İNM 102: İNŞAAT MÜHENDİSLERİ İÇİN JEOLOJİ MAGMATİK KAYAÇLAR TORTUL KAYAÇLAR METAMORFİK KAYAÇLAR. Kayaç nedir?

Transkript

1 İNM 102: İNŞAAT MÜHENDİSLERİ İÇİN JEOLOJİ MAGMATİK KAYAÇLAR TORTUL KAYAÇLAR METAMORFİK KAYAÇLAR Dr. Dilek OKUYUCU Yerkürenin Yapısı Kayaç nedir? Kayaç, çeşitli minerallerin veya bir tek mineralin; kayaç parçacıklarının ya da hem mineral hem de kayaç parçacıklarının bir araya gelmesinden meydana gelen katı birikintilerdir. Kayaç terimi eski Türkçede sahre, yeni Türkçede külte ve yabancı dillerdeki rock, gestein sözcükleri karşılığı kullanılmaktadır 1

2 Kayaç Türleri 1. Magmatik (püskürük) Kayaçlar 1.1. Plütonik (iç püskürük) Kayaçlar 1.2. Volkanik ve Damar (dış püskürük) Kayaçlar 2. Sedimanter (tortul) Kayaçlar 2.1. Kırıntılı Tortul Kayaçlar 2.2. Organik Tortul Kayaçlar 2.3. Kimyasal Tortul Kayaçlar 3. Metamorfik (başkalaşım) Kayaçlar Kayaçları Oluşturan Mineraller Kayaçları oluşturan, yaklaşık kadar olan ve adlandırılmalarında rol oynayan minerallere esas mineraller; diğerlerine ise ikincil (tali) mineraller denir. ~2000 mineral! Magmatik Kayaçları Oluşturan Esas Mineraller 1. Kuvars grubu mineraller 2. Feldispatgrubu mineraller 3. Feldispatoid grubu mineraller 4. Piroksen grubu mineraller 5. Amfibol grubu mineraller 6. Mika grubu mineraller 7. Peridodit grubu mineraller 2

3 Sedimanter Kayaçları Oluşturan Esas Mineraller 1. Kuvars grubu mineraller 2. Feldispatgrubu mineraller 3. Kil mineralleri 4. Karbonat grubu mineraller Metamorfik Kayaçları Oluşturan Esas Mineraller 1. Kuvars grubu mineraller 2. Feldispatgrubu mineraller 3. Mika grubu mineraller 4. Epidot, granat, sillimanit, andaluzit, kalsit,serpantin, talk, kloritgibi mineraller Kayaçları Oluşturan Başlıca Tali Elementler - Tourmalin - Manyetit - İlmenit - Rutil - Apatit - Zirkon - Topaz 3

4 Yerkabuğunu Oluşturan Kayaçlar Magmatik Kayaçlar Magmanın katılaşmasıyla magmatik kayaçlar oluşur. Magma Magma, herhangi bir köken bölgedeki kayaçların basınç düşmesi, sıcaklık yükselmesi, H 2 O ilavesi gibi etkenler altında bir kısmının ergimesi sonucu oluşan silikat hamuru durumundaki eriyiklerdir. Silikatlar; dünyada ve diğer gezegenlerde yaygın olarak rastlanan silisyum oksijen bileşiklerine verilen addır. 4

5 Magma Magma, içeriğindeki SiO 2 oranına göre 4 gruba ayrılabilir. SiO 2 oranı Tür > %63 Asidik Magma %63-%52 Ortaç Magma %52-%45 Bazik Magma < %45 Ultrabazik Magma Magmatik Kayaçlar Erimiş halde bir silikat hamuru durumunda olan magmanın veya akkorun yer kabuğunun derinliklerinde veya yeryüzünde soğuyarak katılaşması sonucu meydana gelen kayaçlardır. Genel karakterleri ile, kristallerden oluşmuş kütle halinde kayalardır. Magmanın soğuması ve katılaşması derinlerde yavaş yavaş meydana geldiği zaman, tam kristalli plütonikkayaçlar, soğuma ve katılaşma yeryüzünde veya yeryüzüne yakın derinliklerde hızlı veya çabuk oluştuğu takdirde, volkanik ve damar kayaçları meydana gelmektedir. Magmatik Kayaçlar Plütonik Kayaçlar Volkanik ve Damar Kayaçlar Magmatik Kayaçlar 5

6 Magmatik Kayaçlar Plütonik Kayaçlar Yükselen magmanın yeryüzüne erişmeden kabuk içinde herhangi bir derinlikte yerleşmesi ve katılaşması ile oluşan kayalara denir. Derin seviyelerde yerleşen ve katılaşan magmatik kütlelere plütonik ya da derinlik kayaçları denir. Bunlar genellikle iyi kristalleşmiş minerallerden oluşmuş kayaçlardır. Mineraller kayaç türüne göre bir veya birkaç çeşit olabilirler. Eğer magma derinlerde soğursa iri kristaller oluşur. Derinlerde magma ile ortam arasındaki ısı farkı azdır. Çünkü derinlere inildikçe yerin ısısı artar. (jeotermal gradyan:33km'de 1 C) Magma ile ortam arasında ısı farkı az olduğu için iri kristaller oluşur. Derinlik kayaçları tamamen iri kristallerden oluşur; ve bu kristaller yaklaşık eş boyutludur. Magmatik Kayaçlar Plütonik Kayaçlar JEOTERMAL GRADYAN Yeraltına inildikçe, yer sıcaklığını 1 Cderece arttıran derinlik miktarıdır. Normal jeotermal gradyan33 metredir. yani yer altına inildikçe her 33 metrede 1 C derece sıcaklık artışı olması beklenir. Eğer artış 33 metreden daha fazla bir derinlikte gerçekleşirse negatif, daha az bir derinlikte gerçekleşirse pozitifjeotermal gradyan alan olarak adlandırılır. Pozitif jeotermal gradyan alanlar, jeotermal enerji kaynaklarına işaret eder. Magmatik Kayaçlar Plütonik Kayaçlar Plütonik kayaçlar yer kabuğu içinde farklı biçimlerde bulunur ve buna göre adlandırılırlar. İç kuvvetlerin niteliği, yer kabuğunu oluşturan malzemenin özellikleri, yükselen magmanın akıcılığı, yoğunluğu ve hacmi bir sahadaki plütonik kütlelerin biçimini ve bulunuş tarzını belirleyen başlıca etkenlerdir. Biçimleri ve bulunuş tarzları farklı olan ve bu nedenle ayrı isimlerle adlandırılan başlıca plütonik kütle türleri batolit, lakolit, lapolit, filon(dayk), sill(tabaka filonları) ve volkan tıkaçları(nek)dır. Bunlardan alan ve hacim olarak en büyükleri olan ilk üçü genellikle plüton terimi ile açıklanırlar. Plütonların oluşumuna yol açan magmatik olayların tümüne de plütonizma denir 6

7 Magmatik Kayaçlar Plütonik Kayaçlar sill batolit lakolit Magmatik Kayaçlar Volkanik ve Damar Kayaçlar Magmanın yeryüzüne çıkarak, orada soğuması sonucunda meydana gelen katılaşım kayaçlarına dış püskürük kayaçlar veya dar anlamda volkanik kayaçlar denir. Damar Kayaçları: Magma yarı derinlikte soğursa hem iri hem de küçük kristaller oluşur. Yarı derinlik kayaçları, başka bir deyişle damar kayaçları tamamen kristalli ve kristaller iki farklı tane boyutundadır. Volkanik Kayaçlar: Magma yüzeyde soğursa tamamen kristalli bir kayaç oluşmaz. Bunun nedeni yüzeyde magma ile ortam arasındaki ısı farkı fazla olması ve buna bağlı olarak magmanın hızlı soğumasıdır. Bunlarayüzey kayaçları da denir; ki yarı kristalli, porfirik yapılıdır. Kayaç, çoğu kez gözle görülebilen mineral fenokristalleri ve kristal olmayan, camsı bir hamurdan oluşmaktadır. Örneğin; andezit, riyolit, bazalt vb. gibi. Magmatik Kayaçlar Volkanik ve Damar Kayaçlar 7

8 Magmatik Kayaçlar Volkanik ve Damar Kayaçlar Magmatik Kayaçlar Sedimanter (Tortul) Kayaçlar Kayaçların oluşum bakımından farklı ikinci takımını sedimanter (tortul) kayalar veya öteki adıylasedimentitler meydana getirir. Eskiden var olan kayaların akarsular, buzullar, rüzgarlar, dalgalar gibi dış etkenler tarafından aşındırılarak sürüklenen kırıntılarının ve diğer çözülme ürünlerinin, ya da kimyasal yolla yerinde meydana gelen maddelerin normal basınç ve sıcaklık altında su üstünde veya su altındaki ortamlarda birikmesiyle sedimentler (çökeller) oluşur. Sedimentler zamanla çeşitli değişikliklere uğrarlar. Yığılan maddelerin ağırlığı altında sıkışırlar, içerdikleri su dışarı atılır, gözenekleri azalır ve hacimleri küçülür; kendi içlerinde meydana gelen kimyasal olaylarla yeni mineraller oluşabilir; taneler ve kırıntılar arasında bir çimento meydana gelir. Bütün bu süreçlerin sonucunda Sedimentler pekleşerek taşlaşır ve tortul kaya haline dönüşür. Yüzbinlerce, hatta belki milyonlarca yılı kapsayan ve sedimentlerin tortul kaya haline gelmesine yol açan bütün bu süreçlerin tümüne diajenez denir. 8

9 Sedimanter (Tortul) Kayaçlar Sedimanter (Tortul) Kayaçlar Sedimanter (Tortul) Kayaçlar 1. Kırıntılı Tortul Kayaçlar 2. Organik Tortul Kayaçlar 3. Kimyasal Tortul Kayaçlar 9

10 Sedimanter (Tortul) Kayaçlar - Kırıntılı Tortul Kayaçlar Çeşitli büyüklüklerde taş ve mineral parçalarının karalarda ve denizlerdeki tortullaşma havzalarında çökelmeleri ile meydana gelen taneli- parçacıklı kayaçlardır. Değişik boyuttaki tanelerin bir çimento-maddesi ile birleşmeleri, birbirine kenetlenmeleri sonucu katı ve sıkı halde bulunan çimentolu tortul kayaçlar oluşur. örneğin; kumtaşı, konglomera, gibi. Taneleri birbirine bağlayacak, birleştirecek bir madde bulunmadığı hallerde, taneler serbest kalır ve çimentosuz tortul kayaçlar meydana gelir. Örneğin; kum, çakıl, kil gibi. Kırıntılı tortul kayaçların sınıflandırılması ve adlandırılması tanelerin boyutlarına, türlerine, biçimlerine, yuvarlak ve boylanma derecelerine, homojen ve heterojen oluşlarına ve çimento maddesinin bileşimine göre yapılır. Sedimanter (Tortul) Kayaçlar - Kırıntılı Tortul Kayaçlar Sedimanter (Tortul) Kayaçlar - Organik Tortul Kayaçlar Foraminiferler, radyolaryalar, algler, süngerler ve mercanlar gibi kabuklu organizmaların kalıntılarından oluşan kayaçlar dır. Organizmaların katı kısımları burada taşlaşmış, fosil haline gelmişlerdir. Organik tortul kayaçların sınıflaması ve adlandırılması eskiden beri organizmaların kavkılarını ve iskeletlerini oluşturan başlıca maddelerin kimyasal bileşimlerine göre yapılmaktadır. Örneğin, kireçli, silisli, bitümlü, fosfatlı vb. gibi. 10

11 Sedimanter (Tortul) Kayaçlar - Organik Tortul Kayaçlar Sedimanter (Tortul) Kayaçlar - Kimyasal Tortul Kayaçlar Doygun eriyiklerin çökelmesi ve tuzlu suların buharlaşması sonucu meydana gelen tortulardır. Mağaralardaki dikit ve sarkıtlar, deniz kıyılarındaki kireçli ve demirli olitler, kapalı göl kenarlarındaki tuz birikintileri ve kaynaklar etrafındaki taşlaşmalar (travertenler) kimyasal tortulların başlıca örnekleridir. Sedimanter (Tortul) Kayaçlar - Kimyasal Tortul Kayaçlar 11

12 Metamorfik (Başkalaşım) Kayaçlar Tortul veya magmatik diğer kayaçların sıcaklık, basınç, gerilme ve kimyasal aktivitesi olan sıvılar etkisi ile değişmeleri, başkalaşmaları sonucu meydana gelirler. Genelllikle kristallerden oluşmuş, paralel yapılı kayaçlar dır. Bunlara kristalin şistler de denir. Metamorfik kayaçların başlıca özelliği, bunların birbirine paralel düzlemler boyunca ve kolaylıkla yaprak yaprak veya dilim dilim ayrılmaları, bölünmeleridir Metamorfik (Başkalaşım) Kayaçlar - Metamorfizma Metamorfik (Başkalaşım) Kayaçlar - Metamorfizma Metamorfizma: Yer kabuğunun derinliklerinde hüküm süren değişik fiziksel ve kimyasal şartların etkisi ile kayaçlardan katı halde meydana gelen mineral değişikliği veya mineral transformasyonu olayıdır. Mineraller belirli bir sıcaklık ve basınç altında duraylı durumda bulunurlar. Her mineralin kendine öz bir duraylılık sıcaklığı ve basıncı vardır. Eğer sıcaklık ve basınç değerinde bir artma, bir değişme olursa, mineralde de değişme başlar, mineral aynı kimyasal bileşimde başka bir duraylı minarele dönüşür, böylece bir mineral transformasyonu olur ki; metamorfizmanın aslı da budur. 12

13 Metamorfik (Başkalaşım) Kayaçlar - Metamorfizma Metamorfik (Başkalaşım) Kayaçlar - Metamorfizma Büyük ve sıcak bir magma kütlesinin çevresinde meydana gelen metamorfizmaya kontakt veya termal metamorfizma Büyük bir fay veya bindirme düzlemi kenarında oluşan metamorfizmaya dislokasyon veya kataklastik metamorfizma Jeosenklinallerde (dalma-batma zonlarında) dağ oluşum hareketleri (orojenez) ile birlikte meydana gelen metamorfizmaya rejiyonal termodinamo metamorfizma; Dip kısımlarının yavaş yavaş çökmesi ile on binlerce metre kalınlıkta tortuların (sedimentlerin) biriktiği okyanus havzalarında gelişen metamorfizmaya da çökme veya gömülme metamorfizması denilir. Metamorfik (Başkalaşım) Kayaçlar 13

14 Kayaç Oluşum Mekanizmaları Kayaç Türü Magmatik Kayaçlar Tortul Kayaçlar Metamorfik Kayaçlar Oluşum Mekanizması Plütonizma - Volkanizma Diajenez Metamorfizma Kayaçlar bize ne anlatır? Kayaçlar 14

15 15