Murat Hatipoğlu Dokuz Eylül Üniversitesi, Gemoloji ve Mücevher Programı, İzmir

Transkript

1 Dekoratif Malzeme Olarak Kullanılması için Taşlaşmış Ağaçların Renk,, Sağlamlık ve Duraylılık Bakımından Sınıflandırılması ve Homojenleştirilmesi Homogenization and Classification of Petrified Woods with regard to Coloration, Weighing, Toughness, and Durability, to be used as Decorative Material Murat Hatipoğlu Dokuz Eylül Üniversitesi, Gemoloji ve Mücevher Programı, İzmir Necdet Türk Dokuz Eylül Üniversitesi, Jeoloji Mühendisliği Bölümü, İzmir ÖZET Türkiye de alternatif oluşturabilecek önemli bir endüstriyel hammadde türü de, taşlaşmış yada fosilleşmiş ağaçtır. Organik kökenli bu malzeme, kesildikten ve cilalandıktan sonra, binalarda dekoratif iç yüzey kaplama taşları ve/veya dekoratif süstaşı objeleri olarak tüm dünya da yaygınca kullanılmaktadır. Türkiye de yaklaşık Milyon yıl önce taşlaşmış büyük bir fosil ağaç ormanı, Ankara ilinin Çamlıdere ve Güdül ilçeleri arasında Çeltikçi Beldesi yakınlarında yer almaktadır. Oldukça büyük bir taşlaşmış ağaç rezervine sahip bu alandan elde edilen malzemelerin sağlamlık, duraylılık ve ağırlıkça heterojen bir yapıya sahip olması, ürün standartlaştırılmasında önemli bir problem olarak ortaya çıkmaktadır. Ham malzemenin kesilip cilalanmadan evvel standartlaştırılması için, kendi içerisinde özelliklerine göre homojenleştirilmesi de gerekmektedir. Sadece gövde rengine ve dış görünüşüne göre sınıflandırmak yetersiz olup, ilaveten bölgedeki taşlaşmış ağaçların homojenleştirilmesi için sınıflandırılmasında, malzemenin silisleşmesi sürecinde oluşan en önemli parametreler olan kristalin derecesi ve buna bağlı silis tanecik boyutlarının göz önüne alınması gerekmektedir. Türkiye de ilk kez taşlaşmış ağaçlara yapılan bu çalışma sonucunda, Çeltikçi (Güdül- Ankara) bölgesinde bulunan taşlaşmış ağaç malzeme örnekleri, homojenleştirilmesi bakımından sınıflandırılmışlardır. Birinci olarak, örnekler renklenme ve özgül ağırlık değerlerine göre beş farklı tipiksel gruba ayrılmışlardır. İkinci olarak da, kristalin derecesi ve buna bağlı silis parçacık boyutuna göre üç alt grupta toplanmışlardır. Böylece, sağlamlık ve duraylılık derecelendirmesinde, taşlaşmış ağaçlardan birinci gruptakiler sağlam ve dayanıklı, ikinci gruptakiler yarı sağlam ve oldukça dayanıklı, ve son olarak üçüncü gruptakiler de kırılgan ve dayanıksız malzemeler olarak derecelendirilmişlerdir. Anahtar Sözcükler: Çeltikçi (Güdül-Ankara) fosil ağaç ormanı, Taşlaşmış ağaç, Malzeme derecelendirmeleri, Birörneklilik. ABSTRACT An important industrial rough material variety which can be alternative in Turkey is petrified or fossilized wood. The material with organic origin, after they are cut and polished, is widely used worldwide as decorative indoor covering stones in the buildings and /or decorative gemstone objects. A great fossil forest which petrified about Ma is present near the Çeltikçi area among Çamlıdere and Güdül districts of the Ankara province. Having a heterogeneous structure with regard to toughness, durability, and weighing of the materials obtained from this area where a large reserve of petrified woods is present in there arises as an important outstanding problem in the yield standardization. To be standard before the rough material are cut and polished, it should be provided that of homogenization according to its characteristics in itself. The classification according to only their coloration and appearance is insufficient. In addition, the crystalline degree and related silica particle sizes

2 which they are the most parameters during silicification of the material should be considered in the classification for the homogenization of petrified woods in the area As a result of the first study on the petrified woods in Turkey, the petrified wood material samples found in the Çeltikçi (Güdül-Ankara) area have been classified according to their homogenous. Firstly; the samples were divided into five different representative samples with regard to their colourations and specific gravity values. Secondly, they were collected into three sub-groups with regard to their crystalline degree and related silica particle size. So, in the toughness and durability gradations, the petrified woods were graded as tough and resistance material for first group, semi-tough and quasi-resistance material for second group, and brittle and weak material for third group. Key Words: Çeltikçi (Güdül-Ankara) fossil forest, Petrified wood, Material gradations, Homogenization 1 GİRİŞ Taşlaşma, silişleşme yada fosilleşme olayı, büyük oranda karbonlu türevlerden (C-H-O) bir ağacın genel iskeleti veya odunsu dokularının, silisçe zengin hidrotermal sular (Si-O) tarafından ornatılması sonucu oluşur, ve genel olarak psödomorfizm olarak adlandırılır (Akahane, 2004; Krauskopf, 1982; Scurfield ve Segnit, 1984). Doğada uzun yıllarda gerçekleşen bu harikulade taşlaşma olayı, bu bölgedeki Miyosen yaşlı Galatya volkanik karmaşığının (Toprak et al., 1996; Wilson et al., 1997) üzerine gölsel bir ortamda püskürtülmüş volkanik tüf ve küllerle örtülmüş ve sonra gömülmüş kozalaklı-iğne yapraklı ile meşe cinsi ağaçlardan oluşan ormanda (Paicheler, 1978; Yavuz-Işık, 2008) meydana gelmiştir. Taşlaşmış ağaçların, özgün görünümlerinden ve sert olmalarından dolayı, iç dekorasyon kaplama malzemesi ve/veya dekoratif süstaşı objeleri olarak kullanımları tüm dünyada yaygındır. Bu çalışma, ekonomik değeri yüksek olan Çeltikçi (Güdül-Ankara) bölgesindeki taşlaşmış ağaçların fiziksel ve mineralojiksel özelliklerine göre homojen gruplara ayrılmasını amaçlamaktadır. Bunun için, seçilmiş özgün örnekleri öncelikle gövde renklerine ve özgül ağırlık değerlerine göre sınıflandırmayı, daha sonra da her bir grubun kristalin derecesini ve içyapı tanecik boyutunun ortaya çıkartılması sağlanacaktır. Böylece taşlaşmış ağaçların renk, ağırlık, sağlamlık ve duraylılık bakımından homojen gruplara ayrılarak, standartlaştırılması hedeflenmiştir. 2 TAŞLAŞMIŞ AĞAÇLARIN SINIFLANDIRILMALARI Taşlaşmış ağaçlar farklı bitki cinslerinden kökenlendikleri ve değişik taşlaşma ortamlarında oluştuklarından, ağırlık, sağlamlık ve dayanım özellikleri de birbirlerine göre farklılık gösterir. Bu yüzden özelliklerine göre sınıflandırılmazlarsa, malzeme olarak işlenmeleri sırasında çok fire verirler. 2.1 Renk ve Özgül larına Göre Çeltikçi (Güdül-Ankara) bölgesi taşlamış ağaç örnekleri, öncelikle renksel görünüşlerine göre beş farklı gruba ayrılmıştır ve 1 den 5 e kadar numara verilerek örneklendirilmişlerdir. İlaveten, her bir örnek grubunun özgül ağırlık değerleri, hidrostatik terazi metodu kullanılarak tespit edilmiştir (Çiz. 1 ve 2). 2.2 Silisli Mineral Yapıcı Fazlara Göre Taşlaşmış ağaçların oluşumu yüzey koşullarına yakın basınç ve sıcaklıklarda meydana geldiği için, ağacın ornatılma sürecinde etkili olan silisli hidrothermal sularda düşük P-T koşullarının silis fazları bulunur (Frondel, 1985; Heaney, 1993; Lynne ve Campbell, 2003; Miehe vd., 1984; Murashov ve Svishchev, 1998; Scurfield ve Segnit, 1984); *Kalsedon, polarizan mikroskop altında uzun kristal ekseni pozitif elangasyon verir. X-ray saçınım grafiklerinde gözlenen en d=3.34å (%100), d=4.26å ve d=1.82å *Moganit, polarizan mikroskop altında uzun kristal ekseni negatif elengasyon verir. X-ray saçınım grafiklerinde gözlenen en d=3.33å (%100), d=3.39å ve d=1.37å

3 *Ortorombik-silis, polarizan mikroskop altında uzun kristal ekseni negatif elengasyon verir. X-ray saçınım grafiklerinde gözlenen en d=3.28å (%100), d=3.32å ve d=2.79å *Opal-CT, polarizan mikroskop altında uzun kristal ekseni negatif elengasyon verir bazen de dalgalı sönme gösterir. X-ray saçınım grafiklerinde gözlenen en belirgin üç önemli pik değerleri olarak d=4.10å (%100), d=4.33å ve d=3.82å *Opal-C, polarizan mikroskop altında uzun kristal ekseni negatif elengasyon verir bazen de dalgalı sönme gösterir. X-ray saçınım grafiklerinde gözlenen en belirgin üç önemli pik değerleri olarak d=2.51å (%100), d=1.63å ve d=1.44å Taşlaşmış ağaç örneklerinin kristalinite dereceleri ve onları oluşturan silis fazlarının neler olduğu, önce ince kesitlerde polarizan mikroskop altında ve daha sonrada X-ray saçınım grafikleriyle tespit edilmiştir. Ancak görülmüştür ki, silis fazlarının kesin ayrımı ancak X-ray saçınım grafiklerinde belirginleşmektedir. Bu amaçla her bir özgün örneğin X-ray grafikleri ve bu grafikleri oluşturan sayısal değerler, Philips X Pert Pro XRD cihazı kullanılarak elde edilmiştir. Bu grafiklerin kıyaslamalı eşleştirme tekniği kullanarak yapılan değerlendirme sonucunda; Örnek-1, -2 ve -3 ün başlıca kalsedon ve moganit, Örnek-4 ün ortorombik-silis ve moganit, Örnek-5 in de başlıca Opal-CT ve Opal-C olarak bilinen silis fazlarından meydana geldiği tespit edilmiştir (Çiz. 1). 2.3 Kuvars Mineral Cinslerine Göre Yukarıda bahsedilen silis fazlarının düşük P- T koşullarında oluşturduğu SiO 2 bileşimli minerallerin dış şekli, genelde yumrusaldır (Back ve Mandarino, 2008). Yumrusal şekilli kuvars mineral türlerinin kristalin yapısı da, mikrokristalin olup, bu türler başlıca dört grup altında toplanırlar (Frondel, 1985; Heaney, 1993; Lynne ve Campbell, 2003; Miehe vd., 1984; Murashov ve Svishchev, 1998; Pretola, 2001; Scurfield ve Segnit, 1984); -Çört -Flint -Kalsedon -Opal İlaveten, her grubun da alt türleri bulunmaktadır (Çiz. 1). Mikrokristalin yapılı bu kuvars türlerinden çört, flint ve kalsedon kriptokristalin yapılı, opal ise zayıfça kristalin veya psödokristalin veya parakristalin yapıl olarak iki alt gruba içerisinde değerlendirilirler (Lynne ve Campbell, 2003). Buna göre taşlaşmış ağaçların, Örnek-1, -2, ve -3 ün flint ve kalsedon mineral türlerini, Örnek-4 ve -5 in ise kalsedon ve opal mineral türlerini temsil ettiği ortaya çıkmaktadır (Çiz. 1). 2.4 Silisli Mineral Yapıcı Fazların Tanecik Boyutlarına Göre Taşlaşmış ağaçların polarizan mikroskobu altındaki incelenmelerinde lifsi ve taneli yapıdaki silis fazlarından meydana geldiği, ayrıca her bir örnek grubunda, bunların oransal dağılımının farklılıklar gösterdiği gözlenmiştir. Taşlaşmış ağaçların lifsi ve taneli yapılara göre sınıflandırılması, Çizelge 1. de verilmiştir. Ancak, detaylı bir sınıflandırmada bu iki verinin yeterli gelmediği anlaşılmaktadır. Bu nedenle, Çeltikçi (Güdül-Ankara) bölgesi taşlaşmış ağaç örneklerinin taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile x e kadar olan büyütmelerdeki görüntüleri alınmıştır. Bu görüntüler, Philips XL 30S FEG (Field Transmission Gun) scanning electron microscope (SEM) cihazı yardımıyla elde edilmiştir. Bu görüntülerin değerlendirilmesinde; Örnek-1, -2 ve -3 ün nm aralığında, Örnek-4 ün nm aralığında, Örnek-5 in ise nm aralığında oldukları görülmektedir. Buna göre Örnek-1, -2, -3, ve -4 ün mikron boyutlu, Örnek-5 in ise nano boyutlu silis tanelerinden meydana geldiği ortaya çıkartılmıştır (Çiz. 1). 3 SONUÇLAR Çeltikçi (Güdül-Ankara) bölgesinden toplanan taşlaşmış ağaç örnekleri, dekorasyon malzemesi olarak kullanılmaları sırasında standart olmaları için, ilk defa bu çalışmada sınıflandırılmışlardır. Taşlaşmış ağaçlar öncelikle renklerine ve özgül ağırlık değerlerine dayanan beş ana grup içerinde sınıflandırılmışlardır. Daha sonra, başlıca kalsedonu ve opali oluşturan silis fazlarına ve bunların parçacık boyutlarına ve de sağlamlık ve duraylılık özelliklerine göre üç alt gruba ayrılmışlardır. Örnek-1, -2 ve -3 ü içeren birinci grupta, nm aralığında tanecik boyutuna sahip başlıca kalsedon ve moganit fazlarını

4 içermesinden dolayı, malzeme neredeyse kaba kristalin yapılı olarak addedilmişlerdir. Özgül ağırlık değerleri sırasıyla 2.60, 2.56 ve 2.54 olduğu için, bir malzeme olarak bunlar ağır, sağlam ve duraylıdırlar. Örnek-4 ü içeren ikinci grupta, nm aralığında tanecik boyutuna sahip başlıca o-silis ve moganit fazlarını içermesinden dolayı, malzeme neredeyse ince kristalin yapılı olarak addedilmişlerdir. Özgül ağırlık değeri 2.42 olduğu için, bir malzeme olarak bu orta ağır, yarı sağlam ve oldukça duraylıdır. Örnek-5 i içeren üçüncü grupta, nm aralığında tanecik boyutuna sahip başlıca opal-ct ve opal-c fazlarını içermesinden dolayı, malzeme neredeyse nano kristalin yapılı olarak addedilmişlerdir. Özgül ağırlık değeri 2.18 olduğu için, bir malzeme olarak bu hafif, kırılgan ve duraysızdırlar. Ayrıca, yumrusal şekilli ve mikrokristalin yapılı kuvars mineral türlerinden flint ve kalsedon, Örnek-1, -2, ve -3 içerisinde, kalsedon ve opal ise Örnek-4- ve -5 içerisinde bulunmaktadır. KAYNAKLAR Akahane, H, Furuno, T, Miyajima, H, Yoshikawa, T, Yamamoto, S, Rapid wood silicification in hot spring water: an explanation of silicification of wood during the Earth s history, Sedimentary Geology, 169, s Back, M, Mandarino, J, 10 th Ed Fleischer s Glossary of Mineral Species, The Mineralogical Record, Inc, Tucson, AZ, 345 s. Fritsch, E, Gaillou, E, Rondeau, R, Barreau, A, Albertini, D, Ostrooumov, M, The Nanostructure of fire opal, Journal of Non- Crystalline Solids, 352, s Frondel, C, Systematic compositional zoning in the quartz fibres of agates, The American Mineralogist, 70, s Heaney, P, J, A proposed mechanism for the growth of chalcedony, Contribution to Mineralogy and Petrology, 115, s Krauskopf, K, B, 2 nd Ed Introduction to Geochemistry, McGraw-Hill Book Co, Sydney, 617 s. Lynne, B, Y, Campbell, K, A, Diagenetic transformation (opal-a to quartz) of low- and mid-temperature microbial textures in siliceous hot-spring deposits, Taupo Volcanic Zone, New Zealand, Canadian Journal of Earth Sciences, 40, s Miehe, G, Graetsch, H, Flörke, O, W, Crystal structure and growth fabric of length-fast chalcedony, Physics and Chemistry of Minerals, 10, s Murashov, V, V, Svishchev, I, M, Quartz family of silica polymorphs: Comparative simulation study of quartz, moganite, and orthorhombic silica, and their phase transformations, Physical Review B, 57, s Paicheler, J, C, Beşkonak (Kuzey Anadolu- Turkiye) Tersiyer Gölünde volkanik paleoortam ve tortul katkı örnekleri, TJK Bülteni, 21, s Pretola, J, P, A feasibility study using silica polymorph ratios for sourcing chert and chalcedony lithic materials, Journal of Archaeological Science, 28, s Scurfield, G, Segnit, E, R, Petrification of wood by silica minerals, Sedimentary Geology, 39, s Smith, D, K, Opal, cristobalite, and tridymite; noncrystallinity versus crystallinity nomenclature of the silica minerals and bibliography, Powder Diffraction, 13, s Toprak, V, Savaşçın, Y, Güleç, N, Tankut, A, Structure of the Galatia volcanic province. International Geology Review, 38, s Wilson, M, Tankut, A, Güleç, N, Tertiary volcanism of the Galatia province, north-west Central Anatolia, Turkey. Lithos, 42, s Yavuz-Işık, N., 2008, Güvem Havzası (Orta Anadolu) Alt Miosen Gölsel Sedimanlarının Palinolojisi, 61. Türkiye Jeoloji Kurultayı, s. 337, Ankara.

5 Çizelge 1. Yumrusal şekilli volkanik kökenli silisli mineral türleri ve onların polarizan mikroskop altındaki görüntüleri (Back and Mandarino, 2008; Heaney, 1993; Pretola, 2001), ayrı yeten, mikrokristalin silis yapıcı fazların taramalı elektron mikroskobu altında gözlenen parçacık boyutları (Lynne and Campbell, 2003; Fritsch et al., 2006; Frondel, 1985; Smith, 1998), ayrıca Çeltikçi (Güdül-Ankara) bölgesindeki taşlaşmış ağaçlar ile karşılaştırmaları Kripto Yapılı Zayıfça Yapılı- Çört Flint Kalsedon Opal Taneli Taneli Lifsi-(Taneli) Masif-(Taneli) Çört Flint Kalsedon Ateş Opalleri Jasper Agat Opaller Pras Krizopras Karneol Heliotrop Oniks Sard Sardoniks Taşlaşmış Ağaçlar (Bu Çalışma) Örnek-1, -2, ve Taşlaşmış Ağaçlar (Bu Çalışma) Örnek-4, ve -5 Mikronaltı boyutlu Mikronaltı boyutlu Mikronaltı boyutlu Nano-boyutlu ( 1000 nm) ( nm) ( nm) (< 100 nm) Taşlaşmış Ağaçlar (Bu Çalışma)---- Örnek-1, -2, ve -3 (yaklaşık nm) Taşlaşmış Ağaçlar (Bu Çalışma)---- Örnek-4 (yaklaşık nm) Taşlaşmış Ağaçlar (Bu Çalışma)----- Örnek--5 (yaklaşık nm) Çizelge 2. Çeltikçi (Güdül-Ankara) bölgesinin özgün taşlaşmış ağaçlarının birleştirilmiş derecelendirmesi. No Özgül Teoriksel ite I 2.65 II III IV V <2.10 Neredeyse Kaba Neredeyse İnce Neredeyse Nano Nano- Amorf Birinci İkinci Üçüncü Sağlamlık Duraylılık Ağır Sağlam Duraylı Orta Ağır Yarı Sağlam Oldukça Duraylı Hafif Kırılgan Duraysız Bu Çalışma Örnek Renklenme Özgül Örnek-1 Kahverengimsi -Sarı 2.60 Örnek-2 Kırmızımsı 2.56 Örnek-3 Siyahımsı-Gri 2.54 Örnek-4 Kahverengimsi -Portakal 2.42 Örnek-5 Beyazımsı-Sarı 2.18