DEFORMASYON, DAĞ BÖLÜM OLUŞUMUyunus.hacettepe.edu.tr/~kdirik/FJ_10_deformasyon.pdf · Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Gerilme ve olası deformasyon türleri. (a) Sıkıştırma,

1 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları

DEFORMASYON, DAĞ

OLUŞUMU BÖLÜM 9


Deformasyon kayaçların şekil veya hacim ya da her ikisinde birden olan

değişimler için kullanılan genel bir terimdir. Bir başka deyişle kayaçlar, gerilimin

sonucunda kırılır ya da kıvrılır. Gerilme, belirli bir kayaç alanına uygulanan kuvvet

olarak ifade edilir.

Gerilme ve Yamulma Genellikle santimetre kare başına düşen kilogram (kg/cm2) cinsinden ifade edilen

gerilme, belirli bir kayaç alanına uygulanan kuvvettir. Örneğin buzla kaplı bir gölde

yürüyen kişinin uyguladığı gerilim ya da kuvvet, kişinin ağırlığı ile ayaklarının

altındaki alanın bir fonksiyonudur. Gerilme, buzun bükülerek ya da çatlayarak

deforme olduğu ölçüde büyük olmazsa buzun iç dayanımı gerilmeye karşı koyar.


Gerilme ve olası deformasyon türleri. (a) Sıkıştırma, kayaç tabakalarının kıvrılma ya da

faydalanmayla kısalmasına yol açar. (b) Genişleme, kayaç tabakalarını uzatarak faylanmaya

neden olur. (c) Makaslama gerilimi, tabakaların yakın aralıklı düzlemler boyunca yer

değiştirmesiyle deformasyona neden olur.

Gerilme birim alan başına düşen kuvvet olduğu halde, uygulanan kuvvetlerin

yönüne bağlı olarak üç çeşit gerilim vardır;

1) sıkıştırma, 2) genişleme ya da germe ve 3) kesme ya da makaslama.


Kayaçlar gerilmeye başlan-

gıçta esnek deformasyonla

yanıt verirler ve gerilim

kalktığında eski şekillerine

geri dönerler (B).

“A “ eğrisinde olduğu gibi

esnek sınır aşıldığında

kayaçlar, kalıcı deformas-

yon olan plastik şekilde

deforme olurlar. Kayaçların

kırılmadan önce sergilediği

plastik deformasyon miktarı

ise sünekliklerine bağlı

olarak değişir. Sünek

olduklarında önemli ölçüde

plastik deformasyon göste-

rirken (A eğrisi), kırılgan

olduklarında kırılmayla

yenilmeden önce çok az ya

da hiç plastik deformasyon

göstermezler.



Doğrultu yatay bir düzlemin eğik bir düzlemle kesişmesi sonucunda oluşan bir

çizginin yönüdür. Yukardaki kayaç tabakalarının yüzeyleri eğimli yüzeylerdir, oysa

su yüzeyi yatay bir düzlemdir. Su yüzeyi ile kayaç tabakasının eğimli yüzeyinin

kesişmesiyle oluşan çizginin yönü doğrultudur. Doğrultu değeri pusulanın kuzeyle

yaptığı açı ölçülerek belirlenir. Eğim, eğilmiş bir düzlemin yataydan sapma

değeridir, bu yüzden eğim doğrultu yönüne dik konumda ölçülmelidir.


DEFORMASYON VE JEOLOJİK YAPILAR Deformasyon ve eşanlamlı olan yamulma kayaçların şeklinde ya da

hacmindeki değişikliklerdir. Kayaçlar deformasyon sırasında kıvrımlanır ya da

kırılır, ya da her ikisi birden olabilir. Deformasyon sonucunda olan bu

özelliklerin her birine jeolojik yapı adı verilir. Bu yapıların en önemlileri:

Kıvrımlar, eklemler ve faylardır.

Kıvrımlar



Eksen, eksen düzlemi ve kıvrım kanatları gösterilen senklinal ve antiklinal.




Aşınmış antiklinal ve senklinallerin, kıvrımlı kayaç tabakalarının doğrultu, eğim

ve göreceli yaşlarıyla belirlenmesi.


Asimetrik (bakışımsız) kıvrım


Devrik kıvrım


Yatık kıvrım


Yatık zig-zag kıvrım


(a) Dalımlı bir kıvrım. (b) Dalımlı kıvrımların yüzey ve düşey kesitteki görünümleri.

Her kıvrımın ortasındaki uzun ok, dalımlı antiklinal ve senklinalleri gösterirken

kullanılan standart jeolojik simgedir. Çizginin ucundaki ok dalım yönünü gösteriyor.


Çift dalımlı antiklinalin havadan görünümü


Dalımlı kıvrımın haritası (üstte), hava fotoğrafı

blok diyagramı (altta)


(a) Bir dom ve (b) bir havza. Domdaki en yaşlı kayaçların, domun merkezinde

bulunduğuna ve tüm kayaçların merkezdeki bir noktadan dışa doğru eğimlenirken,

havzada en genç kayaçların merkezde yer aldığına ve tüm kayaçların içe doğru

merkezde bir noktaya eğimlendiğine dikkat ediniz.


monoklinal


Eklemler Kayaçlar kıvrılmanın yanı sıra kırılmayla da kalıcı biçimde deforme olur.

Yeryüzüne yakın yerlerde bulunan kayaçların kırılgan olup gerilim altında çoğunlukla

kırılma ile yenilir. Bundan dolayı, yüzeye yakın hemen tüm kayaçlar sıkıştırma,

genişleme ve makaslamaya karşılık oluşan eklemleri vardır. Bunlar ufak

çatlaklardan bölgesel ölçekte izlenebilen birkaç kilometreye kadar değişebilir ve

genellikle iki ya da üç belirgin takım halinde dizilir. Jeoloji haritalarıyla eklemlerin ve

eklem takımlarının çoğunlukla büyük kıvrımlar ve faylar gibi diğer jeolojik yapılarla

ilişkili olduğu açığa çıkmıştır.

Kırılgan davranış gösteren eklemlerin plastik deformasyona uğramış kıvrımlı

kayaçlarda bu kadar yaygın olması garip görünebilir. Bir antiklinalin doruğu bunun

nasıl olabildiğini gösteren iyi bir örnektir. Her ne kadar antiklinaller sıkışma ile

oluşuyorsa da kayaç tabakaları, kıvrım sırtlarına dik açılma gelişecek şekilde

kemerleşir. Eklemler de kıvrımlı bir tabakanın üst kesiminde kıvrımın uzun eksenine

paralel olarak oluşurlar. Önceki bölümlerde diğer iki eklem türünün üzerinde

durmuştuk; sütun eklemleri ve levha eklemleri. Sütun

eklemleri bazı lav akıntıları ve bazı plütonlarda oluşur. Soğuyan magma

büzüldüğünde, çokgen şekilli çatlak dizgilerini oluşturan açılma gerilimleri gelişir.

Levha eklemleri ise basınç rahatlamasına karşılık olarak oluşur.



Kuruma eklemlerı Bunlar, killi ve karbonatlı çamurlar gibi sulu tortulların suyunu kaybetmesi sonrasında

karalarda çökelmiş sedimentlerde gelişim gösteren eklemlerdir. Özellikle sıcak

bölgelerde, gölsel ortamlarda çökelleri sağlayan su, ortamdan uzaklaştığı veya suyun

buharlaştığı zamanlarda, çökeller üzerinde gelişen eklemlerdir. Şiddetli yağmurlardan

sonra yatay killi-çamurlu tarla toprağı üstünde gelişen eklemlerde, birer kuruma

eklemidir.


Soğuma eklemleri Özellikle mağmatik kayaçlardan bazalt gibi akıcı lavlarda, bunların soğuması ve

büzülmesi aşamasında gelişen eklemlerdir. Bunlar çoğunlukla sütun şeklindedirler

ve enine kesitlerinde beşgen veya altıgen şeklinde görülürler


Tabaka Eklemleri

(Basınç Azalması/Rahatlaması ile Oluşan Eklemler)

Kavisli genleşme çatlakları: aşağı yukarı topoğrafyaya paralel gelişirler ve genelde

büyük yuvarlak kayaç domları oluştururlar. Özellikle tabaka veya şistozitenin

olmadığı kayaçlarda, dolayısıyla da derinlik kayaçlarında (plütonlarda) yaygındır;

kayaç soğanın katmanlarına benzer bir şekilde tabaka eklemler tarafından kesilirler.

Bu eklemler bir kayaç kütlesinin üzerinden onu dengede tutan basıncın çeşitli

nedenlerle kalkması sonucu kütlenin genişlemesi ile oluşur.


(i) gömülü sokulum kütleleri (batolitler): yüksek basınçta durağandır

(ii) yükselme ⇒ erozyon ⇒ basınç serbest kalır / salınır kayaçlardaki içsel

enerji genleme ile salıverilir

(iii) tabaka eklemlerin oluşması: topoğrafyaya paralel büyük kırıklar/

çatlaklar (genelde yeryüzeyine bir kaç yüz metrelik bir mesafede!).

(iv) eksfoliasyon: tabaka eklemlerle sınırlı kaya dilimleri kırılır,

kopar ve kayar ⇒ eksfoliasyon domları


Faylar Kıvrımların varlığı genellikle sıkışmayı kanıtlarsa da, faylar hem sıkışma, hem çekme

hem de kesme kuvvetleri altında oluşabilirler. Bu kuvvetler özellikle plaka sınırlarında

etkin ve şiddetlidirler. Çarpışan plakaların sınırlarında gelişen dağ kuşaklarında veya

birbirlerinden uzaklaşan plakaların arasındaki rift vadilerinde fayları bulmak doğaldır.

Kuzey Anadolu fayı gibi faylarında ise, iki plaka yanyana önemli ölçülerde kayabilirler.

Plakaların iç kesimlerinde de kuvvetler etkin olabilirler, ve plaka sınırlarından uzak ve

plaka içindeki yerlerde faylanmalar oluşturabilirler.

Fayın oluştuğu kırık yüzeyine fay yüzeyi – düzlemi denir. Tabakalarda olduğu gibi,

fay yüzeyinin de doğrultu ve eğimi vardır. Bu yüzeyin her iki tarafında bulunan fay

bloklarının birbirlerine göre fay yüzeyi üzerinde yaptıkları hareketlerin, doğrultu veya

eğim yönüne yakınlığına göre sırası ile doğrultu atımlı veya eğim atımlı faylar

tanımlanır. Doğrultu atımlı bir fayda (strike-slip fault), fay hareketleri yataydır. Bir

fayın atımının hem eğim hem de doğrultu yönünde bileşenleri varsa, bu faya verev

atımlı (oblik atımlı) fay denir. Eğim atımlı faylar, sıkışma kuvvetleri neticesinde

oluşmuşsa ters fay, çekme kuvvetleri ile oluşmuşsa normal fay adını alır. Ters fayda,

fay yüzeyinin üzerinde yeralan jeolojik formasyonlar altta yeralanlara göre yukarı

doğru çıkmışlardır. Normal bir fayda ise, fay yüzeyi üstündeki formasyonlar alttakilere

göre aşağıya doğru ilerlemişlerdir (ötelenmişlerdir). Doğrultu atımlı bir fayın bir tarafı,

diğerine göre sola doğru gitmişse faya “sol yönlü doğrultu atımlı fay” denir, sağa doğru

gitmişse faya “sağ yönlü doğrultu atımlı fay” denir. Bir ters fayın açısı çok düşük ise

(0°-10°), bu faya örtü fayı veya nap (fransızca nappe; ingilizce thrust fault) adı verilir.

Örtü fayları, önemli deformasyon geçirmiş dağ kuşaklarına (örneğin Toroslar, Alpler)

has yapılardır.



Normal Fay Tavan blok eğim aşağı hareket ederken göreceli olarak taban blok eğim yukarı

hareket eder. Eğimleri 45o den büyük, 90o den küçüktür; genelde 60o dir.

Düşük açılı normal faylar 30o veya daha düşük eğimlidirler. Hareket vektörü

fayın doğrultusuna dik, eğim yönüne paraleldir.






Ters Fay

Tavan blok eğim yukarı hareket ederken göreceli olarak taban blok eğim aşağı

hareket eder. 45o den büyüktür. Düşük açılı ters fayların eğimi genelde 30o

civarındadır ve Bindirme Fayı adı verilir. Hareket vektörü fayın doğrultusuna

dik, eğim yönüne paraleldir


Bindirme Fayı

Örtü fayı/şaryaj/nap


Doğrultu-atımlı Fay

Hareket vektörü fayın doğrultusuna paralel, eğim yönüne diktir



www.geology.cwu.edu/facstaff/charlier/courses/g360/ppt/lecture18_strikeslipfault1.ppt


Verev-atımlı Fay

Hareket yanal ve eğim atım birleşimidir: fay düzlemi boyunca hem eğim atım

hemde doğrultu atım vardır. Hareket vektörü fayın doğrultusuna verevdir; sapma

açısı 90o den küçük 00o den büyüktür. Dolayısıyla, hem eğim hem de yana-atımlı

fayların adlandırma kriterleri kullanılır ve baskın hareket fay için sıfat olarak

değerlendirilir: sağ-yanal bileşenli normal fay; ters bileşenli sol-yanal fay gibi.

Documents

DEFORMASYON, DAĞ BÖLÜM OLUŞUMUyunus.hacettepe.edu.tr/~kdirik/FJ_10_deformasyon.pdf · Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Gerilme ve olası deformasyon türleri. (a) Sıkıştırma,