Eski uygarlıklar sağlamlığı, renk ve dokusal özelliklerine bağlı olarak uzun yıllar dayanmasından dolayı yapı malzemesi olarak doğal taşları kullanmışlardır. Yapıtaşı olarak genellikle işlenme ve bulunma kolaylığı olan doğal taşların yaygın olarak kullanıldığı gözlenmektedir. Bilimsel restorasyonda olabildiğince az müdahale ile tarihi yapının belge ve estetik değerinin korunması amaçlanır. Onarım sırasında yapılacak müdahalenin derecesi, sağlamlaştırmadan yeniden yapıma doğru artar. Koruma açısından en uygunu sağlamlaştırmayla yetinmektir. Fakat yapıdaki bozulma derecesi arttıkça müdahalenin kapsamı genişler. Restorasyonda kullanılacak doğal taşların, tarihi yapıda kullanılan doğal taşların özelliklerine uygun orijinal doğal taş ocaklarından temin edilmesi gerekmektedir. Tarihi yapıda kullanılan doğal taşların orijinal ocağının bulunmaması veya orijinal doğal taşın uygulamaya uygun olmaması durumunda restorasyonda kullanılacak uygun doğal taşın belirlenmesi konusunda bu malzeme özelliklerinin belirlenmesine yönelik testlerin titizlikle yapılması gerekmektedir. Dünya kültür mirası olan tarihi yapıların aslına uygun olarak onarılması ile daha sonraki nesillere aktarılması mümkün olabilecektir.
Trakya bölgesi restorasyonların da yaygın olarak kullanılan Soğucak formasyonu içerisinde yer alan Vize-Pınarhisar bölgesi kireçtaşları restorasyonda kullanılabilirliğinin tesbiti için jeolojik, mineralojik-petrografik, fiziksel, mekanik, kimyasal özellikleri laboratuar ortamında tesbit edilerek, sonuçların standartlara uygunluğu, sütun grafikleri ile yorumlanmış, uygun zonların ocak bazında dağılımı dikkate alınmış, bölgesel olarak dağılım incelenmiştir. Soğucak formasyonu kireçtaşları Edirne Süloğlu’nda başlayarak İstanbul Bakırköy’e kadar uzanan kireçtaşlarının yakın özelliklerde olduğu tesbit edilmiştir. Fakat gözlenen en belirgin fark kavkıların boyutları Süloğlu’nda en iri boyuttayken İstanbul’a doğru kavkı boyutlarındaki küçülme dikkat çekmiştir.
Pınarhisar-Vize bölgesinin jeolojisi esas olarak birbirine benzer. Pınarhisar-Vize bölgesi yakın çevresinde temel, metamorfik birimler ve bunları kesen metagranitlerden oluşur (Koruköy Formasyonu). Üste doğru bir uyumsuzlukla Tersiyer yaşlı İslambeyli Formasyonu ve Resifal kireçtaşlarından oluşan Soğucak Formasyonu yer alır. Bu birimler uyumsuz bir şekilde Oligosen yaşlı ve birbirleriyle geçişli olan Pınarhisar ve Süloğlu Formasyonlarınca üzerlenir. Bölgede Neojen Trakya Formasyonu ile temsil edilirken, bu birimler üzerine gelen en genç yaşlı Kuvaterner çökeller stratigrafik kesitin en üst birimini oluşturur. Her iki sahada Eosen yaşlı Soğucak Formasyonu ile çamurtaşı, konglomera, kum ve kilin oluşturduğu Neojen Trakya Formasyonuna ait birimler geniş yer kaplar. Soğucak formasyonu esas olarak beyaz, grimsi beyaz, yer yer sarımsı beyaz, kumlu ve kil seviyeli, değişme rengi gri-açık gri, orta-kalın katmanlı, genelde hafif eğimli, sert, kavkılı ve fosilli olduğu kesimler erime boşluklu ve kovuklu, alt kesimlerde killi-kumlu, mercanlı, bol miktarda Nummulit fosilli kireçtaşlarından oluşmaktadır. Vize bölgesindeki kalkerlerde mikritik fosilli ve killi kalkerler mevcutken, Pınarhisar bölgesinde fosil boyutu ve fosil içeriği değişken olan üç tip kayaç; bol-iri fosilli, az fosilli, killi-mikro fosilli kireçtaşları mevcuttur. Bölgede eski taş ocakları incelendiğinde, özellikle kalkerlerde erime boşlukları yoğun olmak kaydı ile şiddetli alterasyonların varlığı tesbit edilmiştir.
Vize kireçtaşlarının mikroskobik özellikleri, mikritik fosillerin yoğun olarak görüldüğü çatlaklarda ikincil kalsitlerin geliştiği yer yer az miktarda opak minerallerin olduğu kayaçlardır. Foraminifer ve Nummulitli fosil içerik türlerinden hareketle Vize mikritik kireçtaşlarının yaşı Eosen olarak tesbit edilmiştir. Pınarhisar kireçtaşları mikroskobik özellikleri, yoğun iri fosilli, enerjisi yüksek bir sığ deniz ortamında oluşmuştur. Kalkerler, oolitik yapılıdırlar ve ooliti bağlayan (kalsitler) iri kristalli oosparit dokulu olup, bu kayaçlar % 40-70 oranında fosilli, % 2-5 oranında opak minerallerden yapılıdırlar. Kalsitler; ince taneli mikritik karakterdedir. Fosiller içerisinde yer yer ikincil kalsitler gelişmiştir (Tablo 9.1).
Mineralojik bileşim ve silisleşmiş yeniden karbonatlaşmış kavkı içeriği kayaçların yapıtaşı olarak kullanılmasında herhangi bir olumsuz etki bulunmamaktadır. Kavkıların kayaç içyapısında bulunması kayacın yapıtaşı olarak kullanılmasında yalnız başına etkili değildir. Kayacın sertleşmesi, pekişmesi, silisleşmesi, karbonatlaşması kalitesini olumlu yönde etkilemektedir (Tablo 9.1).
Tablo 9.1. Vize-Pınarhisar bölgesi kireçtaşlarının mineralojik ve petrografik özellikleri Örneğin
alındığı yer
Örnek
no Petrografi Mineraloji (XRD, SEM)
P
ınarhisar
P1
Örnek kireçtaşıdır. Yoğun iri fosilli, enerjisi yüksek bir sığ deniz ortamında oluşmuştur. Kalkerler, oolitlik yapılı, ooliti bağlayan (kalsitler) iri kristalli oosparit dokuludur. Bu kayaçlar % 50- 60 oranında fosilli, % 1-2 oranında opak minerallerden yapılıdırlar. Kalsitler; ince taneli mikritik karakterdedir. Fosiller içerisinde yer yer ikincil kalsitler gelişmiştir. İri-bol fosilli Pınarhisar kalkeri % 10.5 boşluklu ve birimin yaşı Eosen’dir.
% 1-2 ikincil kalsit, % 1 kuvars, % 1-2 opak mineraller, % 95 kalsit içerikli kalker olup kalsit içeriği yüksek bir kalkerdir.
SEM çalışmalarında, alterasyon ile birlikte kayaçta kil mineralleri gelişmiştir. Kristal formları büyük ölçüde tahrip olmuştur.
P2
Örnek kireçtaşıdır. Oolitik yapılı, mikrosparit dokulu ve nummulit kavkılı bir kayaçtır. Erime boşluklarında ikincil kalsitler oluşmuştur. Tane boyutu 0,1 mm ile 1 mm arasındadır. Kayaç bütünü ile mikritik kalsitten oluşmuştur. Az fosilli Pınarhisar kalkeri % 14 boşluklu ve birimin yaşı Eosen’dir.
% 90-95 kalsit, % 2-3 ikincil kalsit, % 3-5 kuvars, % 1-2 opak mineraller, % 2-3 kil (illit)
içerikli, kalsit hakim mineraldir. Çok az
miktarda kuvars ve illit (kil) gözlenmiştir SEM çalışmalarında, ayrışma ile birlikte kayaçta kil mineralleri gelişmiştir. Oolitik yapı belirgindir. Kristal formları büyük ölçüde tahrip olmuştur.
P3
Örnek kireçtaşıdır. Killi-mikro fosilli Pınarhisar kalkeri % 30-40 oranında nummulit kavkılı, killi, yoğun kalsit içerikli, % 25.6 boşluklu ve birimin yaşı Eosen’dir.
% 90 kalsit, % 2-3 ikincil kalsit, % 1-2 opak mineraller, % 2-5 kil, killi yüksek kalsit içerikli kalker.
Vize V1
Örnek kristalli ve mikritik kireçtaşıdır. Kayaç yapısında, kalsitler karbonat çamuru ile bağlanmış, yer yer mikritik karakterli ve bol fosillidir. Fosiller içerisinde ikincil kalsitler gelişmiştir. Killi-mikritik fosilli Pınarhisar kireçtaşı, % 14 boşluklu ve birimin yaşı Eosen’dir.
% 2-3 ikincil kalsit, % 1-2 opak mineraller, % 5 illit, % 95 kalsit içerikli kalker olup kalsit içeriği yüksek bir kalkerdir.
SEM çalışmalarında, alterasyonun en şiddetli geliştiği örnektir. SEM görüntüleri morfolojik görüntülerdir. Kısmen dokusal görüntüleri destekler. Dokusal görüntüler ince kesit çalışmalarında açık bir şekilde görülmektedir.
Küçük Ayasofya Kilise Camii, Şerbetdar Hasan Bey Camii yapıtaşlarının mikroskobik özellikleri, bol fosilli yer yer oolitik kalsitli mikritik kireçtaşı özelliği ile Soğucak kireçtaşı ile benzer özellikler göstermiştir. Vize Antik (Odeon) Tiyatro’sundan alınmış kayaç örneği; ince taneli kalsit kristalli olup, taneler metamorfizma sonucunda yönlenmişlerdir. Aralarında yönlenmeye paralel-yarı paralel gelişmiş muskovit mineralleri mevcuttur. Dilinim izleri belirgin, kalsitleri muntazam sıralanmıştır. Tane boyutu 0,2 mm ile 2 mm arasında değişmekte ve kayaç şeker dokulu mermerdir.
Kayaç örneklerinin mineralojik bileşimlerinin saptanmasındaXRD ve polarizan mikroskop çalışmaları birlikte değerlendirilerek kayaçların; yüksek oranda kalsit olup, kuvars, dolomit ve kil (illit) gibi mineral içerikli oldukları tesbit edilmiştir. Kayaçlar, genel olarak farklı oranlarda, birden fazla mineralden oluşmuştur.
Kayaçların dokusal özelliklerinin ortaya konması amacıyla yapılan SEM (Scanning Elektron Mikroskobu) çalışmalarında, gerek taş ocaklarından alınan gerekse de tarihi yapılardan alınan taşların belli oranda ayrıştıkları (bozulma, alterasyon)
görülmüştür. Alterasyon şiddeti yönü ile belirgin bir fark gözlenmemekle birlikte tarihi yapılardan alınan örneklerde erime boşluklarının gelişmiş olması alterasyonun şiddetli geliştiğini ortaya koymaktadır. Ocakların farklı kotlarından alınan kayaç örneklerinde alterasyon yönü ile büyük bir fark gözlenmez. En çarpıcı fark mermerler ile mukayese edildiğinde ortaya çıkar. Mermer örneklerinde yüzeyler pürüzsüz, tabakalanma yüzeyleri belirgin, kristaller iri görünümdedir. Mermerde alterasyon gözlenmemiştir.
Tablo 9.2. Vize-Pınarhisar bölgesi ocak taşlarının fiziksel özellikleri
Fiziksel Özellikler Pınarhisar Ocak Taşları Vize Ocak Taşı P1 P2 P3 V1 Sertlik (Mohs) 4-5 2-3 1-2 2-3
Birim Hacim Ağırlık (g/cm3) 2,3 2,2 1,8 2,2
Özgül Ağırlık (g/cm3) 2,73 2,70 2,71 2,73
Atmosfer Basıncında Ağırlıkça Su Emme (%) 4 5,4 12 6,5
Atmosfer Basıncında Hacimce Su Emme (%) 6,6 8,9 21,5 10,7
Kaynar Suda Kütlece Su Emme (%) 5 5,3 16,4 9,7
Kaynar Suda Hacimce Su Emme (%) 8,1 8,8 26,8 15,8
Kompasite (%) 89,5 86,1 74,4 85,3
Porozite (%) 10,5 14 25,6 14,7
Mohs sertlik çalışmalarında, iri-bol fosilli Pınarhisar kireçtaşları 4-5 arasında olduğu belirlenmiştir. Sertlik 3'ten büyük olduğu için TS 6809 standardına uygundur. Az fosilli Pınarhisar kalkeri, killi-mikro fosilli Pınarhisar kalkeri, killi-mikritik fosilli Vize kireçtaşı kayaçları sertlik özelliği açısından Türk Standartlarına uygunluk göstermemiştir (Tablo 9.2).
İnceleme alanındaki kireçtaşlarının birim hacim ağırlıkları; iri-bol fosilli Pınarhisar kalkeri 2,3 g/cm3, az fosilli Pınarhisar kalkeri 2,2 g/cm3, killi-mikro fosilli Pınarhisar kalkeri 1,8 g/cm3 ve killi-mikritik fosilli Vize kireçtaşları 2,2 g/cm3 olarak belirlenmiştir. Doygun birim hacim ağırlıkları ise iri-bol fosilli Pınarhisar kalkeri 2,4 g/cm3, az fosilli Pınarhisar kalkeri 2,3 g/cm3, killi-mikro fosilli Pınarhisar kalkeri 2 g/cm3 ve killi-mikritik fosilli Vize kireçtaşları 2,3 g/cm3 olarak belirlenmiştir. TS 1910'a göre birim hacim ağırlığının 2,55 g/cm3'ten büyük olmalıdır. Buna göre Pınarhisar-Vize bölgesi kireçtaşları Türk Standartlarına uygunluk göstermemiştir (Tablo 9.2).
Kireçtaşlarının özgül ağırlıkları; iri-bol fosilli Pınarhisar kalkeri 2,73 g/cm3, az fosilli Pınarhisar kalkeri 2,70 g/cm3, killi-mikro fosilli Pınarhisar kalkeri 2,71 g/cm3 ve killi-mikritik fosilli Vize kireçtaşları 2,73 g/cm3 olarak belirlenmiştir. TS 2513'a göre özgül ağırlığın 2,55 g/cm3'ten büyük olmalıdır. Buna göre Pınarhisar-Vize bölgesi