ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

Transkript

1 ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ Hasan KURTCU BABADAT (SİVRİHİSAR-ESKİŞEHİR) KİREÇTAŞLARININ JEOLOJİK VE FİZİKOMEKANİK ÖZELLİKLERİ İLE MERMER OLARAK DEĞERLENDİRME OLANAKLARI MADEN MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI ADANA, 2010

2 ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ BABADAT (SİVRİHİSAR-ESKİŞEHİR) KİREÇTAŞLARININ JEOLOJİK VE FİZİKOMEKANİK ÖZELLİKLERİ İLE MERMER OLARAK DEĞERLENDİRME OLANAKLARI Hasan KURTCU YÜKSEK LİSANS TEZİ MADEN MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI Bu Tez 17/03/2010 Tarihinde Aşağıdaki Jüri Üyeleri Tarafından Oybirliği ile Kabul Edilmiştir Prof. Dr. Mesut ANIL Prof. Dr. Cengiz YETİŞ Doç. Dr. Alaettin KILIÇ DANIŞMAN ÜYE ÜYE Doç Dr. Ahmet M. KILIÇ ÜYE..... Doç. Dr. Özen KILIÇ ÜYE Bu Tez Enstitümüz Maden Mühendisliği Anabilim Dalında hazırlanmıştır. Kod No: Prof. Dr. İlhami YEĞİNGİL Enstitü Müdürü Not: Bu tezde kullanılan özgün ve başka kaynaktan yapılan bildirişlerin, çizelge ve fotoğrafların kaynak gösterilmeden kullanımı, 5846 sayılı Fikir ve Sanat Eserleri Kanunundaki hükümlere tabidir.

3 ÖZ YÜKSEK LİSANS TEZİ BABADAT (SİVRİHİSAR-ESKİŞEHİR) KİREÇTAŞLARININ JEOLOJİK VE FİZİKOMEKANİK ÖZELLİKLERİ İLE MERMER OLARAK DEĞERLENDİRME OLANAKLARI Hasan KURTCU ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ MADEN MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI Danışman :Prof. Dr. Mesut ANIL Yıl: 2010, Sayfa: 93 Jüri :Prof. Dr. Mesut ANIL :Prof. Dr. Cengiz YETİŞ :Doç. Dr. Alaettin KILIÇ :Doç. Dr. Ahmet M. KILIÇ :Doç. Dr. Özen KILIÇ Bu çalışmada, Babadat (Sivrihisar) yöresi mermerlerinin petrografik ve tekno-mekanik özelliklerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Çalışma alanını Eskişehir İli Sivrihisar İlçesi, Babadat Köyü nde bulunan mermer ocağı oluşturur. Çalışma sahasından alınan mermer örneklerinin petrografik ve tekno-mekanik özellikleri belirlenmiştir. Örnekler petrografik olarak mikritik ve biyomikritik yapılışlı olup yapılan deneyler sonucunda, mekanik özelliklerden eğilme dayanımı 103,9 kgf/cm 2, darbe dayanımı 19 kgcm/cm 3, tek eksenli basınç dayanımı 112,40 MPa, aşınma dayanımı 6,35 cm 3 /50 cm 2 ; Birim hacim ağırlığı 2,672 gr/cm 3, ağırlıkça su emme oranı %0,183, görünür porozitesi %0,488 ve Shore sertliği 54,1 olarak belirlenmiştir. Buna göre mikritik ve biyomikritik yapılışlı kireçtaşları mermer olarak kullanılabilecek niteliktedir. Anahtar Kelimeler: Sivrihisar, Tekno-Mekanik, Mermer Üretimi, Mermer Ruhsatları, Doğal Taş Sektörü I

4 ABSTRACT MSc. THESIS BABADAT (SIVRIHISAR-ESKISEHIR) LIMESTONES ASSEMENT OPPORTUNİTIES AS MARBLE WİTH GEOLOGICAL AND PHYSİCOMECHANİCAL PROPERTIES Hasan KURTCU ÇUKUROVA UNIVERSITY INSTITUTE OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES DEPARTMENT OF PLANT PROTECTION Supervisor : Assoc. Prof. Dr. Mesut ANIL Year: 2010, Pages: 93 Jury : Prof. Dr. Mesut ANIL : Prof. Dr. Cengiz YETIS : Assoc. Prof. Dr. Alaettin KILIC : Assoc. Prof. Dr. Ahmet M. KILIC : Assoc. Prof. Dr. Özen KILIC In this study, petrographic and techmechanical properties of the Babadat (Sivrihisar) region marble was aimed to determine. Marble quarries in the valliaga of Babadat, Sivrihisar District, Eskisehir Province, creates workspace. Samples are mikritik and biyomikritik construction as petrographic and as a result of experiments mechanical properties, flexural strength 103,9 kgf/cm 2, impact resistance 19 kgcm/cm 3, unixial compressive strength 112,40 MPa, abrasion resistance 6,35 cm 3 /50 cm 2 unit volume weight 2,672 gr/cm 3, water abrorption ratio by weight 0,183 %, visible porosity 0,488 % and shore hardness 54,1 % were defined According to this, limestone with mikritik and biyomikritik construction can be used in quality as marble. Key Words; Sivrihisar, Tecno-Mechanical, Marble Production, Marble Cartificates, Naturel Stone Sector. II

5 TEŞEKKÜR Çukurova Üniversitesi Maden Mühendisliği Anabilim Dalı nda yapmış olduğum Yüksek Lisans tez çalışmamda bilgi ve tecrübeleriyle beni yönlendiren, karşılaştığım sorunlara çözüm üreterek, çalışmalarımın olabildiğince sağlıklı sürmesini sağlayan değerli danışman hocam Prof. Dr. Mesut ANIL a, Çalışmalarım sırasında fikirleriyle destek olan saygı değer Prof. Dr. Cengiz YETİŞ ve Doç. Dr. Ahmet M. KILIÇ a teşekkürlerimi bir borç bilirim. Deneysel çalışmalarımda, yardımlarını esirgemeyen, çalışmanın çeşitli aşamalarında bana destek olan Araştırma Görevlileri Ahmet TEYMEN ve Mehmet TÜRKMENOĞLU na sonsuz eteşekkürler. Bu çalışmam sırasında yardımlarını esirgemeyen işyeri arkadaşlarım Jeoloji Mühendisleri M. Bülent ÖZÇELİK, Fatih AKSOY ve Ömer AYAS a ve ismini yazamadığım tüm arkadaşlarıma teşekkür ederim. Tez çalışmam sırasında her konuda yardımcı olan, Maden Yüksek Mühendisi Kağan ATASOY a, İnşaat Yüksek Mühendisi Veli DURDU ve Ünal ERSÖZ e teşekkürlerimi sunar, Ayrıca bu çalışmam ve hayatım boyunca maddi, manevi desteğini benden esirgemeyen kıymetli eşim Hatice KURTCU ve aileme sonsuz teşekkürlerimi sunarım. III

6 İÇİNDEKİLER SAYFA ÖZ...I ABSTRACT...II TEŞEKKÜR III İÇİNDEKİLER IV ÇİZELGELER DİZİNİ...VIII ŞEKİLLER DİZİNİ...IX 1.GİRİŞ Dünyada ve Türkiye de Doğal Taş Sektörü Dünyada Doğal Taş Sektörü Türkiye de Doğal Taş Sektörü ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR MERMERLER HAKKINDA GENEL BİLGİLER Mermerin Tanımı Mermerlerin Sınıflandırılması Sedimanter Mermerler Metamorfik Tipi Mermerler Magmatik Mermerler Mermerlerde Üretim Yöntemleri ve Teknikleri Mermer Ocak İşletmeciliği Mermer Açık Ocak İşletme Yöntemleri (1.). Ova Ocakları (1.a.). Çukur Ocaklar (1.b.). Açık Çukur Ocakları (2.). Tepe Ocakları (2.a.). Yamaç Ocakları (2.b.). Zirve Ocakları Mermer Yer altı İşletme Yöntemleri Mermer Blok Üretim Yöntemleri Elmas Telle Blok Kesme Yöntemi ve Teknolojisi IV

7 (1.). Elmas Tel Kesmede Kesime Etki Eden Faktörler Mermerlerde Aranan ve İstenmeyen Özellikler Mermerlerin Özellikleri Sertlik Su Emme Birim Hacim Ağırlığı Aşınma Kaybı Basınç Dayanımı Renk Saydamlık Cila Tutma Kristal Boyu Mermerlerde İstenmeyen Özellikler Süreksizlikler Çatlak ve Damarlar Eklemler Fosiller Doğal Taşlarda Kullanılan Standartlar Mermerlerde TSE Standartları Türkiye deki Madencilik Sektörünün Hukuki Durumu Ruhsat Sayılarının Değişimi MATERYAL ve METOD Materyal Çalışma Alanı Hakkında Genel Bilgiler Çalışma Alanının Coğrafik Konumu ve Hukuki Durumu Bölgenin ve İnceleme Alanının Jeolojisi (1.). Bölgenin Jeolojisi (2.). Çalışma Alanının Jeolojisi Bölge İklimi İşletme Yöntemi Metod V

8 Petrografik Analiz Kimyasal Analiz Fiziksel Özellikler Su Emme Oranı Birim Hacim Ağırlık Özgül Ağırlık Görünür Porozite Schmidt Çekici İle Sertlik Belirleme Sonik Hız Mekanik Özellikler Tek Eksenli Basınç Dayanımı Eğilme Dayanımı Aşınma (Böhme) Dayanımı Darbe Dayanımı Dolaylı Çekme Dayanımı (Brazilian Disk Makaslama) Nokta Yük Diğer Özellikler Açık Hava Tesirine Dayanıklılık Tayini Pas Tehlikesi Tayini Asitlere Dayanıklılık Tayini Donma ve Çözülmeye Karşı Direnç Tayini ARAŞTIRMA BULGULARI Petrografik Özellikler Çıplak Göz ve Lupla Yapılan İnceleme Polorizan Mikroskop Altında İnceleme Kimyasal Özellikler Numunelerin Fiziksel Özellikleri Birim Hacim Ağırlık Deney Sonuçları Özgül Ağırlık Deney Sonuçları Porozite (Gözeneklilik Derecesi) Deney Sonuçları Ağırlıkça Su Emme Oranı Deney Sonuçları VI

9 Sonik Hız Deney Sonuçları Shore Sertlik Deney Sonuçları Numunelerin Mekanik Özellikleri Tek Eksenli Basma Dayanımı Deney Sonuçları Nokta Yük Dayanım İndeksi Deney Sonuçları Darbe Dayanımı Deney Sonuçları Sürtünme Sonrası Aşınma Kaybı (Böhme) Deney Sonuçları Eğilme Dayanımı Deney Sonuçları Dolaylı Çekme (Brazilian Disk Makaslama) Deney Sonuçları Diğer Deneylerin Sonuçları Açık Hava Tesirlerine Dayanıklılık Deney Sonuçları Pas Tehlikesi Tayini Deney Sonuçları Asitlere Karşı Dayanıklılık Testi Deney Sonuçları Donma ve Çözülmeye Karşı Dayanıklılık Deney Sonuçları Bulunan Petrografik, Kimyasal, Fiziksel, Mekanik ve Diğer Özellikler Bakımından İlgili Standartlar ve Genel Kriterlere Göre Değerlendirilme SONUÇLAR ve ÖNERİLER...83 KAYNAKLAR...87 ÖZGEÇMİŞ...93 VII

10 ÇİZELGELER DİZİNİ SAYFA Çizelge 1.1. Dünya doğal taş üretiminde ilk on ülke....4 Çizelge 1.2. Doğal taş tüketiminde dünyanın ilk on ülkesi 5 Çizelge 1.3. Yıllara göre doğal taş üretimi, ihracatı ve iç piyasa durumu...7 Çizelge 1.4. Toplam maden ihracatı içindeki doğal taş ihracatının % payı...7 Çizelge yılları arası Türkiye doğal taş ithalatı..7 Çizelge 3.1. Doğal taşların sınıflandırılması 14 Çizelge 3.2. Blok mermer üretim yöntemleri...21 Çizelge 3.3. Elmas tel kesme yöntemindeki kesim faktörleri..24 Çizelge 3.4. Doğal taşların rengine göre uluslar arası isimlendirme...26 Çizelge 3.5. Doğal taşlara uygulanan türk standartları 30 Çizelge 3.6. Minimum basınç ve eğilme dayanım değerleri...31 Çizelge 3.7. Doğal taşlarda en sıklıkla istenen ürün özellikleri...32 Çizelge 3.8. Doğal taşların seçim kılavuzu..32 Çizelge 3.9. Yıllara göre ruhsat sayıları...35 Çizelge Müracaat edilen ve verilen ruhsat sayıları...34 Çizelge 5.1. Kimyasal analiz sonuçları 72 Çizelge 5.2. Birim hacim ağırlık değerleri...73 Çizelge 5.3. Özgül ağırlık değerleri.73 Çizelge 5.4. Porozite değerleri.74 Çizelge 5.5. Ağırlıkça su emme oranı değerleri...75 Çizelge 5.6. Sonik hız değerleri..75 Çizelge 5.7. Tek eksenli basınç dayanım değerleri.76 Çizelge 5.8. Nokta yük dayanım indeksi değerleri.77 Çizelge 5.9. Darbe dayanım değerleri.77 Çizelge Aşınma (böhme) dayanım değerleri...78 Çizelge Eğilme dayanım değerleri..79 Çizelge Dolaylı çekme dayanım değerleri..79 Çizelge Tüm deney sonuçlarının değerlendirilmesi...81 VIII

11 ŞEKİLLER DİZİNİ SAYFA Şekil 1.1. Toplam maden ihracatı içinde doğal taş ihracatının % payı... 8 Şekil 3.1. Çukur tipi mermer ocağı Şekil 3.2. Açık çukur tipi mermer ocağı Şekil 3.3. Yamaç tipi mermer ocağı Şekil 3.4. Zirve tipi mermer ocağı...20 Şekil 3.5. Elmas tel kesme yöntemi ile blok mermer üretim evreleri Şekil 3.6. Ruhsat sayılarının yıllara göre dağılımı Şekil 3.7. Toplam ruhsat sayılarının yıllara göre değişimi Şekil 4.1 Çalışma alanının yer buldur haritası Şekil 4.2. Sivrihisar bölgesinin jeolojik harita ve kesiti Şekil 4.3. Eskişehir ve çevresinin genelleştirilmiş sütun kesiti Şekil 4.4. Çalışma alanına ait jeolojik haritası ve lejantı Şekil 4.5. Çalışma alanına ait jeolojik haritanın kesitleri Şekil 4.6. İnceleme alanındaki ocağın genel görünümü Şekil 4.7. Çalışma alanındaki mikro çatlaklara ait görünüm Şekil 4.8. Çalışma alanındaki çatlaklarda ikincil olarak oluşan kalsit dolgusu Şekil 4.9. Schmidt çekici Şekil 4.10 Sonik hız ölçmede kullanılan pundit aleti Şekil Tek eksenli basınç mukavemeti deney düzeneği Şekil 4.12.Eğilme dayanım deney aleti...60 Şekil Sürtünme ile aşınma kaybı (böhme) deney aleti Şekil Darbe dayanım aleti Şekil Dolaylı çekme deney aleti...65 Şekil Nokta yük dayanımı deney aleti IX

12 1. GİRİŞ Hasan KURTCU 1. GİRİŞ Doğal taşların kullanımı insanlık tarihi ile başlamaktadır. İnsanoğlu kayacı başlangıçta beslenme-savunma amaçlı av silahlarının yapımında, daha sonra ise konut olarak barınma ve korunma amaçlı kullanmıştır. Doğal mağaralar ile yumuşak kayaç ortamında kazı ile meydana getirilen yapay mağaralar, insanların barınma ve korunma amacına örnek gösterilebilir. Ayrıca kayaçların kazılabilir olması, insanların yeraltı mağaraları/şehirleri kurmasına neden olmuştur (Kulaksız, 2006). Tarih öncesi insan yaşamında taş öncelikle avlanma ve kendini koruma amaçlı kullanılırken ilk çağada ismini vermiştir. Afrika da yıl önce Yontma ve Cilalı Taş Devri nde başlayan açık ocak maden işletmeciliği, kısa mesafeli yeraltı maden işletmeciliğine geçiş ile insanlık tarihinde yeni bir devir başlamıştır. Anadolu da buna benzer bir durum Aksaray civarında görülmektedir. Mermer üretimi Helenistlik ve Roma İmparatorluğu döneminde en parlak çağlarını yaşamıştır (Kulaksız, 2006). Anadolu'da dünyanın bilinen ilk yeraltı mermer işletmelerinden örnekler bulunmaktadır. Antik dönemde Afyon-İscehisar ve İzmir-Selçuk yakınlarında bulunan Kuş İni ile önce açık ocak şeklinde başlayıp daha sonra kapalı işletmeye dönüştürülen Selçuk'un 1,5 km güneybatısında yer alan Panayır Dağı'nda ve Çamurköy (Manisa-Salihli)'de yeraltı madenciliği ile mermer üretimi yapılmıştır. Ayrıca Antik dönemde İzmir-Karaburun, Tahta İskele'de bulunan kireçtaşları kuyu yöntemi ile işletilmiştir. Romalıların Afyon-İscehisar ocaklarında yüzeyden 50 m derinlikte yapmış oldukları üretimin izleri günümüzde görülmektedir. Ancak tarihi ve bilimsel değeri yüksek antik ocaklar, bilinçsiz ocakçıların "antik ağızlardan iyi blok alınır" düşünceleri ile tahrip edilmekte ve bu değerler Afyon-İscehisar'da, Marmara Adası'nda, İzmir çevresinde, Denizli yöresinde olduğu gibi hızla kaybedilmektedir (İleri, 1988, Karaca, 2001). Doğal taşlar günümüzde çok geniş bir kullanım alanına sahiptir. İhtiyaca göre doğal taş eldesi ve doğal taş madenciliğinde çok önemli bir faktör olup, bu husus çok değişken parametreleri ayrıca uzmanlık gerektiren teknolojiye ihtiyaç duyulmakta olup bu konuda kuvvetli adaptasyona ihtiyaç vardır. 1

13 1. GİRİŞ Hasan KURTCU Ülkemizin doğal taş potansiyelinin yeteri kadar ve verimli bir şekilde değerlendirilmediği gerçeği de göz önüne alındığında, ihracat ve iç piyasa talebinin artacağı düşünülerek insanlık var olduğu sürece doğal taşında uzun bir süre daha önemini koruyarak vazgeçilmez olacağı düşünülmektedir. Dünya doğal taş dış satımında Türkiye, son yıllardaki üretim artışı ile, miktar olarak Portekiz ve Brezilya'yı geride bırakıp Çin, İtalya ve İspanya ve Hindistan'dan sonra beşinci sıraya oturmuştur. Dünya doğal taş sektörünün geleceğine ilişkin öngörüler son derece olumludur. İtalya' da ki verilere göre dünyada doğal taş üretimi, dolayısı ile kullanımı yılları arasında yaklaşık %50, yılları arasında da %100'lük bir artış gösterecektir. Büyük bir olasılıkla Türkiye var olan rezerv, tür ve kalite zenginliği ile bu oranların da üzerinde bir artış sergileyecektir (Stone, 2005). Dünya doğal taş üretiminin yaklaşık %50 si Avrupa ülkelerinde, %35 i Asya, %11 i ABD ve %5 kadarı da Afrika ülkelerinden yapılmakta olup, yurtdışında yayınlanan makalelerde Türkiye nin dünya rezervlerinin yaklaşık %40 ına sahip olduğundan bahsedilmektedir. Fakat dünya rezervlerinin önemli bir bölümüne sahip olmasına rağmen, Türkiye nin dünya doğal taş pazarındaki ekonomik payı %8 civarındadır (Göktan, 2006). Doğal taşlarımız dünya pazarlarında renk, desen ve doku kalitesi bakımından tercih edilmektedir. Alp-Himalaya kuşağında yer alan ülkemizin geçirdiği jeolojik evrim gereği özellikle karbonatlı kayaçlar açısından ciddi rezervlere sahip olduğu bilinmektedir (Doğal taş dünyası, 2006). Türkiye, sanayide kullanılabilen maden çeşitliliği ve potansiyeli açısından dünya sıralamalarında üst basamaklarda yer almasına karşın üretim ve pazar payı değerlerine bakıldığında hak etmediği yerde olduğu görülmektedir. Türkiye de ve dünyada doğal taş talebiyle beraber üretimi büyük bir oranda inşaat sektörüne bağlı olarak inşaat sektöründeki değişikliklere paralel şekilde değişmektedir. Yurdumuzda doğal taş sektörü oldukça geniş kullanım alanına sahip ve ithal girdiye bağlı olmayan ender sektörlerden birisidir. Ülkemizde doğal taş kullanımı özellikle son on yılda yüksek oranda sıçrama gerçekleştirmiştir. 2

14 1. GİRİŞ Hasan KURTCU Doğal taş madenciliğine ait teknolojide ve üretimde ileri seviyeye ulaşmış ülkeler mermer ve mermer türevlerine ait ürünlerin tanıtımı esnasında, söz konusu doğal taşın petrografik, teknolojik-mekanik özelliklerinin belirlenmesine büyük önem vermektedirler. Ancak bizim gibi gelişmekte olan veya az gelişmiş ülkelerde bu konudaki bilimsel çalışmalar henüz istenilen düzeye ulaşmamıştır. Bu nedenle ülkemiz doğal taşlarının; rezerv hesaplamaları, jeolojik, tekno-mekanik, minerolojik ve petrografik özelliklerinin belirlenmesi, doğal taş madencilik sektörünün gelişerek hak ettiği noktalara gelebilmesi için büyük önem arz etmektedir. Bu çalışmada; dünyada önemli bir mermer potansiyeline sahip olan ülkemizdeki mevcut mermer üretim teknolojisi incelenecek ve ayrıca çalışma sahası olarak seçilen Sivrihisar bejinin fiziksel, mekanik, kimyasal ve petrografik özellikleri belirlenerek, Sivrihisar bejinin; standartlar ölçüsünde değişik ihtiyaçlarda kullanılabilirlik kriterlerinin belirlenmesi amaçlanmaktadır Dünyada ve Türkiye de Doğal Taş Sektörü Dünyada Doğal Taş Sektörü Doğal taşların son yıllarda yapı ve dekorasyon malzemesi olarak inşaat sektöründe kullanılması, doğal taşların üretim talebini oldukça artırmıştır. Bu talebe paralel olarak sektördeki teknolojik gelişmelerin hızla artması ve işletmelerde kullanılan yöntemlerin modernleşmesi sayesinde doğal taşlar artık daha verimli bir şekilde işlenmekte ve yeni kullanım alanları bulabilmektedir. Dünya doğal taş rezervleri incelendiğinde, Alp Himalaya kuşağı içerisinde yer alan Portekiz, İspanya, İtalya, Yunanistan ve Türkiye gibi ülkelerde kalsiyum karbonat oranı yüksek (%95 96) hakiki mermerlerin, Norveç, Finlandiya, Ukrayna, Rusya, Çin, Brezilya, İran ve Kanada gibi ülkelerde ise cila alma kabiliyeti yüksek, genellikle koyu renge sahip magmatik kökenli mermerlerin bulunduğu dikkati çekmektedir. Gelişmiş ülkelerin ekonomik olarak güçlü ve üstün olmasındaki en büyük etkenlerden birisi de bu ülkelerin doğal taş kaynaklarından en iyi şekilde 3

15 1. GİRİŞ Hasan KURTCU yararlanmalarıdır. Dünya mermer ticaretinde, Avrupa Birliği ne üye ülkelerin paylarının miktar ve değer olarak çok yüksek olması, bu durumu iyi bir şekilde yansıtmaktadır. Birlik ülkelerinde bulunan kaynakların büyük kısmında işletme yapılırken, bir kısmında rezervlerin ve karlılığın azalması nedeniyle, işletmeler ekonomik sıkıntıya düşmektedirler. Bu sıkıntıyı aşmak için, diğer ülkelerden ithal ettikleri blok mermer ve tam işlenmemiş levha mermeri işleyerek üçüncü ülkelere ihraç etmektedirler (Türkiye Mermer Doğal Taş ve Makineleri Üreticileri Birliği Dergisi, 2008) yılı Dünya doğal taş üretimi milyon ton olarak gerçekleşmiştir. Aynı yılda 9,4 milyon tonluk üretimi ile Türkiye, dünya doğal taş üretiminin %9,8 ini karşılar duruma gelmiştir. (Çizelge 1.1) Bu üretimde Çin ilk sırada yer alırken; Hindistan, İtalya ve İran bu ülkeleri takip etmiştir. Türkiye İspanya yı geçerek 5. sırada yer almıştır. Dünya üretiminde Asya kıtasında Çin; Avrupa kıtasında ise Türkiye nin gelişimi dikkat çekici düzeydedir. Üretim kıtalara göre değerlendirildiğinde Asya %44 lük değerle ilk sırada yer alırken Avrupa %42 ile ikinci sırada yer almıştır. Asya kıtasında başta Çin olmak üzere Hindistan ve İran önemli üretim potansiyeline sahip olan ülkelerdir. Avrupa kıtasında ise İtalya, Türkiye, İspanya ve Portekiz doğal taş üretiminde ve ticaretinde söz sahibi ülkeler arasındadır (Türkiye Mermer Doğal Taş ve Makineleri Üreticileri Birliği, 2008). Çizelge 1.1. Dünya doğal taş üretiminde ilk on ülke / milyon ton (Türkiye Mermer Doğal Taş ve Makineleri Üreticileri Birliği, 2008) ÜLKE 2005 ÜLKE 2006 Çin Çin Hindistan Hindistan İtalya İtalya İran İran İspanya Türkiye Türkiye İspanya Brezilya Brezilya Portekiz Mısır Mısır Portekiz Yunanistan Yunanistan TOPLAM TOPLAM

16 1. GİRİŞ Hasan KURTCU Doğal taş tüketiminde dünyanın ilk on ülkesi ise aşağıdaki Çizelge 1.2 de gösterilmektedir (Stone 2006; 2007). Çizelge 1.2. Dünya doğal taş tüketiminde ilk on ülke (Mersem, 2008) SIRA ÜLKELER % PAYI 1 Çin 12,5 2 Abd 9,5 3 İtalya 6,7 4 Hindistan 5,9 5 İspanya 5,6 6 Güney Kore 4,3 7 Japonya 3,7 8 Almanya 3,5 9 Fransa 3,1 10 Tayvan 2,8 Ara Toplam Diğerleri TOPLAM 57,6 42, verileri ile yapılmış projeksiyonlara bakıldığında dünya doğal taş üretiminin 2005 yılında 82 milyon ton, 2010 yılında 116 milyon ton, 2015 yılında 163 milyon ton, 2020 yılında 228 milyon ton ve 2025 yılında 320 milyon tona çıkacağı tahmin edilmektedir. Halbuki gerçekte 2005 yılında 99,2 milyon ton ( 2008) üretim yapılmıştır. Görüldüğü gibi yapılması gerçekleşen üretim tahminlerinden 17,23 milyon ton daha fazladır. Bu sebeplerle Türkiye nin 2025 ler de üretimdeki payının 32 milyon ton (320 milyon ton x 0,10) civarında olacağı tahmin edilmektedir (Türkiye Mermer Doğal taş ve Makineleri Üreticileri Birliği Dergisi, 2008) Türkiye de Doğal Taş Sektörü Türkiye doğal taş rezervine ilişkin ilk değerlendirmeler 1966 yılında Maden Tetkik Arama Genel Müdürlüğü (MTA) tarafından yapılmış ve yaklaşık m 3 olarak belirlenmiştir. 5

17 1. GİRİŞ Hasan KURTCU yılları arasında Devlet Planlama Teşkilatı (DPT) adına, İstanbul Teknik Üniversitesi (İTÜ) Maden Fakültesi öğretim elemanları tarafından arazide ocak bazında yapılan "Türkiye Mermer Envanteri" çalışması sonucunda ise bu miktar bilimsel anlamdaki mermerler m 3, renkli kireçtaşları ve travertenler m 3, ekonomik olarak işletilebilecek sert taşlar m 3 olmak üzere toplam m 3 olarak hesaplanmıştır. Aradan geçen zaman içinde Türkiye doğal taş sektöründeki gelişmelere paralel olarak yeni rezervler bulunmuş olup çok sayıda yeni ocaklar açılmıştır. Bu gerçekten hareketle ülkemizdeki doğal taş varlığının kesin olmamakla birlikte m 3 civarında olduğu ancak bu değerin daha doğru ortaya konması için bilimsel incelemelere dayalı güncel bir envanter çalışmasının yapılmasında yarar görülmektedir (Yüzer ve Angı, 2005). Alp kuşağı içerisinde yer alan ve dünya doğal taş rezervinin yaklaşık %40 ına sahip olan Türkiye, doğal taş üretiminde dünyanın sayılı ülkeleri arasındadır. Ülkemizde, doğal taş sektörü 1985 yılında yürürlüğe giren 3213 Sayılı Maden Kanunu ile büyük gelişme göstermiştir. Türkiye de aralıklarla da olsa çalışan doğal taş ocak sayısı yaklaşık civarındadır. Fabrika ölçeğinde faaliyet gösteren doğal taş tesis miktarı kadar olup, orta ve küçük ölçekteki atölye sayısı ise civarındadır. Bu sayılara bağlı olarak sektörde toplam çalışan sayısının yaklaşık kişi olduğu düşünülmektedir (Önenç, 2008). Maden İşleri Genel Müdürlüğü (MİGEM) verilerine göre 1986 yılında 0.6 milyon ton olan doğal taş üretimimiz 2003 yılında 6,2 milyon tona ulaşmıştır. Üretilen mermerlerin büyük bir kısmı yurtiçi tüketiminde kullanılırken geri kalan kısmı yurtdışına ihraç edilmektedir yılları arası Türkiye doğal taş üretim değerleri Çizelge 1.3 te gösterilmiştir. İstanbul Maden ve Metaller İhracatçı Birlikleri (İMMİB) verilerine göre (Çizelge 1.4) 2008 yılı doğal taş ihracatımız milyon dolar olarak gerçekleşmiştir yılları arası doğal taş ihracat değerleri Şekil 1.1 de gösterilmiştir. Dış piyasalardan gelen talep artışları ve müşteri portföyünün gelişmesi; doğal taş ihracatının artmasındaki en büyük etkenlerdendir. Ülkemiz yurt dışından ithal edilen doğal taşların miktar ve değerleri Çizelge 1.5 te gösterilmektedir. 6

18 1. GİRİŞ Hasan KURTCU Çizelge 1.3.Yıllara göre doğal taş üretimi, ihracatı ve iç piyasa durumu (bin ton) (İMMİB, 2008) Yıl Üretim Miktarı İhracat Miktarı İç Piyasa Kullanım Miktarı İç Piyasa Kullanımı / Üretim (%) , , , , , , , , , ,25 60 Çizelge Toplam maden ihracatı içinde doğal taş ihracatının % payı (İMMİB, 2008) Yıllar Miktar (Bin Ton) Doğal taş İhracatı (Milyon $ ) Doğal taş İhracatı % Artış Toplam Maden İhracatı (Milyon $) Doğal Taş İhracat Payı (%) , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,7 Çizelge Türkiye doğal taş ithalatı (Dış Ticaret Müsteşarlığı, 2007) Ürünler Miktar Değer Miktar Değer Miktar Değer Ton 1000 $ Ton 1000 $ Ton 1000 $ Blok mermer Blok granit İşlenmiş mermer İşlenmiş granit Diğer taşlar TOPLAM

19 1. GİRİŞ Hasan KURTCU Doğaltaş ihracaatı (milyon$) Toplam maden ihracaatı (milyon $) Şekil Toplam maden ihracatı içinde doğal taş ihracatının % payı (MİGEM, 2009) 8

20 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Hasan KURTCU 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Weingart (1954), Sivrihisar ve çevresinin 1/ ölçekli haritasını çıkarmış, inceleme alanını Sivrihisar silsilesi olarak tanımlamış ve bölgedeki serpantinlerin tamamen silisleştiğini veya opal haline geldiğini belirtmiştir. İnceoğlu (1974), Karacakaya köyü çevresindeki opal oluşumlarının fay zonu ile ilişkili silisleşmelerle geliştiğini belirtmiş ve yeşil opallerin rengini içinde bulundurduğu eser oranda nikelin varlığına bağlamıştır. Kulaksız (1977), çalışma alanındaki ofiyolitleri Karabayır Metaofiyolitleri olarak adlandırmış, metaofiyolitlerin dokanaklarında hidrotermal alterasyonun gözlenmesi, eklojitik blok ve mercekler içermesi ve ofiyolitlerin lavsonitglokofanşist fasiyesinde metamorfizmaya uğramış kayaçlarla birlikte bulunmasını, gömülme/yitme zonları ile karakterize edildiğinin altını çizmiş ve metaofiyolitlerde kısmen kalıntı kümülatların bulunması ile bunların eski bir okyanusa ait kalıntılar olabileceğini belirtmiştir. Şentürk ve Karaköse (1979), serpantinleşmiş ultramafiklerin, diyabazla kesilmiş gabrolar, kırmızı pelajik killer ve radyolaritlerle birlikte Triyas ta bir okyanusta gelişmiş olduğunu, Jura öncesi veya Alt Jura da kıtasal kabuk üzerine yerleştiklerini belirtmiştir. Kulaksız (1981), bölgede yer alan ofiyolitlerin etkin ve kapsamlı bir metamorfizma geçirdiklerini saptamış, bu nedenle ofiyolitleri metaofiyolitler olarak adlandırmıştır. Boyalı (1984), Sivrihisar ve çevresinde lateritik kuşaklara bağlı olduğunu düşündüğü Ni ve Co zenginleşmelerini araştırmış, nikel içeriğinin ayrışmış serpantinitlerde ve demirli kesimlerde zenginleştiğini belirtmiş ve nikelin (Ni) %1-4, buna karşılık Kobaltın (Co) ise %0,2 0,3 arasında değişim gösterdiğini ortaya koymuştur. Monod ve ark. (1991), Orta Anadolu daki ofiyolitik kuşakların, Neotetis okyanusunun daralarak kaybolan kabuk parçalarına ait olduğunu belirterek kuzeybatı Anadolu daki ofiyolitik kuşakların yüksek basınç düşük sıcaklık 9

21 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Hasan KURTCU parajenezleri içeren Avrasya/Gondwana kenedinin tipik bir örneği olduğunu göstermiştir. Tombul (1992), Dümrek (Sivrihisar) mermer yatağının jeoteknik ve jeomekanik özelliklerini inceleyerek bölge için en uygun işletme yöntemini bildirmiştir. Üretim yöntemi seçimi yapılmadan önce Batı Anadolu da bulunan birçok mermer ocağında incelemeler yaparak bölgenin jeoteknik yapısı ve mermer yatağının jeomekanik özellikleri ile uygulanan işletme yöntemi arasındaki ilişkileri incelenmiştir. Mermerlerin jeomekanik özelliklerini belirlemek için çalışma sahasından gerekli numuneler almış, Hacettepe Üniversitesi (HÜ), MTA, ve Türk Standartları Enstitüsü (TSE) laboratuarlarında; özgül ağırlık, birim hacim ağırlık, su emme oranı, porozite, sertlik, plaka verimi, ve cila alma gibi fiziksel özelliklerle; tek eksenli basınç dayanımı, eğilme dayanımı, darbe dayanımı, çekme dayanımı, makaslama dayanımı, aşınma kaybı ve don sonucu basınç dayanımı gibi mekanik özellikleri tespit etmiştir. Dürmek mermerlerini renk, kullanım yeri ve işleme özelliklerine göre sınıflandırmıştır. Koç ve Kadıoğlu (1996), Karacakaya daki opallerin listvenitleşmelerle bağlantılı silisleşmiş kayalar olduğunu ileri sürmüşlerdir. Lisvenitleşme olayının hidrotermal aktivitelerle serpantinlerin kırık ve çatlaklarında geliştiğini belirtmişlerdir. Araştırmacılar yapmış oldukları mineralojik çalışmalarda, serpantinitlerde serpantin minerallerinin antigorit ve lizardit, karbonat minerallerinin ise dolomit olduğunu göstermişlerdir. Gözler ve ark., (1996), çalışma alanını içine alan Anadolu nun jeolojik ve tektonik birliklerinden bazılarına sınır oluşturan Orta Sakarya ve güneyinde şimdiye değin yapılan çalışmaları derleyerek, özellikle ofiyolitik kayaçlarla ilgili tektonik hatlar boyunca lisvenit oluşumlarından bahsetmişlerdir. Reçber (1997), Mihalıççık çevresindeki lisvenitlerin jeolojisini ve jeokimyasını incelemiştir. Lisvenitlerin hidrotermal çözeltilere kanal görevi yapan fayların kontaklarında izlendiğini belirtmiş ve serpantinitlerin hidrotermal alterasyonu sonucunda dokusal ve mineralojik özelliklerine göre iki farklı listvenit oluşumunun geliştiğini öne sürmüştür. 10

22 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Hasan KURTCU Karaoğlu ve Gümüş (1997), Karacakaya opal-kalsedon yatağının K45 o 50 o B doğrultulu ve o KD ya dalımlı bir fay zonu içerisinde oluştuğunu belirtmişlerdir. Araştırmacılar, silis zonu, kil zonu ve breşli milonit zonunu ayırt etmişler, opal ve kalsedonların yer yer yüzeylenen damar ve mercekler şeklinde izlendiğini belirtmişlerdir. Yeşil, mavimsi yeşil, açık kahverengi opaller ve yeşil, açık yeşil kalsedonlarda hemen hemen hiç katmanlanma yapısının olmadığını belirtmişlerdir. Gümüş (1999), Karacakaya ve Karaçam (Karacakaya köyünün kuzeybatısı) cevherleşmelerinin Sivrihisar çevrelerindeki en önemli Ni-Co-Fe-Opal-Kalsedon yatakları olarak seçildiğini, Karacakaya daki cevherleşmenin esas itibariyle opal ve kalsedondan ibaret olduğunu belirtmiştir. Opallerin renginin genelde yeşil, balrengi ve mavimsi olduğunu ve damar biçiminde yerleşen cevherin BKB doğrultulu bir hattı takip ettiğinin altını çizerek, taban kayanın Gabro bileşimli olduğunu belirtmiştir. Araştırmacı ayrıca, yeşilin baskın olduğu opallerin renginin, ana kayaçtan gelen Ni den ileri geldiğini ileri sürmüştür. Atakay (2002), Eskişehir civarında Dümrek, Dumluca, Karkın ve Karaçam yörelerinde yüzeylenen serpantinit ve serpantinleşmiş peridotitler içinde yer alan dört ayrı sektördeki opal ve kalsedon oluşumlarına dikkat çekmiş, serpantinleşmiş peridotitlerin karbonatlı ve silisli damarlar tarafından kesilmesi, talklaşmalar ve mika mineralleri içermeleri nedeniyle opal ve kalsedon oluşumlarını lisvenitleşmeyle ilişkilendirmiştir. Kılınç (2005), Mermer ocak işletmeleri için büyük önem taşıyan, ancak ülkemizde zaman ve finans açısından yük getireceği endişesi ile pek dikkate alınmayan ocak tasarımı, üretim planlaması ve fizibilite etüt konuları detaylı bir şekilde incelenerek yeni ocak açmayı düşünen küçük ve orta ölçekli mermer işletmelerine örnek bir çalışma olması amaçlanmıştır. Fakılı mermer ocağında, ocak tasarımı sırasında öncelikle ocağın jeolojik ve topografik yapısına uygun üretim yöntemi seçilmiş, üretim için gerekli makine parkı oluşturulmuş, üretim yöntemine ve ocakta kullanılacak makinelere bağlı olarak yıllık üretim miktarı belirlenmiştir. Mermer ocağında, tüm sektörlerde uygulanan ekonomik değerlendirme yöntemleri uygulanmış (ticari karlılık ve risk analizleri), ocağın ekonomik olarak işletilebilmesi 11

23 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Hasan KURTCU için gerekli olan yatırım tutarı, işletme sermayesi ve blok satış fiyatı değişik alternatifler içerisinden seçilerek belirlenmiştir. Güngör (2005), Demirci köyü (KD Sivrihisar-Eskişehir) ve yakın çevresindeki Üst Miyosen-Pliyosen zaman aralığında çökelmiş olan evaporit istifinin, iz element ve izotop jeokimyası çalışmalarıyla kökeninin aydınlatılması ve bölgenin paleocoğrafyasının ortaya konulması amaçlanmıştır. Bunun için öncelikle yoğun arazi ve petrografik çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Bunu takiben Üst Miyosen yaşlı Sakarya Formasyonu ile Pliyosen yaşlı Porsuk Formasyonu'ndan seçilen farklı tipteki özel 24 adet jips-anhidrit örneğinin jeokimyasal karakterlerinin aydınlatılabilmesi için ana oksit, iz-eser element ve nadir toprak element analizleri yapılmıştır. Uz ve Bacak (2008), Beyceköy (Bilecik) kireçtaşlarının jeolojik, petrografik, fiziko-mekanik özellikleri ve mermer olarak değerlendirilebilirliği üzerine çalışmışlardır. 12

24 3.MERMERLER HAKKINDA GENEL BİLGİLER Hasan KURTCU 3. MERMERLER HAKKINDA GENEL BİLGİLER 3.1. Mermerin Tanımı Mermerler kalker (CaCO 3 ) ve dolomitik kalkerlerin (CaMg(CO 3 ) 2 ) ısı ve basınç altında metamorfizmaya uğrayarak, tekrar kristalleşmesi sonucunda yeni bir yapı kazanmalarıyla meydana gelen kayaçlardır (Onargan ve ark., 2005). Yüksek sıcaklık ve basınç altında başkalaşıma (metamorfizma) uğramış kalkerler mermer olarak tanımlanmaktadır. Endüstriyel anlamda ise işlenebilen, cilalanabilen, parlatılabilen ve boyutlandırılabilen veya dekoratif amaçlı kullanılan tüm doğal taşlara mermer denilmektedir. Günümüzde özellikle endüstriyel anlamda mermer yerine doğal taş terimi de kullanılmaktadır. Bu çalışma da mermer terimi her iki anlamı da ifade eden ortak bir tanımlama kullanılacaktır (Onargan ve ark., 2005). Mermerlerin değerlendirilmesinde jeolojik, mineralojik, petrografik, yapısal ve jeoteknik unsurlar ile teknolojik unsurlar etkilidir. Ülkemizde doğal taşların sınıflandırılması Çizelge 3.1 de şematik olarak verilmiştir Mermerlerin Sınıflandırılması Günümüzde mermer olarak kabul edilen taşları üç ana grupta toplanır; 1. Sedimanter mermerler 2. Metamorfik mermerler 3. Magmatik mermerler Sedimanter Mermerler Tortullaşma olayının çeşitli yolları ile oluşan kayaçlara tortul kayaçlar veya sedimanter kayaçlar adı verilir. Bu tür kayaçlar genelde tabakalıdırlar ve fosil içerirler. Tortul kayacın oluşumu için aşınma, ayrışma, kırıklanma, parçalanma veya yok olma yolları ile çeşitli boyutlarda parçalara ayrılabilen kayaçlara veya canlı organizmalara yani yeni bir kaynağa ihtiyaç vardır. Kaynak kayaç magmatik, 13

25 3.MERMERLER HAKKINDA GENEL BİLGİLER Hasan KURTCU 14 Çizelge 3.1. Doğal yapı taşların sınıflandırılması (Kulaksız, 2006) TİCARİ ADLANDIRMA GRANİT (SERT TAŞ) SLEYT MERMER DİĞER Granit, Granitoyid, Kumtaşı, Grovak, Gabro, Norit, Andezit, Bazalt, Kuvarsit, Şistler, Gnayslar,Yeşil Kayaçlar, Bazik ve Ultra Bazik v.b Sleyt / Arduvaz Kireçtaşı, Mermer ve Traverten Grubu Alabatr Pumis Grubu HAKİM BİLEŞENLER Silis ve/veya Silikatlı Mineraller İçerenler veya Kayaç Kırıntıları ve Matriks / Çimento Içerenler Karbonat, Dolomit, Çimento Matriks İçerenler Diğer PETROGRAFİK (KAYA BİLİMİ) ADLANDIRMA MAĞMATİK KAYAÇLAR Plutonik Monzonit Diyorit Granit ve Granit Ailesi Kayaçlar Siyenit ve Siyenit Ailesi Kayaçlar Gabro ve Gabro Ailesi Kayaçları Ultra Bazik Kayaçlar Yeşil Kayaçlar Volkanik Fonolitler Foyoidler Bazalt, Andezit, Dasit Aglomere, Volkanik Tüfler METAMORFİK KAYAÇLAR Gnayslar, Leptinitler Şistler ve Kalksilikatlı Şistler Kuvarsit ve Sleyt Serpantinit, Amfibolit, Şist/Hornfels Mermer ve Dolomitik Mermerler SEDİMANTER KAYAÇLAR 1.Konglomera 2.Kumtaşı (Grovak-Arkoz) Kireçtaşı, Dolomit, Breşler Traverten Jips Alabatr 3. MERMERLER HAKKINDA GENEL BİLGİLER Hasan KURTCU 14

26 3.MERMERLER HAKKINDA GENEL BİLGİLER Hasan KURTCU metamorfik veya tortul kayaç olabilir. Kaynaktan çeşitli nedenlerle kopan parçalar genellikle uzaklara sürüklenir. Taşınma çoğu kez sular tarafından gerçekleştirilir. Oluşum için son aşama depolanmadır. Çeşitli şekillerde taşınan parçalar havzalara gelip buralarda birikirler. Bu havzalar göl, deniz veya okyanus olabilir. Böylece çökelme olayı başlamış olur (Kun, 2000). Kalkerler, kimyasal çökelme veya karbonatlı organik artıkların çökelmesi sonucu oluşmaktadırlar. Bileşiminde %90 dan fazla kalsiyum karbonat (CaCO 3 ) bulunduran kütlelere genel olarak kalker adı verilmektedir. Kalkerler bazen az miktarda magnezyum karbonat da (MgCO 3 ) içerebilmektedirler. Kimyasal bileşiminde %10 dan fazla MgCO 3 bulunan kalkerlere dolomitik kalkerler adı verilir. Kalkerlerin içindeki kalsiyum karbonat genellikle şekilsiz olmaktadır. Ayrıca yapılarında grafit, kil, demir, manganez ve çeşitli mineral oksitler bulunabilmektedir. Bazı cinslerinde fosillere de rastlanır. Gerçek mermerlerde fosillere rastlamak mümkün olmaz. Kalkerler bileşimindeki ikincil maddelere, dokularına, görünüşlere ve içindeki fosillere göre isimlendirilmektedir (Tutuş, 2007). Çapları 2 mm den büyük olan çakılların doğal bir çimento ile birleşmesinden oluşan taşlara çakıltaşı denilmektedir. Çakıltaşlarında tane çapları, bileşimi sertlikleri ve çimento maddesinin özellikleri farklı olabilmektedir. Konglomeraların mermer olarak kullanılabilmeleri için çakıl aralarının tamamen çimento malzemesi ile dolu olması ve çimentoyla çakılın yaklaşık aynı sertlikte olması gerekmektedir. Doğal bir çimento maddesi ile bağlanan bu çakıllar köşeli olursa taş breş adını alır. Çakıl taşlarında aranan özellikler breşler için de geçerlidir (Görgülü, 1994) Metamorfik Mermerler Başkalaşım tipi mermerlere hakiki mermer denilmektedir. Hakiki mermerler, kalker ve dolomitik kalkerlerin ısı ve basınç altında başkalaşıma uğrayarak yeniden kristalleşmesiyle oluşan metamorfik kayaçlardır. Kalsiyum karbonat kristallerinden oluşanlarında genellikle %95-96 oranında kalsit ve değişik oranlarda silis, silikat, demir oksit, flüorit ve organik maddelerde bulunabilmektedir (Arıkan, 1968). 15

27 3.MERMERLER HAKKINDA GENEL BİLGİLER Hasan KURTCU Mermerlerin sertliği 3 mohs civarında olup, rengi bileşiminde bulunan kalsiyum karbonattan ötürü beyazdır. Fakat yabancı maddeler mermerin sertliğine ve rengine etki ederek çeşitlenmelerine neden olmaktadır. Başkalaşım tipi mermerler mikroskop altında incelendiğinde, birbirlerine sıkıca kenetlenmiş kalsit kristallerinden oluştuğu görülmektedir. Bu kristaller oluşum sırasında soğuma hızı ile ters orantılı olarak çeşitli büyüklüklerde meydana gelmektedirler (Görgülü, 1994) Magmatik Mermerler Derinlerde veya yeryüzüne çıkan magmanın soğuması ve kristalleşmesi ile oluşan kayaçlara magmatik kayaçlar adı verilmektedir. Mermercilikte en yaygın olarak kullanılanları; granit, serpantinit, diyabaz, lösitli siyenit ve granadiyorittir. Granitler sert oldukları için işlenmeleri güç olup, yarılma hassasiyetleri yüksek olmaktadır. İyi cila kabul etmeleri, cilalarını uzun süre korumaları ve sağlamlıkları nedeni ile tercih edilen mermer cinslerinin başında gelmektedir. Serpantinitin rengi çeşitli tonlarda yeşil ve sarımsı, kırmızı-kahverengi, siyahımsı olabilmektedir. Farklı renkler nedeniyle genellikle alacalı, lekeli gibi görünüşe sahiptir. Sertliklerinin yüksek olması nedeniyle işlenmesi güç olup cila alma ve koruma kapasiteleri yüksektir. Özelikle zemin kaplama, sütun ve anıt inşaatlarında tercih edilmektedir ( Görgülü, 1994) Mermerlerde Üretim Yöntemleri ve Teknikleri Mermer Ocak İşletmeciliği Doğal taş yatakları dağ, tepe ve ova gibi çeşitli topografik yapılarla beraber yüzeyde ya da çeşitli derinliklerde farklı dayanım ve özelliklere sahip olarak bulunabilirler. Bir doğal taş mermer ocağında uygulanacak işletme yöntemi, ocak işletme parametrelerine ve yatağın topografik yapısına bağlı olarak belirlenir (Ersoy ve Osmanlıoğlu, 1993; Özgüven, 2002). 16

28 3.MERMERLER HAKKINDA GENEL BİLGİLER Hasan KURTCU Doğal taş ocak işletmeciliğinde uygulanan işletme yöntemleri başlıca iki sınıfa ayrılmaktadır. Bunlar : 1. Mermer Açık Ocak İşletme Yöntemleri 2. Mermer Yeraltı İşletme Yöntemleri Mermer Açık Ocak İşletme Yöntemleri Açık ocakların ayrımında esas olan topografik yapılar ovalar ve tepelerdir. Buna göre açık ocaklar ova ocakları ve tepe ocakları olarak başlıca iki gruba ayrılır (Pinzari, 1986; Ersoy ve Osmanlıoğlu, 1993; Özgüven 2002). 1) Ova Ocakları Çukur Ocaklar Açık Çukur Ocaklar 2) Tepe Ocakları Yamaç Ocaklar Zirve Ocakları (1.). Ova Ocakları Topografik seviyenin altında bulunan ocaklara Ova Ocakları adı verilir. Ova ocaklarında mermer yatağının şekline, genişliğine ve geometrik konumuna göre iki yöntem uygulanmaktadır (1.a.). Çukur Ocaklar Çukur ocak yöntemi, daha çok dik tabakalar ve dayklar için kullanılır. Bu tip ocaklarda, ocak içi dik yada dike yakın basamaklarla çevrilidir (Şekil 3.1). Bu yöntemde ocak duvarlarının desteklenmesi amacıyla emniyet topukları bırakılabilir. Çukur ocak yönteminde, blok ve pasa taşıması vinçlerle yapılır (Bowles,1960; Conti,1986; Özgüven, 2002). 17

29 3.MERMERLER HAKKINDA GENEL BİLGİLER Hasan KURTCU Şekil 3.1. Çukur tipi bir mermer ocağı örneği (Granitaş, Aksaray) (1.b.). Açık Çukur Ocaklar Ova ocaklarının bir diğer şekli de Açık Çukur Ocakları dır. Bu ocaklar, yatay yada yataya yakın eğimli her türlü doğal taş yataklarının işletilmesinde tercih edilirler (Şekil 3.2) (Ersoy ve Osmanlıoğlu,1993) (2.). Tepe Ocakları Açık ocakların diğer bir türü dağlık-tepelik morfolojilerde kurulan Tepe Ocakları dır. Tepe ocakları yamaç ocakları ve zirve ocakları olmak üzere başlıca iki gruba ayrılır (2.a.). Yamaç Ocakları Yamaç ocakları, bütün kazı yüzeylerinin ocak taban seviyesinin üzerinde olduğu ve tepe yamaçların işlendiği ocaklardır. Tipik şekilleri amfi-tiyatroya benzer (Şekil 3.3). 18

30 3.MERMERLER HAKKINDA GENEL BİLGİLER Hasan KURTCU Bu tip ocaklarda yatağın konumuna göre tek ya da çok basamaklı kazılar yapılabilir. Düşük eğimli, kalın tabakalı yataklarda çok basamaklı, dik ya da dike yakın eğimli, ince tabakalı yataklarda ise tek basamaklı kazı yöntemleri uygulanır (Özgüven, 2002). Şekil 3.2. Açık çukur tipi bir mermer ocak örneği (Romer Mermer, Elazığ) Şekil 3.3. Yamaç tipi bir mermer ocağı örneği (Alacakaya Mermer, Diyarbakır) 19

31 3.MERMERLER HAKKINDA GENEL BİLGİLER Hasan KURTCU (2.b.). Zirve Ocakları Zirve ocakları, tepe ve dağ zirvelerinde açılmış doğal taş ocaklarıdır (Şekil 3.4). Bu yöntemde çalışmaya zirveden başlandığı için, örtü tabakası rahatça kaldırılır ve istenilen yere atılabilir. Pasa atımı, üretimi etkilemez. Zirve ocaklarında, kesim ilerledikçe ayna uzunluğu artar ve büyük miktarlı doğal taş üretimi gerçekleştirilir. Şekil 3.4. Zirve tipi bir mermer ocağı örneği (Alimoğlu A.Ş, Muğla) Mermer Yeraltı İşletme Yöntemleri Yeraltı ocakları, doğal taş üzerindeki örtü kütlesinin kalın, mekanik özelliklerin yüksek ve çatlakların sınırlı olduğu durumlarda uygulanır. Bu tip ocaklarda, ocak ya kuruluşundan itibaren yeraltı ocağı olarak tasarlanır ya da çukur ocaklar ocak dibinden yanlara doğru genişleyerek yeraltı ocağına dönüştürülür. Yeraltı ocaklarında, başta kömür olmak üzere tüm yeraltı işletmelerinde uygulanan oda-topuk yöntemi kullanılır. Bu yöntemde, oda yüksekliği genellikle m, uzunluğu m arasındadır (Özgüven, 2002). Yeraltı ocak işletmeciliği ABD, İtalya, Brezilya ve Finlandiya gibi ülkelerde, iyi pazar payına sahip kayaçların bulunduğu birkaç ocak dışında pek uygulanmamaktadır (Özgüven, 2002). 20

32 3.MERMERLER HAKKINDA GENEL BİLGİLER Hasan KURTCU Mermer Blok Üretim Yöntemleri Mermer ocaklarında, elmas tel kesme yöntemi uygulanana kadar çeşitli yöntemlerle blok mermer üretimi gerçekleştirilmiştir. Geçmişten günümüze kadar uygulanan doğal taş blok üretim yöntemleri Çizelge 3.2 de verilmiştir (Özçelik, 1999). Çizelge 3.2. Blok mermer üretim yöntemleri (Özçelik, 1999) Oluk-kanal açma yöntemi İlkel Üretim Delik delme (üçlü kama) yöntemi Yöntemleri Modern üçlü kama yöntemi Patlayıcı madde yöntemi Helezonik çelik telli kesme yöntemi Alev jeti ile kesim yöntemi Diskli kesicilerle kesim yöntemi Mekanik Üretim Elmas telli kesme yöntemi Yöntemleri Basınçlı su jeti ile kesme yöntemi Zincirli kesiciler ile kesme yöntemi Elmas bantlı (kuşaklı) kesiciler ile kesme yöntemi Ultarason ya da lazer ışın ile kesme yöntemi Günümüzde en çok tercih edilen ve en ekonomik yöntem olarak kabul edilen elmas telli kesme yöntemi ve teknolojisidir Elmas Telli Blok Kesme Yöntemi ve Teknolojisi Elmas telli kesme yöntemi, helezonik çelik telli kesme yönteminin geliştirilmiş bir şeklidir. Bu yöntem, ilk defa 1970 yılında doğal taş ocaklarında uygulanmaya başlanmış ancak bir takım sebeplerden dolayı fazla kullanılmamıştır yılına gelindiğinde ise sorunların büyük bir kısmı ortadan kaldırılmış ve yöntem 1980 den itibaren doğal taş ocaklarında yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır. Elmas telli kesme yöntemi, adını üretimde kullanılan elmas boncuklardan almaktadır. Bu yöntemde amaç, kaya kütlesinden düzgün geometrik şekilli blok elde 21

33 3.MERMERLER HAKKINDA GENEL BİLGİLER Hasan KURTCU etmektir. Elmas telli kesme yöntemi ile blok mermer üretimi şematik olarak Şekil 3.5 te verilmektedir (Polat, 2003). Elmas telli kesme yönteminde yapılacak ilk iş dikey ve yatay deliklerin birbirleriyle irtibatlı olacak şekilde delinmesidir. İkinci aşama ise, yatay ve dikey deliklerden elmas boncuklu tellerin geçirilmesidir. Elmas tel kesme makinesi, makinenin kasnağı ile doğal taşın içinde elmaslı telin geçtiği delik çıkışı aynı hizaya gelecek şekilde yerleştirilir. Raylar aynı seviyede olacak şekilde zemine oturtulur. Elmas tel, tel kesme makinesine koşulur ve kıvrımları düzelecek şekilde bir miktar gerilir. Daha sonra sırasıyla yatay ve dikey kesimler başlatılır. Deliklerin birleştiği noktalardaki, keskin dönüş açılarını büyütmek amacıyla 5-10 dakika elmas tele fazla yük bindirmeden, tel kesme makinesi çalıştırılır. Kesme işlemi, elmas boncukların mermeri aşındırarak, elmas telin mermer içinde ilerlemesi ile gerçekleşmektedir. Belirli bir miktar kesim yapıldıktan sonra makine durdurulur ve tel kısaltma işlemine gidilir. Tüm yüzeyler kesilip serbest hale getirildikten sonra elmas tel kesme makinesi ortamdan uzaklaşır ve blok devirme aşamasına geçilir. Özçelik (1999) ve Polat (2003) a göre, elmas tel kesme yönteminin avantajları aşağıdaki şekilde sıralanabilmektedir; Başka yöntemlerle birlikte kullanılabilen esnek bir yöntemdir, Büyük boyutlu kesimlerin yapılabilmesine olanak sağlar (> 200 m 2 ), Düşük yatırım maliyetleri sağlar, Makine ve ekipmanın kendini amorti etme süresi daha kısadır, Daha az toz ve artık oluşturur, Daha az kayıpla düzgün blok üretimine olanak sağlar ve hasar vermez, Yüksek kesme hızlarında üretim miktarını arttırmak mümkündür, Diğer yöntemlere göre iş gücünün daha verimli kullanılmasını sağlar. 22

34 3.MERMERLER HAKKINDA GENEL BİLGİLER Hasan KURTCU Şekil 3.5. Elmas tel kesme yöntemi ile blok mermer üretim evreleri (Polat, 2003) 23

35 3.MERMERLER HAKKINDA GENEL BİLGİLER Hasan KURTCU (1.). Elmas Telli Blok Kesme Yönteminde Kesime Etki Eden Faktörler Elmas tel kesme yönteminde, kesme işlemini etkileyen faktörler Çizelge 3.3 te verilmiştir (Özçelik, 1999). Çizelge 3.3. Elmas tel kesme yöntemindeki kesim faktörleri (Özçelik,1999) Sabit Faktörler Yarı Değişken / Değişken Faktörler Kesilecek Kayacın Özellikleri Kayacın sertliği Kayacın dayanımı Su içeriği Alterasyon derecesi Kayaç içerisindeki süreksizlikler Mineralojik bileşim, yapı ve doku Kesme Ekipmanlarının Özellikleri Motor gücü Telin yapısı Telin dönüş hızı Telin kesim geometrisi Kesilen bloğun boyutları Makine titreşimi Su tüketimi Çalışma Koşulları Kalifiye elaman Kullanılan teknik Ortam koşulları Çizelge 3.3 te yarı değişken / değişken faktörler ile boncukta meydana gelen aşınma miktarları doğrudan kayacın fiziki, mekanik ve petrografik özelliklerine bağlı olmaktadır Mermerlerde Aranan ve İstenmeyen Özellikler Mermerlerin Özellikleri Sertlik Sert mermerler, binalarda daha çok taban döşemelerinde, dış cephe kaplamalarında ve kapı eşiklerinde kullanılır. Genel olarak silikat minerallerinin artmasıyla birlikte mermerlerin sertliği de artar. Sert mermerlerin kesimi ve şekillendirilmesi daha zor ve masraflıdır. Buna karşılık, çok iyi cila kabul ederler. Ancak, cila işlemleri daha zaman alıcıdır (Göktan, 2006). 24

36 3.MERMERLER HAKKINDA GENEL BİLGİLER Hasan KURTCU Su Emme Su emme daha çok binaların dış cephe kaplamaları, çatı ve denizlik amacıyla kullanılan mermerler için önem taşır. Zira, yağmur suları özellikle karbonat içeren mermerlere tesir ederek çözünmelerine neden olur Birim Hacim Ağırlığı Birim hacim ağırlığının bilinmesi nakliyat ücretlerinin belirlenmesinde, statik hesaplamalarda ve yük kaldırma işlerinde kullanılan halat seçiminde gereklidir Aşınma Kaybı İnsan trafiğinin etkisiyle, sürtünme sonucu taban döşemesi ve merdiven basamaklarında kullanılacak mermer plakalarda oluşabilecek aşınma kayıplarının bilinmesi, uygun mermer seçiminde önemlidir. Sürtünme etkisiyle oluşan aşınma kayıpları genellikle karbonatlı mermerlerde yüksek olup, mineral içeriği ve içerdiği minerallerin özellikleri nedeniyle magmatik kökenli mermerlerde düşüktür Basınç Dayanımı Mermerlerin kristal durumuna, poroziteye, CaCO 3 miktarına ve yabancı madde içeriğine göre değişken olup, kgf/cm 2 arasında değişir. Dayanım tabakalanmaya dik yönlerde ve daha fazla; paralel yönlerde ise daha azdır. Basınç dayanımı mermerin yapılarda kullanım yerini belirlemede bir gösterge olarak kullanır (Göktan, 2006) Renk Gerçek mermerler saf olduklarında beyaz ve tonlarındadırlar. Ancak yeryüzünde renkli mermerler daha yaygındırlar. Renklenme, mermeri oluşturan esas 25