FİZİKSEL JEOLOJİ-I DERS NOTLARI

Transkript

1 FİZİKSEL JEOLOJİ-I DERS NOTLARI Doç.Dr.Kadir Dirik HÜ Jeoloji Mühendisliği Bölümü 2005

2 1 I.1. Yerküre nin oluşumu (Nebula teorisi) I. GİRİŞ Şekil I.1. Nebula teorisini açıklayan diyagram I.2. Yerküre nin iç yapısı Yerküre nin iç yapısının incelenmesinde pek çok yöntem geliştirilmiş olup bunlardan en gelişmiş olanı jeofiziksel yöntemlerdir. Yerküre nin fiziksel özelliklerinden yararlanarak uygulanan bu yöntemlerden elde edilen verilere göre, yerküresi yüzeyden merkeze doğru Kabuk, Manto ve Çekirdek olmak üzere üç kısma ayrılır (Şekil I.2, 3, 4, 5). I.2.1. Kabuk Kabuğun, Kıtasal abuk (continental crust) ve Okyanusal kabuk (oceanic crust) olmak üzere iki çeşidi vardır. Kıtasal kabuğun ortalama yoğunluğunun 2.7 gr/cm 3, kalınlığının ise ortalama km (yüksek dağ zincirlerinin altında km) olmasına karşın, okyanusal kabuğun yoğunluğu 3.0 gr/cm 3, ortalama kalınlığı ise 6 km dir. Ayrıca kıtasal kabuk daha yaşlı kayaçları kapsamaktadır. Kıtasal kabuğun yaşı milyon yıla çıkabilirken okyanusal kabuk hiçbir yerde 200 milyon yıldan daha büyük yaş vermemektedir. Diğer yandan kıtasal kabuğun çok karmaşık yapısı ve bileşimine karşılık okyanusal kabuk basit yapısı ve homojen/uniform bileşimi ile karakteristiktir.

3 2 Şekil I.2. Yerkürenin Kabuk, Manto ve Çekirdekten oluşan iç yapısını ve bunların kalınlıkları ile fiziksel özelliklerini (yoğunluk, basınç, sıcaklık ve P-S dalgalarının hızı) gösteren diyagram Şekil I.3. Dünyanın iç yapısı: Kabuk (crust), Manto (mantle), Dış çekirdek (outer core), İç çekirdek (Inner core)

4 3 Şekil I.4. En yüksek dağlarla en derin okyanus çukurları arasında yeryüzünün değişik seviyelerini gösteren eğri Şekil I.5. Yerkabuğu ve Manto nun üst kısmının basitleştirilmiş kesiti

5 4 I.2.2. Manto Kabuk ile manto arasındaki sınır, bir süreksizlik yüzeyi olup, 1909 da Yugoslav jeofizikçi Andrija Mohorovicic tarafından saptanmıştır. Bu süreksizlik Mohorovicic süreksizliği yada MOHO (M) süreksizliği olarak bilinmektedir (Şekil I.5). Bu sınır P ve S dalgalarının hızlarındaki değişmeyi, dolayısı ile farklı kayaçların varlığına işaret etmektedir. Mantonun en üst kesimi sağlam, kırılgan kayaçlardan oluşmakta ve km derinliğe kadar uzanmaktadır. Kabukla beraber mantonun bu en üst bölümüne Litosfer denir. Litosferin altında ise Astenosfer yer almaktadır (Şekil I.2, 8). Astenosfer okyanuslar altında km, kıtalarda ise 700 km derinliğe kadar uzanmaktadır. Astenosfer litosfere nazaran daha az rijid ve zayıf, kolaylıkla plastik deformasyona uğrayabilen bir malzemeden oluşmaktadır. Yerkürenin km derinlikleri arasında kalan bölgesine alt manto adı verilmektedir. Bu bölgede yer alan kayaçlar daha yoğun ve elastiktir (Şekil I 6). Genel olarak manto, yerkabuğunda gelişen olayların oluşumuna neden olan kuvvetlerin ve enerjinin kaynağı durumundadır. I.2.3. Çekirdek Kabuktan mantoya geçişte olduğu gibi mantodan çekirdeğe geçişte bir süreksizlik zonu ile belirlenmektedir. Yeryüzünden 2900 km derinlikte yer alan bu süreksizlik zonuna Wiechert- Gutenberg zonu adı verilmektedir. Yer içinde önemli bir geçiş zonu olan bu zonda cisimlerin fiziksel özelliklerinde büyük değişiklikler olmaktadır. Mantodan çekirdeğe geçerken cisimlerin yoğunluğu artmakta, P-dalgalarının hızı düşmekte, S-dalgaları sınır bölgesini geçememektedir. Çekirdek levhaların hareketlerinde rol oynamakta ve yerin manyetik kaynağını oluşturmaktadır. Çekirdeğin asıl maddesini Fe/Ni oluşturmakta olup dış çekirdek sıvı iç çekirdek ise katı haldedir. Şekil I.6. Dünya nın iç yapısını oluşturan metallerin dağılımı

6 5 Şekil I.7. Tüm dünyayı (whole Earth) ve Dünya nın kabuğunu (Earth s Crust) oluşturan elementler Şekil I.8. Kabuk (crust), litosfer (kabuk + en üst manto) ve astenosferi gösteren diyagram Şekil I.9. Isınan bir kaptaki suda (a) ve üst mantodaki (b) konveksiyon akıntılarını gösteren diyagram

7 6 I.3. Levha (plate) ve levha sınırları (plate boundaries) Yer yuvarının dış kısmını oluşturan km kalınlıkta ve rijit özellikteki Litosfer, Astenosfer üzerinde hareket halinde olan 7 büyük levhadan (plate) meydana gelir. Bu levhalar Avrasya, Pasifik, Avustralya, Kuzey Amerika, Güney Amerika, Afrika ve Antartik levhalarıdır. Şekil I.10. Dünya üzerindeki önemli levhalar Üç çeşit levha sınırı olup bunlar: 1- Ayrılan uzaklaşan levha sınırları (Divergent plate boundaries) 2- Birleşen-yaklaşan (Convergent plate boundaries) 3- Birbirine nazaran kayan veya transform levha sınırları(transform plate boundaries) Şekil I.11. Ayrılan / uzaklaşan (divergent), yakınlaşan (convergent) ve transform (transform) levha sınırları

8 7 Şekil I. 12. Ayrılan, yakınlaşan ve transform levha sınırları

9 8 Şekil I.3. Dünyanın iç yapısı: (Kabuk (crust), Manto (mantle), Dış çekirdek (outer core), İç çekirdek (inner core) Şekil I.6. Dünya nın iç yapısını oluşturan metallerin dağılımı

10 9 Şekil I.7. Tüm Dünyayı (whole Earth) ve Dünya nın kabuğunu (Earth s Crust) oluşturan elementler Şekil I.8. Kabuk (Crust), Litosfer (kabuk + en üst manto) (Lithosphere) ve Astenosferi (Asthenosphere) gösteren diyagram

11 10 Şekil I.9. Isınan bir kaptaki suda (a) ve Üst Mantodaki (b) konveksiyon akıntılarını gösteren diyagram

12 11 Şekil I.10. Dünya üzerindeki önemli levhalar Şekil I.11. Ayrılan/uzaklaşan (divergent), yakınlaşan (convergent) ve transform (transform) levha sınırları

13 12 Şekil I.12. Ayrılan, yakınlaşan ve transform levha sınırları

14 13