İNM 106 İnşaat Mühendisleri için Jeoloji

Transkript

1 Hafta_2 İNM 106 İnşaat Mühendisleri için Jeoloji Yerkabuğunun oluşumu, içyapısı bileşimi ve levha tektoniği Yrd.Doç.Dr. İnan KESKİN

2 Dersin Amacı Yer bilimlerinin temel kavramlarını inşaat mühendisliği temel perspektifinde aktarmak Hafta 1: Hafta 2: Hafta 3: Hafta 4: Hafta 5: Hafta 6: Hafta 7: Hafta 8: Hafta 9: İNM106 - İnşaat Mühendisleri için Jeoloji Haftalık Ders İçeriği Giriş; Jeolojinin tanımı-alt disiplinleri, İnşaat mühendisliği ile ilişkisi Yerkürenin oluşumu, iç yapısı, bileşimi ve levha tektoniği Yer kabuğunu oluşturan mineraller ve kayaç grupları Kayaçların Yapısı (birincil ve ikincil yapılar) ve Süreksizliklerin mühendislikteki önemi Haritalar ve kesit çıkarımı (Jeoloji-Mühendislik Jeolojisi ve topografik haritalar) Doğal afetlere giriş, Depremler Kitle hareketleri ve heyelanlar Nehirler ve taşkınlar Kıyı süreçleri Yeraltı Suları ve jeolojisi Hafta 10: Baraj ve rezervuar jeolojisi Hafta 11: Tünel jeolojisi Hafta 12: Sondaj Tekniği ve Korelasyonu Hafta 13: Kent planlamasında mühendislik jeolojisi Hafta 14: Çeşitli projeler kapsamında yapılan jeolojik çalışma örnekleri Hafta 15: Final Sınavı

3 YERKÜRENİN OLUŞUMU Yıldızları ve uzayın kökenini çalışan bilim adamlarına göre; 13.7 milyar yıl önce Büyük Patlama diye bilinen bir patlama sonrasında galaksileri, yıldızları ve gezegenleri oluşturacak olan atom partiküllerini oluştu. Evrenin günümüzdeki sıcaklığı: K ( o C) dir.

4 YERKÜRENİN GÜNEŞ SİSTEMİNDEKİ YERİ Samanyolu Galaksisinin bir parçası olan güneş sistemimiz bir Güneş, 9 gezegen bilinen 101 ay yada uydu çoğu Güneş in çevresinde Mars ve Jüpiter arasında bir kuşakta dolanan çok sayıda asteroit, gezegenler arası toz gazların yanında milyonlarca kuyruklu yıldız ve göktaşından oluşur.

5 DÜNYANIN KÜRELERİ Litosfer (Taşküre/Jeosfer) Hidrosfer (Suküre) Atmosfer (Havaküre) Biyosfer (Canlıküre)

6 DÜNYANIN İÇ YAPISI 4,54 milyar yıl yaşında olan yeryuvarı çekirdek, manto ve kabuk olmak üzere üç katmandan oluşur. İnce kabuk (crust) Sıcak katı silikatlardan oluşmuş manto (mantle) Sıvı demir ve nikel dış çekirdek (outer core) Katı demir ve nikel iç çekirdek (inner core)

7 YERKABUĞU ve YERİÇİ Yeryuvarının en dıştaki katmanı olan kabuk; kıtasal kabuk (20-90 km, 2,7 gr/cm 3 ) ve okyanusal kabuk (5-10 km, 3,0 gr/cm 3 ) olmak üzere iki tipten oluşur.

8 YERKABUĞUNUN İNCELENMESİ

9 LEVHA TEKTONİĞİ Litosferin astenosfer üzerinde hareket eden rijid levhalara ayrıldığı tanımı levha tektoniği kuramının temelini oluşturur. Dünya nın temel yüzey özelliklerini oluşturan süreçleri kapsamlı bir şekilde açıklayan ilk teoridir (Alfred Wegener 1915). Dağ kuşaklarının, volkanların ve depremlerin temel nedenleri ve dağılımları bu teori kapsamında açıklanılmıştır.

10 LEVHA TEKTONİĞİ Geçmişte dünya coğrafyasının günümüzden farklı olduğu düşüncesi yeni değildir. Güney Amerika nın doğu kıyıları ile Afrika nın batı kıyılarını gösteren ilk haritalar, muhtemelen insanları kıtaların bir zamanlar birlikte bulunmuş olduğu ve daha sonra ayrılarak bugünkü konumlarına getirdiğini düşündüren ilk kanıtlardır.

11 LEVHA TEKTONİĞİ Astenosfer üzerinde yerkürenin dinaminiğine bağlı olarak hareket eden levhaların sınırlarında uzaklaşma, yakınlaşma ve yanal yönde (transform) hareketler gelişir.

12 LEVHA TEKTONİĞİ Üç ana levha sınırı tipi vardır; 1. Iraksayan/uzaklaşan levha sınırı: yeni litosferin oluştuğu ve komşu levha sınırlarının birbirinden uzaklaştığı yerlerde görülür. Bu süreç tipik olarak okyanus ortası sırtlarda meydana gelir ve deniz tabanı yayılması olarak adlandırılır. Mantodaki sıcak malzeme rift vadisiyle geniş bir sırt oluşturacak şekilde yükseldiğinde, okyanus ortası sıtlar meydana gelir. 2. Yakınsayan levha sınırı: levhaların çarpıştığı yerlerde görülmektedir. Okyanusal levha ile kıtasal levha çarpışırsa daha yoğun olan okyanusal levha kıtasal levhanın altına dalar ve yitim zonu oluşur, litosfer kalınlaşması meydana gelir (And Dağları). İki okyanusal levha çarpışırsa bunlardan daha yoğun ve yaşlı olan diğerinin altına dalar ve yitim zonu ve ada yayı denilen yay şekilli volkan zinciri oluşur. Denizaltı hendekleri iki okyanusal levha veya bir okyanusal bir kıtasal levha çarpışması sonucu oluşur. Yitim zonunun deniz tarafında bulunur (Mariana çıkuru). İki kıtasal levha levha çarpışırsa dalma-batma meydana gelmez ve kıvrılma, faylama, litosferde kısalma ve kalınlaşma meydana gelir (Appalachian Dağları, Alp-Himaliya dağ kuşakları). İki levhanın birleştiği yere sütür zonu denir. 3. Transform sınır/faylar: bir levhanın diğerine göre kaydığı kenarlarda görülür. Transform levha sınırlarının yeri çoğunlukla okyanus kabuğunda olmasına rağmen, bazen kıtaların içinde (San Andreas Fayı) de gelişebilir. Her üç tip sınırın bulunduğu yerlere üçlü kavşak denilmektedir.

13 LEVHA TEKTONİĞİ

14 LEVHA TEKTONİĞİ Levha tektoniğine göre genelleştirilmiş enine kesit.

15 LEVHA TEKTONİĞİ Bazı levhalar birbirinden uzaklaşır.

16 LEVHA TEKTONİĞİ Bazıları birbirine yaklaşır.

17 LEVHA TEKTONİĞİ Bazıları ise yatay olarak birbirine sürtünerek hareket ederler. Kaliforniyanın San Andreas Fayı Transform faylı sınıra bir örnektir

18 LEVHA TEKTONİĞİ Levhaların birbirinden ayrıldığını ortaya koyan veriler 1. Kıtaların kıyı şekillerin birbirine uygunluk göstermesi, 2. Kayaç istiflerinin benzerliği; Gondwana yı oluşturan Afrika, Hindistan, Avustralya, Madagaskar, Güney Amerika daki bitki örtüleri ve jeolojik yapının aynen devam etmesi, 3. Sıradağların benzerliği; Kıtalar yan yana getirildiğinde dağ sıraları tümüyle aynı yaş ve deformasyon tarzında kesintisiz tek bir dağ sırası oluşturur. 4. Gondwana da başlayan buzullaşmanın ayrılan parçalarda da aynı zamanda yaşanmış olması (karbonifer). 5. Okyanusu yüzerek geçmesi imkânsız olan bir sürüngen türünün kalıntıları, sadece Güney Afrika nın batısında ve Brezilya da bulunmuş olması 6. Paleomanyetizma 7. Deniz tabanı yayılması

19 LEVHA TEKTONİĞİ Levhalar niçin hareket eder Mantoda yatay ve dikey yönlü akımlar olmaktadır. Yerin en derin kısmında yer alan çekirdek en sıcak katmandır. Mantonun çekirdeğe yakın kısımları ısınıp hafifleyerek yukarı doğru çıkar, yer kabuğu ile temas halinde olan manto kısmı ise soğur ve ağırlaşıp dibe doğru çöker. Mantoda ki bu ısı akımlarının neden yukarı-aşağı olan bu hareket sırasında madde hareket ederken yüzeydeki plakaları hareket ettirir. Özellikle de dalma batma sırasındaki parçalanan radyoaktif maddelerden hâsıl olan termal enerjinin asıl kaynak olduğu da belirtilmektedir. Yerin sıcaklığı yaklaşık 30 m derinlikte hissedilmeye başlar ve buradan sonra derinlere inildikçe sıcaklık artar. Yeryuvarı bir ısı makinesi gibidir. Yerin iç kısmından yüzeye doğru sürekli bir ısı akımı vardır. Yer içi ısısının başlıca kaynakları, litosfer ve üst mantodaki yüksek radyoaktivite ve derinlerdeki gravitasyon enerjisinin termal enerjiye dönüşümüdür. Yer sıcaklığının derinlikle artma hızına Jeotermik Gradyan denir. Yerkabuğundan derinlere ilerlendikçe her 33 metrede sıcaklık 1 0C artar.

20 Levhaların birbirinden uzaklaştığı yerlerde yaşanan olaylar: Okyanus ortası sırtları, (Atlas Okyanusundaki sırt 2500 m yüksekliktedir) Volkanik adalar Yeni kabuk oluşumu Bazaltik lavlar katılaşarak kıta kenarlarına eklenir, okyanus tabanı genişleyerek kıtalar birbirinden uzaklaşır Uzaklaşmayla oluşan kırıklardan magma yeryüzüne çıkar ve volkanizma olayları oluşur Ayrılan levhalara en iyi örnek Atlas Okyanusudur.

21 Birbirine yaklaşan levhalar boyunca yaşanan olaylar: Dalma batma olayı oluşur Okyanusal-okyanusal veya okyanusal ve bir kıtasal levhanın çarpışmasıyla derin okyanus çukurları meydana gelir Kabuk ergimesi ve magma oluşumu gerçekleşir Volkanizma ile, volkanik ada yayları ortaya çıkar, bir bariyer gibi dizilen volkanik ada yayları kıtalar ile okyanuslar arasında iç denizleri oluşturabilir Metamorfizma olayları meydana gelmektedir İki kıtasal ya da bir kıtasal ve bir okyanusal levhanın çarpışmasıyla kıvrımlı dağ sıraları oluşur

22 Yukarıdaki harita yorumlandığında; Dünya üzerindeki volkanik alanlarla; deprem bölgeleri, fay hatları, genç kıvrım dağları ve sıcak su kaynakları arasında bir paralellik olduğu görülür. Bu alanların çoğu Kıta veya levha sınırlarında yer alır. Genç sıradağlar, Volkanlar, volkanik ada yayları, Okyanus ortası sırtları, Büyük transform faylar, grabenler, sıcak su kaynakları, deprem zonlarının hemen hepsi bu hatlardadır. Bunun sebebi bu alanlarda yer kabuğunun hareket halinde olmasıdır.

23 Yeryüzünde tektonik depremlerin en çok görüldüğü alanlar: Büyük Okyanus kıyıları ( Pasifik kuşağı): Asya nın doğusunda Kamçatka, Japonya, Filipinler, Endonezya, Amerika nın batısında Aleut Adaları, Kaliforniya, Meksika, Şili, Peru dur. Akdeniz- Himalaya Kuşağı: İspanya, İtalya, Kuzey Afrika, Yugoslavya, Yunanistan, Türkiye İran, Hindistan Pakistan, Afganistan, Doğu Hint Adaları. Atlas Okyanusunun orta kesimi: Asor Adaları ve İzlanda Adası. Yeryüzünde deprem riskinin en az olduğu yerler: Okyanusya nın (Avustralya) batısı, A.B.D ve Kanada'nın Doğusu, K.Batı Avrupa-Grönland adası, İskandinav yarımadası, Doğu Avrupa Asya'nın kuzeyi (Sibirya) Güney ve Orta Afrika

24

25 Bazı jeolojik yapıların oluşması milyonlarca yıl sürer Bazıları ise saniyeler içerisinde oluşur

26 Bazı yapılar ise hızla değişir May 17, 1980 September 10, 1980 Mount St. Helens, Washington

27 Çökme çukuru (Winter Park Florida, ABD)

28

29

30 Kamyon Çökme Yerleşimlerin altındaki yeraltı maden işletmelerinde sürdürülen kazıların yüzeydeki etkilerine örnekler