T.C.
SELÇUK ÜNĐVERSĐTESĐ FEN BĐLĐMLERĐ ENSTĐTÜSÜ
YAPI TAŞI OLARAK KULLANILAN BAZI TÜFLERĐN
TUZ KRĐSTALLEŞMESĐNE BAĞLI BOZUNUMUNUN ĐNCELENMESĐ
Nesrin GÜNDOĞDU
YÜKSEK LĐSANS TEZĐ
MADEN MÜHENDĐSLĐĞĐ ANABĐLĐM DALI Konya, 2008
T.C.
SELÇUK ÜNĐVERSĐTESĐ FEN BĐLĐMLERĐ ENSTĐTÜSÜ
YAPI TAŞI OLARAK KULLANILAN BAZI TÜFLERĐN
TUZ KRĐSTALLEŞMESĐNE BAĞLI BOZUNUMUNUN ĐNCELENMESĐ
Nesrin GÜNDOĞDU
YÜKSEK LĐSANS TEZĐ
MADEN MÜHENDĐSLĐĞĐ ANABĐLĐM DALI
Bu tez 03.01.2008 tarihinde aşağıdaki jüri tarafından oy birliği ile kabul edilmiştir.
Prof. Dr. M. Kemal GÖKAY Yrd. Doc.Dr. Đhsan Özkan Yrd. Doc.Dr. Murat ÜNAL ( Üye) (Üye ) ( Danışman)
ÖZET Yüksek Lisans Tezi
YAPI TAŞI OLARAK KULLANILAN BAZI TÜFLERĐN TUZ KRĐSTALEŞMESĐNE BAĞLI BOZUNUMUNUN
ĐNCELENMESĐ
Nesrin GÜNDOĞDU Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Maden Mühendisliği Anabilim Dalı Danışman : Yrd. Doc.Dr. Murat ÜNAL
2008,
Jüri:
Prof . Dr. M. Kemal GÖKAY Yrd.Doc.Dr. Đhsan ÖZKAN Yrd. Doc.Dr. Murat ÜNAL
Kayaçlarda çevresel etkenlere bağlı bozunma, fiziksel, kimyasal ve biyolojik olmak üzere üç farklı şekilde oluşmaktadır. Tuz kristalleşmesine bağlı bozunma daha çok fiziksel bozunma kapsamı çerçevesinde değerlendirilmektedir. Tuzların yağmur, nem ve sis gibi etkenler aracılığıyla kayaçlar ile etkileşime girerek, özellikle gözenekli ve çatlaklı kayaçlara önemli derecede zararlar verebilmektedirler.
Tüfler, geçmişte ve günümüzde kolay işlenebilirliği nedeniyle yapı taşı olarak kullanılmaktadır. Tüflerin gözenekli ve zayıf bir yapıya sahip olmaları nedeniyle çevre koşullarından önemli derecede etkilenmektedir. Dolayısıyla, tuz
kristalleşmesine bağlı bozunma özelliklerinin belirlenmesi büyük önem arz etmektedir. Bu çerçevede, tüflerin yaygın olarak bulunduğu ve yapı taşı olarak kullanıldığı Orta Anadolu bölgesi örnek çalışma alanı olarak belirlenmiştir.
Bu çalışmada, Orta Anadolu’nun bazı bölgelerinden alınan ve halen yapı taşı olarak kullanılan tüflerin tuz kristalleşmesine karşı dirençleri ağırlık kaybı, fiziksel ve mekanik deneyler yardımıyla belirlenmeye çalışılmıştır. Öncelikli olarak, tüflerin bozunma öncesi fiziksel ve mekanik özellikleri belirlenmiştir. Daha sonra, tüflerin Na2SO4 çözeltisi kullanılarak tuz kristalleşmesine karşı dirençleri, ağırlık kaybı ve
ultrasonik ölçümler ile belirlenmeye çalışılmıştır. Son olarak farklı döngülerde tuz çözeltisine maruz bırakılan tüflerin mekanik özelliklerindeki değişimler, mekanik deneyler yardımıyla belirlenmiştir.
Deney ve gözlemler sonucunda, tuz kristalleşmesinin tüfler üzerinde önemli etkilerinin olduğu ağırlık kaybı hesaplamaları, ultrasonik ölçümler ve mekanik özelliklerdeki değişimler ve aralarındaki ilişkiler değerlendirilerek belirlenmiştir. Farklı döngülerde gerçekleştirilen tuz kristalleşmesi deneyleri sonucunda numunelerin ağırlık kayıplarının artığı döngü sayısı arttıkça numunelerin ağırlık kayıplarının arttığı yüzde bağıl ağırlık hesaplamaları ile belirlenmiştir.Ayrıca döngü sayılarındaki artışa bağlı olarak numunelerin dayanımlarının azaldığı tek eksenli basınç dayanımım, nokta yükleme dayanımı indeksi, dolaylı çekme dayanımı ve ultrasonik ölçümlerle belirlenmiştir.
Anahtar kelimeler: Orta Anadolu tüfleri, Tuz kristalleşmesi, Bağıl ağırlık kaybı,
Tüflerin fiziksel ve mekanik özellikleri, Ultrasonik hız ölçümleri.
ABSTRACT MSc Thesis
INVESTIGATION OF THE SALT INDUCED DECAY OF THE SOME TUFFS USED AS
BUILDING STONE
Nesrin GÜNDOĞDU Selçuk University
Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Mining Engineering
Supervisor: Assist. Prof. Dr. Murat ÜNAL 2008,
Jury:
Prof . Dr. M. Kemal GÖKAY Assist. Prof. Dr. Đhsan ÖZKAN
Assist. Prof. Dr. Murat ÜNAL
Weathering on rocks depends on the environmental factors occurred in three different ways like physical, chemical and biological. Weathering depends on the salt crystallization is evaluated according to the extent of the physical alteration. Salts, interacting with rocks by means of some factors such as rain, humidity and fog, may give harm to the rocks particularly to the ones that are fissured and porous at an important level.
At the present day and formerly, tuffs were used as building stone because of easily workable. Tuffs are influenced greatly by the environmental conditions because of their weak and porous structure. Thus, the determination of the weathering characteristics of the salt crystallization has a great importance. In this context, Middle Anatolian region where tuffs are found and used as building stones is selected as a model studying area.
In this study, the dry weight loss and the resistances of tuffs against the salt crystallization that are taken from some regions of Middle Anatolia and stil used as building stones are tried to be determined by the help of physical and mechanical experiments. Firstly, physical and mechanical characteristics of tuffs before degradation are determined. Afterwards, the dry weight loss and the resistances of tuffs against the salt crystallization by being used of Na2SO4, are tried to be
determined by ultrasonic measurements. Finally, changes in mechanical characteristics of tuffs that are exposed to solution of salt at different periods are determined by mechanical experiments.
At the result of experiments and observations, the fact that the salt crystallization has important effects on tuffs, by being evaluated of calculations of the dry weight loss, ultrasonic measurements, changes in mechanical characteristics and connections between them, has been determined. After salt crystallization experiments which has been done in different cycles, has been determined per relative weight and result is depends of samples weight loosing increase and when cycle increase again the weight loosing increases. Besides of after uniaxial compressive strength, point load strength index, indirect tensile strength and ultrasonic velocity tests had been determined that while cycle increases samples resistance decreases.
Keywords: Middle Anatolian tuffs, Salt crystallization, Dry weight loss, Physical and mechanical features of tuffs, Ultrasonic velocity measurements.
TEŞEKKÜR
Bu çalışmamda, ilk günden beri fikirleriyle ve laboratuar çalışmalarında birçok özveride bulunarak yardımcı olan danışmanım Yrd. Doç. Dr. Murat ÜNAL hocama teşekkür ederim.
Yüksek lisans tez çalışmalarım sırasında ve tezin düzeltme döneminde fikirleriyle katkılarını hiç eksik etmeyen, Yrd. Doç. Dr. Đhsan ÖZKAN hocama çok teşekkür ederim. Bununla birlikte, Tez çalışmalarımın S. Ü. Maden Mühendisliği Bölümünde yürütülmesinde ve tezin düzeltme dönemindeki fikri katkılarından dolayı Prof: Dr. M. Kemal GÖKAY, hocama teşekkür ve saygılarımı sunarım. Bölüm laboratuar sorumlumuz Đbrahim KÜÇÜK’ e laboratuar çalışmalarındaki yardımlarından dolayı teşekkür
Bu günlere gelmemi sağlayan ve tez süresince maddi ve manevi katkılarını hiçbir zaman esirgemeyen babam Şerafettin GÜNDOĞDU’ ya, annem Đmran GÜNDOĞDU’ ya ve beraber çalıştığımız Maden Yüksek Mühendisi Mustafa KAHRAMAN ‘a yardımları için teşekkürlerimi sunarım.
ĐÇĐNDEKĐLER ÖZET i ABSTRACT iii TEŞEKKÜR v ĐÇĐNDEKĐLER vi ÇĐZELGELER DĐZĐNĐ x ŞEKĐLLER DĐZĐNĐ xiii EKLER xvi KISALTMALAR xvii 1.GRĐŞ 1 1.1. Çalışmanın Amacı 2 1.2. Çalışmanın Kapsamı 2 1.3. Çalışmanın Đçeriği 3 2. KAYNAK ARAŞTIRMASI 5
2.1. Doğal Yapı Taşlarının Karakterizasyonu 5
2.2. Doğal Yapı Taşlarının Çevre Etkileşimine Bağlı Olarak 6
Bozunma Özellikleri 2.2.1. Fiziksel parçalanma (mekanik bozunma) 6
2.2.2. Kimyasal bozunma 7
2.2.3. Biyolojik bozunma 7
2.3. Bozunmanın Hızına ve Derecesine Etki Eden Faktörler 7
2.4. Kayaçların Bozunma Özellikleri 8
2.4.1. Kayaçların bozunabilirliğinin belirlenmesi 8
2.5. Minerallerin Bozunma Özellikleri 9
2.6. Bozunma Sınıflandırmaları 10
vi 2.7. Kayaçlarda Tuz Kristalleşmesine Bağlı Bozunma 12
2.7.1. Tuz kombinasyonu tarafından kumtaşında deneysel araştırmalar 12
2.7.2. Tuz ayrışmasının deneysel incelenmesinde kayaç özelliklerinin ilişkisi 17
2.7.3. Donma ve tuz aşınmasında kireçtaşlarının direncinin karşılaştırılması 19
3. ÇALIŞMADA KULLANILAN MALZEME VE YÖNTEMLER 21
3.1 Numune Alınan Bölgenin Coğrafi Bilgileri 21
3.2. Numune Alınan Bölgenin Genel Jeolojisi ve Tektonik Yapısı 22
3.3. Numunelerin Hazırlanması 26
3.4. Çalışmada Kullanılan Yöntemler 28
3.4.1. Numunelerin fiziksel ve mekanik özelliklerinin belirlenmesi 28
3.4.1.1. Numunelerin fiziksel özelliklerinin tayininde kullanılan yöntemler 28
3.4.1.2. Numunelerin mekanik özelliklerinin belirlenmesinde kullanılan yöntemler 30
3.4.2. Tuz kristalleşmesine bağlı ağırlık kaybı belirleme yöntemi 33
4. LABORATUAR ÇALIŞMALARI VE DEĞERLENDĐRMELER 35
4. 1. Numunelerin Fiziksel ve Mekanik Özelliklerinin Belirlenmesi 35
4.1.1 Fiziksel deneyler ve sonuçları 35
4.1.1.1.Numunelerin su içeriği, yoğunluk , gözeneklilik özelliklerin belirlenmesi 35
4.1.1.2 Numunelerin yüzey sertliğinin belirlenmesi 38
4.1.2 Mekanik deneyler ve sonuçları 39
4.1.2. 1. Numunelerin tek eksenli basınç dayanımının belirlenmesi 39 4.1.2. 2. Numunelerin nokta yükleme dayanım indeksi değerlerinin
belirlenmesi 40 4.1.2.3. Numunelerin dolaylı çekme dayanımın belirlenmesi 42 4.1.2.4. Numunelerin suda dağılma dayanım indeks değerlerinin
belirlenmesi 43 4.2. Tuz (Na2SO4) Kristalleşmesine Bağlı Bozunmanın Değerlendirilmesi 44
4.2.1.Tüf numunelerinin ( 1. Seri , 5 devir) numunelerin tuz kristalleşmesine bağlı yüzde bağıl ağırlık kayıp (BAK) değerlerinin belirlenmesi 45 4.2.2. .Tüf numunelerinin ( 2. Seri , 10 devir) tuz kristalleşmesine
bağlı yüzde bağıl ağırlık kayıp ( BAK) değerlerinin belirlenmesi 47 4.2.3. .Tüf numunelerinin ( 3. Seri ,15 devir) numunelerin tuz kristalleşmesine
bağlı yüzde bağıl ağırlık kayıp değerlerinin belirlenmesi 50 4.2.4. Tuz kristalleşmesine maruz kalan numunelerin yıkama öncesi (tuzlu
halde ) bağıl ağırlık değerlerinin incelenmesi 53 4.2.5- Tuz kristalleşmesine maruz kalan numunelerin yıkama sonrası bağıl
değerlerinin incelenmesi ve değerlendirilmesi 54 4.3. Tuz Kristalleşmesi Sonucu Bozunuma Uğramış Tüf Numunelerinin
Mekanik Özelliklerinin Belirlenmesi 55 4.3.1. Tuz kristalleşmesi sonucu bozunuma uğramış numunelerin tek eksenli basınç dayanım deney sonuçları 56 4.3.2. Tuz kristalleşmesi sonucu tüflerin dolaylı çekme dayanımı deney
sonuçları 58
4.3.3. Tuz kristalleşmesi sonucu tüflerin nokta yükleme indeks deney
sonuçları 61
4.4. Tuz Kristalleşmesine Bağlı Bağıl Ağırlık Kaybı Sonrası Mekanik Deney Verilerindeki Değişimin Değerlendirilmesi 64
4.4.1. Tek eksenli basınç dayanım değişimlerinin değerlendirilmesi 64
4.4.2 . Dolaylı çekme dayanımındaki değişimlerin değerlendirilmesi 66
4.4.3 – Nokta yükleme dayanımındaki değişimlerin değerlendirilmesi 67
4.4.4 . Ultrasonik ölçüm değerlerindeki değişimin değerlendirilmesi 68
4..5- Tüflerin Fiziksel, Mekanik ve Bozunma Özellikleri Arasındaki ĐĐişkinin Đncelenmesi 70
4.5.1 Bozunma öncesi tüflerin fiziksel ve mekanik özellikleri arasındaki ilişkilerin tanımlanması 70
4.5.2. Tüflerin mekanik özelliklerinin kendi aralarında ilişkilendirilmesi 74
4.5.3. YBAK Tuz kristalleşmesi sonucu bozunuma maruz kalmış tüf numuneleri mekanik özelliklerindeki değişimlerinin kendi aralarında ilişkilendirilmesi 75
4.5.4. Tüf numunelerinin bütününde oluşan bozunum aşamasındaki Ultrasonik hızların ilişkilendirilmesi 76
4.5.5.Tüf numunelerin gözenekliliğine bağlı bozunma özelliklerin belirlenmesi 77
5. SONUÇLAR 80
KAYNAKLAR 86 EKLER
ÇĐZELGELER DĐZĐNĐ
Çizelge 3.1. Çalışmada kullanılan tüf numunelerinin kodları ve alındığı yer
adları 27
Çizelge 3.2. Çalışmada kullanılan numunelerin adet ve boyutları 27
Çizelge 3.3. Su içeriği, yoğunluk ,gözeneklilik ve nem içerik özelliklerini belirlemede kullanılan eşitlikler 28
Çizelge 4.1 – Numunelerin su içeriği , yaş ve kuru yoğunluk, gözeneklilik ve nem içeriği değerleri 37
Çizelge 4.2. Numunelerin Schmidt sertlik çekici değerleri 38
Çizelge 4.3.Numunelerin tek eksenli basınç dayanım değerleri 40
Çizelge 4.4. Numunelerin nokta yükleme dayanım indeks değerleri 41
Çizelge 4.5. Numunelerin dolaylı çekme dayanım değerleri 43
Çizelge 4.6 Numunelerin suda dağılma dayanım indeks değerleri 44
Çizelge 4.7 1.Seri (5 döngü) numunelerin tuz kristalleşmesine bağlı yüzde bağıl ağırlık kayıp değerleri 45
Çizelge 4.8 2. Seri (10 döngü ) numunelerin tuz kristalleşmesine bağlı yüzde bağıl ağırlık kayıp değerleri 48
Çizelge 4.9 – 3.Seri (15 döngü ) numunelerin tuz kristalleşmesi bağlı yüzde bağıl ağırlık kayıp değerleri 51
Çizelge 4.10 Bozunmaya maruz kalan numunelerin yıkama öncesi (tuzlu haldeki) yüzde bağıl ağırlık değerleri 53
Çizelge 4.11 – Yıkama sonrası ortalama YBAK 54
Çizelge 4. 12- 1.seri (5 döngü) numunelerin ağırlık kaybına bağlı tek eksenli basınç dayanım değerleri 56 Çizelge 4.13- 2.seri (10 döngü) numunelerin ağırlık kaybına bağlı tek eksenli basınç dayanımı değerleri 57 Çizelge 4. 14- 3. Seri (15 döngü) ağırlık kaybına bağlı tek eksenli basınç
dayanım değerleri 58 Çizelge 4.15- 1.seri (5 döngü) ağırlık kaybına bağlı dolaylı çekme
dayanımı değerleri 59 Çizelge 4. 16- 2. Seri (10 döngü) ağırlık kaybına bağlı dolaylı çekme
dayanımı değerleri 60 Çizelge 4.17- 3.Seri (15 döngü) ağırlık kaybına bağlı dolaylı çekme
dayanım değerleri 61 Çizelge 4.18- 1.seri (5 döngü) ağırlık kaybına bağlı nokta yükleme
Đndeks değerleri 62 Çizelge 4. 19- 2.Seri (10 döngü) ağırlık kaybına bağlı nokta yükleme
indeks değerleri 63 Çizelge 4.20- 3.Seri (15 döngü) ağırlık kaybına bağlı nokta yükleme
indeks değerleri 64 Çizelge 4.21.Bozunma öncesi ve sonrası (1.,2. ve 3. seri ) tüf numunelerin
tek eksenli basınç dayanımı değerleri 65 Çizelge 4.22. Bozunma öncesi ve sonrası (1.,2. ve 3. seri) tüf numunelerin
dolaylı çekme dayanımı değerleri 66
Çizelge 4.23. Bozunma öncesi ve sonrası (1.,2. ve 3. seri) tüf numunelerin
nokta yükleme dayanım değerleri 67 Çizelge 4.24. Bozunma öncesi ve sonrası (1.,2. ve 3. seri) numunelerin
ultrasonik ölçüm değerleri 69 Çizelge 5.1 Tüf numunelerin sertlik ve mekanik özelliklerin kendi
aralarındaki ilişkiden elde edilen eşitlikler 80
Çizelge 5.2 Tüf numunelerin mekanik özellikleri kendi aralarında
ilişkilendirilmesi sonucu elde edilen eşitlikler 81
ŞEKĐLLER DĐZĐNĐ
Şekil 3.1. Numune alınan bölgenin yer bulduru haritası 22
Şekil 3.2 Miyosen ve sonrası volkanitlerin genel dağılımı (Dönmez vd., 2003) 23 Şekil 3.3. Đşletmeden alınan örnek bloklar ve karot alma makinası 26
Şekil 3.4. Çalışmada kullanılan numune örnekleri 27
Şekil 4.1 Gözeneklilik ve nem içeriği deneyinde kullanılan numune örnekleri 36
Şekil 4.2. Tek eksenli basınç dayanımı deneyi numuneleri ve hidrolik basınç presi 39
Şekil 4.3 Nokta yükleme dayanımı deney numuneleri 41
Şekil 4.4. Dolaylı çekme dayanımı deney düzeneği ve örnek numuneler 42
Şekil 4.5- Suda dağılma dayanım deney düzeneği ve numuneler 43
Şekil 4.6 1.Seri (5 dögü) numunelerin tuz kristalleşmesi sonrası döngü sayısına bağlı yüzde bağıl ağırlık kayıp değişimi 46
Şekil 4.7 2.Seri (10 döngü) numunelerin tuz kristalleşmesi sonrası döngü sayısına bağlı yüzde bağıl ağırlık kayıp değişimi 49
Şekil 4.8 3.Seri (15 döngü) numunelerin tuz kristalleşmesi sonrası döngü sayısına bağlı bağıl ağırlık kayıp değişimi 52
Şekil.4.9 Tüf numunelerin tuz emme miktarlarının bağıl ağırlık değişimi 53
Şekil 4. 10 Tüf numunelerin yıkama sonrası YBAK değerlerindeki değişim 55
Şekil 4.11 - Bozunma öncesi ve sonrası (1.,2. ve 3. seri ) tüf numunelerin
tek eksenli basınç dayanım değişim grafiği 65 Şekil 4.12 - Bozunma öncesi ve sonrası (1.,2. ve 3. seri ) tüf numunelerin
dolaylı çekme dayanım değişim grafiği 66 Şekil 4.13 - Bozunma öncesi ve sonrası (1.,2. ve 3. seri ) tüf numunelerin
nokta yükleme indeks değişim grafiği 68 Şekil 4.14 . Bozunma öncesi ve sonrası (1.,2. ve 3. seri) tüf numunelerin
ultrasonik ölçüm değişimi gösterimi 69 Şekil 4.15. Schmidt değeri ile mekanik özellikler arasındaki ilişkiler 71
Şekil 4.16. Yoğunluk ile mekanik özellik arasındaki ilişkiler 72 Şekil 4. 17. Gözeneklilik ile mekanik özellikler arasındaki ilişkilerin
belirlenmesi 73 Şekil 4.18. Tüflerin mekanik özelliklerinin kendi aralarında ilişkilendirilmesi 74
Şekil 4.19. Tüf numunelerin bütününde oluşan bozunma aşamasındaki
mekanik özelliklerindeki değişim. 75 Şekil 4.20. Tüf numunelerin bütününde oluşan bozunma aşamasındaki
ultrasonik hız özelliklerindeki değişim 76
Şekil 4.21. Gözeneklilik ile bağıl kaybı (YBAK) özellikleri arasındaki
ilişki 77 Şekil 4.22. Gözeneklilik ile bozunma sonrası tek eksenli basınç dayanım
arasındaki ilişki 79
Şekil 4.23. Gözeneklilik ile bozunma sonrasınokta yükleme dayanım indeks
arasındaki ilişki 79 Şekil 4.24. Gözeneklilik ile bozunma sonrası dolaylı çekme dayanım
arasındaki ilişki 79
KISALTMALAR
BA : Bağıl ağırlık BAK : Bağıl ağırlık kaybı Bv : Numune bulk hacmi GR : Gri renkli tüf numune KR : Kırmızı renkli tüf numune KV : Kahverengi renkli tüf numune Is (50) : Nokta yükleme indeksi ITS : Dolaylı çekme dayanımı Neff : Etkili porozite
PB : Pembe renkli tüf numune Pv : Gözenek hacmi
SHV : Dolaylı çekme dayanımı SR : Sarı renkli tüf numune SY : Siyah renkli tüf numune UCS :Tek eksenli basınç dayanımı Wsat : Kuru ağırlık
Wsub: Su içeriği d δ : Tabii yoğunluk, s δ : Doymuş yoğunluk xvi
BÖLÜM I
GĐRĐŞ
Doğal yapı taşları, yapı sektöründe farklı kullanım alanlarına bağlı olarak doğrudan veya dolaylı çevresel etkileşimler sonucu bozunuma maruz kalırlar. Bozunma; genel olarak kayaçların hidrosfer ve atmosferin doğrudan etkisi altında kalarak ayrışması olayı olarak tanımlanmaktadır (Fookes, W., 1971). Çevresel etkenlere bağlı olarak bozunma mekanizması, bir çok araştırmacı (Beaves, 1985, Jhonson ve Degraff 1988) tarafından, fiziksel ayrışma, kimyasal ve biyolojik bozunma olmak üzere üç ana grup altında toplanmıştır (Ünver ve Ünal, 1995).
Kayaçlarda bozunma, yukarıda da belirtildiği üzere, farklı şekillerde oluşabilmektedir. Bozunmayı önlemek için öncelikle bozunmaya neden olan faktörlerin ayrıntılı olarak belirlenmesi gerekmektedir. Günümüzde, bozunmaya neden olan faktörlerin belirlenmesine yönelik çalışmaların çeşitlenerek arttığı görülmektedir. Önceden yapılmış çalışmalar incelendiğinde, bozunmaya neden olan; deprem, yangın, su baskını, rüzgar, donma-çözülme, sıcaklık dalgalanmaları, kimyasal malzemeler, kirlilik, tuz kristalleşmesi ve biyolojik bozunma ile ilgili çalışmaları görmek mümkündür. Bununla birlikte, son yıllarda yapılan çalışmaların daha çok freze-thaw (donma çözülme), hava kirliliği, tuzlar ve biyolojik bozunma ile ilgili olduğu görülmektedir (Ünal, 2006).
Tuzların kayaçlar üzerindeki zararları, tuzların kristalleşmesi ve hidrasyonu olmak üzere genellikle bu iki nedene bağlı olarak oluşmaktadır. Kristalleşme basıncı, çözeltinin doyma derecesine ve kayaç gözeneklerinin büyüklüğüne bağlı olarak, kristalleşme sırasındaki en önemli bozunma mekanizması olarak tanımlanmaktadır (Jefferson, 1993). Tuzlara bağlı bozunma özellikle denizler çevresinde ve ılık iklim koşullarında yaygın olarak görülmektedir. Tuzlar, belirtilen bu ortamlarda rüzgar ile birleştiği zaman, en güçlü bozunma malzemesi olarak işlev görmektedir (Jefforson, 1993,ve Benavente vd., 2001). Tuzlar, yağmur, nem ve sis gibi etmenler aracılığıyla
yapı taşları ile etkileşime girmektedirler. Tuz kristalleşmesine bağlı bozunma, özellikle gözenekli kayaçlar üzerinde etkili olmakla birlikte çatlak ve mikro çatlak içeren kayaçlar üzerinde de önemli etkilere sahiptir (Benavente vd., 2003). Gözenekli ortamlardaki tuzlar, taneler ve bağlayıcı malzeme arasındaki yapışkanlığın yani çimentolaşmanın zayıflamasına neden olur. Çözünme ve kristalleşme döngüsü, kayaçta ağırlık kaybına, tane ve gözenek boyutlarında değişime, ayrışma derecesine ve gözle görülebilir yüzey bozunumlarına neden olmaktadır (Benavente vd., 2001, Benavente vd., 2003, Ünal, 2006).
Bu çalışmada, Orta Anadolu Kapadokya bölgesinden alınan ve yapı taşı olarak kullanılan tüflerin, tuz kristalleşmesine bağlı bozunma özellikleri, ultrasonik hız ölçümleri ve ağırlık kaybı hesaplaması ile kestirilmeye çalışılmıştır. Deneyler; laboratuar ortamında, doğal ortama uygun olarak, 6 farklı tüf çeşidi üzerinde gerçekleştirilmiştir. Elde edilen veriler değerlendirildiğinde, tuz kristalleşmesinin, yapı taşı olarak kullanılan tüflerin bozunmasında etkin rol oynadığı görülmektedir.
1.1 Çalışmanın Amacı
Bu çalışmanın amacı, tuz kristalleşmesi kayaçların bozunmasında etkin olan en önemli bozunma mekanizmalarından biridir. Tuz çözeltisinin; kayaç gözeneklerinin, eklem ve çatlaklarının içine sızması ve buharlaşması sonucu kayaç içerisinde oluşan tuz kristalleşmesi kayaçların bozunmasına neden olmaktadır. Bu çalışma kapsamında Orta Anadolu bölgesinden alınan ve yapı taşı olarak kullanılan bazı tüflerin tuz kristalleşmesine bağlı bozunma özellikleri incelenmiştir.
1.2 Çalışmanın Kapsamı
Tuzlara bağlı olarak bozunma özellikleri denizler çevresinde ve ılık iklim koşullarında yaygın olarak görülmektedir. Tuzlar belirtilen bu ortamlarda nem ve rüzgar ile birleştiği zaman en güçlü bozunma malzemesi olarak işlev görmektedir.
Tuz kristalleşmesi, bozunma özellikle gözenekli kayaçların üzeride etkili olmakla birlikte çatlak ve mikro çatlaklarda önemli etkilere sahiptir. Gözenekli ortamdaki tuzlar; taneler ve bağlayıcı malzeme arasındaki yapışkanlığın yani çimentolaşmanın zayıflamasına neden olur. Çözüm ve kristalleşme döngüsü kayaçta ağırlık kaybına, tane ve gözenek boyutlarında değişme, ayrışma derecesine ve gözle görülebilir yüzey bozunmasına neden olmaktadır (Ünal vd. 2006). Bu çalışma kapsamında aşağıda sıralanan işlemler gerçekleştirilmiştir. Bu işlemler;
• Örnek blokların araziden S.Ü. Maden Mühendisliği laboratuarına taşınması,
• Laboratuarda, fiziksel, mekanik ve tuz kristalleşmesi deneyleri için numunelerin hazırlanması,
• Numuneler üzerinde fiziksel ve mekanik deneylerin yapılması ve bozunma öncesi numunelerin fiziksel ve mekanik özelliklerinin belirlenmesi,
• Numunelerin tuz kristalleşmesine bağlı bozunma deneylerinin yapılması,
• Numunelerin bozunma sonrası mekanik deneylerinin yapılmasıdır.
1.3 Çalışmanın Đçeriği
Bu çalışmada, Orta Anadolu Kapadokya bölgesinden alınan numunelere bir seri mekanik deneyler uygulanmıştır. Çalışma genel olarak 5 ana başlık altında toplanmıştır. Giriş bölümünde, doğal yapı taşlarındaki bozunma tanımlanmıştır. Ayrıca çalışmanın tanımı ve amacı anlatılmıştır.
Kaynak araştırması bölümünde, yapı taşlarının bozunum özellikleri ile ilgili bilgiler verilmiştir ve ayrıca kayaçlar üzerinde tuz çözeltisinin etkisi ile ilgili yapılan araştırmalara yer verilmiştir.
Numunenin hazırlanma aşamaları bölüm III. de anlatılmış ve çalışmada kullanılan analiz yöntemleri ayrıntılı olarak açıklanmıştır. Bölüm IV’ de ise laboratuvar çalışmalar sonucunda tüf numunelerinin, fiziksel ve mekanik özellikleri ve tuz kristalleşmesine bağlı ağırlık kaybı değerleri ve bu ağırlık kaybına bağlı tüflerin mekanik özellikleri ve ultrasonik ölçüm değerlerindeki değişim değerleri belirlenmiştir. Çalışmada elde edilen bulgular ise sonuç bölümünde özetlenmiştir.
BÖLÜM II
KAYNAK ARAŞTIRMASI
Bu bölümde, yapı taşlarının bozunma özellikleri anlatılmış ve önceden yapılmış kayaçlar üzerinde tuz çözeltisinin etkisi ile ilgili araştırmalara yer verilmiştir. Bu çalışmalar aşağıda kısaca özetlenmiştir.
2.1. Doğal Yapı Taşlarının Karakterizasyonu
Doğal yapı taşlarının karakterizasyonu, ocak üretiminden kullanım yerinin seçimine kadar değişen alanda belirleyici rol oynamaktadır. Bunun için bu bölümde doğal taşları karakterize etmek için aşağıda özetlenen özelliklerin belirlenmesi gerekmektedir.
• Fiziksel özellikler: Doğal yapı taşlarının fiziksel özelliklerini belirlemek için özgül ağırlık, birim hacim ağırlık, hacimce su emme, gözeneklilik, doluluk oranı, sertlik vb deneyler yapılmaktadır.
• Kimyasal özellikler: Yapı taşlarının kimyasal bileşimleri kimyasal analizler yardımıyla belirlenmektedir. Örneğin CaO, MgO, SiO2 gibi bileşimlerin
yüzdeleri hesaplanarak tespitler yapılmaktadır.
• Mekanik özellikler: Yapı taşlarının mekanik özellikleri, tek ve üç eksenli basınç dayanımı, nokta yükleme, çekme, eğilme, aşınma, ve makaslama dayanımları deneyler yapılarak belirlenmektedir.
• Petrografik özellikler: Petrografik analizler, yapı taşlarının iç öğelerinin, mineralojik içeriğinin ve aralarındaki geometrik ilişkilerin, örgü veya kristalleşme derecesinin belirlenmesinde kullanılırlar.
• Çevre etkisi kaynaklı özellikler: Kayaçların sıcaklık, soğukluk, yağış vb. dış atmosferik etkilere karşı dayanımlarını belirlemek için yapılmaktadır. Donma-çözülme, asit yağmurları, tuz kristalleşmesine karşı dayanıklılık gibi deneyler bu amaç doğrultusunda yapılmaktadır.
2.2. Doğal Yapı Taşlarının Çevre Etkileşimine Bağlı Olarak Bozunma Özellikleri
Doğal yapı taşları, yapı sektöründe farklı kullanım yerlerinde fiziksel, kimyasal, petrografik, mekanik ve çevresel etkileşimlere maruz kalmaktadır. Bu etkileşim sırasında malzemelerin iç yapısında bir takım bozunmalar oluşmaktadır.
Yapılan bozunma tanımlamaları içinde önceleri bazı çelişki, karışıklık ve eksikler olmasına rağmen, günümüze kadar yapılmış olan araştırmalar neticesinde bozunma olayını en iyi şekilde ifade eden bir tanımlama oluşturmaya çalışılmıştır. Bozunmanın günümüzde en çok kabul gören tanımı, Fookes vd. (1971) tarafından yapılmış olan ve bozunmayı "kayaların hidrosfer ve atmosferin doğrudan etkisi altında kalarak ayrışması olayı" olarak açıklayan tanımdır (Ünver ve Ünal, 1995).
Bozunmanın mekanizması kayaçların toprak (zemin) olarak adlandırılmalarına kadarki süreci etkileyen veya belirleyen evreler olarak tanımlanabilir. Bu evrelerin adlandırıldığı bozunma oranları renk değişikliğine uğramış ve parçalanmış olarak tanımlanmışlardır.
Yukarıda sözü edilen kavramların oluşmasında etken olan faktörlere bağlı olarak bozunma mekanizması birçok araştırmacı (Beavis, 1985, Perry, 1986, Johnson ve DeGraff, 1988) tarafından fiziksel ayrışma. kimyasal ve biyolojik bozunma olmak üzere üç ana grup altında toplanmıştır (Ünver ve Ünal, 1995).
2.2.1. Fiziksel parçalanma (mekanik bozunma)
Fiziksel parçalanma, kaya kütlelerinin ve malzemesinin parçalanması ile oluşur. Kayaların bloklar halinde parçalanması kaya kütlesi içindeki süreksizliklere, taneler halinde parçalanması ise tane sınırlarına ve mineral çatlakları gibi mikro süreksizliklere bağlıdır. Bazı araştırmacılara göre çok az kimyasal değişikliğe yol
açarak oluşan mekanik parçalanmalar da fiziksel parçalanma olarak adlandırılabilir. (Johnson ve Degraff, 1988).
2.2.2. Kimyasal bozunma
Kimyasal bozunma, kayaçlarda minerallerin uzaklaşması, değişime uğrayarak yeni minerallerin oluşması sonucu minerallerin iç yapısının değişimine neden olan karmaşık süreçler topluluğudur. Minerallerin kimyasal bozunma özellikleri her mineral için değişik oranlardadır.
Kimyasal bozunma, hava ve su gibi yeryüzü faktörlerinin neden olduğu bozunma ve suların ve plütonik gazların sebep olduğu alterasyonlar olmak üzere iki değişik şekilde görülebilmektedir. Bu farklılık, her bozunma veya altererasyon işleminin sonucunda malzemelerin farklı dağılım, boyutluluk ve özellikler göstermelerinden kaynaklanmakladır. Kayaların bozunma etkisi en fazla yeryüzünden 100 metre derinliğe kadar gözlenebiliyorsa da, alterasyon etkisine herhangi bir derinlikte rastlanabilir (Richards 1972).
2.2.3. Biyolojik bozunma
Genel olarak, bozunmanın biyolojik etkenler yoluyla oluşması üçüncül öneme sahip olarak değerlendirilmiştir. Biyolojik bozunma, bitkilerin ve hayvanların fiziksel ve kimyasal etkilen sonucu oluşur ve kaya mühendisliği açısından değerlendirme dışı bırakabilir.
2.3. Bozunmanın Hızına ve Derecesine Etki Eden Faktörler
Yerüstü çalışmalarını etkilemesi açısından farklı iklim koşullarında bozunma hızı ve oranlan farklı şekilde meydana gelebilir. Örneğin, nemli ve sıcak iklimin hakim olduğu bölgelerde veya mevsimlerde bozunmaya neden olan kimyasal tepkimelerin hızları artar. Bunun aksine soğuk bölgelerde daha az kimyasal bozunma oluşmasına rağmen donma kuvveti ve buz hareketleri mekanik parçalanmayı artırır.
Çok sıcak ve kuru bölgelerde kimyasal bozunma pek görülmez; bu bölgelerde fiziksel parçalanma başlıca bozunma nedenidir (Ünver ve Ünal, 1995 ).
2.4. Kayaçların Bozunma Özellikleri
Değişik minerallerin bir araya gelmesi sonuca oluşan kayaçların bozunmadan etkilenme oranlan mineral bileşimlerinin toplanı bozunma özelliklerinden çok daha karmaşıktır. Kayaçlarda oluşan bozunma, içerdikleri mineral çeşitleri ve özellikleri ile birlikte, kayacın gözeneklilik ve geçirgenliğine de önemli ölçüde bağlıdır. Örneğin, bazı sedimanter kayaçlarda gözenekler çok fazla olduğu için bütün taneler bozunmadan etkilenirler. Diğer taraftan, bazı masif mağmatik ve volkanik kayaçlarda taneler arası boşluk az olduğundan bozunma sadece kayaç yüzeyi ve çatlak ve eklem düzlemleri boyunca meydana gelir (Ünver ve Ünal, 1995).
2.4.1. Kayaçların bozunabilirliğinin belirlenmesi
Bozunabilirlik, belirli bir süre içerisinde oluşan bozunma miktarının ölçümü olarak tanımlanabilir. Örneğin bir yeraltı açıklığını çevreleyen kaya kütlesi zamanla kaya kütlesi dayanımının azalmasına neden olarak bozunmaya uğrar. Söz konusu bozunma derecesi ve oranının doğru olarak belirlenmesi, yapılan kazı ve tahkimat tasarım mm geçerliliği açısından son derece önemlidir (Ünver ve Ünal, 1995).
Bozunma veya bozunmaya karşı direnç oranlarının belirlenmesi amacıyla çalışmalar ve deneyler yapılmış olmasına rağmen pek tatmin edici sonuçlar elde edilememiştir. Çünkü doğada bozunma üzerine etki eden bütün faktörlerin modellenebildiği bir deney yöntemi henüz bulunamamıştır (Beavis, 1985). Bozunma derecesinin belirlenebilmesi amacıyla ilk olarak donma-çözülme deneyi kullanılmıştır (Bell, 1983). Daha sonra kayaların nemlilik ve kurumaya karşı direncini ölçmeye yarayan bir deney olan. suda dağılmaya karşı dayanıklılık (slake durability). deneyi önerilmiştir (Franklin ve Chandra, 1972). Ancak, bu deney de bozunmayı tek başına karakterize edecek özellikte bulunmamış. sadece kaya bozunabilirlik sınıflandırmasında yararlı olabileceği belirtilmiştir. Suda dağılmaya
karşı dayanıklılık testi sadece mekanik parçalanma (izciliklerinin belirlenmesine yönelik olup diğer bozunma özellikleri konusunda bir belirleyiciliği bulunmamaktadır (Bell, 1983, Beavis,1985).
Franklin ve Chandra (1972) suda dağılmaya karşı dayanıklılık indeksi, bozunma oranı ve şev açısı arasında bir bağlantı kurulması üzerine çalışmalar yapmışlardır. Olivier (1979) tek eksenli basma dayanımı ve şişme katsayısı parametrelerine dayanarak kayaçların duraylığına yönelik çalışmalar yapmıştır.
Taşların bünyelerinde, ana mineral haricinde bulunan bazı kil ve/veya yumuşak kum katmanlar, taşların genel sağlamlığını bozabilmektedir. Bu katmanlar veya yataklar, yukarıda belirtilen doğal olaylar sonucu taş yüzeyinde dökülmeler veya çukurlaşmalar oluşmasına neden olmaktadır. Özellikle kireç taşlarında bu etki çok daha fazla hissedilebilmektedir. Asitli yağmur suları ile yumuşayan bu farklı katmanlar, çukurlaşmalara veya dökülmelere neden olmaktadır. Atmosferdeki ve çevredeki toz partiküllerin yağmur suyu ile taş yüzeyine yapışması ve kapillarite ile içlere nüfuz etmesi, özellikle kum taşlarının ve kireç taşlarının yüzeylerinin siyah bir tabaka ile kaplanmasına neden olmaktadır.
2.5. Minerallerin Bozunma Özellikleri
Bozunma sonucunda meydana gelen mineralojik değişiklikler birçok araştırmacı tarafından detaylı olarak çalışılmıştır, (Ollier, 1969 ,Velde ve Meunier, 1989, Dobereiner ve Porto, 1993). Genel bir ifadeyle, minerallerin bozunması olayı sebep-sonuç ve etkilenme derecesi gibi özellikler doğrultusunda tanımlanabilir.
Ollier (1969) minerallerin bozunması olayına tamamıyla kimyasal açıdan bakılmaması gerektiğini ve aynı bileşime sahip minerallerin farklı oranlarda bozunmaya maruz kalabildiklerini belirtmiştir. Bu nedenle, kimyasal bileşimin tek başına bozunmanın göstergesi olamayacağı anlaşılmaktadır. Minerallerin bozunma özelliklerindeki farklılıklar yapı, bileşim ve az da olsa çevresel etkilere bağlıdır. Kayaçları oluşturan mineraller işlevleri açısından, kayacı oluşturan ana mineraller ve
bağlayıcı mineraller olarak iki gruba ayrılabilirler. Bozunma sonucunda kayacı oluşturan ana mineraller bağlayıcı minerallere dönüşürler ve bozunmanın devam etmesi ile bağlayıcı minerallerin işlevlerini yerine getirememeleri sonucunda daha ileri derecede bozunma meydana gelir (Ollier, 1969).
2.6. Bozunma Sınıflandırmaları
Kaya mühendisliğinde genel anlamda kullanılmak üzere henüz evrensel bir kaya kütlesi sınıflandırma sistemi oluşturulamamıştır. Günümüze kadar geliştirilen kaya kütlesi sınıflandırma sistemleri tünel tasarımı veya şev duraylılığı gibi özel mühendislik tasarımlarında kullanılmışlardır. Kayaların bozunma özellikleri kaya mühendisliğinde kendi içinde bir sınıflandırma oluşturması ile birlikte diğer kaya kütlesi ve kaya malzemesi sınıflandırmalarında da mutlaka göz önünde bulundurulması gereken özel bir parametre olarak düşünülmelidir (Ünver ve Ünal, 1995).
Günümüze kadar kaya kütlesi ve kaya malzemesinin bozunması ile ilgili özelliklerinin belirlenebilmesi amacıyla çeşitli araştırmacılar tarafından çalışmalar yapılmıştır (Illiev, 1967, Martin ve Millar, 1974, Dearman, 1976, Đrfan ve Dearman, 1978, Bell 1983, Beavis, 1985, Bacciarelli, 1993, Waltham, 1994). Sınıflandırma sistemleri aşağıda kısaca özetlenen sınıflandırma programındaki kriterlere göre yapılmıştır. Diğer bir deyişle, farklılıkların belirlenmesi amaçlanmıştır. Örneğin, Illiev (1967) kayaç içindeki ses yayılım hızı indeksini kullanarak farklı bozunma derecelerini karakterize edebilmiştir (Ünver ve Ünal, 1995).
Richards (1972) bozunmaya uğramış kayaçların sınıflandırılmasına yönelik bir program oluşturmuştur. Söz konusu sınıflandırma programı aşağıda özetlenmiştir (Ünver ve Ünal, 1995).
• Bozunma profilinin sınırlarına göre sınıflandırma,
• Sadece mutlak dayanım değerlerine (tek eksenli basma, tek eksenli çekme dayanımları ve nokta yükü dayanımı indeksi) bağlı sınıflandırma,
• Sayısal bozunma endekslerine dayanan sınıflandırma,
Beavis (1985) mühendislik amaçlarına yönelik olarak yapılacak olan bozunma sınıflaması sistemlerinde aşağıda belirtilen kriterlerin mutlaka bulunması gerektiğini belirtmiştir (Ünver ve Ünal, 1995).
• Dokusunu ve rengini de açıklayacak şekilde kayacın tanımlanması,
• Tek eksenli basma dayanımı ve Özellikle nokta yükü dayanımı,
• Süreksizlik aralığı indeksi,
• Kaya kalitesi göstergesi (RQD).
• Kaya-zemin oranı,
• Elastisite özellikleri,
• Gözeneklilik miktarı,
• Mikro indeksler (mikro petrografik indeks,mikro kırık indeksi)
Önerilen bozunma sınıflandırma sistemlerine örnek olarak Çizelge 7'de Đrfan ve Dearman'ın, (1978) geliştirdiği yöntem verilebilir. Bu yöntemde, kaya bozunmamış taze kaya ile zemin arasında 6 kategoriye ayrılmıştır (Ünver ve Ünal, 1995).
Kaya kütlesinin maruz kalmış olduğu bozunmanın derinliğinin saptanması işlemi oldukça önemlidir. Jeofizik yöntemler bozunma derinliğinin saptanmasında ve kaya kütlesinin özelliklerinin belirlenmesinde kullanılan ekonomik yöntemlerdir. Sismik yöntemler ile kaya kütlesi içindeki bozunmuş kaya kütlesi derinliği belirlendikten sonra yapılan sondajlarla bulunan sonuçların doğru olduğu anlaşılmıştır (Forth ve Piatt-Higgins, 1981).
Price (1993) tarafından kayaların bozunma derecelerini sayısal olarak açıklayan bir yöntem önerilmiştir. Bu yöntem, özellikle, yerüstünde bulunan kaya
kütlelerinin bozunma derecelerini sayısal olarak açıklamaktadır. Madencilik faaliyetleri sırasında yeraltı veya yerüstü kazısının yapılmış olduğu kaya kütlesinin zamana ve dış etkenlere bağlı olarak bozunmasının kaya mühendisliği açısından büyük önemi olmasına rağmen, Price (1993) tarafından önerilen sayısal bozunma sınıflaması ile açıklanması mümkün değildir (Ünver ve Ünal , 1995).
2.7. Kayaçlarda Tuz Kristalleşmesine Bağlı Bozunma
Kayaç üzerinde tuz çözeltisinin etkisi ile ilgili bir çok deneysel araştırmalar yapılmıştır. Bu araştırma konularından; tuz kombinasyonu tarafından kum taşında deneysel araştırmalar, Tuz ayrışmasının deneysel incelemesinde kireç taşı ile kayaç özellikleri ilişkisi ve Tuz aşınmasında kireç taşların direncinin karşılaştırılması yapılan çalışmalardan bazılarıdır. Bu çalışmalar alt başlıklar şeklinde aşağıda özetlenmiştir.
2.7.1 Tuz kombinasyonu tarafından kum taşında deneysel araştırmalar
Tuz ayrışma topluluklarının oluşumlarında dış etkinliklerin etkisizliğini laboratuar deneyleri tanımlamıştır. Kuvars ve kayaç küpleri tuz solüsyon kumunda tekrar tekrar ıslatılarak seri halde doğal suyunu bozuşmasını ortadan kaldırmak için fırınlanmıştır. Bozuşma tepkisi alojen ve jips aliminyum tepkimesinde sodyum kloritle preslenme usuluyle çoğaltılarak potasyum aliminyumda ve aliminyumda her iki tepkimede de gözlenmiştir. Sodyum klorit beklenildiği gibi jips ile kayda değer yapısal olarak tuzun yalnız başına olduğundan daha fazla kombine oluşturmuştur. Đndikelerin sonucunda bozuşma davranışalrının suyun ayrı ayrı bozuşma kurallarına bağlı olmadığını önceden söylemek zor olduğunu göstermektedir. Bozuşmaların çoğalmasında bazı tuz çözeltilerinin kombinasyonu mümkündür.
Çalışılan bir çok laboratuar deneyler bozuşmalarda farklı tuzlar kendine göre farklı davranışlar göstermiştir, zamanla bazı doğal oluşum tuzları sodyum sülfat, magnezyum sülfat ve sodyum karbonat kayaçlara, sodyum klorit, kalsiyum sülfat(jips) göre daha fazla zarar vermektedir. Yine de doğada tek tuz oluşumu az da
olsa kayaç yüzeyinde olabilmektedir. Çoğunlukla iki ya da daha fazla tuz oluşumu belirli yerlerde oluşmaktadır. Buna karşın ayrı oluşumlarına neden olan hasarların azalması veya artmasında tuzların nasıl birbirlerini etkileyebileceği az da olsa bazı çalışmalarda tespit edilmiştir.
Bu araştırmada öncü olan Goudie (1986) deneylerinde genişletilmiş karışım tuz seviyelerinin serisini kullandı. Đncelemelerinde çöl çevrelerinden alınan tuza doygun sulu, geçerliliği olmayan kayaçlarda bozuşma sonuçlarını aldı. Son zamanlarda daha çok Williams ve Robinson(1998) bozuşma davranışları konusunda Avrupa’nın merkezinde Elbsandstein`den grup dışı oluşum gösteren tuzları baz almışlardır ve her ikisi de solusyonlarıyla birlikte farklı tuzlarda tuz kombinasyonlarıyla denenmiştir. Tuzlar potasyum aliminyum, amonyum aliminyum ve potasyum aliminyum aliminyum ile kombine olarak çalışılmıştır. Bu aliminyumlar jips, alojen veya kermohalit ile özel olarak birleştirilerek test edilmişlerdir. Bu deneyler göstermiştir ki:
• Alojen bozuşmada etksiz
• Aliminyumda yüksek derecede yıkıcı
• Jips kendi başına minimum kırıcı ancak jips artılırsa her bir aliminyum tarafından önemli özellikle de amonyum aliminyumda.
• Jips ve alojen azaltıldığında bu tuzlarda çok az zarara neden olmaktadır.
Kaynağa göre orta Avrupa’ da bunan bazı tuzlar korunmasız doğal kayaçlar üzerinde geçmiş Đngiliz araştırmacılar tarafından da fark edilen tuz ayrışmaları oluşabilmektedir. Araştırmacılar karışım tuzlarında bozuşma aktiviteleri üzerinde çalışmışlardır. Bu belgeler iki ayrı deneyin sonuçlarını açıklamıştır.(Robinson vd., 2000 )
Önceki deneyde Philpots Quarry Batı Hoathly`nın yanındaki Batı Sussex ten aldığı Ardingly kumtaşını Elbsandstin`in yerine koymuştur. Ardingly kumtaşı, geçmişte William ve Robinson (1998) tarafından yapılan dondurucu bozuşma etkisi olarak numaralandırılmış Lower Creatceous `na göre iyi zerreli, zayıf çimentolu ,
yüksek kuvarslı ve gözenekli kumatşıdır. Anca isteğe göre 75 x 75 x 75 mm lik bloklara kesilmiştir. Her bir küp ağlı paketlenmiş, 3.5x 5.0 olarak numuneler hazırlanmış ve 69 saat 50 c de kendi ağırlıklarını alana kadar bu paketlerde fırınlara asılarak kurutulmaya bırakılmıştır. Paketler fırından çıkarılmıştır. 1 saat soğumaya bırakılmıştır. Daha sonra kendi tuz solusyonlarına veya deionized suya paketlerinden 5 gruba ayrılarak bırakılmıştır. 2 saat sonra her bir paket sallanarak kum zerrelerinin ve küçük kum parçalarının ağlı paketlerden süzülmesi sağlanmıştır. Daha sonra solüsyonlardan çıkarılıp birkaç dakika kurutmadan önce solüsyon suyunun süzülmesine sağlanmıştır. Daha sonra 69 saat boyunca 50 derecede her bir numune kendi paketinde fırınlanmıştır (Robinson vd., 2000)
Bu 72 saatlik süreç içindeki ıslatma ve kurutma işlemleri aşağıda görülen Deney- 1 için 20 defa deney 2 için 35 defa tekrar edilmiştir. En sonunda deney küpleri tuz içeriği gidene kadar tekrar solusyonda ıslatıp deinozied suda yıkayarak son fırınlama ve ağırlık ölçümüne tabii tutulmuşlardır.
DENEY- 1
Bu deneyde; halit, alojen, jips, potasyum aliminyum ve amonyum aliminyumun kendi etkisi ve aliminyıumların kombinesinde halit ve alojenle birlikte etkisinin bozuşmaya etkileri üzerinde çalışıldı. Doygun solüsyondaki her bir tuz kristallerin 35-40 derecelik tuzlu suda sonra 20 - 25 derecelik ılık çevre koşulları solüsyonunda, sonra doğal doymuş likitte çözünemeyeceğini ortaya çıkarmıştır. Ortaya çıkan aynı ölçülerde karıştırılmış doygun çözeltinin her bir tuz ilişiğine etkisi tuz solüsyon kombinesidir. Deneyler ayrı gruplar için 1998 de deneylerde kullanılan benzer kayaçlar için tasarlanmıştır. Görsel incelemeler hiçbir fark olmadığını önerir ancak testlerde benzer kayaçların alojen, jips grupları gibi ortalama eski kayıtlara göre %42 civarında bir ağırlık kaybına maruz kaldığı gözlenmiştir. Bu nedenle biz ikinci setteki deneylerde kullanılan kayaçların birinci setteki kayaçların durabilitelerinden farklı olduğunu çözümünü bulmak zorundayız. Đsteğe göre alınan kayaç bozuşması ve dirençleri bilinen kayaçlar olmadığı ve farklı yataklardan alındığı ortaya çıkmıştır.
Bu karışıklığa rağmen daha önceki deneylerle örtüşen şey aliminyum tuzlarının testlerde alojen, halit ve jipse göre çok daha fazla yıkıcı olduğunun gözlenmesidir. Bu kombinasyonda alojen kapsamı veya artışı aliminyum tuzlarına ve az da olsa jipse zarar vermektedir. Zıt olarak halit kendi başına jips ve alojene göre çok daha az yıkıcı ve aliminyum tuzlarının yıkıcılığını azaltmaktadır ( Robinson vd., 2000 ). Sonuçların önergelerinde halit ve jipsin grup olarak karıştırılması tuz kendi başına olursa zarar vermektedir. Bununla beraber kullanılan ve geçmiş deneylerle mukayese edilen durabilite kumtaşlarında her ikisinde de halit tek başına denenmemiştir. Doğada nadir olarak bozuşma gösteren jips bu bozuşma deneylerinde uzun süreçten sonra bozunma göstermiştir. Laboratuar deneyleri jipsin kayaç bozuşmalarında etkisiz olduğunu tespit etmiştir. Ayrıca kumtaşı yüzeylerinde kabarcık oluşturduklarını tespit etmiştir. Çünkü doğada jips halit ile birlikte nadir bulunur ikinci deney bu iki tuz kombinasyonunun bozuşmaya etkisini bulmaya yöneliktir.
DENEY-2
Bu deney sadece halit ve jipsin tepkilerini göz önünde bulundurmak için yapılmıştır. Đki grup halit ve jips kombinesi bir solüyonda hazılanıp iki ayrı tuz solüsyonunda ıslatılmıştır. Birinci grup birbirine karıştırılmış 25:75, 50:50 ve 75:25 hacmindeki solüsyonlarında ıslatılarak hazırlanmıştır. Đkinci solüsyon benzer biçimde fakat aynı kombineli suya tekrar ıslatılarak ve çıkarıldığında daha fazla halit ve jips eklenerek yapılmıştır
Bütün solüsyonlar Goudie ve williams ve robinson örneğindeki gibi benzer büyüklüklerde çok az zararlar vermiştir. 2. deney, 1 deneyden daha güçlü bir kırıcı olmuştur çünkü tekrar sayısı 20 den 35 e yükseltilmiştir. Yine de sonuçlar ıslanmış solusyondaki halit ve jipsin kendi göze çarpan az yıkıcı özelliği 50:50 olarak karıştırıldığında ortaya çıktığı doğrulanmıştır. Halit- jips oranı 75:25 e artırıldığında daha fazla zararlı, Azaltılarak 25: 75 oranında halit yalnız olduğundaki zarar noktasıyla benzerlik göstermektedir. Yeniden doygunlaştırılmış kombine solusyonu halit jips oranı 50: 50 olduğun zaman ciddi ve artan zarar vermektedir.ama etki 25: 75 ve 75: 25 oranından daha küçük olan doygun çözeltiden kaynaklanmaktadır.
Bütün hepsi göz önünde bulundurularak her biri tuz kombinesi için yüksek önem taşıyarak ağırlık kaybına yol açar fakat doygun çözelti seviyesi solüyonda önem arz etmez( Robinson vd., 2000).
Gouide (1986) da 11 kombinasyon olan farklı tuzlarda “iki farklı tuzun genel olarak kombinasyonunda birbirlerine ve ikisi ayrı ayrı düşünüldüğünde herhangi etkileyici bir etken olmadığını” öne sürmüştür. Bu sonuç mantıksal olarak doygun bir çözelti olduğunda yıkıcı tuz herhangi bir aliminyum veya az miktarda halit, jips veya alojenle karıştırıldığında sadece %50 olarak sade tuz hacmindeki gibi takdim edilen yıkıcı tuz kombinesi oluşacağını gösterir. Sonuç olarak diğer şeyler tuz solusyonunda seyreltmek veya bozuşmada eşit olacaktır.
Yine de günümüzdeki deney sonuçları bunların hepsinde böyle olmadığını göstermiştir. Bozuşma etkilerinde ya da etkisizliğinde bazı tuzların en az yapısında ve bazı kombine solüsyon artışlarında kendi kendilerine gerçekleşen bozuşmadan daha fazla veya eşit derecede bozuşma geçirdikleri saptanmıştır. Buna zıt olarak tuz kombinelerinin yalın olan tuzlara göre daha az bozuşma gerçekleşebileceği de saptanmıştır. Bunlar bozuşma başlangıçlarının seviyelerinin jips veya alojen kombinesi, aliminyum artışı ikili tuz kombineleri olsa dahi tuza etki ettiği gözlenmiştir.
Kombine halit ve jips solüsyonu bozuşması ikili tuz kombinesinden daha çabuk gruplanır ve bozuşur. Aynı zamanda yalın tuzdan az ve daha az hasar görmüş konumdadır. Đlginç olan Goudie (1986) daki deneylerinde halit ve jips beraberken söz konusu kayaçların ayrı ayrı olduklarında daha yıkıcı olduğunu ima etmişti. Her ne kadar dikkate alınacak kısım sonuca yansımamıştır. Çünkü başlangıç bozunma safhası ele alınmamıştır.
Đki eşit nicelik ele alındığında iki doymuş tuz çözeltisi birbir ile karıştırıldığında doygunluk derecesi ana çözeltilerin iyon bileşimine bağlıdır. Eğer iki çözeltide iyon dengesi birbirine uygun olursa kombine de ona uygun olarak
çözünür. Bunlarda jips ve alojen çözeltisindeki iyon dengeleri diğer doygun çözeltisindeki iyon dengesine uyum halinde olursa aradaki aliminyum dengelerine bağlı olarak tekrar doygunlaşır. Hiçbir eklenti ana çözeltideki tuz kristallerini yok sayamaz.( Robinson vd., 2000).
2.7.2 Tuz ayrışmasının deneysel incelemesinde kireçtaşlarıyla kayaç özellikleri ilişkisi
Britanya ve Avrupa Mezosoyik döneme ait 21 farklı kayaç üzerinde sodyum sülfat (Na2SO4) kullanılarak tuz ayrışmasını incelemiştir. Bu deneyi 3 şekilde değerlendirmiştir.
• Tuz ayrışmasının zarar gören yüzündeki farklı tipteki kireçtaşlarının durabilite karşılaştırma değerlendirmesi
• Elastize modulünün elastize değerleri ve tepkime içindeki oluşabilecek kayaç direncinin tuz ayrışmasındaki faktörleri
• Ani çıkış değerlerini kullanarak, kayacın sıkılığındaki değişikliği elastize modülüyle birlikte ayrışmadaki belirli izlerini ve kütle azalımını ölçmek.
Kayaç kalitelerinin ölçülebilir değerleri her biri kendi çapında tayin edilmiştir. Bunlar:
• Verilen su giriş miktarının gaz girişine izin vermeden boş bölgeleri doldururkenki ölçümleri, su absorbe kapasitesi (WAC)
• Çözeltiden ıslanmış kaya tuzunun değeri
• Yoğunluk
• Elastize modülünü ihtiva etmektedir.
Kayaçlarda Alison`un (1987) uyguladığı yöntem olan ani hassas çıkış tekniği esas alınarak elastize modülleri ölçülmüştür. Elastize modülü kayacın rijitliğine spesifik ölçümlerle klasik bir yoğunlaşmaya sebebiyet vermektedir. Bu yöntem bir çok kayaçta veya çeşitli kişiler tarafından ayrışma prosedürleri konsantresi olarak kullanıldı. Bu kişiler arasında donmada (Whalley ve McGreevy, 1992, Fahey ve Gowan, 1979, Prick, 1997, Stark, 1997, Auberg ve Setzer ,1997) tuz ayrışmasında
(Weiss 1992, Prick 1996) ve yanma (Goudie 1992, Allison ve Goudie, 1994). Bu seçimlerinde çeşitli nedenler vardır. Bunlar:
• Elastizede kayacın davranış değişikliği yani durabilitesi,
• Elaztizenin farklı kayaç kalitlerinin (yoğunluk, yüzey, porozite vb) etkenlere bağlı olarak değişiklik göstermesi
• Elastize modulu ve basınç dayanımı arasında çok yakın bir ilişki vardır. (Alisson,1987) kireçtaşı (Sacpazis, 1990) buna küçük bir örnektir.
• Yüksek elstize değeri düşük ayrışmayı gösterir.
• Ultrasonik teknikler kullanılarak elastize modülü yapı bozunmasına uğrmadan basitçe ölçülebilir.
Bu çalışmada uygulanan metotlar aşağıda sıralanmıştır.
1) 21 örnekten alınan 3 numune kayaç 40 C `de %50 nemde çevresel koşullardaki kabinde kendi konsantrelerine kurutuldu.
2) Ağırlıkları ondalık olarak ve kendi ölçülerindeydi. Bu değerler en yakın milimetreye uygun olarak kaydedildi.
3) Damıtılmış suda 48 saat bekletildi. Su absorbe (WAC) kapasitelerini belirlemek için nem ağırlıkları kendi kuru ağırlığına oranlandı.
4) Konsantreler kurutulduktan sonra 40 C de %50 RH`de o ağırlıkları ile Grindosonic okumalar yoğunlukları hesaplandı
5) 24 saat doygun Na2SO4 çözeltisinde tamamen sıvı içinde kalacak şekilde
bırakıldı. Ve 40 C `de %50 RH`da kurutuldu.
6) Bütün bu aşamalar diğer 9 periyotda her bir numuneden konsantre ölçüleri alınarak Grindosonik okumalarla birlikte devam edildi.
Sonuç olarak, 10 defa uygulanan sodyum sülfat solüsyonunda yapılan tuz bozuşması 21 kireçtaşı tipinin çok fazla zıt kaynaşma değişikliği gösterdiğini ortaya çıkardı. Bir grup örnek hızla ve geniş bir şekilde çöktü, farklı bir grup büyük ölçüde tuzu absorbe etti fakat sonradan kırıldı. Üçüncü grup belli bir limite kadar tuzu absorbe ettikten sonra herhangi bir ağırlık kaybına uğramadı ve her hangi bir kaynaşma belirlenmedi (Goudie, 1999).
Kayaçlar yüksek elastize modulu değerlerine, yüksek yoğunluğa, düşük su absorbe kapasitesine ve tuz direnç eğilimene rağmen , kayaç düşük elastize modulu, düşük yoğunluk, yüksek su absorbe kapasitesi ve yüksek tuz direnç eğilimine kendi içinde doymamasının açıklanması veya kayaç önceden bildirmesine karşın tuz bozuşması gerçekleşmektedir (Goudie, 1999).
2.7.3 Tuz aşınmasında kireçtaşının direncinin karşılaştırılması
19 farklı kireçtaşı üzerinde tuz aşınmasının ve donma erime etkisini araştırmıştır. Yapı taşlarının direnciyle 1820 ve 1830 yılları arasında ve 19. yüzyıl süresince bu çalışmalara devam edildi. Luguer’e göre bir donma odası kullanılarak iki yöntem karşılaştırılabilmiştir. Luguer; tuzda donmadan kaynaklanan aşırı bir aşınmanın olduğunu gördü ve ayrıca Luguer, kayaçların sıralanmasında direnme süresinin iki yöntemle aynı olmadığı sonucuna vardı.
Soğuk ortamlarda donma ve tuz etkisi yöntemleri ya tek başına yada birlikteyken her ikisi de bozunmaya neden olmaktadır. Tuzun aşınma gücü kutup bölgelerinde ve eski kaynaklardan Evans tarafından incelendi. Matsuoka tarafından Antartikada yapılan bir çok araştırmalar vardır.
Mühendislik yapılarında tuzların etkileri ile ilgili araştırmalara bakıldığında tuz ve donmanın rolü kısmen de olsa artmıştır. fakat burada bu iki faktörün doğası hakkında önemli bir çekişme sözkonusudur.
Britanya, Fransa ve Portekizden alınan mesezoik kireçtaşlarının 19 farklı nımuneleri üzerinde çalışıldı. Deney için kullanılacak numuneler ocaktan bloklar halinde kesildi ve 10 x 3 x 2 cm ebatlarına getirildi.
• 19 kayaç tiplerinin her bir 3 numunesi %50 nem ve 40 C ° sıcaklıkta sabit ağırlığına kadar kurutulmuştur.
• Kayaç iki ondalık halinde tartılmış ve mm cinsinden ölçülmüştür.
• 48 saat suda bekletildi ve ıslak ağırlıkları ölçüldü, kayaçların kuru ağırlıkları ile ıslak ağırlıkları karşılaştırılmıştır.
• Kayaçlar 40 C° sıcaklıkta kurutulmuştur.Bu kurutma işlemi %50 Rh ve Grindosonic okumaları da yapılmıştır.Ağırlıkları ve yoğunlukları hesaplanmıştır.
• 24 saat doygun haldeki Sodyum Sülfat çözeltisine daldırılmış ve çözeltiden alınıp 40 C° sıcaklıkta ve %90 Rh da kurutulmuştur.
• Bu deney 9 devrede tamamlanmıştır.
Bu deney sonucunda numunelerin ilk ve 9. devre sonunda ağırlıkları arasına bir artış olduğu, yıkama sonunda ise ağırlıklarında azalma olmaktadır. (Goudie, 1999).
BÖLÜM III
ÇALIŞMADA KULLANILAN MALZEME VE YÖNTEMLER
Bu bölümde, çalışma sahasının coğrafik bilgileri, sahanın jeolojisi, numunelerin hazırlanması ve çalışmada kullanılan deney yöntemleri ayrıntılı olarak anlatılmıştır.
3.1 Numune Alınan Bölgenin Coğrafi Bilgileri
Bu çalışmada kullanılan numuneler; genel olarak Kapadokya olarak adlandırılan Đç Anadolu Bölgesinin; Kayseri-Niğde-Nevşehir-Aksaray arasında yer alan volkanik serpintilerinin olduğu bölgelerden alınmıştır. Numune alınan bölgelerinin yer bulduru haritası Şekil 3.1’de verilmiştir.
Erciyes, Hasan Dağı, Melendiz ve Güllüdağ jeolojik devirlerde aktif birer volkan durumundaydı. Neojen gölleri altındaki yanardağlardan çıkan lavlar, platoda göller ve akarsular üzerinde 100-150 m kalınlığında, farklı sertlikte birer tüf tabakası meydana getirmiştir. Bu tabakanın yapısında tüfün dışında, tüffit, ignimbrit, tüf, lahar, volkan külü, kil, kumtaşı, marn, aglomera ve bazalt gibi jeolojik kayaçlar da bulunmaktadır. Özellikle volkaniklere bağlı riyolit – dasit türü tüfit kayaçlar ilgi görmektedir. Bünyelerinde serbest olarak kuvars mineralleri bulunabilir. Tüfler sedimanter kayaçlar gibi tabakalanma gösterebilmektedir. Doğal olarak değişik renkteki özellikle beyaz, pembe, sarı-kırmızı desenli ve yeşil renklerin hakim olduğu tüfler ekonomik olarak üretilmektedir (Sassano, 1964 ).
Şekil 3.1. Numune alınan bölgenin yer bulduru haritası
3.2. Numune Alınan Bölgenin Genel Jeolojisi ve Tektonik Yapısı
Bu çalışma için alınan tüf numunelerin bulunduğu bölgede Paleozoik yaşlı metamorfik kayaçlar, Paleozoik-Mesozoik yaşlı çökel kayaçlar, ofiyolitik kayaçlar, granitoyitik kayaçlar, Paleosen-Eosen-Oligosen yaşlı çökel kayaçlar ile Eosen yaşlı volkanikler, Miyosen-Pliyosen ve Kuvaterner yaşlı volkanik ve çökel kayaçlar yer almaktadır (Dönmez vd., 2003) Miyosen ve sonrası volkanik kayaçların genel dağılımı Şekil 3.2’de görülmektedir.
Şekil 3.2 Miyosen ve sonrası volkanitlerin genel dağılımı (Dönmez vd., 2003)
1960'lı yıllardan itibaren bölgede volkanizma açısından çeşitli çalışmalar yapılmıştır. Genel olarak bütün araştırıcılar Orta Anadolu'da özellikle Orta Miyosen'den itibaren şiddetli bir volkanik faaliyetin başladığını ve volkanizmanın Pliyosen ve Kuvaterner'de de devam ettiğini belirtmişlerdir.
Beekman (1963), Đncesu kuzeyinde piroksen bazaltlardan oluşan lavları iri taneli, bazen ince taneli lavlar olarak tanımlamaktadır. Deney için alınan numunelerin bulunduğu bölge içerisinde bulunan Acıgöl çevresinde ilk kez ayrıntılı olarak Sassano (1964) çalışmış ve volkanizmanın birkaç evrede etkin olduğunu
belirterek, bölgedeki morfolojik yapıların birkaç küçük kalderanın varlığına işaret ettiğini öne sürmüştür. Orta Anadolu Senozoik Volkanizması'nda çalışmalar yapan Pasquare (1968) volkanizmanın ilk kez Orta Miyosen'de ignimbritlerle başladığını, bunu volkanik kül, lapilli tüf ve aglomeraların izlediğini, daha sonra bazaltik andezit, dasit ve riyodasitlerin oluştuklarını, en son olarak da Hasan Dağı'nın Kuvaterner yaşlı bazaltik lavlarıyla volkanizmanın sona erdiğini belirtmiştir. Acıgöl Göllüdağ Volkanitleri’nde çalışan Batum (1975) volkanizma'nın Üst Miyosen'de andezitik lav akıntıları ve domlarla başladığını, Alt Pliyosen'de çeşitli tüfler, andezitik lavlar ve ignimbritlerin oluştuğunu, Alt Kuvaterner'de (Pleistosen) tüfler, riyolitik domlar ve lav akıntılarının yer aldığını, Üst Kuvaterner'de (Holosen) ise önce andezitler ve en son olarak da bazaltların oluştuğunu belirtmiştir. Innocenti vd., (1975) göre Tomarza, Kayseri, Erciyes Dağı, Đncesu dolaylarında yaptıkları yaş tayinlerinde ignimbritlerde 8.5 my ( milyon yıl), 4.4 my, 3.5 my, 2.8 my, 2.7 my, tüflerde 7.8 my, andezitlerde 5 my, 5.1 my, riyolitlerde 5.4 my, dasitlerde 10.1 my, 0.9 my gibi değerler bulmuşlardır. Besang vd., (1977) göre, bölgedeki Üst Miyosen ve Alt Pliyosen yaşlı volkanik kayaçlarda radyometrik yaş belirlemeleri yaparak benzer sonuçlar elde etmişlerdir. Ayrancı (1970), Erciyes Dağı'nda yaptığı çalışmalarda Erciyes volkanizması'nın 3 evrede oluştuğunu, Güner ve Emre (1983), Erciyes Dağı ve çevresinde bazaltlardan riyolite kadar kalkalkalen ailenin tüm ürünlerini içeren bir volkanizmanın olduğunu, lavların mineralojik bileşiminin Pasifik Çevresi Ada Yayı Volkanikleri'nin bileşimine uyduklarını, kimyasal bileşimlerinin ise Pasifik Çevresi ve And Tipi Kayaç Serileri arasında geçiş gösterdiklerini belirtmektedirler (Ercan 1987).
Nagao ve arkadaşlarının, Erciyes Volkanitleri’nde ki çalışmalarında çeşitli yaş tayinleri ile izotop analizleri yaptıkları ifade edilmiştir. Öngür (1978) Acıgöl Bölgesi'nde büyük bir kalderanın yer aldığını belirterek, kalderanın çevresinde basamaklı fayların bulunduğunu ve birkaç evrede püsküren tüf ve ignimbritlerin bu kalderanın oluşmasına neden olduklarını öne sürmüştür. Ekingen (1982), gravite, manyetik ve derin elektrik sondajları gibi jeofiziksel çalışmaların da Acıgöl Kalderası'nın varlığını kanıtladığını ve bu çöküntü alanının 150 km2 büyüklük ve 2000 m derinliğe sahip bulunduğunu belirtmiştir. Yıldırım ve Özgür (1981), Acıgöl
Kalderası'nın elipsoid biçimde ve 8x12 km boyutunda olduğunu ve evrimini 5 evrede tamamladığını öne sürmüşlerdir.
Acıgöl Kalderası içindeki domlarda yer alan obsidiyenlerle, kaldera çevresindeki basamak faylarla sınırlı olan alanlardaki obsidiyenler arasında bir yaş farkı olduğunu belirtmiştir. Deney için alınan numunelerin bulunduğu bölgenin güneyinde yer alan Gelveri ve Kızılcın arasındaki volkanitlerde petrokimyasal ve volkanolojik çalışmalar yaparak bölgedeki Senozoik Volkanizması'nın Üst Miyosen'de andezitik lavlarla başladığını, Alt Pliyosen'de önce tüfler, sonra andezitik lavlar ve ignimbritlerin oluştuğunu, Kuvaterner'de ise önce bazalt görünümlü andezitik, daha sonra bazaltik lavlar ve domsal yapıda riyolitik lavlar, perlitler ve obsidiyenlerin meydana geldiklerini, volkanitlerin çoğunlukla kalkalkalin, sadece Kuvaterner yaşlı bazaltik lavların bir kısmının hafif alkalin özellikler taşıdıklarını esas olarak kabuk, kısmen de manto kökenli oldukları sonucuna varmışlardır (Ercan, 1987).
Orta Anadolu'da değişik mevkilerden çıkan doğal gazlardan çeşitli örnekler alarak bileşimlerini incelemiş ve bu gazların büyük bir kısmının volkanik kökenli olduklarını tespit etmişlerdir.. Ercan ve Yıldırım (1988), Acıgöl Maarı'nda çalışarak "base surge" patlama yapılan gözlemişler ve maar içinde sıcak gaz ve buhar çıkışları olduğunu belirtmişlerdir. Pasquare vd. (1988) Orta Anadolu'da yer alan Neojen ve Kuvaterner yaşlı volkanitlerde çalışmalar yaparak, bunların Afro-Arabian ve Avrasya Plakaları'nın çarpışmaları sonucunda meydana gelen kıtasal yay volkanitleri olduklarını öne sürmüşlerdir. Hasandağ Volkanizması'nda çalışmalar yapan Aydar (1992)'a göre,Hasandağ volkanizması'nın gelişimi Paleo, Meso ve Neo-Hasandağ olmak üzere üç aşamada olmuştur. Paleo-Hasan Dağı, bazaltik andezit karakterdeki lav akıntıları ile karakterize olup daha sonra ignimbirit çıkmış ve kaldera oluşmuştur. Meso-Hasan Dağı ise; bu kaldera içinde bazaltik andezit ve andezitik lavlar ve dom-akıntılar şeklinde yükselmiştir. Đki büyük ignimbirit püskürmesini takiben oluşan çökme ile ikinci kaldera oluşmuştur. Neo-Hasan Dağı; ikinci kalderayı dolduran felsik andezitik lavlar ve domlar ile yine onlarla beraber bulunan kızgın akma çökellerinin çıkışı ile karakterizedir. Daha sonra riyolitik ignimbirit yayılımları
gerçekleşerek, Büyük Hasan Dağı'nın üzerinde küçük bir kaldere oluşmuştur (Dönmez vd. 2003).
3.3. Numunelerin Hazırlanması
Çalışmada kullanılan ve yukarıda bahsedilen kayaç türleri halen yapı taşı ocakları olarak işletilmektedir. Kayseri’de Kızılören, Đncesu, Talas ve Nevşehir’de Ürgüp, Başdere ve Demirtaş da bulunan işletmelerden temin edilen numuneler ve kodları Çizelge 3.1’de verilmiştir. 6 farklı bölgeden alınan tüf numuneleri 30 x 65 x 15 cm’lik bloklar (Şekil 3.3) şeklinde, Selçuk Üniversitesi Maden Mühendisliği Bölümü laboratuarına taşınmıştır. Bu bloklardan, her bir türden 30’ar adet olmak üzere toplam 180 adet NX karot numuneler hazırlanmıştır (Şekil 3.4). Çalışmada kullanılan numunelerin sayısı ve boyutları Çizelge 3.2’de özetlenmiştir.
Şekil 3.4. Çalışmada kullanılan numune örnekleri
Çizelge 3.1. Çalışmada kullanılan tüf numunelerinin kodları ve alındığı yer adları
Numune adı Numune kodu Alındığı bölge
Sarı tüf SR Kayseri - Talas
Kahverengi tüf KV Kayseri – Đncesu
Pembe tüf PB Nevşehir – Ürgüp - Aksalur
Kırmızı tüf KR Nevşehir – Başdere
Siyah tüf SY Nevşehir - Demirtaş
Gri tüf GR Nevşehir – Başdere
Çizelge 3.2. Çalışmada kullanılan numunelerin adet ve boyutları
Deney yöntemleri Numune sayısı Numune çapı
(mm) Numune boyu (mm)
Su içeriği, yoğunluk ve
gözeneklilik 30 53,7 30
Fiziksel deneyler
Schmidt Sertlik ölçümü 6 blok - 150x300x600
Suda dağılma dayanımı 6 takım - Yaklaşık küre
şeklinde Tek eksenli basınç
dayanımı 30 53,7 120
Nokta yükleme dayanım
indeksi 30 53,7 120
Mekanik deneyler
Dolaylı çekme dayanımı 30 53,7 30
Ultrasonik dalga hızı ölçümü 54 53,7 120
