Anamasdağları-Isparta terra rossalarının tuğla-kiremit üretiminde kullanılabilirliği

Transkript

1 Kibited 1(4) (2010) Anamasdağları-Isparta terra rossalarının tuğla-kiremit üretiminde kullanılabilirliği Oya CENGİZ Süleyman Demirel Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Jeoloji Mühendisliği Bölümü, Çünür, Isparta Mustafa KUŞÇU Süleyman Demirel Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Jeoloji Mühendisliği Bölümü, Çünür, Isparta ÖZET Çalışma Isparta nın güneydoğusunda yeralan Anamasdağlarını oluşturan Kretase-Alt Paleosen yaşlı Anamasdağ Formasyonu ndaki kireçtaşı, dolomitik kireçtaşı ve dolomit üzerindeki karstik yapılarda ve karbonatların kırıkçatlaklarında yaygın olarak terra rossa oluşumları bulunur. Bu terra rossaların tuğla-kiremit hammaddesi olarak kullanılabilirliğini belirlemek için, Pınarbaşı, Sindel ve Körmenlik sahalarından derlenen terra rossa numuneleri üzerinde X-Ray difraksiyon, ana oksit ve teknolojik analizler yapılmıştır. Kil ve silt tane boyutlu malzemelerden oluşan terra rossaların, sahada görülebilen kalınlığı, m arasındadır ve bunlar genellikle kaolinit, illit, klorit, smektit, feldspat, kuvars, hematit, kalsit, dolomit, amfibol, amorf malzeme, opal-ct ve tridimit içerirler. Sindel ve Pınarbaşı terra rossalarının ana oksit içerikleri birbirine benzer, fakat Körmenlik terra rossası bunlardan belirgin farklılıklar gösterir. Araştırılan terra rossa topraklarının, ortalama %9.9 u 0.2mm den büyük tane boyuna sahiptir ve 3mm den büyük tane boyuna rastlanmamıştır. Terra rossaların tane boyları ve su emme miktarları, standartlara uygundur. Sadece birkaç numunenin su emme değerleri, standart değerin üzerinde ve pişme deneyinde de erime gözlenmiştir. Yoğrulma suyu da Pınarbaşı ve Körmenlik terra rossalarında standartlara göre biraz düşük değerlerdedir. Terra rossaların pişme rengi, 900 o C de kırmızı olmuş ve kireçlenme yoktur. Bölgedeki terra rossalar, genel olarak TS4790 standartlarına uyumlu ve tuğla-kiremit hammadde kullanımı için de uygundur. Anahtar kelimeler: Terra rossa, Anamasdağları-Isparta, karbonatlar, tuğla-kiremit Utilization of Anamasdağları terra rossa (Isparta) in tile-brick production ABSTRACT Terra rossa soils are located at Anamasdağı of the SE Isparta. The terra rossa deposits are developed on karstic terrains in Anamasdağ carbonate bedrocks. The purpose of the research is to establish the use of terra rossa in bricktile material of the soils. X-Ray diffraction and major oxide analyses, and technological tests were performed on Pınarbaşı, Sindel and Körmenlik terra rossas. The soils are commonly observed as topsoil cover in karstic depressions and filling in fractures, which are developed within the Cretaceous-Lower Paleocene Anamasdağ formation is composed of limestone, dolomitic limestone and dolomite. Their thickness is approximately between 0.50m and 3.0m. The terra rossa consists of clay and silty clay-sized materials. The terra rossa soil is composed of kaolinite, illite, chlorite, smectite, feldspar, quartz, hematite, calcite, dolomite, amphibolite, amorphous material, opal-ct, and tridymite. The major oxide contents of Pınarbaşı and Sindel terra rossas have similar properties and Körmenlik terra rossa exhibit has different properties from the other areas. The average of 9.9% soil grain size is coarser than 0.2mm grain size with the top size of 3mm. Grain sizes and water absorption values for Sindel, Pınarbaşı and Körmenlik terra rossas are convenient to TS4790 standards. Water absorption results of only a few samples are over the standard values and show the presence of also lime in the same samples. Kneaded water values for Pınarbaşı and Körmenlik terra rossas are low compared to the standards. The soils have red color at 900 C and indicate no lime on the fired samples. The terra rossa soils generally follow TS4790 standards and exhibit suitable properties for tile-brick material. Keywords: Terra rossa, Anamasdağları-Isparta, carbonates, tile-brick Sorumlu yazar

2 O. Cengiz ve M. Kuşcu Giriş Terra rossa, kırmızı toprak, tuğla-kiremit toprağı ve tuğla-kiremit killeri olarak adlandırılır ve tuğla-kiremit üretiminde kullanılır. Bu hammadde, ince kırıntılı malzeme miktarı %20 den fazla olan, %30 dan daha az oranda Al 2 O 3 içeren, Fe 2 O 3 yönünden zengin, az miktarda da olsa serisit, montmorillonit, illit, klorit gibi kil mineralleri ile hidro-mika ve silisyum bileşikleri içerir. Terra rossaların tuğla-kiremit endüstrisinde kullanılabilmesi için genellikle kil ve silt boyutlu malzeme içerikli, homojen yapılı ve düşük oranda da kum boyutlu malzemeden oluşması gerekir. Bu toprakların hammadde olabilmesi için tane boyu dağılımında 3mm'den iri taneli elemanların, toplam hacmin %1'ini geçmemesi gerekir. Terra rossa topraklarının mineralojik bileşiminde kaolinit ve montmorillonit türü killerin çok az olması gerekir. Çünkü kaolinit grubu killer; pişme sıcaklığının artmasına, montmorillonit grubu killer ise hacim küçülmesi oranını artırarak çatlamalara neden olurlar. Terra rossalar daki CaCO 3 miktarının %25-35 den fazla bulunmaması ve kireçtaşı tanelerinin de iri olmaması gerekir. İri taneli kireçtaşları, çatlamalara sebep olacağı için bu toprakların ayıklanması gerekir. CaCO 3 fırında kireç, daha sonra da nemin etkisi ile sönmüş kireç haline gelir. Bu olay hacim büyümesine sebep olduğundan sakıncalıdır. Ayrıca, CaCO 3 toprağın erime ve sinterleşme derecelerini birbirine yaklaştırdığından bol kireç bulunması, fırınlarda pişirme tekniğini de güçleştirir. Sağlamlığı ve sinterleşmeyi artırmak için pişme ısısı artırıldığında, CaCO 3 etkisiyle kiremidin rengi de kaybolur. Fazla kireçli topraklardan yapılan ürünlerin porozitesi ve su emme özelliği artar, dona karşı mukavemetleri azalır (TS4790, 1986). Bunun dışında, terra rossa toprakları; suda eriyen tuzlar, mikalar, kükürt, jips ve pirit gibi unsurları hiç içermemeli veya çok az oranda bulundurmalıdır. Aksi halde ürünler pişirilirken ve piritin bozunması sırasında açığa çıkan gazlardan dolayı, çatlama ve çiçeklenme gösterirler. Bu da dona ve basınca karşı mukavemeti azaltır, su geçirme yüzdelerini de artırır. Suda çözünen tuzlar, tuğlalar arasına konulan çimento harcına da etki ederek inşaatın yıkılması gibi tehlikelere de sebep olabilir. Toprakların içinde kömür parçalarının bulunması da istenmez. Bu durum, pişme sırasında maddenin yer yer çatlamasına ve kabarmasına neden olur. Diğer bir özellikte tuğla ve kiremidin rengidir ve kırmızı olması tercih edilir. Örneğin; hammaddede fazla kireç varsa ürünün rengi açılır, sarı bir kiremit teknik özellikleri bakımından çok iyi olsa bile piyasada rağbet görmemektedir. Bu toprakların pişme rengi, içerisindeki demir bileşiklerinden gelir. %5'ten daha fazla demir bileşikleri içeren topraklar pişirilince kiremit rengini almaktadır. Malzemede bulunan fazla demir pişirme sıcaklığını düşürür, ürünlerin birbirine yapışmasına neden olur. Bu nedenle demir oksit ve hidratları da %8 ile %10 u geçmemelidir (TS4790, 1986). Tuğla üretimine uygun olan topraklar kiremit için uygun olmayabilir. Bu durumda kumlu toprakları, plastikliği daha fazla olan ince taneli killerle karıştırmak gerekebilir. Bazı durumlarda da kurumaya hassas çok yağlı toprakları, daha az plastik ve silt oranı fazla olan bir toprakla karıştırmak gerekebilir. Ayrıca, tuğla-kiremit topraklarının kolayca şekillendirilmesi de gerekir. Bunu etkileyen en önemli faktör de plastisite suyudur ve %25-35 sınırında olmalıdır. Şekil verilmiş ve kurutulmuş kilin pişmeden önce belirli bir değeri yoktur. Ancak kurutulmuş ürün şeklini koruyabilmeli, fırına girmeden önce çarpma ve sarsıntılarla kırılıp dağılmamalıdır. Toprağın plastikliğini ve işlenme kabiliyetini arttıran organik humus asitlerinin tuğla-kiremit hammaddelerinde bulunması doğaldır. Terra rossa topraklarının hammadde olabilmesi için 1000 o C'de pişirildiğinde, sertlik derecesinin 2'nin üstüne çıkması gerekir. Patlama ve çatlama göstermeksizin o C da pişirilebilmeli ve kiremit kızılı rengini alabilmelidir. Kurumadan kaynaklanan küçülme %10'u geçmemeli, tuğla kilinde su emme oranı %8'den fazla, kiremit kilinde ise %18'den az olmalıdır. Bu toprakların 0.2 mm den iri tane yüzdesi, iri tanelerin cinsi, kalıplanma yeteneği ve kuru kırılma dayanımı da tespit edilmelidir (Önem, 1997; DPT, a-b). 288

3 Anamasdağları-Isparta terra rossalarının tuğla-kiremit üretiminde kullanılabilirliği İşletme sektörünün gelişmesine paralel olarak tuğla ve kiremit topraklarında aranan özelliklerde değişmektedir. Bununla birlikte, terra rossalar üzerinde jeolojik, mineralojik, kimyasal ve teknolojik çalışmalar gerekli hale gelmiştir. Son yıllarda, dünyadaki pek çok terra rossa yatakları; mineralojisi, jeokimyası, paleoçevresel önemi ve jeomorfolojik koşulları bakımından incelenmiştir (Smith ve McAlister, 1995; Bellanca vd., 1996; Benac ve Durn, 1997; Giammatteo vd., 1997; Durn vd., 1999; Bestland, 2003). Isparta bölgesindeki terra rossa oluşumları üzerine de Kuşcu ve Tay (2002), Cengiz ve Ünsal (2004a-b), Cengiz vd., (2005a-b) geçmiş yıllarda araştırmalar yapmışlardır. Terra rossa, dünyada Hırvatistan, İtalya ve Yunanistan gibi ülkelerde, özellikle de Akdeniz bölgesinde yaygın olarak gözlenen kırmızımsı, bordomsu ve kahverengimsi kil ve silt boyutlu topraklardır. Bunlar, birkaç cm den birkaç metre kalınlığa değişen devamsız tabakalar şeklinde, kireçtaşı ve dolomit gibi karbonatlı kayaçların karstik boşluklarında, kırık ve çatlaklarında gözlenirler. Bu toprakların kaynakları, alüminyum oksit içeren kayaçlardır. Terra rossa, kimyasal ve fiziksel faktörlerin etkisiyle bu kayaçların dereceli aşınmalarıyla oluşmakta ve sonra taşınıp çökeldikleri ortamlarda oldukça kalın kütleler halinde yığılabilmektedir. Akdeniz ikliminin etkisiyle karbonatlı kayaçlar içerisindeki karstik yapılarda gelişen terra rossalar, ülkemizde Toros Kuşağı nda yaygın olarak gözlenmektedir. Araştırma kapsamındaki terra rossalar, Batı Toroslar da Beyşehir Gölü'nün batısında yer alan, KB-GD doğrultusunda uzanan Anamasdağı ve çevresini kapsayan Yenişarbademli ve Belceğiz-Şarkikaraağaç (Isparta) arasında kalan bölgedir (Şekil 1). Bu çalışmanın amacı, seçilen bölgedeki terra rossa oluşumlarının tuğla-kiremit hammaddesi olarak kullanılabilirliğini araştırmaktır. Çalışmada, Pınarbaşı, Sindel ve Körmenlik terra rossa sahalarında incelemeler yoğunlaştırılarak, terra rossaların jeolojik özellikleri, mineral kapsamı, ana oksit içerikleri ve teknolojik özellikleri saptanmış ve terra rossa oluşumlarının tuğla ve kiremit hammaddesi olarak kullanıma uygun olup olmadığı ortaya konmuştur. Şekil 1. Çalışma alanının yer bulduru ve bölgesel jeolojik haritası (Şenel vd., 1992). 289

4 O. Cengiz ve M. Kuşcu Jeolojik konum Batı Toroslar da Isparta büklümünün doğu kanadında yer alan bölgede, otokton ve allokton birimler yüzeylenmektedir (Şekil 1). İnceleme alanında geniş yayılım sunan Anamas-Akseki otoktonu yaşlıdan gence doğru, aşağıda özetlenmiştir (Şekil 2). Kiltaşı, şeyl, kumtaşı, çakıllı kumtaşı ile çamurtaşı ve karbonat ardalanmasından oluşan Karniyen-Noriyen yaşlı Kasımlar Formasyonu, dolomit ve dolomitik kireçtaşlarından oluşan Üst Noriyen-Resiyen yaşlı Menteşe Dolomiti üzerinde yanal ve düşey geçişli olarak gözlenir. Menteşe Dolomiti üzerine de geçişli olarak bol Megalodonlu kireçtaşı, dolomitik kireçtaşı ve kumlu-killi kireçtaşı kapsayan Resiyen yaşlı Leylek Kireçtaşı gelir. Kumtaşı, kiltaşı, çakıltaşı, kumlu-killi kireçtaşı ve kireçtaşlarından oluşan Üst Resiyen-Alt Liyas yaşlı Üzümlüdere Formasyonu, Leylek Kireçtaşı üzerine uyumlu olarak gelmektedir. Üzümlüdere Formasyonu da dolomit, dolomitik kireçtaşı ve kireçtaşı içeren Orta-Üst Jura ve Alt Kretase yaşlı Hacıalabaz Formasyonu ile uyumludur. Hacıalabaz Formasyonu üzerinde kireçtaşı, dolomitik kireçtaşı ve dolomit kapsamlı Üst Kretase-Alt Paleosen yaşlı Anamasdağ Formasyonu uyumlu gözlenir. Rudistli, yer yer miliolid düzeyli, yersel Gastropod, lamelli ve mercan izli, Kampaniyen-Maestrihtiyen yaşlı Seyrandağ Kireçtaşı üyesi, Anamasdağ Formasyonu nun üst seviyelerinde bulunur. Şekil 2. Çalışma alanının stratigrafik kolon kesiti. 290

5 Anamasdağları-Isparta terra rossalarının tuğla-kiremit üretiminde kullanılabilirliği İntraklast ve biyoklastlı neritik karbonatlardan oluşan Paleosen-Alt-Orta Eosen yaşlı Gedikli Formasyonu Anamasdağ Formasyonu üzerinde uyumsuz izlenirken, türbiditik kumtaşı, şeyl, marn ve kiltaşından oluşan Orta Eosen Lütesiyen yaşlı Gölgeli Formasyonu ile uyumludur (Demirkol, 1977; Şenel vd., 1992, 1996). Allokton birimler ise; Beyşehir-Hoyran- Hadım Napları ndan oluşan peridotit, serpantin, kumtaşı, radyolarit ve çört içeren Şarkikaraağaç Ofiyolitleri (Elitok, 2000) ve rekristalize kireçtaşı ve megalodonlu kireçtaşları, yer yer dolomit ve dolomitik kireçtaşı ara düzeyli Orta- Üst Triyas yaşlı Deliktaş Formasyonu dur (Öztürk vd., 1987). Güncel çökeller olarak, terra rossa, yamaç molozu, birikinti konisi ve alüvyon gözlenir (Şekil 1, 2, 3). Bölgenin yapısal jeolojisi Önemli kırık zonları üzerinde yer alan inceleme alanındaki fayların doğrultuları, kıvrım eksen doğrultuları ile büyük ölçüde uygunluk gösterir. Çalışma sahası ve çevresi, Alpin hareketlerinden etkilenmiştir. Birbirine paralel olarak uzanan graben sistemleri, bölgedeki geniş düzlükleri meydana getirmiştir. Çalışma sahasındaki Beyşehir gölü ile Anamasdağları nın batısındaki Eğirdir-Hoyran gölleri bu graben havzalarının ürünüdür (Şenel vd., 1992; Şekil 1). Üst Kampaniyen-Maastrihtiyen de okyanus kabuğunun kıtasal kabuğa bindirmesine bağlı olarak bir araya gelmiş olan Antalya napları, Daniyen de Beydağları otoktonunun doğu ve kuzeydoğusundaki Anamas-Akseki otoktonu üzerine gelir. Şekil 3. Çalışma alanının jeoloji haritası (Şenel vd., 1992 den değiştirilerek). 291

6 O. Cengiz ve M. Kuşcu Sonra da Üst Senoniyen de Beyşehir-Hoyran- Hadim napları yerleşmiştir. Bu yerleşim sırasında Anamas-Akseki otoktonu kendi içinde tekrarlanmıştır. Eosen sonu gerçekleşen bu sıkışma rejimi ile Anamasdağı güneyinde Anamas-Akseki otoktonu, Antalya napları ve Beydağları otoktonu üzerine bindirmiştir (Şekil 1). Bölgedeki kayalar, Langiyen de yatay hareketlere maruz kalmıştır (Şenel vd., 1992, 1996). Ayrıca, Anamas-Akseki otoktonu ile Beydağları otoktonu arasında sınır oluşturan Kırkkavak fayı (Dumont ve Kerey, 1975) Miyosen de sağ yanal atımlı doğrultu fayı olarak çalışmış ve Miyosen den sonra da aynı hat boyunca KD dan GB ya sıkışma hareketi etkin olmuştur. Tortoniyen sonlarında D-KD ile B-GB doğrultusunda gelişen sıkışma rejimi ile Aksu bindirmesi (Aksu fazı, Poisson, 1977) ve Kırkkavak oblik ters fayı (Dumont ve Kerey, 1975; Akay, 1988) belirlenmiştir. Pliyosen de veya Pliyosen sonunda da bölgede doğrultu atımlı faylar ve normal faylar gelişmiştir. Materyal ve metot Araştırma sahasındaki terra rossa çökellerinden belirli profillerde ve yüzeyden derine doğru sistematik ve koordinatlı olarak 30 adet toprak numunesi alınmıştır. Buna karşılık, sadece Körmenlik sahasında numune alımı yüzeye yakın yapılmıştır. Sahadan alınan numuneler, laboratuar şartlarına göre kurutulmuş ve numuneler karelaj yöntemine göre hazırlanmıştır. Tane boyu dağılımını belirlemek için terra rossa toprakları üzerinde elek analizi yapılmıştır. Kaba tanelerden (>3mm) ayrılan numunelerin mineralojik bileşimini belirlemek için X-ışınları kırınımı (XRD) yöntemi ile Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü (MTA-Ankara) laboratuarlarında 14 numunenin XRD çekimi ve kil tanımlaması gerçekleştirilmiştir. 200 mesh boyutta öğütülen 14 terra rossa numunesinin ana oksit analizleri de, ICP-OES ve MS yöntemleri ile ACME laboratuarında (Kanada) yapılmıştır. Terra rossa numunelerinin tuğla-kiremit hammaddesi olarak kullanılabilirliği kapsamında aynı numuneler üzerinde fiziksel ve teknolojik özelliklerin belirlenmesi için numuneler, belirli miktarda su ile yoğrularak 15x50x100 mm lik boyutlarda hazırlanan alçı kalıplara yerleştirilmiştir. Daha sonra numuneler kurutulmuş ve 900 o C de TEKİNLER A.Ş. (Burdur) Tuğla Fabrikasında pişirilmiştir. Terra rossa topraklarının tane boyu dağılımı, yoğrulma suyu, su emme miktarı ve donma deneyleri de Süleyman Demirel Üniversitesi Jeoloji Mühendisliği Bölümü laboratuarında gerçekleştirilmiştir. Bütün deneyler, TS4790 da verilen deney metotlarına uygun olarak yapılmış ve bu standarda göre de yorumlanmıştır. Terra rossaların jeolojik özellikleri Nemli tropik ve yarı-tropik iklimlere sahip Akdeniz çevresi ülkelerde yaygın bir şekilde Akdeniz kızıl toprakları gözlenir. Ülkemizde de Toroslar boyunca uzanan Akdeniz bölgesinde kırmızı ve kahverengimsi terra rossa toprakları gelişmiştir. Dolayısıyla, Isparta çevresinde Anamasdağları ve Dedegöl Dağları boyunca yüzeyleyen Mesozoyik-Senozoyik yaşlı karbonatlı kayaçlar üzerinde bu oluşumlar gözlenmektedir. Araştırmanın amacını oluşturan terra rossa toprakları, Yenişarbademli ve Belceğiz- Şarkikaraağaç (Isparta) arasındaki bir alanda belirgin olarak üç lokasyonda yüzeylenmektedir. Bu bölgeler; Sindel alanı, Pınarbaşı ve Körmenlik mevkileridir. Terra rossa toprakları, Sindel alanında yaklaşık olarak 1.5km 2 ve Pınarbaşı alanında da 1 km 2 lik bir yayılıma sahiptir. Körmenlik sahası ise daha az (1 km 2 den az) yayılımlıdır. Araştırma sahasındaki terra rossa çökelleri, egemen olarak Kretase-Eosen yaşlı Anamasdağ Formasyonu ndaki karbonatlı kayaçlar üzerinde, yer yer de Seyrandağı Kireçtaşı üzerinde gözlenir. Sadece Körmenlik sahasındaki terra rossalar, Triyas yaşlı Üzümlüdere Formasyonu nda izlenir (Şekil 4). Sahadaki terra rossa çökelleri, karbonatlı kayaçların kırık dolgularında ve karstik boşluklarında (genellikle dolinler) bulunur. Bunların sahada görülebilen kalınlığı m arasındadır, fakat karstik bir arazi olduğu için kalınlığın yer yer 5 m ye kadar ulaşabileceği tahmin edilmektedir. 292

7 Anamasdağları-Isparta terra rossalarının tuğla-kiremit üretiminde kullanılabilirliği Şekil 4. Çalışma sahasında yer alan terra rossaların üç farklı sahadaki stratigrafik konumu. Araştırılan terra rossalar sahada; genellikle kırmızı, kırmızımsı-kahverengi, koyu kırmızımsı-kahverengi, açık kırmızımsıkahverengi, sarımsı-kırmızı, pembemsi-bordo renklerde izlenir (Şekil 5 a-b ve c-d). Pınarbaşı ve Sindel sahalarının dışında, Alınoluk, Körmenlik, Çayıryayla, Köklü ve Sarıalan Yaylalarında terra rossaya benzeyen topraklara rastlanılmaktadır. Bunlar; renk, mineralojikjeokimyasal özellikleri ve köken bakımından diğer iki sahadan farklıdır. Pembe ve bordo renklerde gözlenen bu toprakların Triyas yaşlı Üzümlüdere Formasyonu içerisindeki kumtaşları ve çamurtaşlarının ayrışması sonucu oluştuğu düşünülmektedir (Şekil 5 e-f). a b c d Şekil 5. Çalışmalara konu olan terra rossa sahaları. a-b: Sindel sahaları, c-d: Pınarbaşı sahaları. 293

8 O. Cengiz ve M. Kuşcu e f Şekil 5. (devam) Çalışmalara konu olan terra rossa sahaları. e-f: Körmenlik Yaylası toprakları. Çalışılan terrarossa topraklarının renk analizi yapılmıştır. Munsell renk ölçeğine göre, Sindel ve Pınarbaşı terra rossalarının renkleri, genellikle sarımsı-kırmızı (5YR), kırmızı (2.5YR), kırmızımsı-kahverengi (5YR), koyu ve açık kırmızımsı-kahverengidir (5YR). Körmenlik sahası toprakları; kırmızımsıkahverengi (5YR), açık kırmızımsı-kahverengi (5YR) dir. Sahadaki terra rossanın kırmızı rengi, demir içeriğine bağlıdır. FeO and Fe 2 O 3 arasındaki fark arttığı zaman, renk kahverengi olur (Eren ve Kadir, 1999). Kırmızı renk, oksidasyondan kaynaklanır ve mineralojik incelemeler terra rossa numunelerinin tümünün hematit içerdiğini göstermektedir. Terra rossaların mineralojik özellikleri Kil ve silt tane boyutlu malzemelerden oluşan Anamasdağ terra rossalarının mineral birliğinin, kaolinit, klorit, smektit, feldspat, illit, kuvars, hematit, kalsit, dolomit, amfibol, amorf malzeme, opal-ct ve tridimitden oluştuğu belirlenmiştir (Tablo 1). Sahada yüzeyden (0-0.5m) derine (0.5-3m) profiller boyunca alınan terra rossa numunelerinin mineral bolluk oranı, değişkenlik göstermektedir. Terra rossanın feldspat, kaolinit, amfibol, amorf malzeme, opal-ct ve tridimit kapsamı derine doğru artarken, yüzeyden alınan numunelerde hematit daha fazladır (Tablo 1). Terra rossaların jeokimyasal özellikleri Terra rossanın tuğla-kiremit hammaddesi olarak kullanılabilirliğini belirlemek için ana oksit içeriklerinin bilinmesi gerekmektedir. Bunun için üç farklı lokasyondaki terra rossaların ana oksit içerikleri verilerek, birbirleri ve kullanımları için gerekli olan standart değerlerle karşılaştırılarak değerlendirilmiştir. Sindel ve Pınarbaşı sahalarındaki terra rossaların SiO 2, Al 2 O 3, Fe 2 O 3, MgO, CaO, Na 2 O, K 2 O, TiO 2, P 2 O 5 ve MnO içerikleri, birbirine benzerdir. Körmenlik sahasının terrarossalarının ana oksit içerikleri ise diğer ikisinden biraz farklıdır. Sindel terra rossalarının SiO 2 içeriği %46.69 ile %53.38 arasında değişirken, ortalama değeri %50.08 dir. Pınarbaşı terra rossalarının konsantrasyonu da %47.94 ile %50.46 arasında değişmekte ve ortalama değeri %49.19 da yoğunlaşmaktadır. Tablo 1 den görüldüğü üzere Sindel sahası terra rossalarının SiO 2 içeriği, Pınarbaşı terra rossalarına göre biraz yüksektir. Körmenlik terra rossaları ise çok değişkenlik göstermekle birlikte ortalama olarak düşüktür (%45.33) (Tablo 2 ve 3). Tuğla-kiremit hammaddesi olabilmesi için standart değerlere göre ideal bir terra rossa, %42-64 SiO 2, %15-20 Al 2 O 3, % Fe 2 O 3, % CaO ve % K 2 O kapsamalıdır (Arkun, 1980). Buna göre, çalışılan terra rossaların SiO 2 içeriğinin hammadde kullanımına uygun bileşimde olduğu görülmektedir. Sahadaki terra rossaların Al 2 O 3 içeriği de sırasıyla, % (ort , Sindel sahası), % (ort , Pınarbaşı sahası), % (ort , Körmenlik sahası) arasında değişim gösterir (Tablo 2). 294

9 Anamasdağları-Isparta terra rossalarının tuğla-kiremit üretiminde kullanılabilirliği Tablo 1. Çalışma alanındaki terra rossaların mineral kapsamı ve nispi bolluk oranları. Örnek no Mineral cinsi qtz fds kao il hem smc amf chi am.m op-ct cal dol S-2 * ** *** **** S-3 * **** ** aks aks S-5 * ** *** **** aks aks S-6 * ** **** aks aks aks *** S-9 * *** **** aks aks S-14 * *** ** aks **** S-15 * ** *** aks **** aks aks S-17 * ** *** **** aks aks S-19 * **** ** aks aks S-20 * ** *** **** aks aks PB-4 * ** *** **** KY-1 * **** *** aks aks aks aks aks ** KY-2 * aks ** *** aks **** KY-3 * *** aks **** aks ** KY-4 * *** ** **** aks S-1 * *** **** aks aks S-4 * ** *** **** aks aks S-7 * ** *** **** aks S-8 * **** *** aks aks aks S-10 * *** **** aks aks S-11 * *** **** aks aks S-12 * ** *** aks **** aks S-13 * *** **** aks aks S-16 * ** *** S-18 * **** ** aks S-21 * ** *** **** PB-1 * *** **** aks aks PB-2 * *** **** aks aks PB-3 * ** *** **** aks PB-5 * *** ** **** aks qtz: kuvars, fds: feldspat, kao: kaolinit, il: illit, hem: hematit, smc: simektit, amf: amfibol, chl: klorit, am.m: amorf malzeme, op-ct: opal-ct ve tridimit, cal: kalsit, dol: dolomit, * : bolluk sırası, aks.: aksesuar mineral Derinlik (yüzeyden) 0-0,5 m 0,5-3 m Tablo 2. Çalışma sahasındaki terra rossaların ana oksit (%) içerikleri. Sindel sahası Pınarbaşı sahası Körmenlik sahası Bileşen S-1 S-2 S-3 S-4 S-5 S-10 PB-1 PB-2 PB-3 PB-4 PB-5 KY-2 KY-3 KY-4 Kimyasal içerik (%) SiO Al 2 O Fe 2 O MgO CaO Na 2 O K 2 O TiO P 2 O MnO A.Kaybı Top./C Top./S < Toplam

10 O. Cengiz ve M. Kuşcu Tablo 3. Araştırılan terra rossaların ortalama ana oksit (%) içerikleri ve limit değerleri. Kimyasal içerik (%) (ortalama değerler) Bileşen Sindel sahası Pınarbaşı sahası Körmenlik sahası Limit değerler (Arkun, 1980) SiO Al 2 O Fe 2 O MgO CaO Na 2 O K 2 O TiO P 2 O MnO Pınarbaşı terra rossasının Al 2 O 3 içeriği, Sindel terra rossasının içeriğinden biraz yüksektir. Körmenlik terra rossaları ise oldukça düşük değerde olup, diğer iki sahadan tamamen farklı bileşimdedir. Hammadde kullanımındaki Al 2 O 3 kapsamı ise Sindel ve Pınarbaşı terra rossalarında üst sınırı aşarken, Körmenlik terra rossasında ise biraz düşük değerdedir (Tablo 3). Sahanın terra rossaları Fe 2 O 3 bakımından incelendiğinde de Pınarbaşı (%9.07) ve Sindel (%9.26) terra rossalarının benzer bileşimde olduğu, Körmenlik terra rossasının (%6.02) ise daha düşük değerde olduğu görülür (Tablo 2). Hammadde için terra rossanın Fe 2 O 3 konsantrasyonu, Sindel ve Pınarbaşı terra rossalarında üst sınırı biraz geçerken, Körmenlik terra rossasında kullanım standartları için daha uygundur (Tablo 3). MgO kapsamları da Sindel terra rossasında; % (ort. %0.96) arasında, Pınarbaşı terra rossasında; % (ort. %1.03) arasında, Körmenlik terra rossasında da % (ort. %1.70) arasındadır. Bu sonuç, Körmenlik terra rossasının, diğerlerine göre Mg bakımından oldukça zengin olduğunu göstermektedir (Tablo 2). CaO kapsamları da Sindel ve Pınarbaşı terra rossalarında benzer değerlerde ve %0.70 in altında olmakla birlikte, Körmenlik sahasında bir numune hariç, diğerlerinde standart değerlere uygundur (Arkun, 1980). Çalışma alanındaki terra rossaların ortalama alkali kapsamları, Sindel sahasında %0.52 (Na 2 O) ve %2.61 (K 2 O), Pınarbaşı nda %0.64 (Na 2 O) ve %2.53 (K 2 O), Körmenlik de de %0.31 (Na 2 O) ve %1.21 (K 2 O) olarak belirlenmiştir. Görülüyor ki terra rossalar, potasyum içeriği bakımından daha zengindir. Terra rossanın K 2 O kapsamı, Pınarbaşı ve Sindel sahalarında sınır değerlerin üzerinde, Körmenlik sahasında ise uygun aralıklardadır (Tablo 3). Diğer iki sahadan farklı oluşumda olmasına rağmen, Körmenlik sahasının terra rossalarının kimyasal özellikleri bakımından tuğla-kiremit hammaddesi için daha uygun olduğu tespit edilmiştir. Teknolojik deneyler Araştırma alanı içerisinde Sindel Alanı, Pınarbaşı Mevkii ve Körmenlik Yaylası olmak üzere 3 farklı bölgeden alınan 14 adet terra rossa üzerinde teknolojik deneyler gerçekleştirilmiş ve deney sonuçları Tablo 4 de verilmiştir. Bu deneyler; tane boyu dağılımı, yoğrulma suyu, kuruma ve pişme küçülmesi, su emme, sertlik, pişme rengi, zararlı kireç bulguları ve dona dayanım deneyleri şeklindedir. Tüm deney sonuçları, TS4790 da belirtilen standart değerlerle karşılaştırılmış ve çalışılan terra rossaların tuğla-kiremit toprağı olarak kullanılabilirliği için yorumlanmıştır. Hammadde olarak kullanılması düşünülen terra rossaların tane boyu dağılımını belirlemek üzere yapılan elek analizi sonucunda, toprakların ortalama olarak %9.9 u 0.2mm den büyük tane boyuna sahip iken, 3mm den büyük tane boyuna rastlanmamıştır. Bu analiz sonuçları, araştırma kapsamındaki terra rossaların tuğla-kiremit toprağı için istenilen tane boyutuna sahip olduğunu göstermektedir. 296

11 Anamasdağları-Isparta terra rossalarının tuğla-kiremit üretiminde kullanılabilirliği Tablo 4. Çalışma sahasındaki terra rossa oluşumlarının teknolojik deney sonuçları ve TS4790 ile karşılaştırılması. Kuruma Pişme Yoğrulma Tane boyu Su emme Dona Sertlik Numune no küçülmesi küçülmesi, suyu (<0,2mm) (%) dayanımı (Pişmiş tuğlada) (%) (%) (%) Sindel Sahası Pınarbaşı Sahası Körmenlik sahası TS 4790 S dayanımlı 3 4 S dayanımlı 3 4 S dayanımlı 3 4 S dayanımlı 3 4 S dayanımlı 3 4 S dayanımlı 3-4 Ort dayanımlı 3-4 PB dayanımlı 3-4 PB dayanımlı 3-4 PB dayanımlı 3-4 PB dayanımlı 3-4 PB dayanımlı 3-4 Ort dayanımlı 3-4 KY dayanımlı 3-4 KY dayanımlı 3-4 KY dayanımlı 3-4 Ort dayanımlı 3-4 %10 %10 3 mm < % dayanımlı 3-5 (en fazla) (en fazla) Tuğla-kiremit üretiminde kullanılması düşünülen killerin su emme miktarının %8-18, pişme ve kuruma küçülmelerinin en fazla %10, yoğrulma suyunun da %25-35 arasında olması istenilmektedir (TS4790). Tablo 4 te görülebileceği üzere, çalışma sahasındaki terra rossaların su emme miktarları %14.03 (Sindel sahası) ve %13.48 (Pınarbaşı sahası) şeklinde sıralanmaktadır. Bu değerlerin TS 4790 a göre uygun olduğu görülmektedir. Buna karşılık, Körmenlik sahasından alınan KY-3 ve KY-4 nolu numunelerin su emme değerleri, standart değerlerin üzerindedir. Ayrıca, KY-3 nolu numunenin hem yoğrulma suyu değeri düşük, hem de pişme deneyinde de erime gözlenmiştir (Tablo 4). Sahadaki terra rossaların pişme ve kuruma küçülmeleri ise %10 nun altında ölçülmüş ve standartlara uygundur. Yoğrulma suyu da Sindel terra rossasında standartlara uygun olmakla beraber, Pınarbaşı ve Körmenlik terra rossasında TS4790 a göre biraz düşük (sırasıyla %19.61 ve %22.63) değerlere sahiptir. Ayrıca, pişme renginin koyu kırmızı, pişme sonrasında sertliğin Mohs Sertlik cetveline göre 3-5 arasında olması, zararlı kireç bulgularına rastlanılmaması ve dona dayanımının gözlenmiş olması da gerekmektedir. Terra rossalar, pişirildiğinde 900 o C de kırmızı rengini almış ve kireçlenmeye rastlanmamıştır. Araştırma kapsamındaki terra rossaların tüm deney sonuçları değerlendirildiğinde, TS4790 standartlarına uyumlu olduğu ve tuğla-kiremit hammaddesi olarak kullanıma uygun olduğu sonucuna varılmıştır. Sonuçlar Çalışılan terra rossa toprakları, Sindel, Pınarbaşı ve Körmenlik sahalarında bulunur. Bunların sahada görülebilen kalınlığı m arasında iken, kalınlığın daha da fazla olabileceği tahmin edilmektedir. Terra rossalar, Kretase-Alt Paleosen yaşlı Anamasdağ Formasyonu nda yer alan kireçtaşları üzerindeki karstik yapılarda ve karbonatlardaki kırık-çatlaklarda yaygın olarak gelişmiştir. Sadece Körmenlik terra rossası, Üzümlüdere Formasyonu ndaki kumtaşları ve çamurtaşları ile ilişkilidir. Arazide kırmızı, bordo ve kahverengimsi gözlenen terra rossaların renkleri, Munsell renk ölçeğine göre genellikle sarımsı-kırmızı, kırmızı, kırmızımsıkahverengi, koyu ve açık kırmızımsıkahverengidir. Kil ve silt tane boyutlu malzemelerden oluşan terra rossalar, genellikle kaolinit, illit, smektit, klorit, kuvars, feldspat, hematit, kalsit, dolomit, amfibol, amorf malzeme, opal-ct ve tridimitden oluşur. Terra rossalar, yüzeyden (0-0.5m) derine (0.5-3m) doğru, mineral bolluk oranı bakımından değişkenlik gösterirler. Terra 297

12 O. Cengiz ve M. Kuşcu rossanın feldspat, kaolinit, amfibol, amorf malzeme, opal-ct ve tridimit kapsamı derine doğru artarken, yüzeyden alınan numunelerde hematit daha fazladır. Sindel ve Pınarbaşı sahalarındaki terra rossaların ana oksit içerikleri, birbirine benzerdir. Körmenlik terra rossalarının ise diğerlerinden biraz farklıdır. Her üç sahadaki terra rossanın SiO 2 içeriği de hammadde kullanımına uygun bileşimdedir. Al 2 O 3 ve Fe 2 O 3 kapsamı ise Sindel ve Pınarbaşı terra rossalarında standartların biraz üzerinde olmakla birlikte, Körmenlik terra rossasında Al 2 O 3 biraz düşük (%13.29) değerde, Fe 2 O 3 ise uygun bileşimdedir. CaO kapsamları da Sindel ve Pınarbaşı terra rossalarında benzer değerlerde ve Körmenlik terrarossasında değişkenlik gösterse de standart değerlere uygundur. Pınarbaşı ve Sindel terra rossalarının K 2 O içeriği standartlara göre daha yüksek, Körmenlik terra rossası ise uygun aralıklardadır. Diğer iki sahadan farklı oluşumda olmasına rağmen, Körmenlik sahasının terra rossalarının kimyasal özellikleri bakımından tuğla-kiremit hammaddesi için daha uygun olduğu tespit edilmiştir. Çalışılan terra rossa toprakları, ortalama olarak %9.9 u 0.2mm den büyük tane boyuna sahip olup, 3mm den büyük tane boyuna rastlanmamıştır. Hammadde olarak kullanılacak terra rossaların tane boyu, standartlara uygundur. Sindel, Pınarbaşı ve Körmenlik terra rossalarında su emme miktarları, TS4790 a uyumludur. Sadece KY-3 ve KY-4 nolu numunelerde su emme değerleri, standart değerlerin üzerinde, yoğrulma suyu değeri düşük (KY-3 de), pişme deneyinde erime (KY-3 de) gözlenmiştir. KY-3 ve KY-4 nolu terra rossa numunelerinin su emme değerlerinin yüksek olmasının sebebi, içerisindeki kireç miktarının fazla olmasındandır. Bu da dona karşı mukavemeti azaltır. Sahadaki terra rossaların pişme ve kuruma küçülmeleri ise standartlara uygundur. Yoğrulma suyu da Sindel terra rossasında standartlara uygun olmakla beraber, Pınarbaşı ve Körmenlik terra rossasında TS4790 a göre düşük (%19.61 ve %22.63) değerlerdedir. Pınarbaşı ve Körmenlik terra rossalarında yoğrulma suyunun düşük olması, hammaddenin plastikliğinin az olduğunu göstermektedir. Bu durum, tuğla ve kiremidin şekil almasını zorlaştırır ve basınca dayanıklılığını azaltır. Bunun için bu sahalardaki killeri plastikliği fazla olan killerle karıştırmak gerekir. Terra rossalar, pişirildiğinde 900 o C de kırmızı rengini almış ve KY-3 nolu numune hariç kireçlenmeye rastlanmamıştır. Tüm deney sonuçlarına göre yukarıda bahsedilen bir kaç istisna dışında, sahadaki terra rossaların, genellikle TS4790 standartlarına uygun olduğu ve tuğla-kiremit hammaddesi olarak kullanılabileceği sonucuna varılmıştır. Kaynaklar Akay, E. (1988) Orta Toroslar'ın post-eosen tektoniği, Maden Tetkik ve Arama Dergisi, 108, Arkun, N. eds., (1980) Tübitak Bilgi Profili, Ankara, 14. Bellanca, A., Hauser, S., Neri, R. ve Palumbo, B. (1996) Mineralogy and geochemistry of terra rossa soils, western Siciliy: insights into heavy metal fractionation and mobility, The Science of the Total Environment, 93(1), Benac, C. ve Durn, G. (1997) Terra rossa in the Kvarner area-geomorphological conditions of formation, Acta Geographica Croatica, 2, Bestland, E.A. (2003) Sources of silicate dust in terra rossa soils and surficial deposits, southeast South Australia, XVI INQUA Congress, Cengiz, O., Ünsal, A. (2004a) Pınarbaşı (Yenişarbademli-Isparta) terra rossa oluşumlarının tuğla-kiremit hammaddesi olarak kullanılabilme özelliklerinin araştırılması, 57. Türkiye Jeoloji Kurultayı Bildiri Özleri, 8-12 Mart, Ankara, 247. Cengiz, O. ve Ünsal, A. (2004b) Terra rossa deposits of Pınarbaşı (Yenişarbademli-Isparta, SW Turkey) district: A preliminary result, Proceedings of 5th International Symposium on Eastern Mediterranean Geology, Greece, April, 3, Cengiz, O., Kuşcu, M., Kadir, S. (2005a) Karstik karbonatlı kayaçlar üzerinde gelişen terra rossa oluşumlarının mineralojik ve jeokimyasal özellikleri, Anamasdağları, Isparta, 58. Türkiye Jeoloji Kurultayı Bildiri Özleri, Nisan, Ankara, Cengiz, O. Kuşcu, M. ve Kadir, S. (2005b) Terra rossa deposits developed on karstic carbonate 298

13 Anamasdağları-Isparta terra rossalarının tuğla-kiremit üretiminde kullanılabilirliği rocks of Anamasdağları (Isparta, Turkey), 41st Forum on the Geology of Industrial Minerals, İstanbul, May, 2. Demirkol, C. (1977) Yalvaç-Akşehir Dolayının Jeolojisi, Doçentlik Tezi, Selçuk Üniversitesi, Fen Fakültesi, Konya, 114 sf. DPT, (2001a) Endüstriyel Hammaddeler Alt Komisyonu Yapı Malzemeleri 1, Devlet Planlama Teşkilatı, Ankara, DPT, (2001b) Endüstriyel Hammaddeler Alt Komisyonu Toprak Sanayi Hammaddeleri 2, Devlet Planlama Teşkilatı, Ankara, 2612-ÖİK: 623. Dumont, J.F. ve Kerey, E. (1975) Kırkkavak Fayı, Batı Toroslar ile Köprüçay Baseni sınırında kuzey-güney doğrultu atımlı fay, Türkiye Jeoloji Kurultayı Bülteni, 18/1, Ankara, Durn, G., Ottner, F. ve Slovenec, D. (1999) Mineralogical and geochemical indicators of yhe polygenetic nature of terra rossa in Istria, Croatian, Geoderma, 91, Elitok, Ö. (2000) Şarkikaraağaç (Isparta) ve Çevresinin Jeoloji, Mineraloji ve Petrografisi, Doktora Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Isparta, 220 sf. Eren, M. ve Kadir, S. (1999) Colour origin of Upper Cretaceous pelagic red sediments within the Eastern Pontides, northeast Turkey, Journal of Earth Sciences,88, Giammatteo, M., Cipriani, N., Corona, L., Magaldi, D. ve Pantaleoni, G. (1997) The origin and chemical-mineralogical composition of the terre sigillate of Samos Island, Mineralogica et Petrographica Acta, 40, Kuşcu, M. ve Tay, Ş. (2002) Kuzca-Yeniköy- Alakilise (Sütçüler-Isparta) dolayındaki terra rosaların Tuğla-Kiremit Toprağı olarak kullanılabilirliğinin araştırılması, 55. Jeoloji Kurultayı Bildiri Özleri, Ankara, Önem, Y. (1997) Sanayi Madenleri, Ankara, sf. Öztürk, E.M., Öztürk, Z., Acar, Ş., Ayaroğlu, A., eds. (1981) Şarkikaraağaç ve Dolayının Jeolojisi, Maden Tetkik ve Arama Raporu, Ankara, Smith, B.J. ve McAlister, J.J. (1995) Mineralogy, chemistry and palaeoenvironmental significance of an Early Tertiary Terra Rosa from Nortern Ireland, A preliminary review, Geomorphology, 12(1), Şenel, M., Dalkılıç, H., Gedik, İ., Serdaroğlu, M., Bölükbaşı, A.S., Metin, S., Esentürk, K., Bilgin, A.Z., Uğuz, F., Korucu, M. ve Özgül, N., eds. (1992) Eğirdir-Yenişarbademli-Gebiz ve Geriş-Köprülü (Isparta-Antalya) Arasında Kalan Alanların Jeolojisi, Maden Tetkik ve Arama Raporu,9390, Türkiye Petrolleri Anonim Ortaklığı Raporu, 3132, Ankara, 559 sf. Şenel, M., Gedik, İ., Dalkılıç, H., Serdaroğlu, M., Bilgin, A.Z., Uğuz, M.F., Bölükbaşı, A.S., Metin, S., Korucu, M. ve Özgül, N., eds. (1996) Isparta Büklümü Doğusunda Otokton ve Allokton Birimlerin Stratigrafisi (Batı Toroslar), Maden Tetkik ve Arama Dergisi, 118, Ankara, sf. TS4790, Türk Standartları, (1986) Tuğla ve Kiremit Topraklarının Deney Metodu, TSE, Ankara. 299