Kumtaşı

Kumtaşı, kum tanelerinin doğal bir çimento maddesi yardımıyla yapışması sonucu oluşan fiziksel tortul bir taştır. Bir kumun doğal çimentolaşmasından doğan ve kuvars taneleri oranı yüksek olan tortul kayaç; kumtaşı inşaatta, yol ve kaldırımlara taş döşemede, çok ince olanları da bileme taşı olarak kullanılır. Kalkerli kumtaşı ise içinde kireçtaşı taneleri bulunan yeşilimsi bir tür kumtaşı.
Yapı
Çoğu kumtaşı kuvars veya feldispattan (her iki silikat) oluşur. Dünya yüzeyindeki hava koşullarına karşı en dayanıklı minerallerdir. Çimentolu kum gibi, kumtaşı mineraller içindeki yabancı maddeler nedeniyle herhangi bir renk olabilir, ancak en yaygın renkler ; tan, kahverengi, sarı, kırmızı, gri, pembe, beyaz ve siyahtır. Kumtaşı yatakları genellikle oldukça görünür uçurumlar ve diğer topoğrafik özellikler oluşturduğundan, bazı kumtaşı renkleri belirli bölgelerle güçlü bir şekilde tanımlanmıştır.
Öncelikle kumtaşından oluşan kaya oluşumları genellikle suyun ve diğer sıvıların süzülmesine izin verir ve büyük miktarları depolayacak kadar gözeneklidir, bu da onları değerli akiferler ve petrol rezervuarları haline getirir. Kumtaşı gibi ince taneli akiferler kireçtaşı veya sismik aktivite ile kırılan diğer kayalar gibi çatlak ve yarıklara sahip kayalardan daha iyi kirleticileri, yüzeyden fitreleyebilir. Kuvars taşıyan kumtaşı, genellikle orojenik kayışlar içindeki tektonik sıkıştırma ile ilgili olan metamorfizma yoluyla kuvarsite dönüştürülebilir.
Kuvars taşıyan kumtaşı, kireçtaşının (kalsit, aragonit) etkisiyle genellikle denize doğru eğimli banklar biçiminde (3 m'ye kadar) çimentolaşmış, kimi kez mercan kökenli olan kumla kumunun ufalanabilen taşlaşması. Kumla kumtaşlarının genellikle tropikal kıyı kumsallarında görülmesi çevrebilimsel (karbonatlı mercan çökelleri) ve kimyasal (buharlaşma gücü) koşullarla açıklanır.
Kökenleri
Kumtaşları kökenlidir (tebeşir ve kömür gibi organik veya alçı ve jasper gibi kimyasalların aksine). Önceden var olan bir kayanın parçaları olabilen veya mono-minerallik kristaller olabilen çimentolu tanelerden oluşurlar. Bu taneleri birbirine bağlayan çimentolar tipik olarak kalsit, killer ve silikadır. Kumlardaki tane boyutları (jeolojide) 0.0625 mm ila 2 mm (0.0025-0.08 inç) aralığında tanımlanır. Silttaşı ve şeyl de dahil olmak üzere çıplak gözle görülemeyen daha küçük tane boyutlarına sahip killer ve çökeltilere tipik olarak arilli sedimanlar denir; breşler ve konglomeralar da dahil olmak üzere daha büyük tane büyüklüğüne sahip kayaçlara rudatif sediman denir.
Kumtaşı oluşumu iki ana aşamadan oluşur. İlk olarak, bir tabaka ya da kum tabakası, sudan (bir dere, göl ya da denizde olduğu gibi) ya da havadan (bir çölde olduğu gibi) sedimantasyon sonucu birikir. Tipik olarak sedimantasyon, süspansiyondan çıkan kum tarafından meydana gelir; yani, bir su kütlesi veya zemin yüzeyinin (ör., bir çölde) tabanı boyunca yuvarlanmayı veya sıçratılmayı keser. Son olarak, biriktikten sonra, kum, üstteki tortuların basıncı ile sıkıştırıldığında ve kum tanecikleri arasındaki gözenek boşluklarındaki minerallerin çökelmesiyle çimentolaştığında kumtaşı haline gelir.
En yaygın çimentolama malzemeleri, genellikle gömüldükten sonra ya çözünme ya da kumun değiştirilmesinden türetilen silika ve kalsiyum karbonattır. Renkler genellikle ten rengi veya sarı olacaktır (berrak kuvarsın koyu kehribar feldispat içeriği ile kumun bir karışımından). Amerika Birleşik Devletleri'nin güneybatısındaki baskın bir ek renklendirici, pembe ila koyu kırmızı (pişmiş toprak) arasında değişen kırmızımsı renk tonları veren demir oksittir ve ek manganez morumsu bir renk verir. Kırmızı Kumtaşları, hem Eski Kırmızı Kumtaşı hem de Yeni Kırmızı Kumtaşı, Britanya'nın güneybatısında ve batısında, orta Avrupa ve Moğolistan'da da görülür. İkincisinin düzenliliği, birincil yapı malzemesi olarak veya bir taş olarak, diğer inşaat şekillerine göre duvarcılık için bir kaynak olarak kullanılmasını desteklemektedir.
Bileşenler
Çerçeve taneleri
Çerçeve tanecikleri, kumtaşı kütlesini oluşturan kum büyüklüğünde (0.0625 ila 2 milimetre (0.00246 ila 0.07874 inç) çapında) zararlı parçalardır. Bu taneler, mineral bileşimlerine göre birkaç farklı kategoride sınıflandırılabilir:
Kuvars çerçeve taneleri çoğu kırıntılı tortul kayaçlarda baskın minerallerdir; bunun nedeni, sertlik ve kimyasal kararlılık gibi olağanüstü fiziksel özelliklere sahip olmalarıdır. Bu fiziksel özellikler, kuvars tanelerinin çoklu geri dönüşüm olaylarından hayatta kalmasına izin verirken, tanelerin bir dereceye kadar yuvarlama göstermesine izin verir. Kuvars taneleri, kökenleri felsik olan plütonik kayadan ve ayrıca geri dönüştürülmüş eski kumtaşlarından evrilir.
Feldspatik çerçeve taneleri genellikle kumtaşlarında en bol bulunan ikinci mineraldir. Feldspat iki küçük alt bölüme ayrılabilir: alkali feldispatlar ve plajiyoklaz feldispatlar. Farklı feldspat türleri bir petrografik mikroskop altında ayırt edilebilir. Aşağıda farklı feldspat türlerinin bir açıklaması bulunmaktadır:
> Alkali feldispat, mineralin kimyasal bileşiminin KAlSi3O8 ila NaAlSi3O8 arasında değişebileceği bir grup mineraldir, bu tam bir katı çözeltiyi temsil eder.
> Plajiyoklaz feldspat bileşiminde NaAlSi3O8 ila CaAl2Si2O8 arasında değişen kompleks bir katı çözelti mineralleri grubudur.
Litik çerçeve tanecikleri, henüz lithic fragmanları veya clasts adı verilen bireysel mineral taneciklerine karşı hava şartlarına maruz kalmamış antik kaynak kaya parçalarıdır. Litik fragmanlar herhangi bir ince taneli veya kaba taneli magmatik, metamorfik veya sedimanter kaya olabilir, ancak sedimanter kayaçlarda bulunan en yaygın litik fragmanlar volkanik kayaçlardan oluşur.
Aksesuar mineraller bir kumtaşı içindeki diğer mineral tanelerdir; genellikle bu mineraller kumtaşı içindeki tanelerin sadece küçük bir yüzdesini oluşturur. Yaygın yardımcı mineraller arasında mikalar (muskovit ve biyotit), olivin, piroksen ve korindon bulunur. Bu aksesuar tanelerin çoğu, kaya kütlesini oluşturan silikatlardan daha yoğundur. Bu ağır mineraller hava koşullarına karşı genellikle dirençlidir ve ZTR endeksi aracılığıyla kumtaşı olgunluğunun bir göstergesi olarak kullanılabilir. Yaygın ağır mineraller arasında zirkon, turmalin, rutil (dolayısıyla ZTR), granat, manyetit veya kaynak kayadan türetilen diğer yoğun, dirençli mineraller bulunur.
Matris
Matris, çerçeve taneleri arasındaki interstisyel gözenek boşluğunda bulunan çok ince bir malzemedir. Geçiş reklamı gözenek alanı içindeki matrisin doğası iki katlı bir sınıflandırmaya neden olur:
Arenitler, matriks içermeyen veya çok az olan dokusal olarak temiz kumtaşlarıdır.
Wackes, önemli miktarda matris içeren dokusal olarak kirli kumtaşlarıdır.
Çimento
Silisiklastik çerçeve tanelerini birbirine bağlayan çimentodur. Çimento, çökelmeden sonra ve kumtaşının gömülmesi sırasında oluşan ikincil bir mineraldir. Bu çimentolama malzemeleri silikat mineralleri veya kalsit gibi silikat dışı mineraller olabilir.
Silika çimentosu kuvars veya opal minerallerden oluşabilir. Kuvars, çimento gibi davranan en yaygın silikat mineralidir. Silika çimentosu bulunan kumtaşında, kuvars taneleri çimentoya tutturulur, bu da kuvars tanesi etrafında aşırı büyüme adı verilen bir kenar oluşturur. Aşırı büyüme, çimentolanan kuvars çerçeve tanesinin kristalografik sürekliliğini korur. Opal çimento, volkanik maddeler açısından zengin kumtaşlarında bulunur ve nadiren diğer kumtaşlarında bulunur.
Kalsit çimentosu en yaygın karbonat çimentosudur. Kalsit çimentosu daha küçük kalsit kristallerinin bir çeşididir. Çimento çerçeve tanelerine yapışır, bu yapışma çerçeve tanelerinin birbirine yapışmasına neden olur.
Çimento görevi gören diğer mineraller arasında hematit, limonit, feldispatlar, anhidrit, alçıtaşı, barit, kil mineralleri ve zeolit mineralleri bulunur.
Boşluk Hacmi
Gözenek alanı, bir kaya veya toprak içindeki açık alanları içerir. Bir kayanın gözenek alanı kayanın gözenekliliği ve geçirgenliği ile doğrudan ilişkilidir. Gözeneklilik ve geçirgenlik, kum tanelerinin bir araya getirilme biçiminden doğrudan etkilenir.
Gözeneklilik, belirli bir kaya içindeki boşlukların yaşadığı yığın hacminin yüzdesidir. Gözeneklilik, gevşek paketlemeden kumtaşlarına en sıkı paketlenmiş olarak yeniden düzenlenmiş, eşit boyutlu küresel tanelerin paketlenmesinden doğrudan etkilenir.
Geçirgenlik, kayadan su veya diğer sıvıların akma hızıdır. Yeraltı suyu için, çalışma geçirgenliği birim hidrolik gradyan altında tek ayak kare kesiti ile günde galon olarak ölçülebilir.
Kumtaşı Çeşitleri
Tüm kumtaşları aynı genel minerallerden oluşur. Bu mineraller kumtaşlarının çerçeve bileşenlerini oluşturur. Bu bileşenler kuvars, feldispatlar, ve litik fragmanlardırMatris, çerçeve taneleri arasındaki geçiş boşluklarında da bulunabilir. Aşağıda birkaç önemli kumtaşı grubunun bir listesi bulunmaktadır. Bu gruplar mineraloji ve dokuya göre ayrılır. Kumtaşlarının çerçeve tanelerine dayanan çok basit kompozisyonları olmasına rağmen, jeologlar kumtaşlarını sınıflandırmak için belirli, doğru bir yol üzerinde anlaşamamıştır. Kumtaşı sınıflandırmaları tipik olarak Gazzi-Dickinson Yöntemi gibi bir yöntem kullanılarak ince bir kesitin nokta sayılmasıyla yapılır. Bir kumtaşı bileşimi, üçgen bir Kuvars, Feldspat, Litik parça (QFL diyagramları) ile kullanıldığında tortunun oluşumu hakkında önemli bilgilere sahip olabilir. Bununla birlikte, birçok jeolog, üçgen tanelerinin tek bileşenlere nasıl ayrılacağı konusunda hemfikir değildir, böylece çerçeve taneleri çizilebilir. Bu nedenle, hepsi genel formatlarında benzer olan kumtaşlarını sınıflandırmanın birçok yayınlanmış yolu vardır:
Görsel yardımlar, jeologların bir kum taşı hakkında farklı özellikleri yorumlamalarına izin veren diyagramlardır. Aşağıdaki QFL şeması ve kumtaşı provenans modeli birbirine karşılık gelir, bu nedenle QFL şeması çizildiğinde bu noktalar kumtaşı provenans modelinde çizilebilir. Dokusal olgunluk şeması aşaması, bir kumtaşının geçtiği farklı aşamaları gösterir.
QFL grafiği, kumtaşı içinde bulunan çerçeve tanelerinin ve matrisin bir temsilidir. Bu grafik magmatik petrolojide kullanılanlara benzer. Doğru bir şekilde çizildiğinde, bu analiz modeli, kumtaşlarının anlamlı bir niceliksel sınıflandırması için yaratır.
Bir kumtaşı provenans şeması jeologların kumtaşlarının kaynaklanabileceği farklı yer türlerini görsel olarak yorumlamalarını sağlar. Dokusal olgunluk aşaması, kumtaşlarının farklı aşamalarını gösteren bir grafiktir. Bu grafik, olgunlaşmamış, olgunlaşmamış, olgun ve üstün kumtaşı taşları arasındaki farkı gösterir. Kumtaşı daha olgunlaştıkça, tahıllar daha yuvarlak hale gelir ve kayanın matrisinde daha az kil vardır.
Dott'un Sınıflandırma Şeması
Dott'un (1964) kumtaşı sınıflandırma şeması, jeologlar tarafından kumtaşlarını sınıflandırmak için kullanılan şemalardan biridir. Dott'un şeması Gilbert'ın silikat kumtaşı sınıflandırmasının bir modifikasyonudur ve R. L. Folk'un çift dokusal ve kompozisyon olgunluk kavramlarını bir sınıflandırma sistemine dahil eder. Gilbert ve R. L. Halk'ın şemalarını birleştirmenin arkasındaki felsefe, "çamurtaşından arenite ve stabilden kararsız tanecik bileşimine dokusal varyasyonun sürekli doğasını tasvir edebilmesidir". Dott'un sınıflandırma şeması, çerçeve tanelerinin mineralojisine ve çerçeve taneleri arasında mevcut olan matris türüne dayanmaktadır. Bu özel sınıflandırma şemasında Dott, arenit ve wackes arasındaki sınırı %15 matrisinde belirlemiştir. Buna ek olarak Dott, bir kumtaşı içinde bulunabilen farklı çerçeve tanelerini üç ana kategoriye ayırır: kuvars, feldispat ve litik taneler.
Arenitler, çerçeve taneleri arasında %15'ten az kil matrisine sahip olan kumtaşı tipleridir. Kuvars arenitler, %90'dan fazla silisli tahıl içeren kumtaşlarıdır.
Tahıllar kuvars veya çört kaya parçalarını içerebilir. Kuvars arenitler dokusal olarak üstün kumtaşlarına olgunlaşır. Bu saf kuvars kumları, nakliye öncesinde ve sırasında meydana gelen aşırı hava şartlarından kaynaklanmaktadır. Bu ayrışma, en kararlı mineral olan kuvars taneleri hariç her şeyi kaldırır. Genellikle aeolian plajları veya raf ortamları gibi istikrarlı bir cratonik ortamda biriken kayalara bağlıdırlar. Kuvars arenitleri, genellikle tortul kaynak kayaları olarak ve daha az düzenli olarak birincil magmatik veya metamorfik kayaçlardan elde edilen birinci döngü tortuları, kuvars tanelerinin çoklu geri dönüşümünden kaynaklanır. Feldspatik arenitler, %90'dan daha az kuvars ve kararsız litik parçalardan daha fazla feldispat ve küçük yardımcı mineraller içeren kumtaşlarıdır. Feldspatik kumtaşları olgunlaşmamış veya olgunlaşmış olabilir. Bu kumtaşları, cratonik veya sabit raf ayarlarıyla birlikte ortaya çıkar. Feldspatik kumtaşları granitik tip, birincil kristal, kayalardan elde edilir. Kumtaşı baskın olarak plajiyoklaz ise, o zaman kökenlidir.
Litik arenitler genellikle yüksek oranda kararsız litik fragman içeriği ile karakterize edilir. Örnekler volkanik ve metamorfik klostları içerir, ancak litik arenitlerde çört gibi stabil klastler yaygındır. Bu kaya türü feldspatlardan% 90'dan az kuvars tanesi ve daha kararsız kaya parçaları içerir. Genellikle dokusal olarak olgunlaşmaya çalışır fakat olgunlaşmazlar. Fluvial konglomeratlar ve diğer fluvial birikintilerle veya daha derin su deniz konglomeralarında ilişkilidir. İnce taneli kayalardan, çoğunlukla şeyllerden, volkanik kayalardan ve metamorfik kayadan türetilmiş büyük hacimlerde kararsız malzeme üreten koşullar altında oluşurlar.
Wackes, çerçeve taneleri arasında% 15'ten fazla kil matrisi içeren kumtaşlarıdır. Kuvars wackes nadirdir çünkü kuvars arenitleri dokusal olarak çok iyi olgunlaşır. Felspathic wackes,% 15'ten daha büyük bir matris içeren feldspatik kumtaşıdır. Litik wacke, matrisin% 15'ten fazla olduğu bir kumtaşıdır.
Arkose kumtaşları yüzde 25'ten fazla feldspattır. Taneler, saf kuvars kumtaşlarına göre zayıf yuvarlatılmış ve daha az iyi sıralanmıştır. Feldspat bakımından zengin bu kumtaşları, kimyasal ayrışmanın fiziksel ayrışmaya tabi olduğu hızla aşınan granitik ve metamorfik arazilerden gelir.
Greywacke kumtaşları, litik parçaların ve açısal kuvars ve feldispat tanelerinin veya ince taneli kil matrisi ile çevrelenmiş tanelerin heterojen bir karışımıdır. Bu matrisin çoğu, kumtaşı oluşumunun derin gömüldükten sonra kimyasal olarak değiştirilen ve fiziksel olarak sıkıştırılan şeyl ve bazı volkanik kayalar gibi nispeten yumuşak fragmanlardan oluşur.
Kullanımları
Kumtaşı, tarih öncesi dönemlerden beri ev inşaatları ve ev eşyaları için kullanılmaktadır ve kullanılmaya devam etmektedir. Kumtaşı eski zamanlardan beri popüler bir yapı malzemesiydi. Nispeten yumuşaktır, oymayı kolaylaştırır. Tapınak, ev ve diğer binaların yapımında dünya çapında yaygın olarak kullanılmaktadır. Süs çeşmeleri ve heykeller yaratmak için sanatsal amaçlar için de kullanılmıştır. Bazı kumtaşları hava koşullarına da dayanıklıdır. Bu, kumtaşını asfalt betonu da dahil olmak üzere bina ve kaldırım malzemesi de yapar. Bununla birlikte, Kuzey Batı İngiltere'de kullanılan Collyhurst kumtaşı gibi geçmişte kullanılan bazı Kumtaşıların daha az dirençli olduğu, daha eski binalarda onarım ve değiştirme gereksinimi duyulmuştur.
Bireysel tanelerin sertliği, tane boyutunun homojenliği ve yapılarının kırılganlığı nedeniyle, bazı kumtaşı türleri, bileme taşları yapmak, bıçakları ve diğer aletleri keskinleştirmek için mükemmel malzemelerdir. Gevrek olmayan kumtaşı, örneğin öğütme taşı gibi tahıl öğütmek için öğütme taşları yapmak için kullanılabilir.
Yüzde 90-95 daha fazla kuvars içeren bir tür saf kuvars kumtaşı, ortokimit, Küresel Miras Taş Kaynağına aday gösterilmesi için bir tür saf kuvars kumtaşı, yüzde 90-95 oranında kuvars içeren ortokuartzit önerilmiştir. Arjantin'in bazı bölgelerinde, ortokimit taşlı cephe, Mar del Plata tarzı bungalovların ana özelliklerinden biridir.