İgnimbiritlerde Pomza Şekli ile Fiziksel-Mekanik Özellikler Arasındaki İlişkilerin İncelenmesi

Yıl 2022, Cilt: 55 Sayı: 1, 80 - 104, 10.06.2022

Mutluhan Akın , Tamer Topal , İsmail Dincer , Müge Akın , Ali Özvan , Ayşe Orhan , Ahmet Orhan

Öz

Piroklastik bir kaya türü olan ignimbirit yüksek derecede gözenekli olmasından dolayı ısı ve ses yalıtımı özelliğine sahiptir. Ayrıca oluşumları esnasında kazandıkları estetik dokusal özellikleri ve hafif oluşları sebebiyle yapıtaşı sektöründe yoğun şekilde tercih edilmektedirler. İgnimbiritlerin oluşum ortamındaki sıcaklık (>500˚C) ve basınç koşulları bu kayaçların fiziksel ve mekanik özellikleri üzerinde doğrudan etkilidir. İgnimbiritlerde kaynaşmayı kontrol eden en önemli faktörler olan yüzeye çıkan piroklastik malzemenin sıcaklığı ve depolanma ortamındaki örtü yükü kalınlığı arttıkça ignimbiritlerdeki kaynaşma derecesi de yükselmektedir. Yüksek sıcaklıklarda ignimbiritlerde meydana gelen plastik deformasyon sonucu camsı minerallerde kaynaşma gözlenir. Bununla birlikte, piroklastik akıntının birikimiyle, alt seviyelerde yer alan ignimbiritlerdeki kül hamuru ve pomza taneleri deformasyona uğrar. Bu deformasyon sonucu pomza taneleri farklı oranlarda yassılaşmış bir şekil alır, yüksek deformasyon etkisiyle merceksi bir yapı kazanır. Bu süreçler ile kayacın kaynaşma derecesi artarken aynı zamanda fiziksel ve mekanik özelliklerinde de iyileşmeler oluşabilmektedir.
Bu çalışma kapsamında Kayseri, Nevşehir ve Ahlat yerleşimlerinden elde edilen farklı renk ve doku özellikleri sunan 16 ignimbirit türüne ait örneklerde fiziksel ve mekanik özellikler ortaya konulmuştur. Aynı ignimbirit örneklerindeki pomza tanelerinin uzun ve kısa eksen uzunlukları mikroskop altında ölçülmüş ve farklı şekil parametresi değerlendirme yöntemleri kullanılarak şekil oranları ortaya konmuştur. Tek eksenli basınç deneyleri sonucunda en yüksek dayanıma Kayseri bölgesine ait ignimbiritlerin, en düşük dayanıma ise Nevşehir ignimbiritlerinin sahip olduğu belirlenmiştir. Bunun yanı sıra, Kayseri ve Ahlat ignimbiritlerinde pomza taneleri daha merceksi bir yapı kazanmışken, Nevşehir ignimbiritlerinde pomza taneleri yuvarlağa daha yakındır. Basit regresyon analizleri sonucunda ignimbiritlerin fiziksel ve mekanik özellikleri ile pomza tane şekli arasında en anlamlı ilişkinin en-boy ve basıklık oranı şekil parametreleri ile tek eksenli basınç dayanımı arasında olduğu belirlenmiştir. Bu ilişkiye göre, ignimbiritlerdeki pomza tanelerinin basıklık oranı arttıkça malzeme dayanımı da yükselmektedir.

Anahtar Kelimeler

İgnimbirit, pomza, fiyam yapısı, kaynaşma, dayanım

Destekleyen Kurum

Nevşehir Hacı Bektaş Veli Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Başkanlığı

Proje Numarası

BAP18F25

Teşekkür

Bu çalışma, Nevşehir Hacı Bektaş Veli Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Başkanlığı’nın BAP18F25 nolu projesi ile desteklenmiştir. Desteklerinden dolayı Nevşehir Hacı Bektaş Veli Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Başkanlığı’na teşekkür ederiz.

Kaynakça

• Akın, M., Özvan, A., Dinçer, İ., Topal, T., 2017. Evaluation of the physico-mechanical parameters affecting the deterioration rate of Ahlat ignimbrites (Bitlis, Turkey). Environmental Earth Sciences, 76: 827. https://doi.org/10.1007/s12665-017-7175-7.
• ANON, 1979. Classification of rocks and soils for engineering geological mapping part 1: Rock and soil materials. Bulletin of International Association of Engineering Geology 19, pp. 355-371.
• Braney, M.J, Kokelaar, P., 1992. A reappraisal of ignimbirite emplacement: progressive aggradation and changes from particulate to non-particulate flow during emplacement of high-grade ignimbirite. Bulletin of Volcanology, 54: 504-520.
• Bull, K., McPhie, J., 2007. Fiamme textures in volcanic successions: Flaming issues of definition and interpretation. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 164: 205-216.
• Gifkins, C.C., 2001. Submarine volcanism and alteration in the Cambrian, northern Central Volcanic Complex, western Tasmania. University of Tasmania PhD thesis, 239 pp.
• Gifkins, C.C., Allen, R.L., McPhie, J., 2005. Apparent welding textures in altered pumice-rich rocks. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 142: 29–47.
• ISRM (International Society for Rock Mechanics), 1981. Rock Characterization, Testing and Monitoring. International Society of Rock Mechanics Suggested Methods, Pergamon Press, Oxford, 211 p.
• ISRM (International Society for Rock Mechanics), 2007. The complete ISRM suggested methods for rock characterization. In: Ulusay, R., Hudson, J.A. (Eds.), Testing and Monitoring: 1974-2006, 628 p.
• Korkanç, M., 2007. İgnimbiritlerin Jeomekanik Özelliklerinin Yapı Taşı Olarak Kullanımına Etkisi: Nevşehir Taşı. Jeoloji Mühendisliği Dergisi, 31(1): 49-60.
• Korkanç, M., Solak, B., 2016. Estimation of engineering properties of selected tuffs by using grain/matrix ratio. Journal of African Earth Sciences, 120:160-172.
• Moon, V.G., 1993. Microstructural controls on the geomechanical behaviour of ignimbirite. Engineering Geology, 35: 19-31.
• Mundula, F., Cioni, R., Rizzo, R., 2009. A simplified scheme for the description of textural features in Weldedİgnimbirites: the example of San Pietro Island (Sardinia, Italy). Ital.J.Geosci. (Boll.Soc.Geol.It.), 128(3): 615-627.
• Smith, R.L., 1960, Zones and Zonal variations in welded ash flows. U.S. Geol. Survey Prof. Paper, 354-f, 149-159.
• Streck, M.J., Grunder, A.L., 1995. Crystallization and welding variations in a widespread ignimbirite sheet: theRattlesnake Tuff, eastern Oregon, USA. Bulletin of Volcanology, 57: 151-169.
• Quane, S.L., Russell, J.K., 2005. Ranking welding intensity in pyroclastic deposits. Bull Volcanol, 67: 129–143.