Morphotectonic Development of Dolines on The Mt. Bozdag (Karaburun Peninsula)

Abstract

This study investigated the morphometric and morphogenetic characteristics of dolines in the Bozdağ Massif, located in the north of Karaburun Peninsula. Dissolution dolines are one of the characteristic surface features of mid-latitude high karst plateaus, and doline morphometry is one of the methods commonly used to study the morphotectonic evolution characteristics of karst plateaus. In this study, an automatic extraction technique was used with a high-resolution digital elevation model to determine the areal distribution, density and morphometric characteristics of dolines. After the dolines were identified, several morphometric parameters such as area, perimeter, circularity index, length, width and elongation rates were calculated. According to the analyses and results obtained, a total of 564 dolines were detected in the area, with a maximum density of 74 dolines/km2. All the dolines, with an average elevation of 1,080 metres, are located on limestone from the Camiboğazı Formation. The dolines extend in roughly NW-SE direction, parallel to lineaments in the area, which formed in relation to tectonic processes that started with palaeotectonic evolution and influenced the Karaburun platform in the Izmir-Ankara zone during the Cretaceous period.

Keywords

• Doline
• Karaburun
• Bozdağ
• Camiboğazı
• Morphotectonic

Bozdağ (Karaburun Yarımadası) Kütlesi Üzerinde Dolinlerin Morfotektonik Gelişimi

Abstract

Bu çalışmada Karaburun Yarımadası’nın kuzeyinde yer alan Bozdağ Kütlesi üzerindeki dolinlerin morfotektonik ve morfojenetik özellikleri incelenmiştir. Çözünme dolinleri orta enlemlerdeki yüksek karstik platoların karakteristik yüzey şekillerindendir ve dolin morfometrileri karstik platoların morfotektonik gelişim özelliklerinin incelenmesinde sıklıkla kullanılan yöntemlerden bir tanesidir. Bu çalışmada dolinlerin alansal dağılışları, yoğunlukları ve morfometrik özelliklerinin belirlenmesi için yüksek çözünürlüklü sayısal yükseklik modeli üzerinden otomatik çıkarım tekniği kullanılmıştır. Dolinlerin belirlenmesinin ardından alan, çevre uzunluğu, dairesellik indisi, uzunluk, genişlik ve uzama oranları gibi farklı morfometrik parametreler hesaplanmıştır. Yapılan analizler ve elde edilen sonuçlara göre, alanda toplam 564 dolin tespit edilmiştir ve maksimum yoğunluk 74 dolin/km2’ye kadar ulaşmaktadır. Ortalama yüksekliği 1.080 metre olan dolinlerin tamamı Camiboğazı Formasyonu olarak adlandırılan kireçtaşları üzerinde yer almaktadır. Dolinler paleotektonik evrimi ile başlayan ve Karaburun Platformu’nun İzmir-Ankara Zonu’nda Kretase döneminde etkisi altında kaldığı tektonik aktivitelere bağlı olarak yaklaşık KB-GD doğrultusunda, alandaki çizgiselliklere paralel bir yönelim göstermektedir.

Keywords

• Dolin
• Karaburun
• Bozdağ
• Camiboğazı
• Morfotektonik

References

1. Akdeniz, N., Öztürk, Z., Konak, N., Çakır, H. M., Serdaroğlu, M., Armağan, F. & Çatal, E. (1982). İzmir Manisa dolaylarının stratigrafi ve yapısal özellikleri. Türkiye Jeoloji Kongresi Bildiri Özetleri (pp. 49–50).
2. Akkök, R. (1983). Structural and Metamorphic Evolution of the Northern Part of the Menderes Massif: New Data from the Derbent Area and Their Implication for the Tectonics of the Massif. The Journal of Geology, 91(3), 342–350.
3. Akkök, R., Satır, M. & Şengör, A. M. C. (1985). Menderes masifinde tektonik olayların zamanlaması ve sonuçları. Ketin Simpozyumu (pp. 93–94).
4. Altinok, Y., Alpar, B., Özer, N. & Gazioglu, C. (2005). 1881 and 1949 earthquakes at the Chios-Cesme Strait (Aegean Sea) and their relation to tsunamis. Natural Hazards and Earth System Sciences, 5(5), 717–725. https://doi.org/10.5194/nhess-5-717-2005
5. Ataol, M. & Şimşek, M. (2022). Çankırı jips platosu üzerindeki Çözünme dolinlerinin morfometrik özellikleri. Jeomorfolojik Araştırmalar Dergisi, 8, 48–60. https://doi.org/10.46453/jader.1070171
6. Aydın, S. & Tuncer, K. (2021). Bozdağ’da (Denizli) dolinlerin morfometrik özellikleri. Türk Coğrafya Dergisi, 78, 33–48. https://doi.org/10.17211/tcd.1013232
7. Basso, A., Bruno, E., Parise, M. & Pepe, M. (2013). Morphometric analysis of sinkholes in a karst coastal area of southern Apulia (Italy). Environmental Earth Sciences, 70(6), 2545–2559. https://doi.org/10.1007/s12665-013-2297-z
8. Brinkmann, R., Flügel, E., Jacopshagen, V., Lechnert, H., Rendel, B. & Trick, P. (1972). Trias, Jura und Unterkreide der Halbinsel Karaburun (West Anatolien). Geology and Paleontology, 6, 139–150.

9. Çakmakoğlu, A. & Bilgin, Z. R. (2006). Karaburun Yarımadası’nın Neojen Öncesi Stratigrafisi. Maden Tetkik ve Arama Dergisi, 132, 33–62.
10. Çetinkaya, G., Şimşek, M. & Öztürk, M. Z. (2023). Doğu Toroslardaki çözünme dolinlerinin morfometrik özellikleri. Jeomorfolojik Araştırmalar Dergisi, 10, 20–33. https://doi.org/10.46453/jader.1201290
11. Channel, J., Dargenio, B. & Horvath, F. (1979). Adria, the African promontory, in mesozoic Mediterranean palaeogeography. Earth-Science Reviews, 15(3), 213–292. https://doi.org/10.1016/0012-8252(79)90083-7
12. Chen, H., Oguchi, T. & Wu, P. (2018). Morphometric analysis of sinkholes using a semi-automatic approach in Zhijin County, China. Arabian Journal of Geosciences, 11(15), 1–14. https://doi.org/10.1007/s12517-018-3764-3
13. Day, M. (1983). Doline morphology and development in Barbados. Annals of the Association of American Geographers, 73(2), 206–219. https://doi.org/10.1111/j.1467-8306.1983.tb01408.x
14. Denizman, C. (2003). Morphometric and spatial distribution parameters of karstic depressions, Lower Suwannee River Basin, Florida. Journal of Cave and Karst Studies, 65(1), 29–35.
15. Doğan, U. & Özel, S. (2005). Gypsum karst and its evolution east of Hafik (Sivas, Turkey). Geomorphology, 71(3–4), 373–388. https://doi.org/10.1016/J.GEOMORPH.2005.04.009
16. Dürr, S. (1975). Über Alter und geotektonische Stellung des Menderes-Kristallins, SW Anatolien und seine Aequivalente in der Mittleren Aegaeis. University of Marburg/Lahn.
17. Dürr, S., Altherr, R., Keller, J., Okrusch, M. & Seidel, E. (1978). The median Aegean crystalline belt: Stratigraphy, metamorphism. In H. Closs, D. Roeder, & K. Schmidt (Eds.), Alps, Apenines and Helenids (pp. 455–476). Stuttgart, Schweizerbart.
18. Emre, Ö., Duman, T. Y., Özalp, S., Şaroğlu, F., Olgun, Ş., Elmacı, H. & Çan, T. (2018). Active fault database of Turkey. Bulletin of Earthquake Engineering, 16(8), 3229–3275. https://doi.org/10.1007/s10518-016-0041-2
19. Erdoğan, B. (1990). Tectonic Relations Between İzmir-Ankara Zone and Karaburun Belt. Bulletin of the Mineral Research and Exploration, 110, 1–15.
20. Erdoğan, B., Altıner, D., Güngör, T. & Özer, S. (1990). Stratigraphy of Karaburun Peninsula. Bulletin of the Mineral Research and Exploration, 111, 1–20.
21. Faivre, S. & Reiffsteck, P. (1999). Spatial distribution of dolines as an indicator of recent deformations on the Velebit mountain range-Croatia. Géomorphologie, 5(2), 129–142. https://doi.org/10.3406/morfo.1999.983
22. Ford, D. & Williams, P. (2007). Karst Hydrogeology and Geomorphology. West Sussex, England: John Wiley & Sons Ltd,. https://doi.org/10.1002/9781118684986
23. Gams, I. (2000). Doline morphogenetic processes from global and local viewpoints. Acta Carsologica, 29(2), 123–138.
24. Geçkin, B. Ş., Sözbilir, H., Özkaymak, Ç., Softa, M., Spencer, J. Q. G., Şahiner, E., Meriç, N. & Deliormanlı, A. H. (2022). Evidence of surface rupture associated with historical earthquakes on the Gülbahçe Fault Zone (İzmir, Türkiye) and its application for determination of the surface fault-rupture hazard zone. Natural Hazards, 114(2), 2189–2218. https://doi.org/10.1007/s11069-022-05467-9
25. Gökkaya, E., Gutiérrez, F., Ferk, M. & Görüm, T. (2021). Sinkhole development in the Sivas gypsum karst, Turkey. Geomorphology, 386, Artcile 107746. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2021.107746
26. Jeanpert, J., Genthon, P., Maurizot, P., Folio, J.-L., Vendé-Leclerc, M., Sérino, J., Join, L.L. & Iseppi, M. (2016). Morphology and distribution of dolines on ultramafic rocks from airborne LiDAR data: the case of southern Grande Terre in New Caledonia (SW Pacific). Earth Surface Processes and Landforms, 41(13), 1854–1868. https://doi.org/10.1002/esp.3952
27. Jones, C. J. R., Springer, A. E., Tobin, B. W., Zappitello, S. J. & Jones, N. A. (2018). Characterization and hydraulic behaviour of the complex karst of the Kaibab Plateau and Grand Canyon National Park, USA. Geological Society Special Publication, 466(1), 237–260. https://doi.org/10.1144/SP466.5
28. Kalafatçıoğlu, A. (1961). Karaburun Yarımadası’nın jeolojisi. MTA Dergisi, 56(6), 40–49.
29. Keskin, Ş., Şener, M., Şener, M. F. & Öztürk, M. Z. (2017). Depositional environment characteristic of Ulukışla evaporites, central Anatolia, Turkey. Carbonates and Evaporites, 32, 231-241.
30. Nazik, L. (1986). Beyşehir Gölü yakın güneyi karst jeomorfolojisi ve karstik parametrelerin incelenmesi. Jeomorfoloji Dergisi, 14, 65–77.
31. Nazik, L. & Poyraz, M. (2017). Türkiye karst jeomorfolojisi genelini karakterize eden bir bölge: Orta Anadolu Platoları karst kuşağı. Türk Coğrafya Dergisi, 68, 43–56. https://doi.org/10.17211/tcd.300414
32. Nazik, L., Poyraz, M., & Karabıyıkoğlu, M. (2019). Karstic Landscapes and Landforms in Turkey. In C. Kuzucuoğlu, A. Çiner, & N. Kazancı (Eds.), Landscapes and Landforms of Turkey (pp. 181–196). Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-03515-0_5
33. Özkan, R., Şener, M., Helvacı, C. & Şener, M. F. (2011). Hydrothermal alterations and relationship with thermal waters at Aliağa (İzmir) geothermal field. Yerbilimleri Dergisi; 32(1), 141-168.
34. Öztürk, M. Z. (2018a). Karstik Kapalı Depresyonların (Dolinlerin) Morfometrik Analizleri. Cografya Dergisi, 36(36), 1–13. https://doi.org/10.26650/JGEOG371149
35. Öztürk, M. Z. (2018b). Orta Toroslar’da Dolinlerin Dağılışı ve Morfometrik Özellikleri. Kriter Yayınevi.
36. Öztürk, M. Z. (2020). Fluvio-karstic evolution of the Taşeli Plateau (Central Taurus, Turkey). Turkish Journal of Earth Sciences, 29(5), 733–746. https://doi.org/10.3906/yer-1908-1
37. Öztürk, M. Z., Çetinkaya, G. & Aydın, S. (2017a). Köppen-Geiger İklim Sınıflandırmasına Göre Türkiye’nin İklim Tipleri. Coğrafya Dergisi, (35), 17-27. https://dergipark.org.tr/iucografya/issue/32204/330955
38. Öztürk, M. Z., Şımşek, M., Utlu, M. & Şener, M. F. (2017b). Karstic depressions on Bolkar Mountain plateau, Central Taurus (Turkey): Distribution characteristics and tectonic effect on orientation. Turkish Journal of Earth Sciences, 26, 302–313. https://doi.org/10.3906/yer-1702-3
39. Öztürk, M. Z., Şener, M. F., Şener, M. & Şimşek, M. (2018a). Structural controls on distribution of dolines on Mount Anamas (Taurus Mountains, Turkey). Geomorphology, 317, 107–116. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2018.05.023
40. Öztürk, M. Z., Şimşek, M., Şener, M. F. & Utlu, M. (2018b). GIS based analysis of doline density on Taurus Mountains, Turkey. Environmental Earth Sciences, 77, Article 536. https://doi.org/10.1007/s12665-018-7717-7
41. Pahernik, M. (2012). Spatial density of dolines in the Croatian Territory. Croatian Geographical Bulletin, 74(2), 5–26.
42. Poyraz, M., Öztürk, M. Z. & Soykan, A. (2021). Sivas jips karstında dolin yoğunluğunun CBS tabanlı analizi. Jeomorfolojik Araştırmalar Dergisi, 6, 67–80. https://doi.org/10.46453/jader.863090
43. Qiu, X., Wu, S.-S. & Chen, Y. (2020). Sinkhole susceptibility assessment based on morphological, imagery, and contextual attributes derived from GIS and imagery data. Journal of Cave and Karst Studies, 82(1), 1–17. https://doi.org/10.4311/2018ES0118
44. Sauro, U. (2003). Dolines and sinkholes: Aspects of evolution and problems of classification. Acta Carsologica, 32(2), 41–52. https://doi.org/10.3986/AC.V32I2.335
45. Şener, M. F. & Öztürk, M. Z. (2019). Relict drainage effects on distribution and morphometry of karst depressions: A case study from Central Taurus (Turkey). Journal of Cave and Karst Studies, 81(1), 23–35.
46. Şener, M. F., Şimşek, M., Utlu, M., Öztürk, M. Z. & Sözbilir, H. (2023). Morphotectonic development of surface karst in Western Taurus (Türkiye). Carbonates and Evaporites, 38(4), 78. https://doi.org/10.1007/s13146-023-00900-x
47. Şengör, A.M.C. (1980). Türkiye’nin Neotektoniği'nin esasları. Türkiye Jeoloji Kurumu, Konferans Serisi 2.
48. Şengör, A. M. C. & Yilmaz, Y. (1981). Tethyan evolution of Turkey: A plate tectonic approach. Tectonophysics, 75(3–4), 181–241. https://doi.org/10.1016/0040-1951(81)90275-4
49. Siart, C., Bubenzer, O. & Eitel, B. (2009). Combining digital elevation data (SRTM/ASTER), high resolution satellite imagery (Quickbird) and GIS for geomorphological mapping: A multi-component case study on Mediterranean karst in Central Crete. Geomorphology, 112(1–2), 106–121. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2009.05.010
50. Şimşek, M., Utlu, M., Poyraz, M. & Öztürk, M. Z. (2019a). Geyik Dağı kütlesinin yüzey karstı jeomorfolojisi ve kütle üzerindeki karst-buzul jeomorfolojisi ilişkisi. Ege Coğrafya Dergisi, 29(2), 97–110.
51. Şimşek, M., Öztürk, M. Z. & Turoğlu, H. (2019b). Geyik Dağı üzerindeki dolin ve uvalaların morfotektonik önemi. Türk Coğrafya Dergisi, 72, 13–20. https://doi.org/10.17211/tcd.501724
52. Şimşek, M. Utlu, M. & Öztürk, M. Z. (2020). Gidengelmez Dağları’nın Yüzey Karstı Özellikleri (Orta Toroslar). Birinci, Ç. K. Kaymaz & Y. Kızılkan (Eds), Coğrafi Perspektifle Dağ ve Dağlık Alanlar (Sürdürülebilirlik-Yönetim-Örnek Alan İncelemeleri) (s. 1–18). Kriter Yayınevi.
53. Tan, O. (2013). The dense micro-earthquake activity at the boundary between the Anatolian and South Aegean microplates. Journal of Geodynamics, 65, 199–217. https://doi.org/10.1016/j.jog.2012.05.005
54. Telbisz, T. (2021). LiDAR-based morphometry of conical hills in temperate karst areas in Slovenia. Remote Sensing, 13(14), 2668. https://doi.org/10.3390/rs13142668
55. Theilen-Willige, B. (2018). Detection of karst features in the Black Hills area in South Dakota/Wyoming, USA, based on evaluations of remote sensing data. Geosciences, 8(6), 192. https://doi.org/10.3390/geosciences8060192
56. Utlu, M. & Öztürk, M. Z. (2023). Comparison of morphometric characteristics of dolines delineated from TOPO-Maps and UAV-DEMs. Environmental Earth Sciences, 82(7), 165. https://doi.org/10.1007/s12665-023-10862-x
57. Zumpano, V., Pisano, L., & Parise, M. (2019). An integrated framework to identify and analyze karst sinkholes. Geomorphology, 332, 213–225. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2019.02.013