about 9500 yr B. P., with an equally dramatic rise around 6500 yr B. P. These sudden variations are attributed to the morphometric pattern of the lake, and they left distinctive imprints on the sedimentary, geochemical and pollen record.

Résumé

Le Lac de Van a un volume de 607 km3 et une profondeur maximale de 451 m. Il est situé au milieu de volcans dans une zone tectoniquement active en Anatolie orientale. Trois zones physiographiques peuvent être distinguées: le shelf, le versant et le bassin du lac. Le shelf consiste pour la plus grande partie en anciennes vallées fluviales et en plaines alluviales avec topographie karstique bien marquée, en vallées fluviales enterrées et remblayées et des coins sédimentaires, qui peuvent être interprétés comme des débris deltaïques. Les dépôts sédimentaires du shelf et du bassin se caractérisent par des alternances de couches, les unes bien stratifiées, les autres chaotiques, faites de turbidites et de dépôts formés à la suite de glissements, au-dessous desquelles se trouvent des métamorphites paléozoïques et des calcaires formés au cours du Crétacé supérieur.

Des oscillations récentes du niveau du lac peuvent être mises en relation avec des cycles de taches solaires. Des calculs de la capacité thermique supposent un gradient géothermique élevé dans la région de Van. A cause de la convection hivernale, la composition chimique de l'eau du lac est homogène dans l'ensemble du lac. Bien que les fleuves apportent des eaux de compositions variables, ils transportent une quantité plus grande de bicarbonate que les métaux alcalins. Ce chimisme sodique peut être attribué à une activité post-volcanique de l'anhydride carbonique.

Les fines laminations des sédiments du Lac de Van sont interprétées comme varves: une couche carbonatique blanche est déposée en hiver, et une couche sombre en été. En utilisant ces varves comme moyen de datation on peut déterminer le taux de sédimentation prédominant au cours de l'Holocène. Celui-ci varie entre 40 et 90 cm par millénaire.

Le plus haut niveau du lac s'est trouvé à 72 m au-dessus du niveau actuel, à l'apogée de la dernière glaciation qui eut lieu, il y a environ 18 000 ans. Un abaissement rapide à 300 m au-dessous du niveau actuel survint il y a 9500 ans, suivi d'une remontée aussi rapide il y a 6500 ans. Ces oscillations brusques sont attribuées à la condition morphométrique du lac en relation avec les changements climatiques consécutifs à la dernière glaciation. Elles ont laissé des empreintes caractéristiques sur les faciès sédimentaire, géochimique et pollinique.

Краткое содержание

Объем озера Ван соста вляет 607 км3, а его максим альная глубина достигает 451 м. Оно расположено в тек тонически активной з оне и окружено вулканами. З десь можно различить 3 физико-гео графические провинц ии: шельф, склон и озерный бессе йн. Шельф состоит гл. обр. и з бывших долин рек и аллювиальных равнин с ясно выраженной топографией карстов, дельтовых наносов и долин-маандеров. Осад очные породы шельфа и бассейна сос тоят гл. обр. из незакре пленных сменяющихся свит хор ошо наслоеных и хаотичес ких горизонтов, котор ые в свою очередь, залегают на п алеозойских метаморфитах и верхн емеловых известняко вых отложениях. Современное колебан ие уровня воды авторы ставят в зависимость от цикло в солнечных пятен. Подсчет тепла д ля всего объема воды м ожно объяснить только, пре дположив наличие высокого гео термического теплов ого потока в этом районе. В результ ате зимней конвекции вод яной столб хорошо пер емешивается и оказывается химиче ски более, или менее однородным. Большое содержание с оды в озере можно объяснить послевулканическим и эмиссиями СО2. Взятые седиментные к ерны охватывают отло жения всего голоцена и горизонты ленточных глин, и разрешают пров ести точную датировк у профилей с помощью геохронолог ических методов. Скорость оса дконакопления колеб лется от 40 до 90 см за 1.000 лет. Уровень воды в озере б ыл наиболее высок — 72 м над сегодняшним — пример но 18.000 лет тому назад — в пер иод вислинского олед енения. Примерно 9.500 лет тому назад, на рубеже плейс тоцен/голоцен произо шло быстрое понижение уровня при мерно на 300 м, а 3.000 лет позже, во вр емя атлантика он подн ялся в течение нескольких с толетий снова на 200 м. Эти неожид анные события являют ся выражением морфомет рической картины озера, связан ной с климатическими изменениями, произош едшими в последнем ледниково м периоде. Фаций осадо чных пород отражает эти события характерными признаками, которые у дается установить седиментологически ми, палеонтологическ ими, или геохимическими и сследованиями.