Kumtaşı Doğa Harikalarının Sırrı

Dünyanın değişik yerlerinde bulunan ilginç biçimli kumtaşı yapıların nasıl oluştuğuna dair çok ikna edici bir açıklama yapıldı. Çek Cumhuriyeti’nin başkenti Prag’daki Charles Üniversitesi’nden Jiri Bruthans ve ekibi bu ilginç şekillerin oluşmasını sağlayan asıl şeyin dış etkenlerden çok kumtaşının kendi doğasıyla ilgili olduğunu ortaya koydu.

ABD’nin UTAH eyaletinde bulunan Arches Milli Parkı’nda çok çarpıcı örnekleri bulunan kumtaşı yapılara dünyanın çeşitli yerlerinde rastlanabiliyor. Bunlar, örneğin incecik kemerler ya da kocaman bir “kafa”sı olan incecik sütunlar biçiminde olabiliyor. Daha önce bu tür sıradışı şekillerin nasıl oluştuğuna ilişkin çeşitli açıklamalar vardı. Örneğin yumuşak kayaçlar sert kayaçlardan daha kolay aşınacağından farklı tipte tabakalara sahip kayaçların erozyon sonucunda bu tür şekiller alabileceği düşünülüyordu. Ya da bazı başka maddelerin, örneğin bazı minerallerin kumtaşını oluşturan kum tanelerini bir çimento gibi bir arada tuttuğu, farklı tutuculuğa sahip kısımların farklı şekilde aşınarak ilginç yapılar oluşturduğu düşünülüyordu. Arches Milli Parkı’ndaki yapılarla ilgili resmi açıklamaysa donma döngüleri tekrarlandıkça kumtaşı parçalarının azar azar kırılıp ayrıldığı şeklindeydi.

Jiri Bruthans ve ekibi bu olguya bambaşka bir açıklama getirdi. Buna göre bu ilginç şekilleri oluşturan en önemli etmen yapının üzerindeki ağırlığın yarattığı basınç alanları. Kumtaşı düşük basınç altındayken kolayca dağılıyor. Ancak üzerindeki basınç arttıkça, kum taneleri bu basıncın etkisiyle birbirine kenetleniyor ve erozyona karşı daha dayanıklı hale geliyor. Örneğin bir uçurum ya da sütunun yan yüzeyleri aşındıkça ağırlık taşıyan kısım inceldiği için üzerindeki basınç artmış oluyor.

Bruthans’a şimdiye kadar kabul edilenlerden farklı bir mekanizmanın varlığını düşündüren şey Çek Cumhuriyeti sınırlarındaki Stralec kum ocağına yaptığı ziyaret sırasındaki gözlemleri olmuş. Bruthans burada sıradışı bir şey fark etmiş. İşçilerin kum ocağındaki sert kumtaşı duvarlardan malzeme çıkarabilmek için patlayıcı kullanması gerekiyormuş. Oysa yere düşen kumtaşı parçaları kolayca parçalanıyormuş. Bruthans bu durumun kumtaşını oluşturan taneciklerin bir çeşit kimyasal çimentoyla bir arada tutulduğu yönündeki yaygın kabulle çelişkili olduğunu düşünmüş. Sonunda bu olgunun bambaşka bir açıklaması olduğuna karar verip konuyu araştırmaya koyulmuş.

Bruthans ve ekibi olayın arkasındaki gerçek mekanizmayı anlamak için bir deney tasarlamış. İnce kumu sıkıştırarak oluşturdukları 10 cm kenarlı küplerin üstlerine, üst üste duran kayaları taklit edecek biçimde ağırlıklar yerleştirmişler. Sonra da bu düzeneği doğal aşındırma etkilerini yapay ortamda canlandırmak amacıyla su içine yerleştirmişler. Kum blokları, yan tarafları aşındıkça kum saatine benzer bir biçime bürünmüş, dolayısıyla tepedeki yükü destekleyen kısım iyice incelmiş.

Birkaç dakika içindeyse aşağı yönlü basınç artarak öyle bir düzeye gelmiş ki yük taşıyan kısımdaki kum taneleri birbirine kenetlenerek orijinal kum küpüne göre en az 8 kat daha dayanıklı katı bir yapı oluşturmuş. Araştırmacılar deneyin koşullarında ufak değişiklikler yaparak ve başlangıçtaki kum küpünde çatlaklar ya da başka kusurlar oluşturarak doğadaki olağanüstü kumtaşı şekillerinin hepsini küçük bir ölçekte oluşturmayı başarmış.

Bruthans’ın çalışma arkadaşlarından jeolog Alan Mayo, ağırlığın bu yapıları rüzgâr ve yağmur gibi çok şiddetli aşındırma süreçlerine dayanıklı hale getirdiğini, bu yapıların çok sert çevre koşullarında binlerce yıl ayakta kalabileceğini belirtiyor.

Araştırmacıların oluşturduğu bilgisayar modellemeleri de oluşan şekillerin basınç alanlarıyla uyumlu olduğunu ortaya koydu. Araştırmacılar ayrıca Arches Milli Parkı’nda kaya düşmelerinin meydana geldiği bir alana yaptıkları gezide yere düşmüş kumtaşı kaya parçalarının tamamen parçalanmış olduğunu gözlemledi. Mayo bu kayaların, ilginç kumtaşı yapıların oluşmasında önemli rolü olan basınca artık maruz kalmadıkları için parçalandıklarını ve bu gözlemin kuramlarını desteklediğini belirtiyor.

Kaynaklar:

• http://www.newscientist.com/article/dn25922-vast-rock-arches-sculpt-themselves-out-of-sand.html#.VA1nmPl_vh4
• http://www.nature.com/news/sandstone-arches-form-under-their-own-stress-1.15590
• https://www.sciencenews.org/article/sandstone-structures-form-without-cement
• J. Bruthans ve ark., “Sandstone landforms shaped by negative feedback between stress and erosion”, Nature Geoscience, 20 Temmuz 2014, doi: 10.1038/ngeo2209