Açık hava antik alanı (OASIS) yapı taşlarında gözlenen bozunmanın nümerik hesaplama ile belirlenmesi

Karbonatlı kayalarda bozunma derecesinin belirlenmesi oldukça zordur. Bu tür kayaların özellikle çözünmeye duyarlı olmaları nedeniyle, bozunma artıkları ortamdan tamamen uzaklaşarak ve kaya içerisinde boşluklar oluştururlar. Ayrıca, koruma altındaki tarihi yerlerdeki yapı taşlarında meydana gelen bozunmanın belirlenmesi de, örneklemede yaşanan sınırlamalar nedeniyle oldukça güçtür. Akdeniz kıyılarında inşa edilmiş tarihi yapılar, büyük bloklar elde edilebilen ve yapı taşları için uygun niteliklerde olan kireçtaşları ile inşa edilmiştir. Olba antik kentinin yapı taşlarında çözünme ile meydana gelen makro ve mikro ölçekteki bozunmanın izlerine rastlamak mümkündür. Örnek almadaki kısıtlamalar nedeniyle Olba antik kentindeki yapı taşlarının mikro ölçekteki bozunma derecelerini belirlemek için hasar vermeyen bir yöntem kullanılmıştır. Çalışmada, yapı taşlarının mikro ölçekteki yüzey morfolojisi fraktal boyut yaklaşımı kullanılarak belirlenmiştir. Bu amaçla, farklı bozunma derecelerine sahip yapı taşlarından alınan örnekler Taramalı Elektron Mikroskobunda (SEM) analiz edilmiş ve her bir mineralin fraktal boyutu hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, yapı taşlarındaki bozunma arttıkça, fraktal boyutta da bir artış gözlenmektedir. Bu sonuçlar, daha önce makro ölçekte yapılmış çalışmalarda belirlenen bozunma dereceleri ile uyumluluk göstermektedir.

Assessment of weathering degree of building stones of open air ancient sites (OASIS) by numeric computation

Assessment of the weathering degree of carbonate rocks is very difficult because carbonates are particularly susceptible to solution which can lead to almost complete removal of the weathering products in solution and than rocks contains significant voids. Studying weathering states of building stones in historical places under conservation are also difficult because of sampling limitations. The ancient buildings have been constructed with limestone in Mediterranean costs, because of ability to have large blocks and suitability as building stones. It is possible to observe traces of solution weathering in the building stones of the buildings of the Olba ancient city in macro and micro scale. Due to sampling restriction, some non-destructive methods are applied to determine weathering state of building stones in micro scale in Olba ancient city. In this purpose, this study investigates surface morphology of the building stones in micro scale using self-affine fractal behaviours. For this reason, Scanning Electron Microscope (SEM) analyses were carried out on small samples for the calculation of fractal dimension of each mineral obtained from building stones has different weathering states. According to analysis, the increment in the weathering degree is lead to increasing the fractal dimension. This result is consistent with previous study carried out in macro scale.

Keywords:

Olba, weathering SEM, fractal dimension,

PDF

___

[1] Erten, E., Archaeological Surveys at Olba (Uguralani), Silifke-Mersin. Mersin University, Department of Archaeology, internal report, 5p (unpublished) (2003).
[2] Anonymous, The description and classification of weathered rocks for engineering purposes, Engineering Group Working Party Report, Quarterly Journal of Engineering Geology and Hydrogeology, 28, 207-242. (1995) doi:10.1144/GSL.QJEGH.1995.028.P3.02.
[3] Zorlu, K., Description of the weathering states of building stones by fractal geometry and fuzzy inference system in the Olba ancient city (Southern Turkey), Engineering Geology, 101, 3-4, 124-133, (2008).
[4] Mandelbrot, B.B., How long is the coast of Britain? Statistical self-similarity and fractal dimension, Science, 155, 636-638. (1967).
[5] Van Put, A., Vertes, A., Wegrzynek, D., Treiger, B. and Van Grieken, R., Quantitative characterization of individual particle surfaces by fractal analysis of scanning electron microscope images, Fresenius' Journal of Analytical Chemistry, 350, 440-447, (1994).
[6] Douketis, C., Wang, Z., Haslett, T.L. and Moskovits, M., Fractal character of colddeposited silver films determined by lowtemperature scanning tunneling microscopy, Physical Review B, 51, 16, 15-51, (1995).
[7] Mannelquist, A., Almquist, N. and Fredriksson, S., Influence of tip geometry on fractal analysis of atomic force microscopy images, Applied Physics A, 66, 891-895, (1998).
[8] Zahn, W. and Zösch, A., The dependence of fractal dimension on measuring conditions of scanning probe microscopy, Fresenius' Journal of Analytical Chemistry, 365, 168-172. (1999).
[9] Zahn, W. and Zösch, A., Characterization of thin film surfaces by fractal geometry. Fresenius Journal of Analen Chemistry, 358, 119-121, (1997).