Jeoloji Kıvrımlar ( Sünümlü - Sünek Deformasyon ) 1 VI. KIVRIMLAR (SÜNÜMLÜ / SÜNEK DEFORMASYON) Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları2 VI. 1. Tanım ve genel bilgiler Tabakalı kayaçların tektonik kuvvetlerin etkisiyle kazandıkları dalga şeklindeki deformasyon yapılarına kıvrım, meydana gelen olaya da kıvrımlanma denir. Bu yapı kubbe (antiklinal) veya çanak (senklinal) şeklinde olabilir (Şekil VI.1). Şekil VI.1. Antiklinal (merkezde yaşlı) Senklinal (merkezde genç) Bazı hallerde örneğin metamorfik kayaçların bir çoğunda kıvrımlı yapının merkezdeki birimlerinin genç mi yaşlı mı olduğu belli olmaz. Bu nedenle bu tür kıvrımlı yapılar antiform veya sinform diye adlandırılır (Şekil VI.2). Şekil VI.2. a) Antiform, b) synform Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları3 Dış görünüm olarak antiklinale benzeyen fakat kayaçların yaş sıralaması senklinale uyan bir kıvrıma antiformal senklinal, bunun tam tersi duruma da sinformal antiklinal adı verilir (Şekil VI.3). Şekil VI.3. Antiformal senklinal Senformal antiklinal Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları4 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Kıvrımların Geometrik Elemanları Kıvrımlanmış Yüzeyin (Tek) Bölümleri Hinge noktası (Hinge point) ? bükümlü/kavisli bir yüzey üzerinde eğriliğin maksimum olduğu nokta Hinge çizgisi (Hinge line) ? Kıvrımlanmış bir yüzey üzerinde hinge noktalarını birleştiren çizgi veya kıvrımlanma yarı çapının minimum olduğu çizgi; kıvrım ekseni, Kıvrımlanmış bir yüzeyin eğriliğinin miktarı farklı olacağından hinge çizgisi doğru bir çizgi olmayabilir. * eğer, kıvrımlanmış yüzeydeki kavis bir zonu tanımlıyorsa ve bu zondaki kavislik sabit bir yay oluşturuyorsa, bu yayın orta bölümü ‘hinge noktasıdır’ * aksi durumda birden fazla hinge noktası olabilir5 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Eğilme/bükülme noktası (Inflection point) ? bir kıvrım boyunca yüzeyin kavisliğinin dışbükey (konveks) konumundan içbükey (konkav) konuma dönüştüğü nokta. Eğer yüzey düzlemsel ise (yani bir kavislik söz konusu değilse) eğilme noktası düzlemsel kesitin orta noktası olarak alınır. Eğilme/bükülme çizgisi (Inflection Line) ? bir yüzey üzerindeki eğilme noktalarını birleştiren doğru.6 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Kıvrım Ekseni ? Kıvrımlar genelde bir çok silindirin birleşiminden oluşmuş gibi silindir biçimlidir. Bu silindirlerin eksenine paralel fakat sanal bir çizgi kendisine paralel bir şekilde serbestce boşlukta hareket ettirilirse ve kıvrımlanmış yüzeyin biçimini tanımlıyorsa bu sanal çizgi kıvrım eksenidir. Kıvrımların eksenleri vardır, ancak kıvrımların tanımı için zorunlu değildir. ‘Kıvrım ekseni’, kıvrılmış düzlem üzerinde kaydırıldığında düz bir çizgiye en yakın doğrudur [Davis & Reynolds, 1996 (Donath & Parker, 1964 ve Ramsay 1967’ den sonra)]. Kendi ekseni trafından tanımlanan kıvrıma ‘silindirik kıvrım’ denir. Doruk noktası (Crest) ? Bir kıvrımın yatay bir referans düzlemine (yer yüzeyi) göre en yüksek noktası Doruk Çizgisi ? doruk noktalarını birleştiren veya üzerinde bulunduran doğru Çukurluk (trough) ? Bir kıvrımın yatay bir referans düzlemine (yer yüzeyi) göre en düşük noktası Çukurluk Çizgisi ? çukur noktalarını birleştiren doğru Kulminasyon ve Depresyon ? doruk ve çukurluk çizgilerinin (kavisli) geçtiği maksimum ve minimum yükseliğe sahip alanlar.7 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları8 Şekil VI.4. Kıvrım elemanları Düşey eksenli kıvrım Eğik eksenli kıvrım Yatık eksenli kıvrım Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları9 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları10 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları11 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları12 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Kıvrımlanmış Yüzeyin (Tek) Bölümleri Profil ? Kıvrımların hinge çizgisine dik bir düzlem üzerindeki izi! VEYA hinge çizgisi yönünde bakıldığında kıvrımın görüntüsü. Profil üzerinde hinge, doruk, çukurluk ve bükülme çizgileri birer nokta olarak görülürler.13 VI. 2. Kıvrımların Sınıflandırılması En önemli kıvrım sınıflaması şu şekildedir: Kıvrım eksen düzleminin ve kıvrım kanatlarının konumuna göre, Fleuty sınıflaması, şekle ve yapıya göre sınıflama, izogonal sınıflama, kıvrımların yatay ile olan ilişkilerine göre sınıflandırma. VI.2.1. Kıvrım eksen düzleminin ve kıvrım kanatlarının konumuna göre kıvrımlar simetrik, asimetrik, devrik, yatık (Şekil VI.10, 11) ve yeniden kıvrımlanmış kıvrım (Şekil VI.12) olarak sınıflandırılır . Şekil VI.10. A. Simetrik kıvrım, B. Asimetrik kıvrım, C. Devrik kıvrım, D. Yatık (recumbent) kıvrım (Billings 1972) Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları14 Şekil VI.11. Kıvrım geometrisinin üç boyutlu görünümü. A. Monoklinal, B. Simetrik antiklinal, C. Devrik antiklinal ve senklinal, D. Simetrik senklinal (Hamblin & Howard 1986). A C D B Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları15 VI.2.2. Fleuty Sınıflandırması Kıvrım kanatları arasındaki açıya göre sınıflandırma (Şekil VI.13): Kıvrım kanatları arasındaki açı Kıvrıma verilen ad 0 ? – 10 ? İzoklinal kıvrım 11 ? – 30 ? Sıkı (kapalı-tight) kıvrım 31 ? – 70 ? Kısmen sıkı kıvrım 71 ? – 120 ? Açık (open) kıvrım 121 ? – 180 ? Hafif (gentle) kıvrım Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları16 Eksen düzleminin eğim derecesine göre sınıflandırma: Eksen düzleminin eğim derecesi Kıvrıma verilen ad 0 ? – Yatay 1 ? – 10 ? Yataya yakın 11 ? – 30 ? Azmeyilli kıvrım 31 ? – 60 ? Orta derece meyilli kıvrım 61 ? – 80 ? Çok meyilli kıvrım 81 ? – 89 ? Düşeye yakın kıvrım 90 ? Düşey kıvrım Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Kıvrım ekseni (a-a’) ve eksen düzleminin konumuna göre oluşan değişik kıvrımlar. A. Yatay eksenli, düşey eksen düzlemli kıvrım, B. Dalımlı eksenli, eğik eksen düzlemli kıvrım, C. Düşey eksenli ve eksen düzlemli kıvrım, D. Yatay eksenli devrik eksen düzlemli kıvrım, E. Yatay eksenli, yatık eksen düzlemli kıvrım, F. Dalımlı eksenli ve eğik düzlemli kıvrım.17 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları VI.2.3. Şekle ve Yapıya göre sınıflandırma a) Zik-zak (şevron) kıvrım Gevrek (kompetant) malzemelerde gelişir18 b) Silindirik kıvrım (cylindirical fold) Yarım daire şeklindedir. Genelde uzun süreli deformasyonu temsil eder. c) Yelpaze kıvrım (fan fold) Kıvrım kanatları yelpaze şeklinde birbirlerine dönük olarak meydana gelen kıvrımlardır. Uzun süren, derin gömülme ve şiddetli sıkışma ile meydana gelirler . Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları d) Gözyaşı şeklinde kıvrım (tear drop fold) Devamlı kıvrılarak oluşmuş kıvrımlardır.19 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları e) Kutu (box/conjugate) kıvrım Üç kanattan oluşan kıvrımlardır .20 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları f) Konsentrik kıvrım (paralel/concentric fold) Kıvrımı oluşturan tabakların kalınlıkları her tarafta aynıdır. Antiklinal derinlere doğru küçülür, senklinaller ise derinlere doğru büyür. Genelde kompetant karakterli kayaçlarda oluşur .21 g) Benzer kıvrım (similar fold) Bu kıvrımlarda tabakaların herbirinin yapmış olduğu kıvrım birbirine benzer ve eşit büyüklüktedir. Tabaka kalınlıkları kıvrım ekseninde artar kanatlarda ise azalır. h) İzoklinal kıvrım (isoclinal fold) i) Disharmonik kıvrım (disharmonic fold) Tabakaların plastiklik dereceleri veya kıvrımlanma eğilimleri birbirinden farklı ise ve bu tabakalar birlikte kıvrılmaya uğrarlarsa disharmonik kıvrım oluşur. Kompetant (sert ve gevrek) İnkompetant (Plastisitesi fazla) Kompetant (sert ve gevrek) Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları22 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları j) Ptigmatik kıvrım Isı ve basıncın artmasıyla oluşur. Yarı ergimiş katıların çatlaklara, foliasyon düzlemlerine sokulduktan sonra deformasyona uğramasıyla oluşur23 VI.2.4. İzogonal Sınıflandırma Bir kıvrımda yapıyı sınırlayan iki yüzey üzerinde, eğim dereceleri eşit olan noktalar vardır. Bu noktaların karşılıklı olarak birleştirilmesiyle elde edilen her hat eğim izogonu veya eş eğim hattı olarak adlandırılır. Bu izogonların, kıvrım eksenine göre olan konumları göz önüne alınarak yapılan sınıflamaya izogonal sınıflandırma denir Sınıf 1/ Yakınsak (Konverjan) izogonlu kıvrımlar: Bu kıvrımlarda yapıyı sınırlayan yüzeylerden dışta bulunanı, içte bulunana oranla daha hafif kıvrımlanmıştır. Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Sınıf 2 / Benzer (Paralel) izogonlu kıvrımlar: Eğim izogonları kıvrım eksenine paraleldir, yani kıvrımın iç ve dış yüzeyi aynı derecede kıvrımlanma geçirmiştir . Sınıf 3/ Uzaklaşan (Diverjan) izogonlu kıvrımlar: İç yüzeyi, dış yüzeyine oranla daha az kıvrılmış olan kıvrımlardır.24 VI.2.5. Kıvrımların yatay ile olan ilişkilerine göre sınıflandırma Dalımsız kıvrımlar (non-plunging folds) Aşınmış antiklinal ve senklinallerin, tabakalarının doğrultu, eğim ve göreceli yaşlarıyla belirlenmesi. Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları25 Şekil 13.12 (a) Bakışımsız (asimetrik) bir kıvrım. Eksen düzlemi dik konumda olmayıp kıvrım kanatları farklı eğim açılarına sahiptir. (b) Devrik kıvrımlar. İki kanat da aynı yöne eğimli olmakla birlikte bir kanat ters dönmüştür. Devrik tabakalar için kullanılan doğrultu ve eğim simgesine dikkat ediniz. (c) Yatık kıvrımlar. (d) İsviçre’de yatık bir kıvrım örneği. Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları26 Şekil 13.13 (a) Dalımlı bir kıvrım. (b) Dalımlı kıvrımların yüzey ve düşey kesitteki görünümleri. Çizginin ucundaki ok dalım yönünü gösteriyor. (c) Wyoming’de aşınmış, dalımlı Sheep Mountain antiklinalinin görünümü. Daha büyük kıvrımın sağ yanındaki küçük kıvrıma dikkat ediniz (Monroe&Wicander, 2005). Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları27 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları28 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Şekil 13.14 (a) Bir dom ve (b) bir havza. Domdaki en yaşlı kayaçların, domun merkezinde bulunduğuna ve tüm kayaçların merkezdeki bir noktadan dışa doğru eğimlenirken, havzada en genç kayaçların merkezde yer aldığına ve tüm kayaçların içe doğru merkezde bir noktaya eğimlendiğine dikkat ediniz.29 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları30 Şekil VI.7. Eksen çizgisi (hinge line) düz (A), kavisli (B), ve düzensiz kavisli (C,D) olan kıvrımlar Şekil VI.8. Eksen düzlemi düzlemsel (A), kavisli (B), ve ve düzensiz kavisli(C) olan kıvrımlar. Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları31 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları VI.3. Kıvrımların oluşum mekanizması Üç ana mekanizma mevcut olup bunlar: Fleksür kıvrımlanma, Kesme (Shear) / Pasif / Yalancı kıvrımlanma, Akma (Flow) kıvrımlanma VI.3.1. Fleksür kıvrımlanma (Flexure folding) Sıkışma veya kuvvet çifti etkin rol oynar (Şekil VI. 30). En karakteristik özelliği, kıvrımlanma sırasında tabakaların birbirleri üzerinden kaymasıdır. Yan basınçlar, kıvrım içerisinde tabaka yüzeylerine paralel olacak şekilde hareket ederler (Şekil VI. 31, 32). Katmanların kalınlığı aynı kalır, kıvrımlanma mekanizması kıvrım dış bükeyinin (konveks) uzaması veya sabit kalması ile içbükey (konkav) kenarının kısalması veya sabit kalmasına bağlı olarak değişir! Şekil VI. 30. (Billings 1972)32 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları33 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Şekil VI. 31 (Davis and Reynolds 1996)34 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Şekil VI. 34. (Davis and Reynolds 1996) Şekil VI. 33. (Billings 1972) Fleksür kıvrımlanma sırasında kıvrımın dış kısmında tansiyon, iç kısmında ise sıkışma gerilmesi etkin olur. Bunun sonucu olarak kıvrımın dış kesiminde tansiyon çatlakları ve normal faylarla sınırlı horst graben türü yapılar oluşurken iç kısımda ters veya bindirme fayları oluşur (Şekil VI. 33). Orta kesimde bu tür deformasyon görülmez (Şekil VI.34).35 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları36 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları VI.3.2. Kesme (Shear) / Pasif / Yalancı kıvrımlanma37 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları38 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları VI.3.3. Akma kıvrımları (Flow folding) Az-çok akışkan gibi davranan çok yumuşak kayalarda gelişir 39 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları40 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Fleksüral Kaymaya Bağlı Gelişen Küçük Ölçekli İkincil Yapılar41 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Yumuşak ve katı (zayıf ve güçlü) katmanların ardalanması ? katmana dik yassılaşma (flattening) ve katmana/tabakaya paralel uzama * Katı/sert tabakalar kırılma eğiliminde (tuğlalarda olduğu gibi) veya incelip- şişerek (pinch-and-swell structures) yapılarını oluşturur; * Zayıf/yumuşak katmanlar ise akma eğiliminde olup, boşlukları doldurmak eğilimindedir Dik tansiyon geş (gash) veya çatlakları Damarlar Eşlenik normal faylar ve birlikte gelişen horst ve graben yapıları Budinaj ve sıkma-ve kabarma/şişme yapıları42 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Kıvrımların iç kısımlarında gelişirler ? * Simetrik ve asimetrik kıvrımlar * Bindirme fayları * Eksen düzlemi klivajı Kıvrımlanmış zayıf tabakalarda çok sık aralıklarla oluşmuş çatlaklar veya klivaj düzlemleri; Genelde sıkışma yönüne dik oluşurlar ve Sürüme/drag kıvrımların eksen yönlerine yarı paralel gelişirler Tabakaya Paralel Kısalma ?43 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Sürüme/Drag Kıvrımların Kullanımı ?44 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları45 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Sürüme/Drag Kıvrımların Kullanımı ?46 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları47 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Eğer kıvrım eksenin doğru bir kayma var ise ? Antiform Eğer eksenden uzaklaşıyorsa ? Sinform48 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Şekil devrik bir kıvrımı resimlemektedir: Devrik Sinform veya Devrik Antiform?49 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları50 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları51 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları52 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları53 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları54 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları55 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları