
asbest, asbest nedir, asbest tanımı, asbest çeşitleri, asbest özellikleri, asbest mineralojisi, asbest oluşumu, SEM-eşref atabey-2009
Bu yazı, Eşref Atabey. 2009. Türkiye’de Asbest, Eriyonit, Kuvars ve Diğer Mineral Tozları ve Etkileri. MTA Yerbilimleri ve Kültür Serisi: 6, 191s. ISBN:978-605-4075-44-7. Kitabı sayfa 7-24 arası aynen alınmıştır.
ASBEST
TANIMI, ÇEŞİTLERİ, ÖZELLİKLERİ, MİNEROLOJİSİ, OLUŞUMLAR
DR.EŞREF ATABEY
Jeoloji Yüksek Mühendisi /Tıbbi Jeoloji Uzmanı
Giriş
Asbest mineralleri, mafik (az silisli) ve ultramafik (çok silisli) kayaçlar içinde damar ve ağ şeklinde bulunabilirler. Serpantin grubundan başlıca lifsi krizotil ile amfibol gubuna bağlı; antofillit, tremolit, aktinolit, amosit, krosidolit mineralleri sayılabilir (Atabey, 2005a, 2007b).
Asbest mineral lifleri ve tozlarının solunumuna bağlı akciğer hastalıklarının Türkiye’de önemli bir sağlık sorunu olduğu bilinmektedir. Barış (1987, 1994, 2003a, 2005) tarafından yapılan tıbbi araştırmalarda asbest liflerinin iç ve dış ortam yoluyla solunması sonucu akciğer zarında kireçlenme ve kalınlaşma, su toplanması, malign mezotelyomanın yanı sıra karın zarı kanserine neden olduğu da ortaya konmuştur. Özellikle amfibol asbest grubu minerallerden aktinolit, tremolit, antofillit ve krosidolit liflerinin, krizotil asbest liflerine göre çok daha kanserojen olduğu da belirtilmektedir.
Asbest tanımı
Asbest terimi; magnezyum silikat, kalsiyum-magnezyum silikat, demir-magnezyum silikat veya sodyum-demir silikat bileşimindeki, ateşe, asitlere ve darbeye dayanımlı, iletkenlik özelliği olmayan bir kısım doğal, lifsi silikat mineralleri için kullanılan genel bir ifadedir. Hepsinin ortak özelliği lifsel yapıya sahip olmalarıdır. Asbest, Yunanca “kirletilemeyen” anlamına gelen “amiantos” kelimesinden türetilen amyant ismiyle de anılmaktadır. Bu adla anılma nedeni, liflerden yapılan dokumanın ateşe maruz bırakıldığında orijinal halinden daha beyaz ve temiz bir görünüm kazanmasındandır. Birinci asır başlarında Strabon, bu mineralden “Karystios Lithos” olarak söz etmektedir. Bu isim, mineralin Yunanistan’da Karystos yakınlarında bulunmasına bağlı olarak verilmiştir. Halk dilinde asbest amyant, çorak toprak, çelpek toprak, geren toprağı, ak toprak, kaya yünü gibi adlarla anılmaktadır.
Asbest çeşitleri
Asbest mineralleri iki gruba ayrılmaktadır.
Serpantin grubu asbest mineralleri: Krizotil, lizardit ve antigorit.
Amfibol grubu asbest mineralleri: Krosidolit, amosit, antofillit, tremolit ve aktinolit.
Serpantin grubu asbest mineralleri
Krizotil
Beyaz renkli, lifsi yapıda, yumuşak ve ipeksi parlaklıkta sulu magnezyum silikattır (Şekil 2, 3). Mineral Mg3 Si2 O5 (OH)4 bileşimindedir (Skinner, 2002). Çizelge 3’de krizotil asbestin genel özellikleri verilmiştir (Sinclair, 1955).
A-Bantlı görünümü krizotil asbest lifleri (beyaz kısımlar), B-Lifler (Atabey, 2008a).
Krizotil asbest liflerinin taramalı elektron mikroskopisi (SEM) görüntüsü (Atabey,2008a).
Çizelge 3- Krizotil asbestin genel özellikleri (Sinclair, 1955).
Yapı | Serpantin içinde çapraz
veya uzun lifli damarlar |
Bileşim | Sulu magnezyum silikat |
Kimyasal formül | Mg3 Si2 O5 (OH)4 |
Kristal yapısı | Asbestiform |
Kristal sistemi | Monoklin |
Renk | Beyaz, yeşilimsi, gri, sarımsı |
Parlaklık | İpek gibi |
Sertlik | 2.5- 4.0 |
Özgül ağırlık | 2.4- 2.6 |
Refleksiyon indeksi | 1.50- 1.55 |
Bükülebilme özelliği | İyi bükülebilir |
Lif uzunluğu | Çok kısa, en fazla 5.08 cm. |
Doku | Yumuşak, sert veya ipeksi |
Gerilme kuvveti | Çok iyi, ± 80.000 libre/ inç kare
(5626.9 kg/cm2) |
Asitlere direnci | % 57’ nin üstündeki asitlerde eriyebilir |
Alkalilere direnci | Çok az |
Manyetit içeriği | 0- 5.2 |
Birlikte bulunan yabancı maddeler | Demir, krom, nikel ve kalsit |
Isı direnci | İyi, yüksek ısıda gevrek |
Serpantin grubu minerallerden diğerleri lizardit ve antigorittir. Antigorit ve lizardit aynı kimyasal formüle sahip olup, Mg6(OH)8Si4O10 ‘dir. Antigorit minerali serpantinitlerin ana bileşenini oluşturur. Lizardit ise serpantinit kütleleri içinde tek olarak, bazen de krizotil veya antigorit ile bulunabilir (Erkan, 2001).
Amfibol grubu asbest mineralleri
Krosidolit (ribekit)
Lifsi yapıda, lifleri mavi renkli kompleks sodyum-demir silikattır (Şekil 4). kimyasal bileşimi: Na2(Fe2+, Mg)3 Fe3+2Si8O22(OH)2 (Skinner, 2002). Liflere mavi rengi veren yüksek soda oranı ve ana kayaçtan gelen demir bileşikleridir. Ara sıra içindeki demirin hava etkisiyle hematit ve limonite dönüşmesiyle kırmızı veya sarımsı lekeler ortaya çıkabilmektedir. Krosidolit lifleri en çok 7.62 cm uzunluktadır (MTA, 1975). Lifler yumuşak veya sert olabilir, ancak çok esnektir ve kolayca bükülebilir. Deniz suyundan etkilenmez. Yüksek su oranına rağmen, lifler yüksek bir ısıya dayanabilir.
Şekil 4- A-Ribekit (Şahin ve diğerleri, 2008), B-Krosidolit minerali lifleri mikroskop görünümü (Atabey, 2006).
Amosit (grünerit)
Kahverenkli, lifsi yapıda demir magnezyum silikattır. Kimyasal bileşimi: (Fe2+)2 (Fe2+, Mg)5Si8O22(OH)2 (Skinner, 2002). Amosit grüneritin aşırı lifsel türüdür (Industrial Mineral and Rocks, 1975). Amosit kuzursuz lif yapısından başka, düşük soda yüzdesinin sağladığı ısı direncine, asitlerden etkilenmeme, alkali kimyasal eriyiklere ve tuzlu suya dayanma özelliklerine sahiptir. Lif uzunluğu 1.27 ile 15.24 cm arasında değişebilmekte, ara sıra da 30 cm’ye ulaşabilmektedir. Lifler sert oluşlarının yanı sıra, esnek ve bükülebilirdir. Renk dış etkenlere göre değişerek, gri, beyaz ve sarı olabilir. Liflere ayrılınca beyaz ve krem rengine dönüşür (Şekil 5). Doğal lifler şeffaf cam gibi veya donuktur (MTA, 1975).
Antofillit
Gri renkli, demirli magnezyum silikattır. Kimyasal bileşimi: Mg7Si8O22(OH)2 (Skinner, 2002). Antofillit türü asbestin kanser yaptığı kabul edilmiyor (Barış ve diğerleri, 2007).
Şekil 5- A-Antofillit makro görünümü (Şahin ve diğerleri, 2008), B-Amosit minerali lifleri
mikroskop görünümü, C-Mihalıçcık’daki eski mezar taşlarını oluşturan antofillitler (Atabey, 2007a).
Tremolit
Tremolit beyaz amfibol olarak da anılmaktadır. Gri veya sarımsı renklerde de olabilir. İpeksi parlaklıkta lifsi olup lifler yumuşaklığının yanı sıra uzun ve kısa, sağlam ve zayıf olabilmektedir (Şekil 6, 7). Kalsiyum magnezyum silikat bileşimlidir (MTA, 1975). Kimyasal bileşimi: Ca2 Mg5Si8O22(OH)2 (Skinner, 2002).
Şekil 6- Toz halinde tremolit asbest yığını (A) ve tremolit lifleri (B) (Mihalıçcık-Eskişehir)(Atabey, 2007a).
Şekil 7- Tremolit lifleri SEM görüntüsü (Siverek sıva örneği: Eşref Atabey, SEM: Ian Steele-ABD ve Y. İzzettin Barış)
Aktinolit
Genellikle çubuksu yapıda, lifsi, parlak yeşil renkli, camsı, ipek parlaklığında, demirli kalsiyum magnezyum silikattır (Şekil 8, 9). Kimyasal bileşimi: Ca2(Mg,Fe2+)5Si8O22(OH)2 (Skinner, 2002). Çizelge 4’de aktinolit, tremolit ve krosidolitin özellikleri karşılaştırılmıştır (Sinclaer, 1955).
Şekil 8- A-Aktinolit minerali makro görünümü (Şahin ve diğerleri, 2008), B-Aktinolit lifleri (Atabey, 2008b).
Şekil 9- Aktinolit lifleri SEM görüntüsü (Atabey, 2008b).
Çizelge 4- Aktinolit, tremolit ve krosidolitin özellikleri (Sinclair, 1955)
Aktinolit | Tremolit | Krosidolit | |
Bileşim | Ca, Mg, Fe silikat | Ca, Mg silikat | Na, Fe silikat |
Yapı | Ağ şeklinde uzun, prizmatik kristaller ve lifler | Uzun prizmatik ve lifli agregatlar | Lifli |
Kristal sistemi | Monoklin | Monoklin | Monoklin |
Renk | Yeşilimsi | Gri, beyaz, sarımsı | Lavanta mavisi veya koyu mavi |
Parlaklık | İpek gibi | İpek gibi | İpek gibi- donuk |
Sertlik | 6 | 5.5 | 4 |
Özgül ağırlık | 3.0-3.2 | 2.9-3.2 | 3.2-3.3 |
Dilinim | 110 tam | 110 tam | 110 tam |
Optik özellik | Çift eksenli
Biaksiyal negatif sönme eğik |
Biaksiyal negatif sönme eğik | Biaksiyal
sönme eğik |
Refraksiyon indeksi | 1.63 zayıf pleokroik | 1.6 | 1.7 pleokroik |
Bükülebilme özelliği | Gevrek ve bükülmez | Gevrek ve bükülebilir | İyi |
Uzunluk | Kısa, bazen uzun kısa | Kısa, bazen uzun kısa | Kısa veya 7.62 cm.
|
Doku | Sert | Yumuşak, bazen sert | Sert |
Gerilme kuvveti | Çok zayıf | Zayıf | Çok iyi |
Asit direnci | HCL’de erimez | Az dirençli | Çok iyi |
Eğrilme özelliği | Az | Az, bazen iyi | İyi |
Alkali direnci | İyi | Çok iyi | Çok iyi |
Isı direnci | İyi | İyi | Çok az, kolayca erir |
Asbest minerallerinin özellikleri
Amfibol asbestin temel yapısal bileşimi, düşey kesit görüntüsünde dört silika tetrahedronu bulunan çift silika zincirinden oluşmaktadır (Şekil 10). İki paralel zincir, bir katyon bandıyla ayrılmıştır ve amfibol asbestlerin çeşitli türlerinde bu bant, az miktarda diğer elementlerle birlikte magnezyum, kalsiyum, demir ve sodyum içerir (İrkeç, 1990). Amosit ve krosidolitte bu katyonlar, esas olarak, iki ve üç değerlikli demirdir. Amfibol asbestin mikroskobik lifinin enine kesiti, bu yapısal birimlerin düzgün diziliminden oluşur (Şekil 10). Bu yapıdaki kuvvetli bağ, lifin sertliğini sağlar ve sonuçta, uzun amosit ve krosidolit liflerinin uzun eksen yönünde belli bir miktar bükülebilme özelliği olmasına karşılık, kısa lifler her zaman sert ve bükülmez özelliktedir (İrkeç, 1990).
Şekil 10- Bir amfibol asbest lifinin kristal yapısı: X7Si8O22 (OH)2 teorik bileşimine dayalı birim hücre görülmektedir. A-A’ çizgisi, tercihli klivaj düzleminin kenarını belirtmektedir (İrkeç, 1990’dan düzenlenmiştir).
Krizotil asbestin şematik yapısı (Şekil 11) amfibol yapısından tamamen farklıdır. Krizotil liflerinin dış yüzeyleri, alkalin magnezyum hidroksit tabakasından oluşmaktadır (İrkeç, 1990).
Şekil 11- Çeşitli kristal rulolarından oluşan krizotil asbest lifi yapısı. Her rulo, sıkı dizilim gösteren çift tabakadan oluşur. Dış yüzeyde magnezyum hidroksit birimleri, iç yüzeyde silika birimleri yer alır. Rulodan ufak bir kesitin ayrıntıları, çift tabakalı yapıyı ve Mg3(Si2O5) (OH)3 teorik bileşimine dayalı birim hücreyi göstermektedir (İrkeç, 1990’dan düzenlenmiştir).
Makroskobik örnekler
Makroskop altında asbest türlerinin belirgin özelliği lifsi oluşumlu olmalarıdır. Krizotil zaman zaman lifsi olmayan özelliklere sahip olmasına rağmen, krizotil ile serpantin ayrımında en belirgin özellik ayrılabilir liflerin olup olmamasındadır.
Optik mikroskopiye ilaveten, serpantin ve amfibol minerallerinin varlığı, 10-100 mg örnek içinde X-ışınları kırınımı, diferansiyel termik analiz ve kızılötesi spektrofotometri gibi yöntemlerle saptanabilir (İrkeç, 1990).
Yapısı bilinen bir amfibole özel mineral ismi verilebilmesi için kimyasal tanımlama genellikle zorunludur. Amfiboller, W0-1X2Y5Z8O22(OH,O,F)2 yapısal formülü ile tanımlanmaktadır ki burada;
W: Na, K
X: Na, Ca, Mg, Fe+2, Mn
Y: Al, Fe+3, Ti
Z: Si, Al+3 olabilir.
Yapısal formülün saptanmasına ilave olarak kimyasal analize dayalı var olabilecek diğer mineraller de saptanabilir (İrkeç, 1990).
Mikroskobik örnekler
Petrografik mikroskop ancak 5 µm den büyük partiküllerin tanımlanmasında yararlıdır. Asbestiform türü dışında, serpantinler genellikle masif, buna karşılık amfiboller ince taneli masif ve sütunsu, radyal, prizmatik veya keskin kristaller agregası özelliğindedir. Çubuksu amfiboller asbestiform türlere geçiş gösterebilirler (İrkeç, 1990).
Asbestin fiziksel ve kimyasal özellikleri
Fiziksel özellikleri, kimyasal yapıları, şekilleri, ticari kullanışları, mikroskopik görünümleri ve dayanıklıkları birbirinden farklı 6 çeşit asbest vardır. Bunların tek müşterek yanı hepsinin silikat minerali olmalarıdır (İrkeç, 1990). Asbest minerallerinin kimyasal yapısındaki SiO2 oranı krizotil asbestte % 42, krosidolit ve amosit asbestte ise % 51 olup; içerdiği diğer bileşikler, beyaz asbestte MgO % 42, FeO ve Fe2O3 % 3’ün altında iken, mavi ve kahverengi asbestteki MgO oranı daha düşüktür. Öte yandan krizotil asbest ince, çok fazla esnek, ısıya dayanaklı iken, krosidolit ve amosit asbest daha kırılgan ve sert yapıdadır. Asbest minerallerinin çok geniş alanda kullanımını sağlayan temel özelliklerinin başında yanmaya karşı dayanıklılık, duraylılık ve lif yapıları yer alır (İrkeç, 1990).
Ateşe dayanıklılık
Bu özellik bütün asbest türlerinin en belirgin özelliği olup bunun yanı sıra lifler, oldukça yüksek ısılarda yapıları bozunmadan kalabilmektedir. Ancak asbest, refrakter malzeme olarak kullanılamaz. Çünkü dekompoze olduktan sonra basınca direnç gösteremez (İrkeç, 1990).
Duraylılık
Birçok asbest türü, yüzeysel şartlara ve çürümeye dirençlidir. Ancak krizotil lifleri, sürekli olarak nemli havada bırakıldığında kopma ve deniz suyu ile temas ettiğinde ayrışma gösterirler. Krizotil lifleri asit etkisine de değişkenlik gösterirler. Asit veya kostik çözeltilere batırıldığında lifsi yapı etkinlenmemekle birlikte, parlak renkli bir artık oluşmaktadır (İrkeç, 1990).
Buna karşılık amfibol asbestler, kimyasal etkilere karşı daha dirençlidir ve deniz suyu, nemli hava ve gazlardan etkilenmezler.
Asbestlerin asitlere karşı davranışı, ilk defa 1897 de Schrader tarafından incelenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre 2SiO2-3MgO- 2H2O bileşimindeki türler asitlere dirençsiz, yaklaşık MgO-SiO2 bileşimindekiler ise asitlere çok dirençlidir. Birincisi serpantin grubunu, diğeri ise hornblend tibi asbestleri yansıtmaktadır (İrkeç, 1990).
Lifsi yapılar
Tanımlama ve sınıflandırma için X-ışınları difraksiyon verilerinden yararlanılmaktadır. Amfibol grubu asbest mineral lifleri düz, buna karşın krizotil asbest lifleri uzun, esnek ve yün veya pamuk gibi eğridir. Krosidolit ve amositin lifleri ise daha kısa, düz ve kolay kırılan bir yapıya sahiptirler (İrkeç, 1990).
Asbest minerallerinin oluşumu
Krizotil asbest ile amfibol grubu asbestlerin oluşumları birbirinden farklıdır.
Krizotil asbest oluşumu
Oluşum koşullarına göre krizotil asbest ikiye ayrılır. 1-Ultramafik kuşaklara (dünit ve peridotitler) bağlı olanlar, 2-Dolomitleşmiş kireçtaşlarına bağlı olanlar. İkinci tipi, küçük yataklar halinde bulunmaktadır (İrkeç, 1990).
Belirli koşullarda krizotil asbest, bazaltik magmanın farklılaşmasından oluşmakta olup asbest oluşumunu sağlayan çözeltilerin etkin bir şekilde akışını sağlayan çatlaklar gelişebilir (İrkeç, 1990).
Genel olarak asbest; az serpantinleşmiş peridotitle (daha çok harzburgit) başkalaşım işlemi tümü ile bitmiş olan serpantinitler arasındaki geçiş kuşağında oluşabilmektedir. Serpantinleşme işlemi tamamlanmış ultrabaziklerde büyük ölçekte krizotil asbest oluşumu görülmemektedir (İrkeç, 1990). Lizarditleşme ve antigoritleşmenin geliştiği zonlarda krizotil asbeste rastlanmaktadır. Krizotil asbest, jeolojik yapısal durum ve fay oluşum tipine göre değişmekte olup başlıca üç ana tip sözkonusudur.
İlki fayın bir tarafındaki veya iki fay arasındaki sürüklenmeden ötürü meydana gelen kırıklara bağlı gelişen krizotil asbest lifleridir (Şekil 12). Kırıklar, fay düzeyi ile bir açı teşkil ederek meydana gelmişlerdir ve minimum gerilim yönüne göre dikeydir. Lifler minimum gerilim yönüne paralel bir gelişme gösterirler. Bu tip yapısal modellerde deformasyon elipsoidinin makaslama düzeyine paralel hareketler ve daha başka gerilim şartları meydana getirebilir (İrkeç, 1990) (Şekil 13). Bu durum birden fazla krizotil damar setinin meydana gelmesiyle neticelenir ki sonuç olarak karışık bir yapı gösteren filonlar görülür.
Şekil 12-Krizotil asbest damarlarının değişik konumları (İrkeç, 1990’dan düzenlenmiştir).
Şekil13- Faylanma ve kırılmalar asbest lif oluşumuna yol açar (İrkeç, 1990’dandüzenlenmiştir).
İkincisi fay düzlemindeki düzensizlikler neticesinde fay düzlemine paralel bir gelişme gösteren asbest lifleridir (Şekil 14). Krizotil asbest, fay düzlemi veya faya paralel kırıklar içinde gelişebilir (İrkeç, 1990). Fayın içinde oluşan lifler de damara paralel harekete maruz kalacaklar, öyle ki lifler kırığın cidarı ile açı teşkil edecek bir şekilde uzanacaklardır.
Şekil 14- Düzensiz fay düzleminde oluşan asbest lifleri (İrkeç, 1990’dandüzenlenmiştir).
Üçüncü tip ise bir kırık boyunca ve değişik yapıdaki kayaçların dokanakları boyunca gelişen liflerdir (Şekil 15). Lifler, serpantinit kafalarını çevreleyen konsantrik tabakalar içinde oluşabilmektedir (İrkeç, 1990) (Şekil 16).
Şekil 15- Fay düzlemindeki uzanımları birbirine parelel asbest lif oluşumları (İrkeç, 1990’dan düzenlenmiştir).
Şekil 16- Serpantin kütleleri çevresinde oluşan asbest lif oluşumları (İrkeç, 1990’dan düzenlenmiştir).
Krizotil asbest oluşumu için gerekli olan şartların birincisi, serpantinitin mevcudiyeti, ikincisi ise elverişli gerilim şartlarının olmasıdır. Üçüncü şart da serpantinin krizotil haline rekristalize olmasına yardımcı solüsyonun var olmasıdır.
Amfibol asbest oluşumu
Amfibol asbest grubuna dahil olan amosit ve krosidolitin oluşumu iki farklı yorumda açıklanabilmektedir.
Ana kayaç: Bu iki mineralin bulunduğu kaya tipine bantlı siderit veya takonit adı verilmektedir (Şekil 17). Bu, oksitlenme bölgesinin altında ardalanan kriptokristalin kuvars ve manyetit tabakalarından meydana gelmiş sedimanter bir kayaçtır. Bazı kısımlarında çok ince kristalli ve değişme riebekit ve grünerit ve bazen de stilpnömelan bulunmaktadır (İrkeç, 1990). Yüzeye yakın yerlerde ise manyetit ve silikatlar genellikle hematit ve limonite okside olmuşlardır. Magnezyum bakımından zengin ribekit ile sodyum bakımından zengin grünerit tabakaları, sedimanter istifin büyük bir kısmını meydana getirirler (İrkeç, 1990).
Şekil 17- Bantlı sideritlerin şematik görünümü (İrkeç, 1990’dan düzenlenmiştir).
Asbest yatakları: İnce kristalli ribekit ve grünerit (lif kütlesi), tabakaların oluşumuna paralel olarak ve tabaka yüzeylerine dik açı yapacak şekilde yerleşmiştir. Afrika Kıt’ası Kuzey Cape bölgesinde sodyum bakımından zengin tabakalar mevcuttur. Buradaki yataklarda liflerin tabakaların kıvrımlı kısımlarında bulunduğu görülmüştür (Şekil 18) (İrkeç, 1990).
Şekil 18- Katlanmayla ilgili asbest lif oluşumu. a-Krizotil lifleri (İrkeç, 1990’dan düzenlenmiştir).
Ribekit ve grünerit lif kütleleri krosidolit ve amosite dönüşebilmektedir (Şekil 19).
Şekil 19- Ribekit ve grünerit lif kütlelerinin krosidolit ve amosit asbeste dönüşümü(İrkeç, 1990’dan düzenlenmiştir).
Bazen ribekit lifleri manyetit tabakalar üzerinde de gelişebilmektedir (Cilliers ve Genis, 1964) (Şekil 20).
Şekil 20- Manyetit kristalleri üzerinde büyüyen ribekit asbest kristalleri (İrkeç, 1990’dandüzenlenmiştir).
Bazen asbest lifleri iki antiklinalin kesişme noktasında da gelişebilmektedir (Şekil 21).
Şekil 21- İki antiklinalin kesiştiği yerde gelişmiş asbest yatakları (İrkeç, 1990’dan düzenlenmiştir).
Bir yanıt bırakın