Doğal taş sektöründe, güncel durum değerlendirmesi yapmak ve geleceğe ilişkin tahminler de bulunmak amacıyla; rezerv, üretim, kalite (malzeme özellikleri), ihracat ve ithalat ile ilgili güvenilir verilere ulaşmak çok önemlidir.
Doğal taş sektöründe, rezerv, üretim, kalite, ihracat ve ithalat gibi konularda güncel durum değerlendirmesi yapmak ve geleceğe yönelik tahminlerde bulunmak için güvenilir verilere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu verilerin ışığında, doğal taşlarda mineralojiden kaynaklanan jeolojik sorunlar da öne çıkan bir problem olarak karşımıza çıkmaktadır.
Günümüzde doğal taş üretim ve işleme tesislerinin kurulması ve blok taş ocaklarının işletmeye açılması milyon dolarlarla maliyet gerektirebilmektedir. Bu bağlamda, bu konuyla ilgili bilimsel yaklaşımların ve araştırmaların kaçınılmazlığı ve gerekliliği daha da önem kazanmaktadır. Doğal taşlarda üretim ve ürün kalitesini olumsuz etkileyen en önemli “jeolojik” sorunlar “mineraloji” kaynaklı olanlardır.
(Türkiye jeoloji haritası; Bingöl, (1989)’dan alınmıştır).
Mineralojiden Kaynaklanan Sorunlar
Doğal taşlar, estetik görünümleri ve dayanıklılıkları ile inşaat ve dekorasyonda sıklıkla tercih edilen malzemelerdir. Ancak, doğal taşların bileşiminde bulunan minerallerin zamanla değişime uğraması veya dış etkenlerle etkileşime girmesi sonucu bazı jeolojik sorunlar ortaya çıkabilmektedir. Bu sorunlar, taşın estetik görünümünü bozmakla kalmayıp, dayanıklılığını da olumsuz etkileyebilmektedir.
Kırılganlık ve Çökme
Bazı mineraller, zamanla kimyasal değişimlere uğrayabilir veya su ile temas sonucu şişip genleşebilir. Bu durum, taşın kırılganlığını ve çökme riskini artırır. Kalsit ve feldspat mineralleri, bu soruna yol açan minerallere örnektir. Kalsit, suda çözünebilen bir mineraldir ve zamanla taşın gözeneklerinde birikerek taşın zayıflamasına neden olabilir. Feldspat mineralleri ise atmosferdeki karbondioksit ile reaksiyona girerek kireçtaşına dönüşebilir. Bu dönüşüm, taşın iç yapısını bozarak kırılganlığını artırır.
Renk Değişimi ve Solma
Bazı mineraller, güneş ışığı, hava koşulları veya kimyasallara maruz kalma sonucu renk değiştirebilir veya solabilir. Piroksit ve amfibol mineralleri, renk değişimine uğrayabilen minerallere örnektir. Piroksit mineralleri, güneş ışığı altında oksitlenerek kahverengi veya kırmızı renkte kararabilir. Amfibol mineralleri ise asit yağmurlarının etkisiyle soluklaşabilir veya renk değiştirebilir.
Leke Oluşumu
Su, yağ veya kimyasalların taş yüzeyinde birikmesi lekelerin oluşmasına neden olabilir. Kireçtaşı ve mermer gibi kalkerli taşlar, lekelere karşı daha hassastır. Su, kalkerli taşlarda çözünerek taşın gözeneklerine nüfuz eder ve lekelere neden olur. Yağ ve kimyasallar ise taşın yüzeyinde bir film oluşturarak lekelenmeye yol açar.
Donma Hasarı
Suyun taştaki gözeneklerde donması ve genleşmesi taşın çatlamasına ve kırılmasına neden olabilir. Bu durum, özellikle gözenekli taşlarda daha sık görülür. Su, donduğunda hacmini %9 oranında genişletir. Bu genleşme, gözenekli taşlarda çatlakların oluşmasına ve taşın kırılmasına yol açabilir.
Asit Yağmuru Hasarı
Asit yağmurları, taşların kimyasal yapısını bozarak aşınmasına ve çözünmesine neden olabilir. Bu durum, özellikle kalkerli taşlarda daha belirgindir. Asit yağmurlarında bulunan sülfürik ve nitrik asitler, taşlardaki kalsiti çözerek taşın aşınmasına ve çökmesine yol açar.
Doğal taşların bileşiminde bulunan bazı minerallerin iç ve dış kökenli faktörlerin etkisiyle “duraylılık”larını kaybetmesi sonucunda ortaya çıkan bu jeolojik sorunların nedenlerinin araştırılması ve önlenmesine yönelik olarak yapılacak “bilimsel” araştırmalar, bu alanda oluşabilecek “zaman ve yatırım” kayıplarını önlemek açısından son derece önem arz etmektedir. Doğal taşlarda görülen “mineraloji kaynaklı” jeolojik sorunlar konusunda en yaygın görülenleri oluşum nedenleriyle birlikte aşağıda verilmiştir (Quick, 2002; Prikryl, 2013).
Paslanma (Stain / Discoloration)
Su, nem ve hava ile temas sonucu demir içeren minerallerin oksitlenmesi sonucu oluşan bir problemdir. Bu durum, taşın renginde değişimlere ve lekelenmelere yol açar. Paslanma, özellikle piroksit ve amfibol gibi minerallerde yaygındır ve taşın estetik görünümünü bozmakla kalmayıp, dayanıklılığını da olumsuz etkileyebilir.
Etkenler
- Su: Demir içeren minerallerle temas halinde bulunan su, oksidasyon reaksiyonunu hızlandırır ve paslanmaya neden olur. Yağmur suyu, yeraltı suyu ve sızıntılar paslanmaya yol açabilen su kaynakları arasındadır.
- Nem: Nemli ortamlar, havadaki oksijenin minerallerle daha kolay temas etmesine imkan sağlayarak paslanmayı tetikler. Özellikle iç mekanlarda kullanılan taşlar, nemli ortamlardan etkilenebilir.
- Hava: Havadaki oksijen, demir içeren minerallerle reaksiyona girerek oksitlenmeye ve paslanmaya neden olur. Açık havada kullanılan taşlar, havadaki oksijene daha fazla maruz kalmaktadır.
Paslanma Oluşumunun Evreleri
- Oksidasyon: Demir içeren mineraller, su, nem ve hava ile temas sonucu oksitlenir. Bu oksidasyon reaksiyonu sonucunda demir oksitleri (örneğin: limonit, hematit) oluşur.
- Hidroliz: Demir oksitleri, su ile reaksiyona girerek hidrolize uğrar. Bu hidroliz sonucunda suda çözünebilen demir iyonları (Fe2+, Fe3+) oluşur.
- Çökelme: Suda çözünen demir iyonları, zamanla çökelerek taşın yüzeyinde sarımsı veya kahverengi renkli lekeler oluşturur.
Çözünme (Dissolution)
Çözünme (Dissolution), su ve nem ile temas sonucu karbonat grubu minerallerin kimyasal olarak parçalanması ve taşın gözeneklerinden taşınması sonucu oluşan bir problemdir. Bu durum, taşın aşınmasına, çökmesine ve zayıflamasına yol açar. Çözünme, özellikle kireçtaşı ve mermer gibi kalkerli taşlarda yaygındır ve taşın estetik görünümünü bozmakla kalmayıp, dayanıklılığını da olumsuz etkileyebilir.
Etkenler
- Su: Karbonat grubu mineraller, suda çözünebilen minerallerdir. Yağmur suyu, yeraltı suyu ve sızıntılar çözünmeye yol açabilen su kaynakları arasındadır.
- Nem: Nemli ortamlar, taşın gözeneklerinde su birikmesine ve karbonat grubu minerallerin çözünmesine neden olabilir. Özellikle iç mekanlarda kullanılan taşlar, nemli ortamlardan etkilenebilir.
- Asit Yağmurları: Asit yağmurları, taştaki kalsiti çözerek aşınmasına ve çökmesine yol açabilir. Atmosferdeki sülfürik ve nitrik asitler, çözünmede önemli rol oynar.
Çözünme Oluşumunun Evreleri
- Asit-Baz Reaksiyonu: Su ve nemdeki asidik bileşikler (örneğin: karbondioksit, sülfürik asit) taştaki kalsiti bazik bir bileşik olan kalsiyum karbonata dönüştürür.
- İyonlaşma: Kalsiyum karbonat, suda çözünerek kalsiyum (Ca2+) ve karbonat (CO32-) iyonlarına ayrışır.
- Yıkanma: Çözünen kalsiyum ve karbonat iyonları, su ile taşın gözeneklerinden taşınır.
Dissolution
Çözünme (Dissolution), su ve nem ile temas sonucu karbonat grubu minerallerin kimyasal olarak parçalanması ve taşın gözeneklerinden taşınması sonucu oluşan bir problemdir. Bu durum, taşın aşınmasına, çökmesine ve zayıflamasına yol açar.
Çözünmenin Etkileri
- Aşınma: Çözünme sonucu taşın yüzeyi aşınır ve taşın estetik görünümü bozulur.
- Çökme: Çözünme sonucu taşın içi zayıflar ve taş çökebilir.
- Dayanıklılık Kaybı: Çözünme sonucu taşın dayanıklılığı azalır ve taş dış etkenlere karşı daha savunmasız hale gelir.
Çözünmeye Karşı Koruyucu Önlemler
- Su Yalıtımı: Taşların su geçirmez hale getirilmesi, çözünmeye karşı en önemli önlemlerden biridir. Su yalıtım malzemeleri kullanılarak taşların gözenekleri kapatılabilir.
- Hidrofobik Kaplama: Hidrofobik kaplama malzemeleri, taşların su emilimini azaltarak çözünmeye karşı koruma sağlar.
- Asit Yalıtımı: Asit yalıtım malzemeleri, taşların asitlere karşı direncini artırarak çözünmeyi önleyebilir.
- Hava Yalıtımı: Hava yalıtım malzemeleri, taşların nemlenmesini ve çözünmesini engeller.
Şişme-Kabarma (Swelling)
Şişme-Kabarma (Swelling), kil minerallerinin su ile temas sonucu genleşmesi ve taşın hacminde artışa neden olması sonucu oluşan bir problemdir. Bu durum, taşın çatlamasına, kırılmasına ve deformasyonuna yol açabilir. Şişme-kabarma, özellikle şist ve arduvaz gibi kil mineralleri bakımından zengin taşlarda yaygındır ve taşın estetik görünümünü bozmakla kalmayıp, dayanıklılığını da olumsuz etkileyebilir.
Etkenler
- Su: Kil mineralleri, su ile temas sonucu genleşme özelliğine sahiptir. Yağmur suyu, yeraltı suyu ve sızıntılar şişme-kabarmaya yol açabilen su kaynakları arasındadır.
- Nem: Nemli ortamlar, taşın gözeneklerinde su birikmesine ve kil minerallerinin şişmesine neden olabilir. Özellikle iç mekanlarda kullanılan taşlar, nemli ortamlardan etkilenebilir.
- Donma-Çözülme Döngüleri: Donma-çözülme döngüleri, suyun taşın gözeneklerinde genleşerek ve büzülerek kil minerallerinin şişmesine ve çökmesine neden olabilir.
Şişme-Kabarma Oluşumunun Evreleri
- Su Emilimi: Kil mineralleri, su ile temas sonucu su moleküllerini moleküler yapılarının arasına hapseder.
- Genleşme: Su moleküllerinin emilmesi sonucu kil mineralleri genleşir ve taşın hacminde artış meydana gelir.
- Gerilme: Genleşme sonucu taşın içinde gerilmeler oluşur ve bu gerilmeler taşın çatlamasına ve kırılmasına yol açabilir.
Çözünebilir Tuzlar (Soluble Salts)
Doğal taşlarda bulunan ve su ile temas sonucu çözünebilen minerallerdir. Bu minerallerin taşın gözeneklerine dolması ve su ile birlikte taşın yüzeyine taşınması sonucu siyah kabuk oluşumu meydana gelebilir. Siyah kabuk, taşın estetik görünümünü bozmakla kalmayıp, dayanıklılığını da olumsuz etkileyebilir.
Etkenler
- Su: Çözünebilir tuzlar, suda çözünerek taşın gözeneklerine dolma eğilimindedir. Yağmur suyu, yeraltı suyu ve sızıntılar siyah kabuk oluşumuna yol açabilen su kaynakları arasındadır.
- Nem: Nemli ortamlar, taşın gözeneklerinde su birikmesine ve çözünebilir tuzların taşın yüzeyine taşınmasına neden olabilir. Özellikle iç mekanlarda kullanılan taşlar, nemli ortamlardan etkilenebilir.
- Kuru Hava: Kuru hava koşullarında, taşın gözeneklerindeki su buharlaşarak çözünebilir tuzların konsantrasyonunu artırabilir ve siyah kabuk oluşumunu tetikleyebilir.
Siyah Kabuk Oluşumunun Evreleri
- Çözünme: Çözünebilir tuzlar, su ile temas sonucu çözünerek taşın gözeneklerine dolar.
- Taşınma: Suda çözünen tuzlar, taşın gözeneklerinden taşın yüzeyine taşınır.
- Buharlaşma: Suyun buharlaşması sonucu çözünebilir tuzlar taşın yüzeyinde kristalleşir ve siyah kabuk oluşur.