Karacadağ bazalt kayaçlarının oluşturduğu topraklar ile olan mineralojik ilişkisi
The mineralogical relationships between karacadag basaltic rocks and their respective soils
- Tez No: 1016161
- Danışmanlar: PROF. DR. SALİH AYDEMİR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Maden Mühendisliği ve Madencilik, Jeoloji Mühendisliği, Ziraat, Mining Engineering and Mining, Geological Engineering, Agriculture
- Anahtar Kelimeler: Bazalt, Elementler, Karacadağ, Kayaçlar, Mineraller, Toprak, Toprak genesisi, X ışını flüoresan analizi, X ışını kırınımı, X ışını kırınımı yöntemi, Basalt, Elements, Karacadağ, Rocks, Minerals, Soil, Soil genesis, X ray fluorence analysis, X ray diffraction, X ray diffraction method
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Harran Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Karacadağ volkanik bazaltları ile bazaltların oluşturduğu toprakların mineralojik özelliklerinin bilinmesi literatürdeki bilgi eksikliği bakımından önem arz etmektedir. Bu kapsamda, çalışmanın amacını, Karacadağ bazalt kayaçlarının oluşturduğu topraklar ile olan mineralojik ilişkisinin ve toprağın bazı fiziksel ve kimyasal özelliklerinin, 3 farklı yükseltiden alınan (1838 m, 1241 m ve 850 m) kayaç ve toprak (0-30, 30-60 cm derinliklerden) örneklerinin incelenmesi oluşturmaktadır. Bu çalışmada, kayaçlarda ve topraklarda, X-ışını kırınımı (difraksiyonu) (XRD) ile mineral ve X-ışını floresan (XRF) spektroskopisi ile element analizleri yapılmıştır. Bunlara ek olarak, farklı derinliklerden alınan toprak örneklerinin temel fiziksel, kimyasal analizleri (pH, toprak tekstürü, kalsit (CaCO3), elektriksel iletkenlik (EC), organik madde (OM), alınabilir potasyum ve fosfor ve su doygunluğu) yapılmıştır. Elde edilen verilerin değerlendirilmesi, IBM SPSS Statistics (v.21, IBM Corp., Armonk, NY, USA) paket programı aracılığıyla yapılmıştır. Çalışma alanından alınan 18 toprak örneğinin fiziksel ve kimyasal analiz sonucu ortalama değerleri pH, EC, kalsit içeriği, OM, su doygunluğu, kum, kil, silt ortalama değerleri sırasıyla; 6.99 (1:2.5w/w), 0.72dS/m, %2.53, %1.96, %63.33, %55.2, %33.66, %11.13 bulunmuştur. Alınabilir fosfor (P2O5) ve alınabilir potasyum (K2O) değerleri ise sırasıyla, 5.53kg/da, 87.95kg/da olarak belirlenmiştir. Yükselti ile çalışma toprak örnekleri pH, EC, kalsit, P2O5, toprak kil ve kum seviyeleri arasında ileri düzeyde anlamlı bir ilişki saptanmıştır (p<0.001). Yükselti ile OM, su doygunluğu sevileri arasında da istatistiksel olarak anlamlı ilişki saptanırken (p<0.001) silt ve K2O ile anlamlı bir ilişki saptanmamıştır (p>0.05). Yükselti ile toprak bünye tipleri arasında istatistiksel olarak ileri düzeyde anlamlı bir ilişki bulunmuştur(p<0.001). XRD ile tespit edilen mineraller bünye sınıfına göre incelendiğinde, istatistiksel olarak anlamlı bir korelasyon saptanmıştır (p<0.05). Kumlu killi tın tekstürdeki toprakların %58'inde kalsit, %67'sinde illit, %100'üde piroksen saptanmıştır. Alınabilir fosfor ile montmorillonit, amfibol, illit smektit, mika illit mineralleri arasında istatistiksel anlamlı bir ilişki saptanmıştır (p<0.05). Çalışmada, alınabilir fosfor, Al2O3 ve Fe2O3 olmak üzere her iki oksitle pozitif korelasyon ve istatistiksel olarak anlamlı ilişki göstermektedir (p<0,05). Çalışma alanından alınan tüm toprak örneklerinin su doygunluğu ortalaması 63.33±5.42 bulunurken, en yüksek su doygunluğu 1241 metrede (67.0±3.34, en düşük ise 1838 metrede (58.8 ±4.53) gözlemlenmiştir. Buna ek olarak, alınan toprak örnekleri pH, EC, kalsit, P2O5, toprak kil ve kum seviyeleri ile yükselti arasında ileri düzeyde anlamlı ilişki olduğu gözlenmiştir (p<0,001). XRF analiz sonuçlarına göre toprak ve kayaçlardaki en yüksek ortalamaya sahip element %45 SiO2, %17 Al2O3, %14 Fe2O3, %7 CaO ve sırasıyla diğer elementlerin, %4 MgO, %2 TiO2, %1.5 Na2O, %1.2 K2O, %0.5 P2O5, %0.2 MnO olduğu belirlenmiştir. Toprak örneklerinde, K2O ve MnO değerlerinin kayaç örneklerine göre daha yüksek olduğu (yüksek Mean Rank değerleri), buna karşın, kayaç örneklerinde CaO, MgO, Na2O ve P2O5 içeriklerinin toprak örneklerinden daha fazla olduğu gözlemlenmiştir. Kayaçta Fe2O3, TiO2; toprakta ise SiO2 bir miktar aha baskın gözlenmiştir. Bu çalışmada, XRD ile standart kalitatif mineral analizi sonucu kayaçlarda tespit edilen minerallerden en baskını plajiyoklas olup, yüksek oranda sırasıyla, piroksen, manyetit, olivin, hematit, kalsit, mika-illit karışmı; düşük oranda alkali feldispat, götit; çok düşük düzeyde kuvars, klorit ve ilmenit bulunmuştur. Toprak örneklerinin kalitatif XRD ile mineralojik karakterizasyonu sonucunda, Kuvars ve plajiyoklas, örneklerin %100'ünde tespit edilerek en yaygın primer mineraller olarak belirlenmiştir. Diğer ana bileşenler arasında hematit (%94'ünde), piroksen (%83'ünde), serpantin (%83'ünde) ve amfibol (%72'sinde) yer almaktadır. Ayrıca, manyetit ve mika örneklerin %61'inde saptanırken; rutil, alkali feldispat , jips ve opal-CT gibi tali mineraller de daha düşük oranlarda tanımlanmıştır. Kalsit ise çalışma alanının küçük bir kısmında (%3) mevcut olup, bu durum Karacadağ-Siverek bölgesinin kendine özgü jeokimyasal ayrışma ortamını yansıtmaktadır. Bu çalışmada, topraklarda (alınan toplam örnekteki var olma oranı bakımından) montmorillonit, kaolinit ve serpantin %83 oranında iken, illit %44 ile kil mineralleri yüksek oranlarda tespit edilmiştir. Toprak örneklerinde klorit (sekonder, kil minerali olarak) örneklerin %79'unda görülürken, kayaçlarda çok daha az oranda (%56) görülmüştür. Yükselti ile illit ve smektit kil mineralleri arasında da istatistiksel olarak anlamlı bir ilişki saptanmıştır (p<0,05) Sonuç olarak, bu çalışmada, toprak örnekleri, kayaç örneklerine kıyasla istatistiksel olarak anlamlı derecede daha yüksek oranda kuvars, montmorillonit, kaolinit ve amfibol içermektedir (p<0,01). Buna karşılık olivin, sadece kayaç örneklerinde gözlemlenmiş olup, topraklaşma sürecinde tamamen yok olmuştur. Bu durum, bölgedeki kimyasal ayrışmanın (hidroliz ve oksidasyon) çok güçlü olduğunu ve primer silikatların (olivin gibi) hızla sekonder kil minerallerine (montmorillonit, kaolinit) dönüştüğünü kanıtlamaktadır. Bu çalışma sonunda elde edilen veriler, Karacadağ havzasındaki toprakların, onları oluşturan bazalt kayaları ile olan ilişkisini mineralojik ve elementsel içerik olarak ortaya koymakta olup, bölge toprak ve mineralojik yapısı hakkında ve toprağın bazı verimlilik potansiyeli hakkında bilime önemli katkı sunmaktadır. Bu çalışma çıktıları ile çalışılan bölgede bir ilk olma özelliği de taşımaktadır.
Özet (Çeviri)
Given the paucity of data in the literature, it is of significant importance to determine the mineralogical properties of Karacadag volcanic basalts and the soils derived from them. In this context, the objective of this study is to examine the mineralogical relationship between Karacadağ basalt rocks and their respective soils, along with certain physical and chemical soil properties, by analyzing rock and soil samples (collected at depths of 0-30 and 30-60 cm) retrieved across an altitudinal gradient of 1838m, 241m, and 850m. In this study, mineralogical characterization of rock and soil samples was conducted via X-ray diffraction (XRD), while elemental compositions were determined using X-ray fluorescence (XRF) spectroscopy. Additionally, the fundamental physicochemical properties of soil samples retrieved from different depths, including pH, soil texture, calcite content (CaCO3), electrical conductivity (EC), organic matter (OM), available potassium (K2O) and phosphorus (P2O5), and water saturation were analyzed. Statistical analyses were performed using IBM SPSS Statistics (v.21, IBM Corp., Armonk, NY, USA) software. . The physicochemical analysis of 18 soil samples collected from the study area yielded the following mean values for pH (1:2.5 w/v), EC, CaCO3, OM, and water saturation as 6.99, 0.72 dS/m, 2.53%, 1.96%, and 63.33%, respectively. The mean particle size distribution was determined to be 55.2% sand, 33.66% clay, and 11.13% silt. Furthermore, the average concentrations of available phosphorus and available potassium were recorded as 5.53 kg/da and 87.95 kg/da, respectively. Additionally highly statistically significant correlations were observed between altitude and soil pH, EC, CaCO3, P2O5, or clay and sand content (p<0.001). While statistically significant correlations were identified between altitude and OM as well as water saturation levels (p<0.001), no significant relationship was found with silt and K2O (p>0.05). Furthermore, a highly significant statistical relationship was observed between altitude and soil texture classes (p< 0.001). The minerals identified via XRD in relation to soil texture classes revealed a statistically significant correlation (p<0.05). Among the soils characterized as sandy clay loam, calcite was detected in 58% of the samples, illite in 67%, and pyroxene was identified in 100% of the samples. Furthermore, a statistically significant relationship was observed between available phosphorus and several mineral phases, specifically montmorillonite, amphibole, illite-smectite, and mica-illite (p<0.05). In this study, available phosphorus exhibited a positive correlation and a statistically significant relationship with both Al2O3 ve Fe2O3 (p<0.05). The mean water saturation of all soil samples collected from the study area was found to be 63.33 ± 5.42%. According to the study findings, the highest water saturation level was iii observed at an altitude of 1241 meters (67.0 ± 3.34%), while the lowest level was recorded at 1838 meters (58.8±4.53%). Additionally, the study findings demonstrated a highly statistically significant relationship between altitude and soil pH, EC, CaCO3, P2O5, as well as clay and sand content in samples collected from study area (p<0.001). According to the XRF analysis results, the most abundant oxides in both soil and rock samples were SiO2 (45%), followed by Al2O3 (17%), Fe2O3 (14%), and CaO (7%). The mean concentrations of the remaining oxides were recorded as 4% MgO, 2% TiO2, 1.5% Na2O, 1.2% K2O, 0.5% P2O5, and 0.2% MnO, respectively. XRF analysis revealed that K2O and MnO concentrations were significantly higher in soil samples compared to rock samples (as indicated by higher Mean Rank values). Conversely, the rock samples exhibited higher contents of CaO, MgO, Na2O, and P2O5 than the soil samples. Regarding the remaining oxides, Fe2O3 and TiO2 were slightly more dominant in the rock samples, whereas SiO2 was found to be marginally more prevalent in the soil. In this study, standard qualitative mineralogical analysis via XRD revealed that plagioclase is the most predominant mineral within the sampled rocks. This is followed by high concentrations of pyroxene, magnetite, olivine, hematite, calcite, and a mica-illite mixture, respectively. Additionally, alkali feldspar and goethite were identified in low proportions, while quartz, chlorite, and ilmenite were detected at trace levels. The mineralogical characterization of the soil samples via qualitative XRD analysis revealed quartz and plagioclase as the most ubiquitous primary minerals, being detected in 100% of the samples. Other major constituents include hematite (94%), pyroxene (83%), serpentine (83%), and amphibole (72%). Furthermore, magnetite and mica were identified in 61% of the samples, while accessory minerals such as rutile, alkali feldspar, gypsum, and opal-CT were identified at lower frequencies. Calcite was also present in a small fraction (3%) of the study area, reflecting the specific geochemical weathering environment of the Karacadag-Siverek region. In this study, clay minerals were identified at high frequencies; specifically, montmorillonite, kaolinite, and serpentine were present in 83% of the total soil samples, while illite was detected in 44%. Although chlorite (as a secondary clay mineral) was observed in 79% of the soil samples, it was found at a considerably lower frequency (56%) within the rock samples. Furthermore, a statistically significant correlation was determined between altitude and the clay minerals illite and smectite (p<0.05). In conclusion, this study demonstrates that soil samples contain statistically significantly higher proportions of quartz, montmorillonite, kaolinite, and amphibole compared to rock samples (p<0.01). In contrast, olivine was observed exclusively in rock samples and was found to be entirely depleted during the pedogenesis (soil formation) process. This observation provides evidence of intense chemical weathering, specifically hydrolysis and oxidation within the region, leading to the rapid transformation of primary silicates, such as olivine, into secondary clay minerals like montmorillonite and kaolinite. The data obtained from this study elucidate the relationship between the soils of the Karacadag Basin and their parent basaltic rocks in terms of mineralogical and elemental composition. These findings offer a significant contribution to the scientific understanding of the region's pedological and mineralogical structure, as well as its inherent soil fertility potential. Furthermore, as the first of its kind in the study area, the outputs of this research represent a pioneering contribution to the regional literature.
Benzer Tezler
- Karacadağ (Kulu-Konya) yöresi volkanik kayaçlarının petrografik ve jeokimyasal incelemesi
The Petrographical and geochemical investigation of the volcanic rocks of the Karacadağ (Kulu-Konya)
KÜRŞAD ASAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2002
Jeoloji MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜSEYİN KURT
- Kulu (Konya)-Haymana (Ankara) yöresi volkanik kayaçlarının jeokimyası, petrolojisi ve petrojenezi
Geochemistry, petrology and petrogenesis of the Kulu (Konya)-Haymana (Ankara) area volcanic rocks
KÜRŞAD ASAN
Doktora
Türkçe
2007
Jeoloji MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN KURT
- Emirgazi (Konya) ve çevresindeki volkanitlerdeki anklavların kökeni ve bölge volkanizmasının gelişimindeki petrolojik önemi
The origin of enclaves in Emirgazi (Konya) and its surrounding volcanites and their petrological importance in the genesis of regional volcanism
GÜLİN GENÇOĞLU KORKMAZ
Doktora
Türkçe
2019
Jeoloji MühendisliğiKonya Teknik ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN KURT
- Diyarbakır bazaltlarınınbazı önemli malzeme özelliklerinin tahribatsız yöntemlerle belirlenebilirliliğinin araştırılması
Determinnetion of some important material properties of basaltic roks by non – destuctive methods
MAHMUT AKATAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Maden Mühendisliği ve MadencilikDicle ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ASKERİ KARAKUŞ
- Hekimhan-Hasançelebi (KB Malatya) yöresi jeolojisi ve magmatitlerinin mineralojik-petrografik ve jeokimyasal incelenmesi
Başlık çevirisi yok
SABAH YILMAZ