Yrd.Doç.Dr. Yaşar EREN

Yrd.Doç.Dr.Yaşar EREN

•GENEL JEOLOJİGENEL JEOLOJİ--AYRIŞMA VE EROZYONAYRIŞMA VE EROZYONProf. Dr. Yaşar EREN-2012Prof. Dr. Yaşar EREN-2012

Erozyon ve ayrışmanın önemi Toprak oluşturması

Önemli doğal kaynaklar Bitki yaşamını destekler CO2 için depo görevi görür

Heyelanlara neden olur Septik sistemlerin dizaynı Bina temelleri dizaynı Yerdolgusu dizaynı İklim tarihçesi


Yeryüzünün değişmesini sağlayan kuvvetler

Yeryüzünün şekillenmesine etki eden kuvvetler İç kuvvetler ve Dış kuvvetler

Olmak üzere ikiye ayrılır İç kuvvetler

Depremler, volkanlar, litosferin ve yer kabuğunun hareketleri Bu kuvvetler yerkabuğunda büyük değişiklikler oluşturur ve yer kabuğuna

asıl şeklini verir. Bu değişiklikleri oluşturan enerjinin kaynağı yer içinden gelir (mantodan)

Dış kuvvetler Atmosferik etkiler, rüzgarlar, akarsular, dalgalar, akıntılar ve canlılar Bu kuvvetler enerjilerini yeryuvarının dışından (güneşten) doğrudan ve

dolaylı olarak alır


AYRIŞMAAtmosfer, su ve canlıların etkisiyle

kayaçlarda meydana gelen değişmelere ayrışma denir.

Ayrışma sonucunda değişik renk ve kalınlıkta bir örtü tabakası yani toprak oluşur.


Ayrışma yapıları tahrip ederAyrışma yapıları tahrip eder


DDiferansiyel ayrışmaiferansiyel ayrışma


Çölde ayrışmaÇölde ayrışma


AYRIŞMAAYRIŞMA Süreç ve ürünleri

Ana kaya küçük parçalara veya minerallereayrılır veya suda çözünür

•Ayrışma = kırıntılar akarsu•Erozyon =kırıntıların taşınması rüzgar SEDIMENTSED KYÇ

buzullarTAŞINMA

•Yerinde ayrışma Fiziksel/Kimyasal Toprak oluşumu

}


Yer kabuğunun bazı kısımları ayrışarak parçalanır, kopar

Rüzgar ve sularla taşınır. Sonuçta bir çökelme ortamında depolanırlar.

Ayrışma yerkabuğunda atmosferin erişebildiği derinliğe kadar iner. Buna yüzeysel ayrışma denir. Derinliği 8-10 m kadardır.

Daha derinlerde çatlak ve yarıklar boyunca asitli suların etkisiyle olan ayrışmaya ise derinlik ayrışması denir. Bu ayrışmada 70-80 m derinliğe kadar iner


Üç çeşit ayrışma vardır. 1-Mekanik (fiziksel ayrışma) 2- Kimyasal ayrışma 3-Biyolojik ayrışma

Biyolojik ayrışma hem kimyasal hem de fiziksel ayrışmaya neden olduğundan bu iki ayrışma grubu içinde incelenir


MEKANİK (FİZİKSEL AYRIŞMA)Fiziksel olaylarla kayaçların ufak

parçalara ayrılmasına fiziksel ayrışma denir. Bu tip ayrışmada kayaç şekil açısından

değişir, Fakat bileşim açısından değişmez.

Mekanik ayrışmaya neden olan faktörler şunlardır


Mekanik ayrışma daha küçük taneler oluşturur


Yüzey alanı ve ayrışma

Alan Alan

Alan Alan


DonmaSıcaklık değişimiÜstteki yükün aşındırılmasıyla oluşan

genişleme Islanma-kurumaOrganizma etkileri


Donma Kayaçların boşluklarını dolduran su donarsa,

mevcut suyun hacminde %9 oranında bir artış olur.

Bu hacim değişimi büyük bir basınç oluşturur. -22 C’de donan suyun meydana getirdiği

basınç 1700 kg/cm2 dir. Bu basınçta kayaçların ufalanmasına sağlar


Donma etkisi


Donmayla ayrılma

Donma kamalanması

Yamaç molozu


Yamaç molozu

Donmayla ayrılma


Talus “konisi”

Donmayla ayrılma


Sıcaklılk değişimi Sıcaklık değişimleri ve birbirini izleyen ısınma

ve donmalar da kayaçların ufalanmalarını sağlar.

Kayaçlar genellikle değişik minerallerden yapılıdır ve her mineralin genişleme ve büzülme katsayıları birbirinden farklıdır.

Bu ayrışmanın sonucunda kayaçlarda kütle kavlaması (exfoliasyon) gelişir.


Küresel ayrışmaKüresel ayrışma




“Şeytan bilyeleri” Australya




40 cm











Üstteki yükün aşındırılmasıyla oluşan genişleme

Genellikle derinlerde oluşmuş magmatik kayaçlarda, üstteki yükün aşındırılarak kalkmasıyla bir hacim değişimi meydana gelir.

Bu hacim değişimi topoğrafya yüzeyine paralel ve konsantrik çatlaklar oluşturur

Yüzeye doğru bu çatlaklar daha da sıklaşır Bu olaya kavlama (exfoliasyon) denir.


Basınç serbestlemesiVe eksfoliasyon (kavlama)


Exfoliasyon domu

Derin gömülme ile oluşan basıncın ortadan kalkması


kavlama


YOSEMITE Ulusal PARKI (Kaliforniya)

“eksfoliasyon domu”




Yrd.Doç.Dr.Yaşar EREN


Islanma-kurumaAynı şekilde kayaçların periyodik olarak

ıslanma ve kurumaları da, kayaçlar genellikle farklı özellikli minerallerden yapılı olduğu için ayrışmaya neden olur.


Organizma etkileri(fiziksel biyolojik ayrışma) Bitkilerin kökleri kayaç

çatlaklarına girerek büyümeye başlar. Bu da kayaçları parçalayabilir.

Yine binalarda taş duvarlarının aralarına rüzgarlarla getirilen bitki tohumları burada çimlenir, büyür ve gelişir. Bunun sonucunda da çatlamaları ve genişlemeler oluşur.

Bunların yanısıra orman yangınları, çökme, toprak içinde yaşayan hayvanlar gibi değişik etkenlerde fiziksel ayrışmaya yol açabilir.


Biyojenik etkinlik



Ayrışmada tane büyüklüğü önemlidir. Tane çapı küçüldükçe ayrışma da artar. Ayrışan bu parçalar yağışlı bölgelerde dağ yamaçlarında birikir ve yamaç molozlarını oluşturur. Bu molozlar yol inşaatlarında, tünel giriş ve çıkışlarında tehlikeler doğurur.


KİMYASAL AYRIŞMAÖzellikle su ve gaz gibi atmosferik

etkenlerle kayaç ve sedimentlerin kimyasal bileşiminin değiştiği bir ayrışma türüdür. Çeşitleri

Oksidasyon-redüksiyon Karbonasyon Hidratasyon Hidroliz Solüsyon


Oksidasyon-redüksiyon Oksidasyon, çoğu

kez çözünme etkisinde kalan madde ile element halindeki oksijenin birleşmesi ile oluşur. Bu reaksiyonda oksitlenen madde elektron kaybeder Örneğin markasit

(FeS2) oksidasyon auğrayarak ferrikhidroksit ve sülfirikasit oluşur

2FeS2 + 7H2O + 15O 2Fe(OH)3 + 4H2SO4


Redüksiyon ise oksidasyonun tersine elektron kazanma olayıdır. Toprakta gerektiğinden fazla su bulunduğu zaqman yeterli oksijen olmayacağından redüksiyon olayı gelişir. Ferrioksidin ferrookside dönüşmesi buna örnektir. 2FeO3 (hematit) – O2 4FeO (ferrooksit)


Karbonasyon Karbonat (CO3) veya bikarbonat (HCO3) iyonlarının

bazlarla birleşerek karbonatları oluşturmasına denir. Kalsiyum ve magnezyum içeren kayaçlar genellikle

karbonasyon yoluyla ayrışırlar. karbondioksit suda eriyerek karbonik asiti oluşturur.

H2O + CO2 H2CO3 (karbonik asit)

Karbonik asitli sular kireçtaşına etki ederek kalsiyum bi karbonatı oluştur

CaCO3 + H2CO3 Ca (HCO3)2

Böylece kireçtaşları eritilmiş olur


Ca (HCO3)2 içeren yer altı suları yüzeye

Çıktıkları zaman basınç serbestleşmesi gerçekleşir. Bu durumda karbondioksit havaya karışırken su akışına devam eder ve kalsiyumkarbonat çevredeki maddeler üzerinde birikmeye başlar

Ca (HCO3)2 CO2 + H2O + CaCO3

Karbonasyon sonucu bazı feldispatlar da çözünür.


Karbonasyon sonucu bazı feldispatlar da çözünür.

Kireçtaşları ve dolomitler içinde bulunan kil, demiroksit ve alüminyum oksitler karbonatların ortamdan uzaklaştırılmasıyla geride artık kil, terra rosa (kırmızı toprak) ve laterit adı verilen artıklar bırakırlar.


HidratasyonKayaç ve minerallerin bünyelerine su

almaları olayına hidratsyon denir.Buna örnek olarak anhidritin su alarak

jipse dönüşmesini verebiliriz CaSO4 + 2H2O CaSO4.2H2O


HidrolizOksidasyon gibi suda bir mineralin

çözünmesinden ziyade hem mineral hem de su moleküllerinin etkileşmesiyle yeni bir bileşimin ortaya çıkmasıdır. 2KALSi3O8 + 3H2O H4Al2Si2O9 + 2KOH + 4SiO2

Hidroliz yoluyla feldispat ve mikalar ayrışır. Bu yolla kil minerali ve kolloidal silis oluşur


HHidrolizidroliz

H+ ve OH- iyonları ve mineral iyonları arasındaki reaksiyonH+ iyonları kristal kafesindeki pozitif iyonları değiştirir, pozitif

İyonlar mineralden açığa çıkar

feldispatın kile dönüşmesi:

2KAlSi3O8 + 2H+ + 2HCO3- + H2O Al2Si2O5(OH)4 + 2K+ + 2HCO3

-+ 4SiO2

Ortoklas karbonik asid Kaolinit K-iyon bikarb. cmt


Solüsyon Genellikle sedimanter

kayaçlar ve özellikle kireçtaşları için önemlidir.

Kalsiyum ve magnezyum karbonatlar genellikle suda çözünürler. Solüsyon kısaca suda erime olarak tanımlanabilir.

•GENEL JEOLOJİGENEL JEOLOJİ--AYRIŞMA VE EROZYONAYRIŞMA VE EROZYONProf. Dr. Yaşar EREN-2012Prof. Dr. Yaşar EREN-2012 SolüsyonSolüsyon

iyonlar sıvı suda ayrılır NaCl gibi iyonik katılar çözünür (NaCl Na+ + Cl-)

a-su dipolar karakteri nedeniyle evrensel bir çözücüdür

+

-

Su molekülleri


b) b) zayıf asitlerzayıf asitler doğal suda oluşur. Böylece doğal suda erimeyen minerallerdoğal suda oluşur. Böylece doğal suda erimeyen minerallerZayıf asitli sularda kolaylıkla çözünür.Zayıf asitli sularda kolaylıkla çözünür.

Karbonik asit CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3

- (H+ ION = Asit = düşük pH)

Asitlerin kaynağı: Atmosfer - 0.03% CO2 yağmur suyu = sl. Asitik

Soluma/Organik maddelerin cürümesi önemli oranda toprakta CO2 oluşturur, böylece yeraltısuyu = sl. asitik

Endüstri – Önemli oranda CO2 çıkışı

H2CO3 oluşumunu arttırır

Ayrıca : NO & NO2 HNO3 Nitrik asit SO2 + H2O H2SO4 Sülfirik asit(20 milyon ton SO2/yıl kömürle çalışan fabrikalar)


Doğal asitlerDoğal asitler

H2CO3

HNO3

H2SO4

Kaçış

Hidrojen

Atmosfere Su

Nitojen

Okyanuslara

Su Karbon dioksit

Erozyon artıkları

Volkan


N2 ±78% >106 YIL O2 ±21% 6000 YIL H2O 0-4% 11 GÜN Ar ~1% BİRİKMECO2 0.3% 10 YIL (biosphere)

SO2 ÖNEMSİZ SAAT-HAFTANH3 ÖN. 1 GÜNCH4 ÖN. BİRİKMEN2O ÖN. 5-50YILCFC's ÖN. 45-68YIL

BİLEŞENLER % YAŞAM SÜRESİ

Maj

or

Min

or

ATMOSATMOSFERİK BİLEŞİMFERİK BİLEŞİM

LitOSFERHİDROSFERBiYOSFER}


Atmosferin kirliliği Hava içinde bulunan asitler, karbondioksit ve

kükürtdioksit kayaçların ayrışmasına etki eder Burada kükürtdioksit oksijenle birleşerek

kükürttrioksiti oluşturur SO2 + ½ O2 SO3

Buda suyla birleşerek sülfirik asiti oluşturur SO3 + H2O H2SO4

Bu asit hem organik hem de inorganik cisimler için zararlıdır

Örneğin Kireçtaşına etki ederek H2SO4 + CaCO3 CaSO4.H2O + CO2


C) C) KİMYASAL AYRIŞMAYI ETKİLEYEN FAKTÖRLERKİMYASAL AYRIŞMAYI ETKİLEYEN FAKTÖRLER

Ayrışma tane yüzeylerinde etki ederBu faktörler: Tane büyüklüğü

ana kayaİklim (T°, yağış.)

(1) Tane büyüklüğü yüzey alanı arttıkça ayrışma artarküçük taneler büyük alan-hacim oranına sahiptirtaneler parçalandıkça yüzey alanı artar, fakat hacim değişmez

(2) Ana kaya Kimyasal duraylılık Bowen reaksiyon seisisnin tersinedir.İlk oluşmuş mineraller yüzey koşullarında en az duraylıdır

(3) İklim Kimyasal reaksiyonlar yüksek sıcaklıklarda daha hızlıdırKimyasal ayrışma tropikal bçlgelerde daha etkilidir

yüksek yağış./yüksek T°/düşük buharlaşma/ hayvan ve bitki bolayrışma derinliği onlarca metre


Tane boyutu ve yüzey alanıTane boyutu ve yüzey alanı

Yüzey Alanı

Yüzey Alanı

Yüzey Alanı


mineralmineralDuraylılığıDuraylılığı

Krist

alle

şme

sıra

sı

Arat

n kim

yasa

l dur

aylılı

k


MMineral duraylılığıineral duraylılığı

feldispat

Biyotit

manyetit

kuvars

Taze granit Granit ayrışmaya başlıyor Granit aşırı derecede ayrışmış

feldispat, biyotit ve manyetitin bozuşmasıSonucu kırık genişler, kayaç zayıflar veDağılmaya başlar

Kristal sınırları boyunca kırıklarOluşur ve feldispat, biyotit ve manyetitin bozuşmaya başlar


Kimyasal ayrışmaKimyasal ayrışma

iklimO

rtala

ma

yıllık

sıc

aklık

Ortalama yıllık yağış

Normal

maksimum

Minimum Normal olarak yeryüzündeYok


Ayrışmanın

sonucu

çatlaklar



Kayaçların parçalanması ve sonra başka bir alana taşınmasına erozyon denir

Dalga etkisi Buzullar Nehir ve akarsular Rüzgar etkisi İnsan etkisi


J. Abraham, Dept.of Soil Sci., SLU


Kayma

Serbest yüzey

Sabit yamaç

Moloz

toprak

Toprağı aşağı doğruKesen akıntılar

Azalan yamaç eğimi

Artan yamaç eğimi


Dalga etkisi


Buzullar

Orta morenler

Kenar morenleri

Uç morenleri


Nehir ve akarsular


Rüzgar


Deflasyon –Çöl bölgelerinde rüzgar etkisiyle arta kalan çok büyük miktardaki ince taneli sediment parçacıkları

Abrazyon– Rüzgarla taşınan taneciklerin kayaçlara çarpması sonucu oluşturdukları erozyona abrazyon denir.

Lös– Rüzgarla taşınmış çok ince taneli kayaçlara lös denir


Documents

Yrd.Doç.Dr. Yaşar EREN