Karabiga (Çanakkale) kuzeyindeki kayaçların petrografik - jeokimyasal özelliklerinin belirlenmesi ve yapıtaşı olarak kullanılabilirliğinin incelenmesi
Determination of petrographic - geochemical properties of the rocks in the north of Karabiga (Çanakkale) and investigation of their usability as building stone
Yazar: BAHANUR ULUÇAY
Danışman: DOÇ. DR. ŞENEL ÖZDAMAR
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Jeoloji Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Yüksek Lisans Tezinin yapılmasındaki amaç, Çanakkale ilinin Karabiga kuzeyindeki kayaçların petrografik, jeokimyasal ve fiziko-mekanik özelliklerinin belirlenmesi, sonuçların değerlendirilerek kayaçların yapıtaşı olarak kullanım uygunluğunun araştırılması amaçlanmıştır.
İnceleme alanının jeolojisinde tabanı Çamlıca Metamorfitleri oluşturmaktadır. Bu formasyon Çetmi Ofiyolitik Melanjı tarafından örtülmüş ve bu birimler  Karabiga Granitoyidi tarafından intrüsif olarak kesilmiştir. En üstte ise Alüvyon yer almaktadır.
Çalışmanın asıl konusu çalışma alanının büyük bölümünü kaplayan Karabiga Granitoyididir. Sahada farklı bölgelerden alınan örnekler petrografik, jeokimyasal ve fiziko-mekanik özellikleri yönünden incelenmiştir. Petrografik ve jeokimyasal incelemeler, Karabiga plütonuna ait örneklerin çoğunun granit yapılı olduklarını göstermektedir. Irvine ve Baragar'ın (1971) magmatizma bileşimini belirlemede kullanılan, toleitik ve kalk-alkalen ayrımlarında da kullanılan diyagramına göre örneklerin tamamı kalk-alkalendir. Numuneler ayrıca Peccerillo ve Taylor (1976) tarafından önerilen SiO2 - K2O diyagramında gösterilmiştir. Numunelerin çoğunlukla şoşonitik-yüksek potasyumlu kalk-alkalen serisinin sınırında olduğu görülmüştür. Jeokimyasal analiz sonuçlarına göre yapılan diyagramlarda bölgenin tüm granit kayalarının I tipi granit olduğu tespit edilmiştir. I tipi granitler, aktif kıta kenarı magmatik kuşaklarında yer alır ve mafik - ortaç bileşimli magmalardan türerler. Ayrıca I tipi granit kayaçlarının mafik mineralleri hornblend tipi amfiboller ve biyotit tipi mikalardır. Bu mafik mineraller, petrografik incelemeler sırasında kayaçların ince kesitlerinde de gözlenmiştir. Granitler holokristalen, taneli – mikro tanecikli ve hipidiyomorf dokulara sahiptirler. Kuvars, alkali feldispat (ortoklaz), plajiyoklaz (albit), mika (biyotit), amfibol (hornblend) ve opak mineraller içerir. Ayrıca zirkon ve apatit aksesuar mineraller olarak bulunur. Bölgedeki alterasyon dereceleri değişkendir. Kayaçları etkileyen farklı alterasyon çeşitleri; killeşme, serizitleşme, kloritleşme, pertitleşme, epidotlaşma ve silisleşmedir. İnce kesitlerdeki mirmekitik, grafik ve poikilit dokuların yanı sıra plütona ait kayaçlarda gözlenen magma karışım dokuları, magmanın ilksel bileşiminin değiştiğini göstermektedir. İz element diyagramları N- MORB ve Kondrite göre normalize edilmiş ve büyük iyon çaplı litofil elementler (LILEs) ile hafif nadir toprak elementler (LREEs) bakımından zenginleşmeler görülmüştür. Bu da plütonun oluştuğu magmanın karışıma uğradığını göstermektedir. 
Harker diyagramlarına göre SiO2 arttıkça K2O içerikleri artar ve CaO, MgO, Fe2O3, TiO2, P2O5, Na2O, Al2O3 içerikleri azalır. Ayrıca SiO2 arttıkça Rb, Ba, Th ve Nb artarken Sr ve Zr azalır. CaO'daki azalma plajiyoklazlardaki ve TiO2'deki azalma Fe-Ti oksitlerdeki fraksiyonel kristallenmeyi göstermektedir.
Araziden alınan numune kayaçlara fiziko-mekanik özellik deneyleri yapılmıştır. Kayaçların tek eksenli basınç dayanımı, nokta yük dayanımı, özgül ağırlık, su emme, aşınma dayanımı ve donmaya karşı dayanıklılık gibi özellikleri belirlenmiştir. Feldspat yoğunluğu yüksek olan kayaçların belirlenebilmesi için kimyasal analiz sonuçlarından yararlanılmış ve deney yapılacak numuneler seçilmiştir. Yapılan deney sonuçlarına göre yapıtaşı olarak kullanım için gerekli şartname limitlerini sağlayan örenkler belirlenmiştir. Fiziko-mekanik deneyler sonucu örneklerin dirençlilik ve yapıtaşı kaya sınıfına karar verilmiştir.
Fiziko-mekanik deney sonuçları, Karayolları Teknik Şartnamesi ve DSİ Teknik Şartnamesi tarafından belirlenmiş şartname limitlerine bakılarak değerlendirildiğinde, beton imalatları için istenilen şartname değerlerinin ve Taş Mastik Asfalt kullanımı için gerekli şartname limitlerinin tümünün karşılandığı saptanmıştır.
Yapılan fiziksel ve jeokimyasal deney sonuçları ile petrografik özellikler ilişkilendirilmiştir. Kayaçalarda iri granüler doku ile birlikte özgül ağırlığın arttığı ve kuvars içeriği fazla olan iri granüler doku gösteren kayaçlarda su emme oranının, aşınmaya ve donmaya karşı mukavemetin düştüğü gözlenmiştir.
U-Pb zirkon yaşı tayini sonucunda granitlerin birincil kayaçlarının maksimum oluşum yaşının 47 My olduğu görülmektedir. Jeolojik zaman çizelgesine göre 47 My, Eosen yaşını temsil etmektedir.

Abstract:
The aim of the Master's Thesis is to determine the petrographic, geochemical, and physico-mechanical properties of the rocks in the Karabiga region of Çanakkale province, to evaluate the results, and to investigate the suitability of the rocks for use as building stone. 
The main subject of this study is the Karabiga Granitoid which covers most of the study area. Samples taken from different regions in the field were examined in terms of petrographic, geochemical, and physico-mechanical properties. Petrographic and geochemical studies indicate that most of the samples belonging to the Karabiga pluton are granite. They have holocrystalline, granular – micro-granular, and hypidiomorph textures. Quartz contains alkaline feldspar (orthoclase), plagioclase (albite), mica (biotite), amphibole (hornblende), and opaque minerals. In addition, zircon and apatite are found as accessory minerals. The degree of alteration in the region is variable. While the alteration of the rocks taken from the south of the field is low-grade, the degree of alteration increases in the east of the field. This change can occur in a variety of ways. For example, it is seen as argillization in alkaline felspars, sericitization in plagioclase, chloritization in biotite and amphiboles. In the samples taken from the southern part of the field, quartz is anhedral and in the form of fillings that fill other intergranular spaces. They show wavy extinction. Alkali feldspars (orthoclase) are in the form of euhedral or subhedral grains. They usually show Karlsbat twinning and pertitization. Plagioclases (albite) are less abundant than alkali feldspars. They are in the form of semi-hedral grains. They show polysynthetic twinning, not zoning. They have a low extinction angle and are of the albite type. The small amount of micas are biotite and amphiboles are hornblende type and are altered. Inter-mineral reaction textures are not observed. In the rocks taken from the southwestern part of the land, the quartz is extinguished in very different forms, xenomorph (metamorphic) and wavy. The textures seen in granite rocks can be counted as poikilitic texture, graphic texture, myrmekitic texture, and pertitization.
The poikilitic texture is observed in the samples taken from the southwest of the field. Inclusions of coarse-grained alkali feldspar minerals are observed in the rock, and polycrystalline quartz grains are seen in the rock. Quartz grains show wavy extinction, and coarse-grained mica (biotite) grains were observed in the rock.
Two textures are observed simultaneously in the rock taken from the west of the land. One of them is micro-grained, while the other is coarse-grained. Alkali feldspars are also abundant in granite rocks taken from the middle of the land. The type of these alkali feldspars is also orthoclase and appears as mega crystals in thin sections. The rocks in the east of the land have been more altered. They show cataclastic texture. These alterations are seen as epidotization, argillization, and sericitization. Textures showing magma mixing events are observed in granite samples taken from the northern end of the field. For example, myrmekitic texture is observed in these rocks. Myrmekitic texture is the texture in which any other mineral within a mineral appears as curved and non-cornered fragments. The best example of this is the texture observed between alkali feldspar and quartz. Quartz occurs as small cornerless particles in alkali feldspar. Graphic texture and pertification are common in the rocks taken from this region. Also, Graphic (micrographic) texture is seen. This texture is most commonly formed by the intergrowth of quartz and alkali feldspar. 
In addition, in the diagrams made according to the results of geochemical analysis, it has been determined that all granite rocks of the region are I-type granite. The mafic minerals of type I granite rocks are hornblende type amphiboles and biotite type micas. These mafic minerals were also observed in thin sections of rocks during petrographic investigations.
According to the diagram of Irvine and Baragar (1971), which is used to determine the magmatism composition and also used in tholeitic and calc-alkaline distinctions, all of the samples are calc-alkaline. The samples are also illustrated in the SiO2 - K2O diagram proposed by Peccerillo and Taylor (1976). It has been observed that the samples are mostly at the border of the shoshonitic-high-potassium calc-alkaline series. The diagrams were made according to the results of geochemical analysis, and it was determined that all granite rocks of the region were I-type granite. Type I granites are located in the active continental margin magmatic belts and are derived from magmas with mafic - intermediate composition. In addition, mafic minerals of I-type granite rocks are hornblende type amphiboles and biotite type micas. These mafic minerals were also observed in thin sections of rocks during petrographic investigations. Granites have holocrystalline, granular – micro-granular, and hypidiomorph textures. They contain Quartz, alkaline feldspar (orthoclase), plagioclase (albite), mica (biotite), amphibole (hornblende), and opaque minerals. In addition, zircon and apatite are found as accessory minerals. The degree of alteration in the region is variable. Various alteration types affecting the rocks; argillization, sericitization, chloritization, pertization, epidotization, and silicification. Magma mixing textures observed in Plutonian rocks, as well as myrmekitic, graphic, and poikilitic textures in thin sections, indicate that the primary composition of magma has changed. Trace element diagrams were normalized to N-MORB and Chondrite and enrichments were observed in large ion diameter lithophile elements (LILEs) and light rare earth elements (LREEs). This also shows that the pluton was formed from mixed composition magma.
According to Harker diagrams, as SiO2 increases, K2O contents increase and CaO, MgO, Fe2O3, TiO2, P2O5, Na2O, Al2O3 contents decrease. In addition, as SiO2 increases, Rb, Ba, Th and Nb increase while Sr and Zr decrease. The decrease in CaO indicates fractional crystallization in plagioclases, and the decrease in TiO2 indicates fractional crystallization in Fe-Ti oxides.
Physico-mechanical property tests were carried out on the sample rocks taken from the field. Properties of the rocks such as uniaxial compressive strength, point load strength, specific gravity, water absorption, abrasion resistance and frost resistance were determined. In order to determine the rocks with a high feldspar ratio, the results of chemical analysis were used and the samples were selected to be tested. According to the test results, samples were evaluated to determine usage as building blocks as a result of required limits conditions. As a result of physico-mechanical experiments, the strength and building block classification of the samples rock were determined.
When the physico-mechanical test results were evaluated, according to the specification limits determined by the Highways Technical Specification and DSI Technical Specification, all the specifications are required for concrete productions and for the use of Stone Mastic Asphalt were satisfied.
The results of the physical, geochemical tests, and petrographic properties were associated. It was observed that the specific gravity increased with coarse granular texture in the rocks and the water absorption rate, resistance to abrasion, and resistance to frost are decreased in the rocks contain coarse granular texture with high quartz content.
As a result of the U-Pb zircon age determination, it is seen that the maximum formation age of the primary rocks of the granites is 47 Ma. According to the geological time scale, 47 Ma represents the Eocene age.