Soil Formation In Andesites Under Canakkale Conditions

Abstract

This study was carried out in Çan (Muratlar Village)-and Ayvacık (Bektaş Village)-Districts of Çanakkale to determine the physico-chemical and mineralogical properties of two soil profiles formed on andesitic rocks commonly found in the region. Thirteen soil samples were taken from each horizon from both profiles and morphologically defined in the field. Physical, chemical analyzes and some mineralogical analyzes (XRD, SEM-EDX and major oxide) of soil samples were carried out and some weathering indexes such as chemical weathering index - CIA, plagioclase alteration index - PIA and weathering rates such as SiO2 / Al2O3 were calculated. Location of profile 1 receives more rainfall and has a denser vegetation compared to profile 2. Profile 1 contains O-E-B-C and profile 2 contains A-B-C horizons. Texture class of profile 1 was sandy clay loam on the surface, clay loam in the subsurface, and texture class of profile 2 was generally clay loam and clay. Soil reaction of profile 1 was medium and strongly acidic between pH 4.05-5.93, profile 2 was slightly acidic between pH 6.01-6.32. The cation exchange capacity (CEC) was d between 20-40 cmolkg-1 in profile 1 and between 17-27cmolkg-1 in profile 2. The weathering indexes of CIA and PIA in profile 1 were found to be very high compared to profile 2. Accordingly, it was determined that feldspars approached the optimum level of disintegration and that an advanced value of weathering occurred. Hydrothermal alteration was also effective on high value of weathering. According to X-Ray diffraction (XRD) analysis results, while no feldspars were found as an indicator of advanced weathering in profile 1, kaolinite was determined in the surface horizons, and a high proportion of montmorillonite was found in the lower layers of the profile. In profile 2, feldspars and muscovite were determined as the dominant minerals. Montmorillonite was detected in the B horizon and hematite in the C horizon. The results of the study showed that profile 1 was more aged than profile 2 with more different horizons showing an advanced degree of weathering. Soil profiles were classifed as an Ultic Haplustalf and Mollic Haploxeralf, and as Leptic Luvisol (chromic clayic) and Leptic Luvisol (chromic) reference soil groups according to the soil taxonomy and WRB system, respectively.

Keywords

• Soil Profile
• Andesite
• Canakkale
• Soil Charectiristics

Çanakkale Koşullarında Andezitlerde Toprak Oluşumu

Abstract

Çanakkale’nin Çan (Muratlar Köyü) ve Ayvacık (Bektaş Köyü) İlçelerinde yürütülen bu çalışma, yörede yaygın olarak bulunan andezitik kayaçlar üzerinde oluşmuş iki toprak profilinin fiziko-kimyasal ve minerolojik özelliklerini incelemek amacıyla yapılmıştır. Arazide morfolojik tanımlamaları yapılan her iki profilden horizon esasına göre 13 adet toprak örneği alınmıştır. Toprak örneklerinde fiziksel ve kimyasal analizler ve bazı mineralojik analizleri (XRD, SEM-EDX ve major oksit) yapılmış ve kimyasal ayrışma indeksi –CIA, plajioklas alterasyon indeksi – PIA ve SİO2/Al2O3 gibi bazı ayrışma oranları hesaplanmıştır. Proil 1’in bulunduğu arazi, 2 nolu profile göre daha fazla yağış almakta ve daha sık bitki örtüsüne sahiptir. Profil 1 O-E-B-C, profil 2 ise A-B-C horizonlarını içermektedir. Profil 1 yüzeyde kumlu kil tın, yüzey altında ise kil tın - kil, profil 2 ise genellikle kil tın ve kil bünye sınıfındadır. Profil 1de toprak reaksiyonu pH 4.05-5,93 arasında orta ve kuvvetli asidik, profil 2 de ise pH 6.01-6,32 arasında hafif asidik-karakterdedir. Katyon değişim kapasitesi (KDK) profil 1 de 20-40 cmolkg-1 arasında, profil 2 de 17-27cmolkg-1 arasında belirlenmiştir. Profil 1 de CIA ve PIA ayrışma indeksleri profil 2 ye göre çok yüksek bulunmuştur. Buna göre feldspatların optimum ayrışma değerine yaklaştığı ve ileri derecede bir ayrışmanın gerçekleştiği saptanmıştır. Belirlenen yüksek değerdeki ayrışmada hidrotermal alterasyon etkili olmuştur. X-Işını difraksiyon (XRD) analiz sonuçlarında profil 1de ileri ayrışmanın göstergesi olarak feldspatlara rastlanmazken yüzey horizonlarında kaolinit belirlenmiş, profilin alt katlarında ise yüksek oranda montmorillonite rastlanmıştır. Profil 2 de başat mineraller olarak özellikle feldspatlar ve muskovit belirlenmiştir. B horizonunda montmorillonit, C horizonunda ise hematit saptanmıştır. Çalışma sonuçları, profil 1’in profil 2 ye göre ileri derecede ayrışma gösteren, daha farklı horizonlara sahip yaşlı bir profil olduğunu göstermektedir. Toprak profilleri toprak taksonomisine göre sırasıyla Ultic Haplustalf ve Mollic Haploxeralf, WRB sınıflamasına göre ise Leptic Luvisol (chromic clayic) ve Leptic Luvisol (chromic) olarak sınıflandırılmıştır.

Keywords

• Toprak Profili
• Andezit
• Çanakkale
• Toprak Özelliği

References

1. Anonim, 2019 (a). Meteoroloji müdürlüğü iklim verileri- https://mgm.gov.tr/veridegerlendirme/il-ve-ilceler-istatistik.aspx.Çanakkale
2. Anonim,2019(b).Çanakkale Tarım ve Orman İl Müdürlüğü 2019 Yılı brifingi-https://canakkale.tarimorman.gov.tr/
3. Anonim, 2016. Anakayaların toprak verme özellikleri ve ağaçlandırma açısından yorumlanması, agm etüt ve proje şube müdürlüğü, http://www.cem.gov.tr/erozyon/Files/moduller/etutproje/sunumlar/ANAKAYALAR.pdf,
4. Başarlar, F.F. ve Ekinci, H., 2019. Bayramiç-Çan arası farklı jeolojik ve jeomorfolojik araziler üzerinde oluşmuş toprakların özellikleri ve sınıflandırılması. ÇOMÜ Zir. Fak. Derg. (COMU J. Agric. Fac.) 2019: 7 (1): 69–80 ISSN: 2147–8384 / e-ISSN: 2564–6826 doi:10.33202/comuagri.550835.
5. Best, M.G., 2002. Igneous and metamorphic petrology. Wiley, 2nd edition, 752 pp.
6. Birkeland, P.W., 1999. Soils and geomorphology, third edition. New York, Oxford University Press. 430 pp
7. Bouyoucos G.J., 1951. A. Recalibration of the hydrometer methods for making mechanical anlysis of soil Agron. Jour. No:43
8. Colman, S.M., 1982. Chemical weathering of basalts and andesites; evidence from weathering rinds (No. 1246). USGPO.

9. Çoban, F., 1997. Ayvacık (Çanakkale) bentonitinlerinin jeolojisi, minerolojisi ve oluşumu. Eskişehir Osman Gazi Üniversitesi Müh. Mim. Fak. Dergisi.. Vol. X. No. 1.
10. Erenoğlu, O., 2017. Çan Taşı tüfü’nün mineralojik özellikleri ve jeokronolojisi (Biga Yarımadası, KB Türkiye) Türkiye Jeoloji Bülteni Geological Bulletin of Turkey 60 (2017) 433-449 doi:10.25288/tjb.329486
11. Fedo, C.M., Nesbitt, H.W., Young, G.M., 1995. Unraveling the effects of potassium metasomatism in sedimentary rocks and paleosols with implications for paleoweathering conditions and provenance. Geology 23(10): 921–924.
12. Harris, W. ve White, G.N., 2008. X-Ray Diffraction techniques for soil mineral ıdentification. Soil Science Society of America, 677 S. Segoe Road, Madison, WI 53711, USA. In: Ulery, A.L. and Drees, L.R. Ed,Method of Soil Analysis. Part 5. Mineralogical Methods. SSSA Book Series, no.5. IUSS Working Group, WRB., 2015. World Reference Base for Soil Resources 2014, update 2015 International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. World Soil Resources. FAO, Rome. Reports No. 106.
13. Koç, T . (2007). Kaz Dağı kuzey kesiminin (Bayramiç-Çanakkale) jeomorfolojisi. Coğrafi bilimler dergisi , 5 (2) , 1-27 . DOI: 10.1501/Cogbil_0000000076
14. Nesbitt, H.W. ve Young, G.M., 1982. Early Proterozoic climates and plate motions inferred from major element chemistry of lutites. Nature, 299 (5885), 715-717.
15. Sağlam M.T., 2008. Toprak ve suyun kimyasal analiz yöntemleri. Tekirdağ.NKÜ Zir.FakYay No: 2, 154 S.
16. Söylemezoğlu, S., Yılmaz, Y. ve Öngen, S., 1998. Kuzey batı Anadolu’da Çanakkale-Çan yöresi volkanik kayaçlarının jeolojik ve petrolojik özellikleri ve evriminin araştırılması İTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Jeoloji Mühendisliği Programı, 34469, Ayazağa, İstanbul
17. Siyako M. Burkan K.A. ve Okay A.I., 1989. Biga ve Gelibolu Yarımadaları tersiyer jeolojisi ve hidrokarbon olanakları. Turkish Association of Petroleum Geologist Bulletin, 1: 183–199.
18. Szymański, W. ve Szkaradek, M., 2018. Andesıte weatherıng and soıl formatıon ın a moderately humıd clımate: a case study from the western carpathıans (southern poland). Carpathian Journal of Earth and Environmental Sciences, Vol. 13, No. 1, p. 93 – 105.
19. Soil Survey Staff., 2014. Keys to Soil Taxonomy. Soil Survey Staff, U.S. Department of Agriculture, Soil Conservation Service. S.372.
20. Soil Survey Staff, 2017. Soil Survey Manual. United States Department of Agriculture, Handbook No.18.
21. Şanlıyüksel Yücel, D. ve Baba, A.,2015. Çan (Çanakkale) ilçesinin gb’sındaki su kaynaklarının hidrojeokimyasal özellikleri. 68. Türkiye Jeoloji Kurultayı
22. USDA, 1954. U.S. Salinity laboratory staff..diagnosis and ımprovement of saline and alkaline soils. USDA, No.60.
23. Ündül, Ü. ve Aysal N., 2016. Gökçeada’da yüzeylenen andezit ve riyodasit bileşimli kayaların içyapı özelliklerinin dayanım ve deformasyon özelliklerine etkileri. Jeoloji Mühendisliği Dergisi 40 (2) 2016
24. Verstraten J.M. ve Sevink J., 1978. Clay soils on limestone in south limburg, the netherlands, 2. Weathering. Geoderma, 21(4), 269-280.
25. White, G.N., 2008. Scanning Electron Microscopy. Soil Science Society of America, 677 S. Segoe Road, Madison, WI 53711, USA. In: Ulery, A.L. and Drees, L.R. Ed,Method of Soil Analysis. Part 5. Mineralogical Methods. SSSA Book Series, no.5
26. Winter, J.D., 2010. Principles of igneous and metamorphic petrology. Prentice Hall, 720 pp.
27. Yiğitbaş,E,. 2006. Biga Yarımadası Ve Kazdağlarının jeolojisi. ÇOMÜ, Müh. Mim. Fak. Jeoloji Müh.Böl. http://www.slideshare.net/serdaraksoy/jeoloji-yigitbas-2006.
28. Yüksel, O., Ekinci H., 2019. Yaşlı nehir (Meriç) terasları üzerinde yer alan bir toprak profilinin özellikleri. 1.Uluslararası tarım ve çevre bilimleri arastırmaları kongresi. 07-08 Aralık 2019, Ankara.