1
INS13204
GENEL JEOFİZİK VE
JEOLOJİ
Yrd.Doç.Dr. Orhan ARKOÇ
e-posta : [email protected]
Web
: http://personel.kirklareli.edu.tr/orhan-arkoc
2
BÖLÜM 2
Yerkabuğunu oluşturan Mineraller ve
Kayaçlar
3
Yerekabuğu ve Mineraller
• Yerkabuğu mineraller ve minerallerin oluşturduğu
kayaçlardan meydana gelmektedir.
• Bütün inşaat işlerinde proje hazırlanmadan önce
mühendislik yapısının(bina, tünel, baraj, yol vs.)
yapılacağı ortamda görülen kayaç ve/veya minerallerin
özellikleri, bozunma(ayrışma) durumları ve taşıma güçleri
hesaplanarak araştırılır.
• Yine yapıtaşı olarak kullanılacak doğal
malzemenin(endüstriyel hammadde ) özellikleri de
bilinmelidir.
4
• Yer kabuğu, demir ve magnezyumca zengin okyanusal ve
alüminyumca zengin kıtasal kabuktan oluşmaktadır. Yer
kabuğunda ve yerkürenin tamamında yer alan elementler
ve oranları şekil de verilmiştir.
• Buna göre, gerek yerkürenin tamamında ve gerekse yer
kabuğunda en yüksek oranda bulunan element oksijendir.
Oksijen, minerallerin içerisinde oksit olarak yer alır.
5
• Oksijenden sonra tüm yerküre ve yer kabuğunda en
yüksek oranda bulunan element silisyumdur. Silisyum,
genelde oksijen ile bileşik hâlde silikat olarak bulunur.
Yerküre ile yeryüzündeki element yüzde dağılımlarındaki
en büyük fark demir ve magnezyum oranlarında kendini
göstermektedir.
6
Mineraller
• Mineraller, doğada bulunan, belirli kimyasal bileşimi ve
düzgün atomik düzeni olan homojen ve çoğunlukla katı
cisimlerdir. Jeolojide temel birimi oluşturan mineraller bir
araya gelerek kayaçlar, kayaçların birlikteliği ile de dağlar
ve kıtalar oluşur. Bilinen bir kaç bin adet mineralin 40-50
gibi çok az bir miktarı kayaçların bileşimine girerler.
• Mineraller çoğunlukla katı kristal şekillidirler. Bununla
birlikte civa ve su gibi sıvı, silis camı ve opal gibi amorf
(şekilsiz) veya gizli kristalli (kriptokristalin) olanları da
vardır.
7
Kristaller
• Kristallerin düzgün yüzeylerle çevrilmiş geometrik şekilleri ve
düzenli, periyodik olarak sıralanmış atomik yapıları (strüktür)
vardır. Kristallerin bu düzenli yapıları tek bir atom veya atom
gruplarının bir düzen içinde çizgisel, düzlemsel veya hacimsel
sıralanmaları ile dir.
• Kristallerin her türlü özellikleri ile Kristalografi bilimi uğraşır.
Kristaller; kristal unsurları denilen yüz, kenar ve köşelerle
çevrilidir. Kristal unsurları mineralin atomik iç yapısı ile ilgilidir.
Kristallerde aynı cins yüzlerin aralarında yaptığı açı değişmez.
Kristal yapısını oluşturan atomlar uzayda üç eksen (x, y, z) li bir
koordinat sistemine göre
• dizilmişlerdir.
• Atomlar dizilimlerine göre 7 ana kristal sistemi oluşturmuşlardır.
Bunlar;
8
• Kristal sistemleri
• 1. Kübik
• 2. Hekzogonal
• 3. Romboedrik
• 4. Tetragonal
• 5. Ortorombik
• 6. Monoklinik
• 7. Triklinik
9
Minerallerin Fiziksel ve Kimyasal
Özellikleri
a. Fiziksel özellikler: Minerallerin fiziksel özellikleri:
görünüm, renk, sertlik, dilinim, özgül ağırlık, çizgi rengi,
parlaklık, saydamlık, kırık şekli, kırılganlık, ikizlenme,
radyoaktivite, manyetik ve elektriksel özellikler olarak
sayılabilir.
b. Fizyolojik özellikler: Minerallerin tad ve kokusu. Örnek:
Tuz (halit) tatma duyusu ile kükürt veya arsenik kendine
has kokuları ile tanınır.
c. Kristal Şekli: Mineraller kübik, tetragonal, hekzagonal,
rombusal, monoklinal, triklinal sistemlerde kristallenirler
veya kristalsiz (amorf) yapıda olabilirler.
10
d. Kimyasal özellikler: Kendilerine özgü bir kimyasal
bileşimleri, farklı ergime dereceleri ve kimyasal özellikleri
olan mineraller atmosfer ve çevre koşulları altında kimyasal
yol ile duraylılıkları bozulup ayrışır veya ayrılan kısımlar
tekrar birleşebilir, yeni minerallere dönüşebilirler.
Jips (gypsum) mineralinin iç yapısında bulunan kristal
suyunun (H2O) düşük derecede ısıtıldığında çıkmasıyla
susuz kalsiyum sülfata (CaSO4) yani anhidrite dönüşmesi
örnek olarak verilebilir.
Ayrıca minerallerin bir kısmı suda kolayca çözünürler
(halit); bazıları sadece asitler içinde çözünebilirler (örn.
kalsitin HCl’de çözülmesi), diğer bir grup ise kuvvetli
asitlerde dahi çözülmezler.
11
Mineraller;
• kristal şekilleri aynı (izomorf), kimyasal bileşimleri
birbirlerinin yerine geçebilecek özellikte [örn. kalsit
(CaCO3); dolomit CaMg(CO3)2; magnezit=manyezit
(MgCO3)]
• benzer şekilli olabildikleri gibi kristal şekilleri farklı
(polimorf) ve kimyasal bileşimleri aynı (örn. elmas, grafit)
olabilmektedirler.
12
e. Optik özellikler: Minerallerin ince kesitlerde polarizan
mikroskop altında tespit edilen kristolagrafik özellikleridir.
Polarizan mikroskopta; minerallerin, opak olup olmadıkları,
izotrop veya anizotropluğu, sönme açıları, uzanım
işaretleri, tek ve çift optik eksenli minerallerin optik şekli ve
işaretleri belirlenir.
Optik eksenler açısının saptanması gibi değişik optik
şekiller incelenerek, mineral tayini (adlaması), oluşum
ortamı, diğer mineraller ile ilişkisi ve minerallerden oluşan
kümenin doku (fabric) özellikleri belirlenmektedir.
13
• Fiziksel özelliklerden “sertlik”, minerallerin çizilmeye karşı
gösterdikleri direnç olarak tanımlanır. Özellikle
mühendislik çalışmalarında kazılabilme kırılabilmepatlatılabilme-öğütülebilme açısından minerallerin sertliği
oldukça önemlidir.
• Minerallerin sertlik derecesini belirleyebilmek için Mohs,
Schmidt,Knoop, Shore gibi pek çok sertlik skalası ve
tanımlaması bulunmakla birlikte bunlardan en çok
kullanılanı Mohs Sertlik Skalası’dır.
14
Mohs Skalası (Mohs Scale)
• Viyana’lı Mineralog Friedrich Mohs (1773-1839)
tarafından 1812 yılında hazırlanan Mohs Sertlik
Skalası’na göre 10 mineralin sertliği, en yumuşak
mineralden sert olana doğru sıralanmış,
Rosiwal Mutlak Sertlik değerleriyle karşılaştırılmıştır
15
• Kayalarda en çok kullanılan sertlik deneyi, Schmidt Sertlik
deneyidir (Schmidt hardness test).
• Önceleri betonun sertliğini, dolayısıyla da mukavemetini
ölçmede kullanılan bu deneyde, Schmidt Sertlik Çekici’nin
değişik tipleri geliştirilerek kayalarda uygulanmaya
başlanmıştır (Şekercioğlu, 2007).
• Genellikle; dayanımı sağlam/çok sağlam kayalarda
Schmidt çekicinin “L” Tipi; dayanımı zayıf/orta sağlam
kayalarda “N” Tipi kullanılmaktadır.
•
16
• Geri tepme sayısı sınıflandırma parametresi kabul
edilerek De Beer (1967) tarafından yapılan sertlik
sınıflaması Tablo da verilmektedir.
17
Mineral Sınıfları
• Mineraller dokuz sınıfa ayrılmaktadır;
• 1.Silikatlar
• 2.Doğal elementler
• 3.Sülfidler ve benzeri mineraller
• 4.Sülfotuzlar
• 5.Halojen tuzlar
• 6.Oksitler ve hidroksitler
• 7.Karbonatlar, boratlar ve nitratlar
• 8.Sülfatlar, volframatlar ve molibdatlar
• 9.Fosfatlar,arsenatlar ve vanadatlar
18
SİLİKATLAR
Doğada bulunan tüm minerallerin üçte birini, yerkabuğunun
ise %90 oluşturdukları için özel öneme sahiptir.
Silikatyapısı; Bir anyonun(O-2) bir katyona(Si+4)
bağlanabilmesi çap oranlarına bağlıdır. Pauling kuralına
göre Si ve O birbirlerine bağlanarak SiO4 tetraederi
oluşturur. Tetraederlerin birbirine bağlanma şekli ve türü
farklı silikat gruplarını oluşturur.
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
• İTÜ Maden Fakültesi Mineral Müzesi
• http://www.mines.itu.edu.tr/Icerik.aspx?sid=5017
• Web:
• http://web.itu.edu.tr/~maden/muze/giris2.htm
37
INS13204
GENEL JEOFİZİK VE JEOLOJİ
Bölüm 2
Yerkabuğunu oluşturan Mineraller ve
Kayaçlar
Yrd.Doç.Dr. Orhan ARKOÇ
e-posta : [email protected]
Web
: http://personel.kirklareli.edu.tr/orhan-arkoc
Download

Bölüm2 - Kırklareli Üniversitesi Personel Web Sistemi