STRATİGRAFİ-SEDİMANTOLOJİ JEOLOJİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ STRATİGRAFİ-SEDİMANTOLOJİ SEDİMANTER PARTİKÜLLER 3

SEDİMENTLERİN TANE BOYU DAĞILIMI Sedimentler partiküller su ya da rüzgarla taşındıklarında genelde tane boylarına göre ayırtlanılırlar. Bundan dolayı sedimenter istifler de çoğu tabakalar sadece kum, silt ya da kil boyutundaki tanelerden oluşur. Bununla beraber farklı kaynaklardan aynı depolanma ortamına taşınmış partiküllerin oluşturduğu karışık tane boylu sedimentler de yaygındır. Sedimenter partiküllerin boyutları sedimentolojik açıdan bir kaç yönden önemlidir. Bir sedimentin tane boyu; i)- Farklı boyutlu kaynak tanelerinin varlığını ii)- Partiküllerin ayrışma, erozyan ve aşınmaya dayanaklılığını, iii)- Taşınma ve depolanma proseslerini yansıtır.

Sediment partiküllerinin boyutları mikron boyutundan birkaç metreye kadar değişebilir. Sedimenter taneler tane boyutlarına göre dört grupta tanımlanır. Çakıl, Kum, Silt ve Kil. Wentworth tane boyu skalası jeologlar arasında oldukça yaygın olarak kullanılır. Wentworth sisteminde tane boyları sınıfları phi (f) cinsinden verilmesi Krimbein (1934) tarafından önerilmiştir. Tane boyunun phi değerleri aşağıdaki formülle bulunur. f = -log2d (d= tane çapı) mm cinsinden

Blok Parça Çakıl Silt Kil Çok iri kum İri kum Orta kum İnce kum f değeri Tane çapı (mm) Wentworth derecesi -6 -2 -1 1 2 3 4 8 64 0.5 0.25 0.125 0.025 0.0039 Blok Parça Çakıl Çok iri kum İri kum Orta kum İnce kum Çok ince kum Silt Kil

TANEBOYU ANALİZİ Tabiatta aynı boyuttaki tanelerden oluşmuş sedimentler yok denecek kadar enderdir. Genelde sedimentler farklı boyuttaki partiküllerin karışımından oluşur. Sedimentlerdeki tane boyu dağılımı a)- Ana kayaçtaki farklı boyutlardaki tanelerin varlığına b) Sedimentlerin depolandığı yerlerdeki egemen olan proseslere bağlıdır. Sedimentolojide bir sedimentteki tane boyu dağılımını belirlemek için çeşitli metotlar geliştirilmiştir. Bunlar frekans eğrileri, grafik ölçümler ve moment ölçümleridir.

Frekans Eğrileri Sedimentolojide tane boyu frekans eğrisi, sınıf limitler phi (f) cinsinden ifade edilen farklı tane boyutundaki tanelerin oranları ile ifade edilir. Geleneksel olarak frekans ordinata ve tane boyu sınıfı absise yerleştirilir. Eğer tane boyları normal olarak dağılmışsa topluluğun orta kısmı sediment tane boylarının çoğunluğunu içerir, iri ve ince taneler ise bu orta kısmın her iki yanına eşit olarak dağılmıştır.Tüm normal dağılımlı frekans eğrileri simetrik ve çan şekillidir ve çan eğrileri olarak da adlandırılırlar. Normal dağılımlı bir frekans eğrisinin orta kısmının % 68'lik sınır çizgileri % 16 ve % 84 değerlere sahiptir ve bu bölgenin orta noktasıda % 50'dir. Sınır çizgilerinin % 50 çizgisine olan uzaklığı standart sapma (s) değerine eşittir. Normal dağılımlı bir frekans eğrisinin tepesi dağılımın tam ortasına rastlar ve aritmetik ortalama olarak () olarak bilinir. Aynı aritmetik ortalama ve aynı alana sahip normal dağılımlı frekans eğrileri farklı şekiller gösterebilir. Eğer frekans eğrisi sivri ise % 16 ve % 84 noktaları arasındaki tane boyu sınıflarının sayısı az, eğer frekans eğrisi yayvan ise % 16 ve % 84 noktaları arasındaki tane boyu sınıflarının sayısı çoktur. .

Frekans Eğrisi

% Frekans %84 %16 %68.27 Tane boyu O

Bir sedimentin tane boyunun aritmetik ortalamasına göre dağılımının yayılımı o sedimentin boylanmasını gösterir. İyi boylanmış bir sedimentin frekans eğrisi çok sivri ve dardır (C). Bu sedimentte sadece birkaç sınıf tane boyu mevcut olduğu anlamına gelir. Buna karşın kotu boylanmış bir sedimentin frekans eğrisi yayvan olur (A ve B) ve çok sayıda tane boyu sınıfına sahiptirler

A B C % Frekans Tane boyu O

Kümülatif Frekans Eğrileri Kümülatif frekansın ordinata ve tane boyu sınıfı absise yerleştirilerek elde edilen diyagramlardır. İki çeşit kümülatif frekans eğrisi vardır. 1- Aritmetik ölçekli kümülatif frekans eğrileri : Yatay eksen olarak tane boyu (f ya da mm cinsinden) düşey eksen olarakta yüzde frekans alınır. Normal dağılımlı bir sediment bu grafikte S şekillidir. Bu eğrinin özelliği grafiksel ölçüm değerlerinin bulunmasında kullanılır. 2- Normal dağılım ölçekli kümülatif frekans eğrisi : Bu grafiklerde yatay eksen normal dağılıma göre ölçeklenip dilimlenmiştir ve yüzde kümülatif frekans bu eksen üzerinde alınır. Düşey eksen aritmetik ölçekli olup tane boyu sınıfları bu eksen üzerindedir. Normal dağılımlı bir sediment bu grafikte düz bir çizgi olarak görülür.

Aritmetik ölçekli kümülatif frekans eğrisi Tane Boyu O

Normal Dağılım ölçekli kümülatif frekans eğrisi Tane Boyu O 0.01 0.1 1 10 20 50 80 90 99 99.9 % Kümülatif Frekans

Normal Dağılım % Frekans Tane Boyu O Mode, Medyan, ortalama tane boyu İri İnce

İnce Taneye Yamuk % Frekans İnce tane fazlalığı Tane Boyu O İri İnce

İri Taneye Yamuk % Frekans İri tane fazlalığı Tane Boyu O İri İnce

Herhangi bir sedimentin tane boyu dağılımının istatiksel ölçüm parametreleri grafiksel olarak belirlenebilir Bu parametreler kümülatif frekans eğrileri üzerinde okunan belirli yüzde değerleri kullanılarak hesaplanır. Grafik Ortalama (Mg) = f16, f50, f84 değerleri % 16, % 50 ve % 84 frekans değerlerinden çizilen yatay çizgilerin kümülatif frekans eğrisini kestiği noktalardan dik inmek suretiyle bulunur. Dikmelerin yatay ekseni kestiği noktalar aranan değerlerdir.

Aritmetik ölçekli kümülatif frekans eğrisi Tane Boyu O

sg = Grafik Standart Sapma (sg) Bir sedimentin standart sapma değeri o sedimentin boylanmasını verir. Boylanma : Bir sedimenti oluşturan tanelerin birbirine yaklaşımının ölçüsüdür. Folk (1968) standart sapma değerlerini kullanarak sedimentleri aşağıdaki şekilde sınıflamıştır.

Ortayla iyi arası boylanmış Oldukça çok kötü boylanmış Standart Sapma (f cinsinden) Boylanma Sınıfı Depolanma Ortamı < 0.35 Oldukça iyi boylanmış Sahil kumulları, çoğu sahiller, sığ deniz şelfi 0.35-0.50 İyi boylanmış Çoğu sahiller, sığ deniz self ve çoğu çöl kumları 0.50-0.80 Ortayla iyi arası boylanmış Çoğu karasal kumullar, bazı nehirler, çoğu lagünler 0.80-1.40 Orta boylanmış Çoğu buzul akarsuları, çoğu nehirler bazı lagünler 1.40-2.00 Kötü boylanmış Çoğu buzul akarsuları 2.00-2.60 Çok kötü baylanmış > 2.60 Oldukça çok kötü boylanmış Bazı buzul akarsuları

Grafik Yamukluk (SKg) : Bir sedimentin dağılımında normaliteyi bozan tane boyutunu ince yada iri taneler olduğunun belirlenmesinde kullanılan bir paremetredir. SKg = Folk yamukluk (Skewness) değerlerinin şu şekilde sınıflandırmıştır.

SKg Yamukluk İnce taneye çok yamuk İnce taneye yamuk +0.10 -- -0.10 +1.00 -- +0.30 İnce taneye çok yamuk +0.30 -- +0.10 İnce taneye yamuk +0.10 -- -0.10 Simetrik -0.10 -- -0.30 İri taneye yamuk -0.30 -- -1.00 Kaba taneye yamuk

Grafik Tepelenme (Kurtosis) Katsayısı (Kg) : Bir sedimentin frekans eğrisinin sivriliği yada basıklığını dolayısıyla boylanmasını gösteren bir parametredir. Kg değeri büyüdükçe sedimentin boylanması iyileşir, sıfıra yaklaştıkça boylanma kötüleşir. Kg = (95 - 5) / 2.44 (75-25) Folk tepelenme (Kurtosis) değerlerini aşağıdaki şekilde sınıflandırılmıştır.

Kg Tepelenme 0.67 > Çok basit (Highly Platykurtic) 0.67 - 0.90 Basik (Platykurtic) 0.90 - 1.11 Orta Basik (Mesokurtic) 1.11 - 1.50 Sivri (Leptokurtik) 1.50 - 3.00 Çok sivri (Highly Leptokurtic) 3.00 < Oldukça çok sivri (very highly leptokurtic

MOMENT ÖLÇÜMLERİ Geleneksel istatistikte normal dağılım moment ölçümlerle tanımlanır. Friedman (1978) sedimentlerin tane boyu analizlerinde kullanılan parametreleri hesaplamada moment ölçümlerini kullanmıştır. Bir dağılımın istatiksel momenti, birim frekans başına düşen momenttir. Her tane boyu sınıfının momentini bulmak, bunları birbirlerine eklemek ve toplamı 100'e bölmekle belirlenir. Birinci moment = f : % cinsinden her sınıf için frekans mo : her sınıfın orta noktası Birinci moment ortalama tane boyuna (mean, X) eşittir. Ortalama tane boyu (X) =

Bir sedimentin tane boyu dağılımın ikinci momenti ortalama tane boyuna göre dağılımın bir ölçüsüdür. İkinci moment standart sapmanın karesinin sayısal değerini temsil eder. Yani, Standart sapma (s) =

Dağılımın üçüncü momenti frekans eğrisinin ortalama tane boyuna göre olan simetrisinin bir ölçüsüdür. Üçüncü moment = Üçüncü moment (yamukluk olarak bilinen kavram) simetriden sapmayı yansıtır. Bu ölçüm tane boyu çalışmalarında önemlidir. Çünkü normal dağılımdaki fazlalılığın iri tane fraksiyonundamı yoksa ince tane fraksiyonundamı olduğunu gösterir. Bu bilgi partiküllerin nasıl depolandıklarını belirlemede kullanılır. Yamukluk (Skewness) a3 =

Tepelenme (Kurtosis) a4 = Dördüncü moment, bir sedimentin tane boyu dağılım eğrisinin sivriliğini ölçmede kullanılır. Dördüncü moment = Bir sedimentin tepelenme ya da Kurtosis değeri aşağıdaki formülle hesaplanır. Tepelenme (Kurtosis) a4 =