LEVHA TEKTONİĞİNE GÖRE OKYANUS ORTASI AÇILMASI

Transkript

1 T.C. SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK MİMARLIK FAKÜLTESİ JEOLOJİ MÜHENDİSLİĞİ JEOKİMYA ANABİLİM DALI KAYAÇLARIN JEOKİMYASAL OLARAK DEĞERLENDİRİLMESİ KONU: LEVHA TEKTONİĞİNE GÖRE OKYANUS ORTASI AÇILMASI Prof. Dr. Nevzat ÖZGÜR YÖNETEN: HAZIRLAYANLAR: (II.Ö) Pınar SAVAŞ İlkay KAYA Sümeyra Yeşim GÖKGÖZ ARALIK

2 İÇİNDEKİLER LEVHA TEKTONİĞİ... 1 Levha Tektoniğinin Tanımı... 1 Levha Tektoniğinin Hareket Mekanizması... 2 Diverjon Levha Sınırlarındaki Jeolojik Olaylar... 2 Diverjon Levha Sınırlarını Belirleyen Kayaç Toplulukları... 5 Diverjon Levha Sınırlarına Bağlı Maden Yatakları... 5 Türkiye de Levha Tektoniği Cevherleşme Denemeleri... 8 KAYNAKLAR... 9 i

3 LEVHA TEKTONİĞİ Levha Tektoniğinin Tanımı Yeryuvarının yapı ve hareketlerini tam olarak konu edinen Levha Tektoniği (Platectonics, Global Tectonics) kavramına göre, yerin dış kısmını oluşturan km kalınlıkta ve rijit özellikteki Litosfer 7 büyük ve birkaç küçük levhadan meydana gelmekte ve bu levhalar (Plates) Üst Mantonun Litosfere kıyasla daha yumuşak ve kısmen akıcı bir bölgesi olan Astenosfer veya düşük hız zonu üzerinde kaymakta, hareket halinde bulunmakta Şekil 1: Yerküresinin dış kısmını oluşturan Kabuk, Litosfer, Astenosfer Üst Manto bölümleri Büyük levhalar; Avrasya, Pasifik, Avustralya, Kuzey Amerika, Güney Amerika, Afrika ve Antartik Levhalarıdır. Küçüklerden bazıları ise; Antiller, Filipinler, kakos ve Nazka Levhacıklarıdır. Levhaların adları her ne kadar kıtaların adlarını taşımakta iseler de kıtaların sınırları ile Levhaların sınırları aynı değildir. Kıtalar kendilerinden çok daha büyük olan levhalar içine gömülmüş, levhalar tarafından pasif olarak sürüklenen yerkabuğu parçalarıdır (Deniz buzulları Aysbergler içinde saklı kalmış kayalar gibi). Türkiye yi ve komşu ülkelerini bu anlamda daha küçük Levhalara (Levhacıklara) ayırmak olanağı da vardır. Şekil 2: Litosferi oluşturan 7 büyük (Avrasya, Pasifik, Avustralya, Kuzey Amerika, Güney Amerika, Afrika, Antartik) ve üç küçük (Filipinler, Nazka ve Kakos) Levhalar. Dalma zonları. Okyanus sırtları ve Transform faylar levhaları birbirinden ayrılırlar. Oklar Levhaların hareket yönünü gösterir Şekil 3: Türkiye nin ve komşu ülkelerin küçük levhaları veya levhacıkları. Astenosfer üzerindeki hareketleriyle birbirlerinden uzaklaşan levhalar okyanus içi sırtlardan gelen yeni manto malzemesi ile genişlerken, birbirleriyle çarpışma durumunda ise bir diğeri altına sokularak mantoya kadar inmekte ve erimekte dolayısıyla küçülmektedirler. Levhalar çoğu hem kıtasal (sial) kabuk hem de okyanusal kabuk (sima) dan oluşmadır. Buna karşın yalnızca kıtasal veya okyanusal levhalar da vardır. 1

4 Sismolojik veriler levhaların bağıl hareketlerinin üç biçimde gerçekleştiğini ortaya koymuşlardır. 1. Levhalar aralarında açıklık bırakarak birbirlerinden uzaklaşırlar. Bunlara Diverjan (uzaklaşan) Levhalar denilmekte ve bu tür levha sınırları da Uzaklaşan levha Sınırları diye adlandırılmaktadır. 2. Levhalar birbirine yaklaşarak çarpışırlar; biri diğeri altına dolar veya üzerine bindirir. Bunlara da Yaklaşan (Konirejon) levhalar, sınırlarına da Yaklaşan Levha Sınırları adı verilir. 3. Levhalar sınırları boyunca birbirine göre kaymışlar, birbirinin yanından kayarak geçmişlerdir. Bunlara (Transform) Levhalar ve sınırlarına da Dönüşümlü Faylı (Transform Faylı) sınırlar adı verilir. Bu üç çeşit hareketle ortaya çıkan sınırlarda birbirinden ayrı kendilerine özgü jeolojik olaylar geçmektedir. Şekil 4: Levha Tektoniğinin Hareket Mekanizması Levha hareketinin mekanizmasında; a) Yayılma merkezi yakınındaki sırtın ağırlığı ile levhanın itilmesi; Şekil 5a: b) Dalmakta olan ağır litosfer dilimi tarafından levhanın çekilmesi; Şekil 5b: c) Mantodaki konveksiyon akımı tarafından levhanın sürüklenmesi; Şekil 5c: d) Sıcak ve yüksek viskoziteli Üst Mantodaki Konveksiyon akımının, soğukgevrek sınır bölgesinin, levhayı oluşturması (PRESS-SIEVER, 1974 ten). Diverjon Levha Sınırlarındaki Jeolojik Olaylar Birbirinden uzaklaşan levhaların sınırlarında meydana gelen olaylar topluluğuna Deniz Tabanı Yayılması denir. Bu olayda, uzaklaşmakta olan levhalar arasındaki boşluğu derinlerden, Astenosferden yükselen sıcak ve kısmen sıvı mağma doldurur. Burada soğuyan ve katılaşan mağma iki tarafa hemen hemen simetrik olarak yayılır, 2

5 uzaklaşmakta olan levhaların kenarlarına eklenir; burada yeni bir okyanus oluşmaya başlar, aslında bugünkü okyanus tabanları (Okyanusal Kabuk) çoğunlukla bu şekilde meydana gelmiştir. Deniz tabanı yayılması genellikle simetrik olarak gelişir. Yayılma merkezinden dışarı çıkan yeni maddeler merkezin her iki tarafında hemen hemen eşit miktarlarda yer alırlar ve kenarlardaki levhalara eklenirler. Bu şekilde yayılma merkezi hep ortada kalır. Şekil 6: Diverjon levha sınırındaki gelişme safhaları. 1: Litosfer üzerinde oturan kıta bloğu altında bir yarık (Rift) oluşmakta ve astenosferden gelme bazaltik mağma bu yarıktan dışarı çıkmakta, yarığın her iki tarafına yayılmaktadır. 2 3: Birbirinden uzaklaşan iki kıta parçası arasında yeni bir okyanus havzası meydana gelmektedir. Kıta parçaları (levhalar) yarıktan (yayılma merkezinden) hemen hemen aynı uzaklıkta bulunur. Litosferin Astenosfer üzerine yaptığı basınç mağmanın yükselmesi için gerekli enerjiyi sağlar. Yükselen sıcak mağmanın soğuması, katılaşarak levha kenarlarına eklenmesi yavaş yavaş meydana geldiği için, yeni çıkan taze mağma yayılma merkezinde ve yakın çevresinde bir yığılma, bir birikme yapar, zamanla burada bir yükseklik (Rise) veya bir sırt (Ridge) meydana gelir. Atlantik ve Hint Okyanuslarında bu sırtlar okyanusun ortasında bulunduklarından, bunlara Okyanus ortası sırtlar adı verilmiştir. Pasifik Okyanusunda ise, durum farklıdır. Orada sırt okyanusunun ortasında değil doğu kenarına yakın bir yerdedir. Şekil 7: Okyanus sırtları, Rift ler ve Transform faylar (Sırtları ve Riftleri enine kesen çizgiler). Rakamlar: Riftlerden çıkarak simetrik şekilde iki tarafa yayılan bazaltik lav akıntılarının milyon yıl olarak belirlerler (E. BULLARD, 1969 dan) Atlas Okyanusu ortasındaki sırt, onu çevreleyen okyanus diplerinden yaklaşık 2500 m yüksektedir. Deniz tabanı yayılmasının yavaş olarak meydana geldiği (2 5 cm/yıl) bu sırtta denizdibi topografyası oldukça engebelidir. Ayrıca sırtın ortasında, doruk kısmında vadi biçiminde derince bir yarık bir hendek (Rift) bulunur. 3

6 Şekil 8: Okyanus sırtlarındaki Riftin (yayılma merkezinin) yapısı (görünümü) ve sırt sırta Transform faylar. C ile D noktaları arasındaki yükseklik farkı, A ile D arasındaki farktan daha fazladır (Georogy tabiy.1973). Yayılma hızının nispeten daha fazla olduğu (6-10 cm/yıl) Pasifik ve Antartik sırtlarında ise topografya daha da engebelidir ve sırtın doruk bölgesinde bir yarık (rift) gelişmemiştir. Yayılma merkezleri (sırt eksenleri) aynı zamanda ısı akışı deyiminin yüksek olduğu (ortalama 2 Kcal/Sam²an) ve normal faylara bağlı olarak küçük mopnetütlü sığ depremlerin (odak derinlikleri 100 km den daha az) sık sık meydana geldiği zonlardır. Okyanus sırtları üzerinde tespit olunan mağnetik anomaliler birbirine paralel şeritler halinde dizilirler ve yayılma merkezine göre az çok simetrik bir sıralanış gösterirler. Bu durum ve mağnetik şeritler oluşturan lav kütlelerinin merkezden kenarlara doğru daha yaşlı ve daha eski oluşları, deniz dibi yayılmasını kanıtlayan deliller olarak gösterilmektedir. Ayrıca mağnetik anomali şeritlerinden bazılarının polaritesi normal (şimdiki gibidir) bazılarının ise terstir (şimdiki durumun tersi). Diğer bir deyimle; yerin mağnetik kutupları zaman zaman nitelik değiştirmekte, kuzey kutbun güney kutup gibi, güney kutbun da kuzey kutup gibi davranmış olduğu anlaşılmaktadır. Bu şekilde mağnetik ters dönmenin peryodu ise değişik olup, ters yerde ortalama yarım milyon yıl iken, üst kretesede 25 milyon yıl gibi uzun bir süreyi kapsamıştır. Şekil 9: Deniz tabanı yayılmasını gösteren bir okyanus sırtının basitleştirilmiş kesiti Şekil 10: Okyanus sırtının iki tarafında simetrik bir sıralanış gösteren ve deniz tabanı yayılmasını kanıtlayan mağnetik polarite şeritleri (Beyazlar normal, noktalı transfers yönlü) ve 3 nokta 3 milyon yılda etkili olan mağnetik polarite dönemleri. 2 blok arasında transform fay zonu. Yerkabuğundaki mağnetizasyonun önemli kısmı okyanusal kabuğun en çok 400 metrelik üst kısmında yer alır. Yerkabuğunun bu ince derisi aynı zamanda jeomağnetik ters dönmelerin tarihçesini de az çok bir kesinlikle ortaya koyar. Karalar üzerinde fosillere dayanılarak yapılan stratigrafik dikey kolonların yerini şimdi okyanus diplerinde normal ve ters yönlü mağnetik şeritlerin yatay sıralanışı almaktadır. 4

7 Deniz tabanı yayılmasının hızı 2 ile 20 cm/yıl arasında değişir, ortalama hız 6 cm/yıl olarak kabul edilir. 2 cm/yıl lık hızla gelişen bir yayılma sonunda, 20 km genişlikte yeni bir litosferin (litosfer parçasının) meydana gelebilmesi için 1 milyon yılın geçmesi gerekir. 4 cm/yıl lık bir hızla 1 milyon yılda 40 km genişlikte yeni bir okyanusal kabuk oluşur (Vine Mathews hipotezi). Diverjon Levha Sınırlarını Belirleyen Kayaç Toplulukları Birbirinden uzaklaşan levha sınırlarında, okyanusal kabuğu oluşturan sırtlarda genellikle koyu renkli, bazik veya mafik kayaçlar yer alır. Bunların başlıcaları: Düşük potasyumlu (toleitik) bazalt lavları, az çok metamorfizma geçirmiş daha eski bazaltlar, dolerit, gabro ve kısmen ergimiş peridodit lerdir. Bunlar zamanla 5-7,5 km kalınlıkta bir okyanusal kabuk meydana getirirler. Okyanus sırtı üzerinde ayrıca, ince zerreli sedimentler, türbiditler, şeyl ve arjilitler, mikritik kireçtaşı ve çörtler, bazen de lav yatakları aratabakalı olarak sıralanırlar. Okyanus sırtında ve Okyanus havzasında oluşan bu kayaç toplulukları, okyanusal litosferin üst kısımlarında meydana gelen bindirmelerle tektonik dilimler (ekaylar) halinde dalma-batma zonu içinde yeralalırlar ve izostotik yükselme ve bunu izleyen aşınma nedeniyle yeryüzünde görülürler, orojenik sıradağın esaslı bir tektonik elemanını oluştururlar. Düzgün bir stratigrafik dizilişi olmayan, karmaşık yapılı bu tektonik dilimlere, ekaylara (slaps) ofiyolit topluluğu denir. Şekil 11: Bir ofiyolit dizisinin ideal kesiti Diverjon Levha Sınırlarına Bağlı Maden Yatakları Deniz tabanı yayılmasının meydana geldiği diverjon levha sınırlarında da önemli metalik sülfür yatakları oluşmaktadır; Kızıldeniz dibindeki ve Kıbrıs taki sülfür cevherleri bu çeşit yatakların tipik örnekleridir. 10 yıl kadar önce Kızıldeniz de 2000 metre derinlikte çok zengin metalik sülfür yatakları keşfedilmiştir. Burada sülfür mineralleri sedimentler içine sızmış, dissemine olmuş durumdadır ve metre kalınlıkta bir cevher yatağı meydana getirmişlerdir. Yatağın 80 milyon ton kuru cevher kapsayan 10 metrelik üst seviyesi işletilmektedir. Cevherin metalik bileşiminde: Ortalama % 29 Fe, % 3,4 Zn, % 1,3 Cu, %1 Pb, % 0,005 5

8 Ag ve % 0,00005 Au bulunmaktadır. Cevher yatağı üzerinde ayrıca, aynı metalleri içeren tuzlu bir eriyik (brine) vardır. Aktif durumda olan Orta Atlantik sırtında, volkanik kayaçlar içinde bölen hidrotermal olarak metal konsantrasyonu meydana gelmektedir; aynı zamanda, sırt üzerindeki sedimentlerde de genellikle demir, manganez, bakır, nikel, kurşun, krom, kobalt, uranyum, cıva ve eser miktarlarda vanadiyum kadmiyum ve bizmut birikmektedir. Hint Okyanusu ndaki sırtlarda da, metalik sülfür birikimi sağlanmıştır. Burada 2200 metre derinlikte yapılan sondajlarda, 430 m kalınlıktaki sediment örtü altından çıkartılan karotların volkanik kayaçları içinde saf bakır damarlarına rastlanmıştır. Kıbrıs taki Trodos Masifi, okyanusal litosferin bir dilimi, bir parçası olarak kabul edilmektedir; masifi oluşturan kayaçların bileşimi ve yataklar şeklindeki sıralanışı okyanus diplerindeki durumun hemen hemen aynıdır. Şekil 12: Okyanus kabuk ve plaka hareketlerinin temel unsurlarını gösteren blok diyagram. Sağda (kıta tarafında) molas çukurlu, And tipi okyanus havzası görülmektedir. Buna ait yataklar Prekombriyen kabuğa ve okyanus tarafında yay-hendek boşluğu ve hendeğe üzerlemektedir. Solda ise ada yayı tipi havza görülmektedir. Depolama havzaları ark-hendek boşluğunda bulunmakta, volkanik yay görülmektedir. Yay gerisi klastik sedimentasyon kamaları gösterilmemiştir. Yay gerisi havzası, Japon Denizi tipi havza konumunu temsil etmektedir. Bunun kendi yayılma eksenleri olabilir veya olmayabilirler. Şekil 13: Bir yayılma ekseni boyunca okyanusal kabuk gelişiminin şematik görünümü. Kabuk tabakalanması ve Kıbrıs tipi masif sülfit yataklarının olası konumları şekilde belirtilmiştir (Cann, 1970 ve Sillitoe, 1972 a). Trados masifinin kuzey kenarında, denizaltı volkanik kayaçlarına bağlı olarak zengin metalik sülfür cevherleri oluşmuştur. Burada Milâry dan bu yana bakır çıkartılmaktadır; adanın ismi de bakır ile ilgilidir (Cyprium, cuprum). Kıbrıs ta ortalama olarak yılda ton bakırlı pirit ve ton bakır konsantrasyonu ihraç edilmekte ve Kromit, jips gibi diğer hammadde satışları ile birlikte yılda 30 milyon dolarlık bir gelir sağlanmaktadır. 6

9 Trados masifinin kuzey kenarındaki Skouriotissa cevher yatağında 6 milyon ton rezerv tahmin edilmektedir. Cevherin bileşiminde: % 2,25 bakır ( % 5 e kadar artar), % 48 kükürt ve % 43 demir bulunur. Mavrovount yatağında ise 15 milyon ton cevher hesaplanmıştır. Buradaki cevherin bileşiminde: % 4,2 bakır, % 48 kükürt, % 43 demir, %4 çinko ve ton başına 7 gram (0,25 ounce) altın ve 7 gram gümüş yeralmaktadır. Skourrotissa cevher yatağının altındaki sedimentlerde ise, ton başına 60 gram altın ve ton başına 360 gram gümüş tespit edilmiştir. Ayrıca demir ve manganezce de zengin olan bu sedimentler cevher taşıyan volkanik kayaç yatakları ile aratabakalıdır. Trodos masifinde gerek denizaltı lavlarına ve gerekse bunlar arasındaki sedimentlere bağlı olarak gelişmiş bulunan zengin cevher yatakları, okyanus diplerinde, yayılma bölgelerinde hidrotermal olarak meydana gelmişlerdir ve kimyasal bileşim bakımından Orta Atlantik Sırtındaki cevherleşmelerin aynıdırlar. Konvesjon ve diverjon Levha sınırlarında aynı zamanda Petrol ve Doğal gaz oluşumuna elverişli ortamlar (havzalar) da gelişir. H. D. HEDBERG e göre, kıta kenarlarındaki yarı kapalı havzalar, Ada yayları ile kıta arasındaki okyanus parçaları petrol birikimi için en uygun sahalardır; buralar geleceğin önemli (ünit verici) petrol yatakları alanlarıdır. Afrika ile Arabistan arasında bir diverjon levha sınırı durumunda olan Kızıldeniz de, 5000 m kalınlıkta kayatuzu yataklarına ve bunların da altında organik çamur tabakalarına rastlanmıştır. Benzer şekilde, Kuzey ve Güney Atlantiğin her iki kenarında yaygın tuz damarları keşfedilmiştir; bunlar, kıta kenarı ile okyanus sırtı arasındaki bölgede, 5000 m derinliklerde gelişmişlerdir. Şekil 14: Konverjon ve diverjon Levha sınırlarında oluşan metalik cevherleşmeleri ve Kıta kenarlarında gelişen petrol ve tuz birikim havzalarını gösterir şematik diyagram (A. RONA, 1973 ten). Tuz ve buna bağlı petrol oluşumu, Kuzey ve Güney Atlantiğin her iki kıyısından Kıta şerfi altında devam ederek, kıta yamacına ve son olarak da Okyanus Sırtına, 5400 metre derinliklere kadar uzanabilmektedir. 7

10 Türkiye de Levha Tektoniği Cevherleşme Denemeleri Ülkemiz üzerinde levha tektoniğine ilişkin denemeler daha çok salt tektonik açısından olmuştur. Bu çalışmalar yalın Türkiye yi sınırlar biçiminde değil, Alp Himalaya zincirinin yeni kuram içinde incelenmesi bir model bulunması ve bu modele yerleştirilmesi kapsamında ele alınmıştır. Bu geniş çalışma içinde ülkemiz üzerinde bir kısım yaklaşımlar yapılmıştır. İlk kez Mc Kenzie bir denemede bulunmuştur. Ona göre, ortada bir Anadolu Levhacığı vardır. Bu levhacık kuzeyden Kuzey Anadolu fayı ile güneyden de Marmaris ten Kıbrıs a uzanan bir dalma kuşağı, oradan da Maraş Erzincan a doğru yine doğrultu atımlı bir fay ile sınırlanmıştır. Dewey ve Bird, bu modeli geliştirmekte, Menderes, Kırşehir ve Ankara zonlarını birer mikrokıta olarak kabul etmekteler. Karadeniz okyanus kabuğu güneye doğru Anadolu Levhacığı altına dalmaktadır. Anadolu levhacığının güney sınırı boyunca gelişmiş olayların gerçek modelinin saptanmasına ilişkin inceleme ve veriler henüz yeterli düzeyde olmamakla beraber, Tetis Okyanus kabuğunun kuzeye, levhacık altına girebileceği düşünülmektedir. Cevherleşme açısından en önemli olay Karadeniz okyanus kabuğunun Anadolu kıta kabuğu ile çarpışması ve okyanus kabuğunun güneye, Anadolu Levhacığı altına batmasından oluşan cevherleşmelerdir. Ülkemizin ikinci önemli cevher kuşağı Toroslar boyunca uzanmakta, Anadolu Levhacığının güney sınırı ile uyuşmaktadır. Bu kuşağın güneyde Cu, kuzeye doğru Pb- Zn biçiminde bir metalojenik provensi yansıtması, cevher oluşumlarının, Mitchel ve Garson sınıflamasında, Okyanus sırtları ve okyanus tabanı veya Kıta çarpışmasıyla oluşma tektonik kuşaklar a daha uygun olduğu düşünülebilir. Bununla beraber gerçek veya gerçeğe yakın sonuçlar, bölgesel, ileri ve ayrıntılı incelemeyi beklemektedir. 8

11 KAYNAKLAR KIRIKOĞLU, M. S., 1992, Maden Yatakları. İ.T.Ü. Maden Fakültesi Maden Yatakları Jeokimya Anabilim Dalı, İstanbul. GÜMÜŞ, A., 1989, Metalik Maden Yatakları. Bilim Ofset, İzmir. KARAMAN, M. E., 1996, Yapısal Jeoloji ve Uygulamaları. Devran Matbaası, Ankara. ATALAY, İ., 1985, Denizaltı Jeolojisi ve Jeomorfolojisi, Süleyman Demirel Üniversitesi Kütüphanesi, Sayı: 275, Isparta. KETİN, İ., 1998, Genel Jeoloji Yerbilimlerine Giriş, İ.T.Ü. Vakfı Yayınları, No: 22, İstanbul. Ketin, İ. CANITEZ, N., 1972, Yapısal Jeoloji. 9