ÇATLAKLAR VE FAYLAR sistematik çatlaklar (a) sistematik olmayan çatlaklar (b)

Transkript

1 ÇATLAKLAR VE FAYLAR Kayaçların taneleri arasındaki bağın kopmasıyla oluşan süreksizliklere kırık denir. Kırılma yüzeyleri boyunca kayaçlar birbirinden ayrılırlar. Çatlak (Diaklaz), yarık, Fay İki kırılma yüzeyi arasındaki açıklık bir veya birkaç mm. ise bu kırılmaya çatlak veya diaklaz denilir. Buna karşılık açıklık 1cm. veya daha fazla olursa bu kırılmaya yarık adı verilir. Çatlak ve yarıklarda kırılma yüzeyleri boyunca gözle görülebilecek boyutta bir kayma fark edilmez. Bunlara karşılık, kırılma yüzeyleri arasında gözle fark edilebilecek derecede bir kayma veya yer değiştirme hareketi gerçekleşirse bu kırılmaya ise fay adı verilir. Jeomorfolojik bakımdan önemli olan kırılma budur. Çünkü faylara bağlı olarak, eğer fayın boyutu büyükse, çeşitli yeryüzü şekilleri örneğin horst ve grabenler veya tektonik kökenli ovalar meydana gelebilir. Gerek kırıklar (faylar) gerekse yarık veya çatlaklar yerkabuğunu meydana getiren malzemenin herhangi bir nedenle plastisite veya elastiki özelliğini yitirmesi sonucunda ortaya çıkar. Ayrıca, yerkabuğu hareketlerinin buraları oluşturan malzemenin direncini aşması veya ani olarak etki etmelerine bağlı olarak ortaya çıkarlar. ÇATLAK (DİAKLAZ) :Genellikle bir yerşekli meydana getirmezler. Çünkü yerşekli oluşturacak boyutta değillerdir. Çoğunlukla mikroskobik ölçüde küçük olurlar. Fakat, çıplak gözle görülebilen ve metrelerce devam eden tipleri de vardır. Bunlarda kırılma hatları boyunca bloklar arasında bir yer değiştirme söz konusu değildir. Basıncın fazla olduğu yerlerde daha belirgin olarak ortaya çıkarlar. Oluşumlarına göre çok çeşitlilik gösterirler. Çatlaklar kırılgan (gevrek) kayaçlarda daha belirgin olarak gelişir. Çatlakların boyları ve arasındaki açıklık, kayaçların litolojik özelliklerine ve onlara etkiyen kuvvetlerin büyüklüğüne ve kuvvetin etkileme süresine göre değişir. Çatlakların izleri, bozulup-ayrışmamış kayaçlarda çok ince olup, günlenme nedeni ile giderek belirgin bir durum alırlar. Sonuçta yüzey ve yeraltı sularının etkisi ile genişleyerek yarık ve büyük boşluklara dönüşebilirler. Bu özellik kırılgan ve gevrek kayaçlarda özellikle kireçtaşlarında daha belirgindir. Kayaçlarda gözlenen çatlakların yüzeyleri düz ve birbirine paralel olarak dizilim sunmaları halinde bu tür çatlaklar sistematik çatlaklar (a) olarak adlandırılır. Bu özellikleri göstermeyen çatlaklar ise sistematik olmayan çatlaklar (b) olarak tanımlanır.

2 KAYAÇLARDA GÖZLENEN SÜREKSİZLİK YAPILARINDAN ÇATLAKLARIN ÖNEMİ Kayaçlar içerisinde oluşumlarından itibaren başlamak üzere fiziksel özellikleri, kimyasal/mineralojik bileşimleri ve uğradıkları tektonik deformasyonlar sonucunda devamlı birtakım süreksizlik düzlemleri gelişebilmektedir. Bu düzgün ve düzgün olmayan süreksizlik düzlemleri, tabakalanma, çatlak, klivaj, foliasyon ve fay olarak adlandırılmaktadır. Yerbilimlerinin farklı disiplinlerinde bu süreksizlik düzlemlerinin varlığı farklı şekillerde araştırılmakta ve değerlendirilmektedir. Özellikle kayaçlarda çok sık olarak gözlenen süreksizliklerden çatlakların sıklığı, türleri, büyüklükleri, geometrileri, dolgulu/açıklıklı olup olmamaları, yerbilimlerinin farklı disiplinlerindeki çalışmalarında ayrı ayrı önem taşımaktadır. Örneğin Madencilik sektöründe, özellikle mermercilik (doğaltaş işletmeciliği) alanında çatlakların çok sıklığı, çıkartılacak bloğun boyutunu olumsuz yönde etkileyebilecek nitelikte olacağı için kayaçlarda pek istenen bir özellik değildir. Ancak açık maden işletmesi yapılacak bir madencilik faaliyetinde patlatma miktarını ve kazı maliyetini düşüreceği için çok sık çatlak gelişimi, bu faaliyete de olumlu katkı yapabilmektedir. Ancak yeraltı madenciliğinde veya mühendislik yapısı inşası sırasında açılacak bir galeride çatlakların bolluğu, maliyete olumlu etki yaparken bu kez de galeri tahkimat maliyetini arttırıcı bir olumsuz etkisi söz konusudur. Yeraltısuyu arama amaçlı sondaj çalışmalarında ise çatlakların varlığı ve bunların birbiriyle bağlantılı olma özelliği, belirli bir aşamaya kadar olumlu katkı sağlayacak ve açılan kuyulara bu çatlak sistemleri ile alınacak suyun miktarında artış sağlayabilecektir. Yapısal jeolojik araştırmalar açısından ise çatlakların birbirleriyle belirli bir geometrik ilişkisi olup olmadığı irdelenir. Çatlak takımı ve sistemlerinin bölgedeki ana tektonik yapılarla birlikte analizi ile bunları oluşturan ana gerilme yönleri saptanarak yorumlanmaya çalışılır. Mühendislik jeolojisi ve jeoteknik çalışmalarda baraj, tünel inşası, yol yarmalarında açılacak şevlerin eğim miktarlarının belirlenmesinde kayaçlarda gelişen çatlak sistemlerinin özellikleri, projelerin yürütülmesinde son derece önemli rol oynar. Örneğin bir su tutma yapısının (baraj ya da gölet) inşası sırasında göl alanı ve gövde dolayındaki çatlakların sıklığı ve açıklığı, bu rezervuar alanında su tutma kapasitesini doğrudan olumsuz etkileyecektir. Çatlakların sıklığı yoğun su kaçaklarına neden olacağı için bunu önlemek amacıyla alınacak ek önlemler (örneğin geçirimsizliği sağlamak için yapılacak sondaj ve enjeksiyon işlemleri) projenin maliyetini arttırıcı rol oynayacaktır.

3 ÇATLAKLARIN SINIFLANDIRILMASI Çatlak sistemleri çok değişik biçimlerde sınıflandırılmaktadır. En çok kullanılan şekil, bölge yapısına, yani bölgedeki kıvrım ekseni, akıntı yönü, bindirme fayı, havza kenarı veya yükselme yönü gibi diğer yapısal elemanlarla olan ilişkilerine göre yapılan sınıflandırmadır. GEOMETRİK SINIFLANDIRMA A- Bölge yapısı ile olan ilgilerine göre 1. Boyuna çatlaklar (longitudinal joints) 2. Enine çatlaklar (cross joints) 3. Verev çatlaklar (diagonal joints) Genellikle çatlaklar aynı bir tektonik deformasyon döneminde oluşan kıvrım eksenleri, fay sistemleri ve bunların yönleriyle doğrudan doğruya onunla bağıntılı olarak gelişirler. Yandaki şekil üzerinde bir antiklinalin oluşumunda etkin olan en fazla basınç (sıkıştırma) yönüne göre bu antiklinal üzerindeki çatlak sistemlerinin geometrik durumlarına göre adlandırmalar gösterilmektedir. Kıvrım eksenine paralel olarak gelişenler Boyuna çatlak, kıvrım eksenine dik olarak gelişenler Enine çatlak ve kıvrım eksenine çapraz olarak gelişenler Diyagonal/Verev çatlak olarak adlandırılmaktadır. B- Tabakalanma ile olan ilgilerine göre 1. Doğrultu çatlakları (strike joints) 2. Eğim çatlakları (dip joints) 3. Verev çatlaklar (diagonal joints) 4. Tabakalanma çatlakları (bedding joints) Eğer bir bölgede egemen bir yapısal yön bulunmuyor ise, o zaman çatlaklar, tabakalanma ile olan ilişkilerine göre sınıflandırılır. Bu ilişkiye göre çatlaklar dörde ayrılır.

4 1. Doğrultu çatlakları : Yatay (harita) görünüşte tabaka düzleminin doğrultusuna paralel, düşey görünüşte tabakaları enine keser. Bunlar aynı zamanda boyuna çatlaklara benzerler, antiklinal ve senklinallerin merkez kısımlarında ışınsal çatlaklar şeklinde gözükürler. 2. Eğim çatlakları : Doğrultuları tabakalanma veya şistozitenin eğim yönüne paralel olan çatlaklardır. Bunlar, yatay görünüşte tabakalanmaya dik, düşey görünüşte tabakaları kesecek durumdadır. Bunlar az-çok enine çatlaklara benzerler, fakat eğimleri çok değişiktir 3. Diyagonal (verev) çatlaklar : Doğrultuları tabaka doğrultusu ile eğim yönü arasında yer alan çatlaklardır. 4. Tabakalanma çatlakları : İlgili tortul kayaç tabakalarına paralel olan çatlaklardır. Bu çatlaklar, yatay ve düşey görünüşte tabakalanmaya paraleldir. 2. JENETİK (KÖKENSEL) SINIFLANDIRMA Kökensel olarak çatlakların bir kısmı tektonik kuvvetlerle ilgili gelişebileceği gibi, bir kısmı kökeni tektonik olmayan olaylar ile de gelişebilmektedir. A- Tektonik kuvvetlerle ilgili Çatlaklar 1. Makaslama çatlakları 2. Tansiyon çatlakları 3. Tüy çatlakları -İntrüzyonların kenar ters fayları boyunca görülen tüy çatlakları -Buzul çatlakları -Faylar boyunca görülen tüy çatlaklar B- Tektonik kuvvetlerle ilgili olmayan Çatlaklar 1-Sütunsal çatlaklar (columnar jointing) 2-Çamur çatlakları (mud cracks) 3-Erozyon ve fazla yükün ortadan kalkması ile meydana gelen çatlaklar -Yapraklanma (sheeting) - Kavlama domları ( exfoliation domes)

5 Tüy çatlakları : Bir fay boyunca birbirine nazaran oransal olarak hareket etmiş yerkabuğu blokları arasındaki deformasyon zonunda gelişmiş olan makaslama ve tansiyon çatlakları Tüy çatlaklar olarak adlandırılmaktadır. Tüy çatlaklar, faylar boyunca oluşan oransal yerdeğiştirme yönünü saptamada kullanılırlar. Büyük kayma hareketi yönleri ile genelde dar açılar oluşturur. Tüy çatlakları ile fay düzleminin doğrultusu arasında kalan dar açının sivri ucu, bu fay düzleminin her iki tarafındaki blokların oransal hareket yönünü işaret eder. Bunlar bir şekilde boşluklu açılma çatlakları şeklinde geliştikleri için iç kısımları daha sonra değişik malzemelerle dolabilir. Tektonik kuvvetlerle ilgili olmayan çatlaklar Bu tür çatlaklar, tamamen kayaçların bulundukları ortamda zaman içerisinde değişen fiziksel k koşullara bağlı olarak gelişirler. Örneğin sıcak halde gaz ve buhar içeren bir lav akıntısının veya plütonik kayacın soğumayla birlikte hacimsel olarak küçülmesine bağlı olarak ortaya çıkan gerilmeler sonucunda gelişebilir. Özellikle bazaltik ve andezitik kayaçlarda gerilme nedeniyle düzgün altıgen şeklinde sütunsu yapıda çatlak sistemleri yaygın olarak gözlenir. Sütun çatlaklar gelişen volkanik kayaçlarda akıntı yüzeyi bu altıgen yüzey düzlemlerine dik yüzeylerdir. Plütonik kayaçlarda gelişen çatlak sistemleri genelde plütonun soğuması ile ilgilidir. Bazen plütonu etkileyen tektonik gerilmelerin ortadan kalkması sonrasında da çatlak gelişimi söz konusudur. Plütonik kayaçlarda gelişen çatlakların yönelimleri genelde plütonun geometrisi, iç yapısı, içerisine sokulduğu ana kayaçla olan dokanağı ile uyumludur. Çatlakların gelişiminde etkin olan bir başka özellik ise kayacın dokusu ve bileşimidir. Plüton içerisinde ilk çatlak oluşumu, kristallenme olayının başlaması, yani soğuması ile başlar. Plüton yüzeyi üzerindeki yükün aşınarak ortadan kalkması ile de çatlak sistemleri gelişir. Diyagonal çatlak Enine çatlak Boyuna çatlak yatık çatlak

6 Çatlakların oluşumunda etkin rol oynayan olaylar şunlardır : 1. Tektonik gerilmeler 2. Kırılmadan çok önce gelişen olaylara bağlı artık gerilmeler 3. Kuruma ve soğuma etkisi 4. Kesme gerilmesi 5. Tansiyon gerilmesi 6. Bükülme ve Burulma (Torsiyon) 7. Tortullaşma ile ilgili yorulma etkisi 8. Depremlerin etkisi 9. Krip Oluşumlarına Göre Diaklazlar Yerkabuğu hareketlerine bağlı oluşan diaklazlar : Özellikle yan basınçların azalması sonucunda veya yan basınç şiddetinin kayaç direncini aştığı yerlerde bu tür diaklazlar oluşur. Yani yan basınçların yansıması biçiminde görülen sıkışmalar, gerilmeler ve bükülmeler bu tip diaklazları oluşturur. Basınç azalmasına bağlı oluşan diaklazlar : Yerkabuğunun derinliklerinde üstlerindeki ağırlığa bağlı olarak hacimleri küçülen malzemenin aşındırılmaları sonucunda ortadan kalkmasıyla beliren basınç azalması veya hacim genişlemesi nedeniyle belirirler. Soğuma diaklazları : Bunlar daha çok mağmatik veya katılaşım kayaçlarında görülürler. Volkanlardan çıkan bu tür malzemenin yeryüzünde soğumasına bağlı olarak ortaya çıkarlar. Kuruma diaklazları : Bunlar ise, kayaçların, içlerindeki suyu kaybetmeleri yani kurumaları sonucunda oluşurlar. Bir bölgede en iyi gelişmiş çatlak sistemine Ana-major veya esas çatlak denir. Birbirine paralel çatlaklara çatlak takımı, Birbirini kesen iki çatlak takımına ise çatlak sistemi denir. Yarık ve çatlaklar ilk oluştuklarında içi boştur. Ancak zamanla bu boşluklar kuvars, kalsit, pirit vb gibi minerallerce dolgulanır. Bunlara damar adı verilir. FAYLAR Kırılma yüzeyleri boyunca gözle farkedilecek ölçüde kaymanın ve yerdeğiştirmenin gözlendiği kırıklara fay adı verilir.

7 Kayma yok Fay çizgisi eği Düşey atımlı normal fay Çekme gerilmesi Fay düzlemi

8 Düşey atımlı ters fay Kompresyonel basınç Yanal atımlı fay Kayma gerilmesi