Sedimantoloji Tortu - Gravite Akmaları İle Tane Taşınması Tortu-Gravite Akmaları ile tane taşınması. Doç. Dr. Ziya KIRMACI Doç. Dr. Ziya KIRMACITanım: ? Akışkanlar (su, rüzgâr, buz) yerçekiminin etkisi altında çeşitli şekil ve yollarla hareket eder ve tortu akışkan tarafından basit olarak taşınır. ? Bununla ilgili taşınma şekilleri daha önce anlatılmıştır. ? Bunun yanı sıra, yerçekiminin tortu üzerindeki doğrudan etkisi tortunun akışkanlardan bağımsız olarak taşınmasını sonuçlayabilir. Tortu taşınması Tortu taşınması? Doğrudan yerçekimine bağlı tortu taşınması hem karasal hem de sulu ortamlarda meydana gelir. “Sulu ortamlarda (örneğin, denizaltı koşullarında) yerçekimine bağlı tortu taşınması sedimantolojik olarak büyük bir öneme sahiptir.” ? Yerçekimine bağlı kütle hareketleri (kütle-çekim akıntıları): ? kaya düşmelerini, ? kayma ve göçmeleri ve ? tortu gravite akmalarını içerir. Kütle-çekim taşıma/taşınma işlevleri ve ilgili çökeller.Kaya düşmesi: Kaya düşmesi: ? Yar veya dik yamaçlardan değişik büyüklüklerdeki blokların veya kırıntıların serbest haldeki düşüşünü içerir. Kayma ve Göçmeler: Kayma ve Göçmeler: ? Kütlede az bir iç deformasyona neden olan ve makaslama yenilgisinden dolayı meydana gelen kaya veya tortu kütle hareketleridir. ? Kayma ve göçme çoğunlukla eş anlamlı olarak kullanılır. ? Kaymalarda yalnızca yanal bir yer değiştirme (kayarak yer değiştirme), ? Göçmelerde ise, yer değiştirmeyle birlikte bir iç deformasyonun bulunmasıdır. Tortu Tortu- -gravite akmaları: gravite akmaları: ? Tortu ve sıvı karışımından oluşan bu akma tipinde; ? tabakalanma ortadan kalkmış ve taneler bir sıvı ortam içerisinde ileriye doğru hareket ettirilmiştir. ? Tortu gravite akmaları iç sürtünmenin ve kohezyonun yeter derecede azaldığı noktada, tanelerin kopmaya ve dağılmaya başladığı andan itibaren oluşmaya başlar. ? İçsel dayanıklılıktaki bu azalmayı başarabilen dağıtıcı ve destekleyici akma mekanizmaları; ? Türbülant akma, ? Akışkanlaşmış (sıvılaşmış) akma, ? Tane akması ve ? Plastik akma. gibi dört teorik tipte tanımlanmıştır. ? Bu dört teorik akma tipine karşılık gelen ve doğada gözlenen akma (akıntı) tipleri ise, sırasıyla: ? Türbidit akıntıları, ? Akışkanlaşmış akma, ? Tane akması, ve , ? Çamur ve moloz akması şeklinde ifade edilmektedir.Tortu gravite akmalarının ana tipleri ile tane destekleme mekanizması ve akışkan tiplerine göre akış tipi ilişkileriTortu-gravite akmasının temel tipleri ve tanelerle sıvılar arasındaki etkileşim çeşitleri. Türbidit akıntısı Akışkanlaşmış tortu akması Tane akması Moloz akması Türbülans Yukarı doğru tane arası akma Tane etkileşimi Matriks gerilimi Genel terim TORTU GRAVİTE AKMALARI Özel terim Tortu destekleme mekanizmasıTürbidit akıntıları: Türbidit akıntıları: ? Farklı akışkanların birbirine bitişik kütleleri arasındaki yoğunluk farklılıklarına dayanarak harekete geçirilen ve gravite tarafından yaratılan akıntılardır. ? Yoğunluklardaki bu farklılık sıvılardaki süspanse tortudan, tuzluluk ya da sıcaklık değişimlerinden ortaya çıkmış olabilir.? Türbidit akıntıları yoğunluk akıntılarının özel bir tipi olup; ? Türbülanstan dolayı süspanse hale geçen tortunun oluşturduğu fazla yoğunluklu suların çevresindeki daha düşük yoğunluklu sularla olan yoğunluk farkı nedeniyle okyanus veya göllerin tabanları boyunca tepelerden aşağıya doğru akan yoğunluk akıntılarıdır.? Türbidit akıntıları; ? Yüksek oranda su içeriğine sahiptir, ? Daima su altı ortamlarda gelişir, ? Yoğunluk farklılığından dolayı meydana gelir. ? Böylece yüksek Reynolds sayılarına sahiptir.? Hareket yoğunluk farklılıklarından dolayı meydana gelir. ? Partiküller türbülansla süspansiyonda tutulur. ? Reynolds: >2000 ? Bunlar 10 m/sn varan hızlarla hareket edebilirler.Türbülant, Newtoniyen akış, Yoğunluk (türbidit) akıntısıSu seviyesi Herhangi bir derinlik Yamaç (<1°) Su ve tortunun türbülans karışımı Baş Akıntı tabanında kazınmalar Akma yoğunluk farklılığı ve gravite ile meydana gelir Hız kesilir ve tortu çökelirBir türbidit akıntısı neye benzer? Bir türbidit akıntısı neye benzer? Bir türbidit akıntısının anatomisi: yaygın olarak 3 kısma ayrılır 1. Baş 2. Gövde 3. Kuyruk Kuyruk Gövde Baş Burun Akış yönü Yastıklar Loblar ve yarıklarBir türbidit akıntısı nasıl oluşur? Bir türbidit akıntısı nasıl oluşur? Delta önü Şelf Kıvrımlı türbidit akıntı kanalı 3 ana mekanizma •Yamaç bozulmaları - Delta önü - Kanyon duvarı - Şelf Kanyon •Fırtına olayları: - Rip akıntıları •Sürekli alt akıntılar: - Nehirler, - aşındırmalar - Şelfi yeniden işleyen dalgalar Tortu dalgaları ve sırtlar Slumpla İlişkili kesilme Kıvrımlı kanalİdeal bir türbidit akıntısı: başlangıçtan depolanmaya kadar İdeal bir türbidit akıntısı: başlangıçtan depolanmaya kadar Başlangıç 1. Yamaç göçmeleri oluşur: yapışık yoğun (türbülans olmayan) akmalar; slump, kayma veya moloz akmaları 2. Akma hızlanır, çevre akışkanlar (su) ile karışır, çok sulandırılmış olur ve türbülans başlarDoğum 3. Türbidit akıntısı doğmuştur. 4. Altlanan tortunun erozyonu.Depolanma 5. İri taneli materyal tipik bir masif katman şeklinde önce tortulaşır (hız azaldığı için). Tavan Taban6. Zamanla hız ve enerji azalırken ince taneli materyal de tortulaşmaya başlar. Katman şekilleri üst akıntı rejimi düzlemsel tabakadan, ripıllara, alt akıntı rejimi düzlemsel tabakalara ve laminalanmaya kadar enerjideki bu azalmayı yansıtır. İnce laminalanma Ripıllar Masif tabaka Üst akış rejimi düzlemsel tabakalar(deforme olmuş) Tam bir Bouma sekansıTavandan eksik Bouma-sekansı (T cde yok)T a ve T b ardalanmalı T c - katmanı? İdeal bir Bouma sekansını çoğu kez görmek olası değildir. Tabandan eksik Bouma-sekansı (T a kısmı yok)Bir türbidit tabakasını oluşturan “Bouma Sekansı”nın yapısal bölümleri.Tam bir Bouma Sekansını gösteren bir türbidit katmanlarının havza boyunca ve azalan akıntı şiddeti nedeniyle geçirdiği değişim.Türbidit akıntılarının tortuları türbidit olarak isimlendirilir.Akışkanlaşmış akma (Liquefied Flows) Akışkanlaşmış akma (Liquefied Flows) ? Zayıf olarak istiflenmiş, kum vs. gibi kohezyonsuz tortuların taneleri ani ve art arda gelen sarsıntılar nedeniyle dokanakları boyunca birbirlerinden ayrılarak kendi gözenek suları içerisinde süspanse hale geçmeye ve giderek su içerisine dağılmaya başlarlar. ? Sonuçta tanelerin birbirleriyle olan dokanakları ortadan kalkar.? Enjeksiyon olayı (tane arası sıvıların yukarıya doğru göçü) taneler birbirlerinden tamamen ayrılana kadar devam eder. ? Bu olayda, taneler sıvının kaldırma kuvvetiyle süspansiyonda tutulmaya çalışılır.? Kohezyonsuz tortu akışkan hale geldikten sonra, direncini (mukavemetini) kaybeder ve yüksek- viskoziteli akışkana benzer bir davranış sergiler; ? Sonuçta, 3 ? gibi eğime sahip bir yamacın olması durumunda bile hızlı bir şekilde aşağıya doğru akmaya başlar. ? Bu proses tanelerin akışkanlaşması olarak isimlendirilir.Tane akması ( Tane akması (Grain Grain Flows) Flows) ? Tortunun içsel makaslama kuvvetinin aniden ortadan kalkması sonucu kohezyonsuz hale gelen tortuların dik yamaçlardan aşağıya doğru hareket etmeleridir. ? Akma olayı, yerçekiminden dolayı meydana gelen içsel makaslama gerilmesi, tortunun içsel makaslama gerilmesini (direncini) aştığı zaman başlar. ? Taneleri birbirinden ayıran kuvvet (yani akma sırasında onları süspanse halde tutmaya zorlayan ve birbirlerinden uzaklaştıran kuvvet) yalnızca akışkan tarafından değil, aynı zamanda havada tane-tane çarpışmasıyla ve tortuların dağılan kütlelerinin yamaç aşağıya hareketleri sırasında sudaki tane çarpışmalarıyla - birbirlerini sıkıştırmalarıyla - sağlanmaktadır. Moloz akmaları ve çamur akmaları (Debris flow) Moloz akmaları ve çamur akmaları (Debris flow) ? Moloz akmaları ve çamur akmaları Bingham plastik gibi davranan tortu gravite akmalarıdır; ? Bunlarda akma başlamadan önce yenilmesi gereken bir dayanma kuvveti vardır. ? Bunlar ince çakıl, kum veya çamur matriks içerisinde blok boyutuna kadar değişen boyutlardaki tanelerin kötü boylanmalı karışımlarından meydana gelir. ? Çamur boyu tanelerin hakim olduğu böyle bileşime sahip akmalar “çamur akmaları”, ? Çamur kesimi düşük olanlar (çamur içeriği %5 den daha az) ise “çamurlu moloz akmaları” olarak isimlendirilir. ? Çamurlu moloz akmalarında taneler büyük tanelerin durulmasını engelleyebilecek kadar yeterli yapıştırıcı kuvvete sahip, ancak akmayı engelleyecek kadar yeterli güce sahip olmayan bir çamur matriks ve dokular arasındaki su ile desteklenmektedir. ? Hakim halde kohezyonsuz kum ve gravelden meydana gelmiş bir matrikse sahip olan moloz akmaları “çamursuz moloz akmaları” olarak isimlendirilir. ? Çamursuz moloz akmaları için destek mekanizması tam olarak bilinmemektedir.? Malzemenin dayanma kuvvetinin su doygunluğuyla yenilip, harekete geçmesiyle oluşan moloz akmaları hareketlerini 1 ?-2 ? gibi düşük yamaçlar üzerinde de sürdürebilirler. ? Moloz akmalarının, benzer şekilde, su altı ortamlarında da oluştuklarına inanılmaktadır. ? Moloz ve çamur akmalarına katılan tüm kütlenin depolanması hızlı bir şekilde olur. ? Gravite yüzünden makaslama gerilmesi akıntının tabanındaki dayanma gücünü aşamadığı zaman, kütle “donar” ve hareket durur. ? Moloz akma tortuları iç tabakalaşmadan yoksun kalın katmanlı, kötü boylanmalı birimlerdir.? Bunlar tipik olarak blok boyutundan kil boyutuna kadar değişik boyutlardaki tanelerin kaotik karışımlarından meydana gelir. ? Büyük taneler çoğunlukla tercihli olmayan bir yönlenme gösterir. ? Bunlar genel olarak kötü boylanmalı olup, şayet derecelenme gösteriyorlar ise normal ya da ters derecelenmeli olabilirler.? Karasal moloz akmaları pek çok iklimsel koşullar altında meydana gelmesine karşın, özellikle yoğun bir yağmurdan sonra harekete geçtikleri kurak ve yarı kurak bölgelerde yaygın olarak görülürler. ? Volkanik püskürüklere eşlik eden yoğun yağmurlardan sonra veya püskürme sonrası aralarda volkan konileri üzerinde erimiş buz veya karlardan dolayı doygun hale gelen ve büyük oranda volkanik malzemenin oluşturduğu moloz akmaları “lahar” olarak isimlendirilir.