İNŞAAT MÜH. BÖLÜMÜ GENEL JEOLOJİ. Tabakalı Kayaçların Genel Özellikleri. ÖĞRETİM ÜYESİ : Prof. Dr. Şükrü ERSOY

Transkript

1 İNŞAAT MÜH. BÖLÜMÜ GENEL JEOLOJİ Tabakalı Kayaçların Genel Özellikleri ÖĞRETİM ÜYESİ : Prof. Dr. Şükrü ERSOY

2 Stratigrafi, kayaçların tabakalanmasını, özellikle çökellerin tabakaları çalışır. bileşim köken Yaş ilişkileri Cografik uzanım Stratigrafi Çökel kayaçlar her zaman tabakalıdır. Bazı magmatik ve metamorfik kayaçlar da tabakalı olabilir.

3 T A B A K A L A N M A - L a m i n a l a n m a ÜST T A B A K A ALT

4 T A B A K A L A N M A Homojen Heterojen

5 Tabakanın yataylığı durumu In 1669 da, Nicolas Steno önerdi yatay devamlılık prensibi Çökel tabakaların dışa doğru uzanımı anlamında kullanılmaktadır Tabaka sonlanana kadar tüm yönlerde devam eder Sonlanmalar aniden kopabilir birikme havzasının kenarında Aşındığı yerde Faylarla kesildiği yerde

6 Tabaka geçişle sonlanabilir Tabakalar yana doğru geçiş gösterebilir Bir başka kayaç birimin olduğu yani litolojinin değiştiği yerde giderek incelebilir İnce birimlere ayrıldığı yerde dallanır veya çatallanır Litolojinin değiştiği yerde, yatay geçiş olur Bileşimi ve dokusu değişir Ya da giderek farklılaşır

7 Dereceli Tabakalanma Çapraz Tabakalanma Çapraz Tabakalanma Mercek biçimli Çapraz tabakalanma Tekne biçimli Çapraz tabakalanma Balık kılçığı Çapraz tabakalanma

8 KONKORDANS Konkordan Tabakalar DİSKORDANS Diskordan Tabakalar

9 Tabakalı çökel kayaçlar Resimdeki çökel kayaçlarda tabakalanma kumtaşı ve şeyil tekrarlanmasından oluşmaktadır

10

11 Diskordans düzlemi Açılı Diskordans

12 TRANSGRESYON (Denizin Karaları Basması) REGRESYON (Denizin Karalardan Çekilmesi)

13 Transgresyon Değişen deniz düzeyi değişimi birikme fasiyeslerinin dağılımını büyük ölçüde etkiler Transgresyon işlemi (deniz düzeyinin yükselmesi) : okyanus yükselir ve kıta kenarlarını örter. Kıyı çizgisi karaların içlerine doğru hareket eder.

14 Bangladeş için denizel transgresyon (deniz basması senaryosu) senaryosu Milliman vd. (1989).

15 Regresyon (deniz çekilmesi) Regresyon (deniz çekilmesi) işlemi deniz düzeyinin alçalmasına neden olur Kıyı çizgileri kıta içinden çekilerek denize doğru geriler

16 transgresyon sırasındaki sedimentasyon (birikme) sırasında aşmalı (onlap) seri oluşturur.

17 Transgersyon ve Walther Yasası Vertical sequences of sedimentary facies result from superposition of laterally adjacent depositional environments

18 Regresyon sırasında sedimentasyon çekilmeli (offlap) seri oluşturur.

19 Transgresyon ve Regresyon un nedenleri Kıtaların yükselmesiyle regresyon olur Kıtanın çökmesiyle transgresyon Küresel buzullaşma regresyona neden olur Çünkü, buzullarda fazla miktarda su tutulur Hızlı deniz tabanı yayılması, Okyanus ortası sırt sisteminde genişleme olur, Ve deniz suları kıtalar üzerine ilerler Yavaşlayan deniz-tabanı yayılma hızı ise Okyanus havzalarının hacminin artmasına Ve regresyona neden olur

20 75 milyon yıl önceki Regresyon Mancos Şeyili üzerindeki Mesa Verde Kumtaşları

21 Tabakalı Kayaçların Deformasyonları Tanımlar Doğrultu, eğim, gidiş ve dalım Kıvrımlı tabakalar Çatlaklı kayaçlar Faylı Kayaçlar

22 TANIMLAR Tektonik Deformasyon Germe/Gerilme (Stress) ve Yönlü Basınçlar Tektonik - Yapısal Jeoloji Eğik, Dik, Devrik ve Yatık Tabakalar

23 Dünyadaki stres (gerilim) dağılımı Dynamik/mekanik analiz: deformasyonları yaratan stresleri yorumlar - Tektonik stresler

24 YÖNLÜ KUVVETLER 1- Sıkıştırma/Kompresyon 2- Germe (Gerilme)/ Tansiyon 3- Makaslama

25 Yatay, Eğik, Dik, Devrik, Yatık Tabaka

26 Düşey Tabakalar

27 Eğik Tabakalar

28 Doğrultu ve eğim

29 Kıvrımlı Tabakalar

30 Monoklinal Kıvrım

31 Monoklinal Kıvrım

32 Kıvrımlar özellikle çökel kayalarda tanımlanabilen önemli yapılardır. Basit bir kıvrım iki kanat ve bu iki kanadı birbirinden ayıran bir reze çizgisinden oluşur Reze çizgisi kıvrımda en fazla kıvrımlanan noktaları birleştiren çizgidir Bir kıvrımın etkilediği tabakaların reze çizgilerinden geçen düzleme eksen düzlemi denir. Kıvrımlar

33 Kıvrım sınıflaması Kıvrımlar kanatlarının yönelimine bağlı olarak çeşitli kategorilerde sınıflanırlar. Yaşlı tabakaların çekirdeğinde yeraldığı ve kanatları birbirinden uzaklaşan kıvrımlara antiklinal, genç tabakaların çekirdeğinde yeraldığı, kanatları birbirine doğru eğimli kıvrımlara ise senklinal denir.

34 Senklinal

35 Senklinal

36 Senklinal

37 Kıvrım Grupları

38 Ana Kıvrım Tipleri Antiklinal : Kıvrımlar en geç tabakaların yönünde konvekstir. Semer ya da eyer şeklinde yapıdır. Senklinal : Kıvrımlar en yaşlı tabakalar yönünde konvekstir. antiklinal sinformal antiklinal senklinal Antiform : yukarı konveks Sinform : aşağı konveks *basit jeometrik tanım antiformal senklinal

39 Bölgesel yapılar küçük kıvrımlardan oluşan kanatların bulunduğu geniş bir kıvrımdan oluşur.

40 Assimetrik Antiklinal

41 Yatım = Bir düzlem üzerindeki çizgi ile yatay (doğrultu çizgisi) arasındaki açı düzlem üzerinde ölçülür

42 Erozyondan önce kıvrımlı tabakalar

43 Erozyondan sonra kıvrımlı tabakalar Aşınmış Antiklinal, merkezde yaşlı kayaçlar, Senklinal ters tarafta

44 Topografya bir Antiklinal yapısının tersine olabilir Erozyon öncesi ve sonrası Merkezde yaşlı kayaçların olduğuna dikkat edin!

45

46 Topografya bir Antiklinal yapısının tersine olabilir Erozyon öncesi ve sonrası Az Dayanıklı Kayaç Dayanıklı kumtaşı Senklinal sırtı Erozyon öncesi Erozyon sonrası Kıvrım ekseninde dayanıklı kayacın bulunduğu Senklinal Merkezde yaşlı kayaçların olduğuna dikkat edin!

47 Kıvrım simetrisi a) Simetrik ya da açık kıvrımlar b) Asimetrik kıvrımlar c) Devrik kıvrımlar d) Yatık kıvrımlar e) Dalımlı kıvrımlar

48 Çeşitli kıvrımlar Eksen düzlemi a- Simetrik (açık) kıvrım

49 Çeşitli kıvrımlar Eksen düzlemi Düşey değil b- Asimetrik (açık) kıvrım Daha büyük basınç Yönü

50 Çeşitli kıvrımlar c- devrik kıvrım

51 Çeşitli kıvrımlar Eksen düzlemi Yatayımsı olur Her iki yönde Direk büyük basınç d- Yatık kıvrım

52 d- Yatık kıvrım

53 YATIK KIVRIM

54 Kıvrımlar kanatların simetrisine göre simetrik, asimetrik, devrik ve yatık olarak da sınıflanırlar

55 geniş (>90) açık (70-120) Kıvrım açıklığına göre sınıflama : dar (~10) izoklinal (~0)

56 Dom ve Basen Dom Genç kayaç Basen Yaşlı kayaç

57 Kıvrımlar neden önemlidir? Yerkabuğu deformasyonunun ya da büyük dağ kuşaklarının temelini oluştururlar

58 Avrupa Ve Türkiye nin Kıvrımlı Dağ Kuşakları

59 Antiklinal ve Petrol kapanı Petrol kuyusu Petrol birikimleri Geçirimsiz kayaç

60 Yaygın görülen kıvrımların adları Şevron (Chevron) tipi kıvrım: düzlemsel tabakalar dar bir tepe noktasında buluşur

61 Bazı özel kıvrımlar Şevron (Chevron) tipi kıvrım: düzlemsel tabakalar dar bir tepe noktasında buluşur

62 Paralel kıvrımlar : tabaka kalınları kıvrım boyunca değişmez

63 Benzer kıvrımlar tabaka kalınlığı kıvrım boyunca değişir ve tepe kısmında artar Yanlarda (=kanatlarda) azalır

64 Disharmonik Kıvrım

65 İleri Deformasyon Sonunda Kayaçlar Çatlar, Kırılır, Kopar, Faylanır, Ötelenir

66 Basınç başlangıç Gevrek sünek Mermerdeki deformasyon deneyleri A. Kronenberg

67 Çatlaklar Tensional, compressional, sets Çatlak takımı yükselme

68 Kıta kabuğunun yükselmesi ve erozyonu sırasında çatlak oluşumuna 3 mekanizma katkı koyar. (1) Soğuma sırasında büzülme (2) Poisson etkisi, sözgelimi düşey yönde kayacın genleşmesi ve yük boşalımı sırasında yatay büzülmeler (3) Membran etkisi- tabakanın bükülmesi arttıkça genleşmenin meydana gelmesi

69 Domlar yatay değil, düşey sıkışmayla oluşur David Rogers Little Shuteye, Sierra Nevada, CA Casey Moore, UCSC

70 Çatlak dizilimi

71 Soğuma Eklem -- Çatlakları: Termal büzülme sonucu oluşurlar

72 Tektonik çatlaklar : erozyonel yük boşalımıyla ilgili olarak ortaya çıkan gerilmelere ek olarak tektonik gerilmelerden etkilenir

73 Mermer çatlaklarında gelişen kalsit damarları, Laurel Dağı., Kaliforniya Kumtaşında çatlaklar boyunca oluşan ayrışma

74 Viskoz (akıcı) davranış Kayaçlar akıcı bir davranış sergileyebilir

75 Kırılgan fay Sünek makaslam a Kırılgan - sünek m akaslama zonu

76 Kırılgan (gevrek=brittle) ve sünek (ductil) geçişi

77 BİR FAY DÜZLEMİNİNİN DOĞRULTU VE EĞİMİ

78 Eğim atımlı Normal fay Graben Horst Eğim atımlı Ters fay Yanal atımlı fay

79 Stres (gerilme) eksenleri ve faylar Ters faylar Normal faylar Doğrultu atımlı faylar Ana gerilme eksenleri

80 Hem doğrultu, hem de Eğim atımlı Verev Atımlı Fay

81 Doğrultu atımlı fay Doğrultu atımlı fay

82 Deprem sonucu doğrultu atımlı faylanma

83 NORMAL FAYLANMA

84 Ters Faylanma

85 Atım (Slip) ve Separasyon (Separation) Slip: Gerçek göreceli öteleme Separation: Görünür göreceli öteleme

86 Horst ve Graben Oluşumu

87 Horst ve Graben Oluşumu (İZLANDA) ATLANTİK OKYANUSU

88 Ters faylar yar kabuğunda daralmaya, kısalmaya neden olur.

89

90 Bu fay sağ yönlü mü? Yoksa sol yönlümdür? Las Vegas Makaslama Zonu

91 Zaman ve Jeolojik Zaman

92 Zaman kritiktir : Dağlar 1 metre/5000 yıl hızla oluşur Rocky ler and Alpler in (3000 m) İçin 15 milyon gerekir Atlantik Okyanusu 4 cm/yıl hızla açılır okyanus havzası yaklaşık 200 milyon yılda oluşur is Bunların her ikisi de jeolojik zaman için hızlıdır yerin yaşı is 4.6 milyar yıldır Kıyaslama: Tırnak yılda 1-2 cm uzar

93 Orta Çağ da Kilise ile Gözlemci Bilim Arasındaki İlk Tartışma Yerin Oluşum Zamanı Üzerinedir. 1- Kilise İncil de adı geçen Tufan söylencesinden dolayı afetçilik başka deyişle Katastrofizm görüşünü benimsemiştir. Jeolojinin kurucusu James Hutton (1830) Tekdüzecilik (uniformitaryanizm) prensibini ileri sürdü. şimdiki olaylar geçmişin anahtarıdır 2- Kilise, İncil e göre 6 günde yaratıldı. Modern jeolojiye göre ise Dünya nın yaşı 4.6 milyar yıldır. James Hutton

94 Piskopos Ussher Piskopos Ussher Dünya nın MÖ 23 EKİM 4004 tarihinde oluştuğunu iddia etti. Bu görüş uzun süre bilimin önünde engel olarak kaldı John Lightfoot ( ) ise yeryüzünün sabahın 9:00 unda oluştuğunu söyledi James Ussher ( )

95 James Hutton ( ) Yerin Teorisi (theory of the Earth) adlı eserinde Yerin yaşının milyonlarla ifade edilmesi gerektiğini söyledi. Bu durum tekdüzeciliğin temel kavramlarından bir olarak kabul edilir. Hutton, tüm kayaçların oluşumunda magmatik faaliyetlerin an etken olduğunu ifade etmiştir (Neptünist ya da Plütonist).

96 Jeoloji Prensiplerinin gelişimi Nicolaus Steno ( ) İnsan ile yeryüzü aynı anda oluşmadığı fikri kritik noktadır Fosiller bir zaman yaşayan organik canlılardır Çökel tabakalar yaşlıdan gence doğru sıralanmıştır (Süperpozisyon ilkesi) Formasyon ve fasiyes kavramları

97 Nicholas Steno ( )

98 William Strata Smith ( ) Biyostratigrafi

99 Charles Lyell

100 Bruce Railsback, 2002

101 Jeolojik Yaş Göreceli Yaş Mutlak Yaş

102 Geçmişi anlamak Göreceli zaman Göreceli zamanı tayin etmek için kullanılan prensipler Uyumsuzluklar (Unconformities) Kıyaslama (Korelasyon) Standart Jeolojik Zaman Cetveli Jeokronoloji jeolojik olayların ve işlemlerin zamanını çalışır

103 Mutlak Yaş Saptama Yöntemleri Varv yöntemi (De Geer, 1905) Dendrokronoloji (ağaç halkalarından) Çökelme hızı Karakteristik fosil Tuz Yöntemi Radyometrik yaş

104 Kuzen tek gözlü bir köpeğe sahiptir Hizmetçi araba kullanıyor Ahçı motorsiklet kullanıyor Çocuk bisiklet kullanıyor Bahçevan işe yürüyerek gidiyor Göreceli Yaş Vaka : Suç alanı

105 1. Tabakalar Orijinalde yataydır prensibi

106 2. Superposizyon Prensibi En genç tabaka En yaşlı tabaka

107 3. Yanal Devamlılık Prensibi Çökelme havzası tabanı Tabakalanma çökelme Havzasının kenarında İncelerek son bulur Tabakalanma farklı türdeki çökellere geçiş gösterir

108 4. Kesen- Kesilen Prensibi

109 5. İnküzyon Prensibi

110 6. Canlı Topluluğu Prensibi Baron Cuvier tarafından çizilmiştir( )

111

112 Litostratigrafik Kıyaslama Formasyon gibi litostratigrafik birimleri kıyaslanması

113 Tabakalar başlangıçta yataydır Lateral Continuity Yeni biriken çökel kayaçlar deformasyona uğramadan önce yataydır

114 İnküzyonları kullanarak bir diskordansı tanımlamak

115 Fig. 5.1 kumtaşı Diskordans düzlemi şeyil Göreceli yaşı tayin etmek

116 Kesen kesilen ilişkisi Göreceli Yaş

117 Jeolojik yapılar Oil Reservoirs

118 Göreceli Yaşlandırma Sedimenter kayaçların mutlak yaşları Genellikle saptanabilir Mağmatik ve metamorfik kayaçlarla ilişkili olarak radyometrik tarihlendirme yapılabilir

119

120 Mutlak Yaşlandırma Varv Kronolojisi Varvlar göl tabanlarında ya da okyanus tabanlarında biriken paralel tabakalardan oluşur. Bir yıllık mevsimsel birikme bir çift tabaka ile temsil edilir. Lamina (ağaçlardaki yıllık birikme halkalarına benzer) Göldeki ya da büyük su kütlelerinde yıldan yıla değişen mevsimsel koşulları yansıtır Deniz tabanından ya da göllerden çıkarılan karot örnekleri birkaç milyon yıldan 200 milyon yıl kadar geriye gider.

121 Varv Yöntemi

122 Dendrokronoloji ağaç halkalarından tarihlendirme

123 Karakteristik Fosil Kavramı Bir dönemde ortaya çıkmış, yaşamış, gelişmiş ve yok olmuş canlı topluluklarıdır

124 Jura dinozorlarının fosilleri Morrison Formasyonu kumtaşları, DNM, Vernal, Utah

125 Ordovisiyen Kireçtaşı içindeki Brachiopod (karından bacaklılar) Brachi = karın Poda = ayak fosilleri

126 Ordovisiyen deniz tabanı (canlandırma)

127 Bozulmamış organizma 40,000-yıl yaşında donmuş bebek mammut 1971 yılında Sibirya da 1.15 m uzunlukta ve 1.0 m boyunda Kıllı derili Ayaklarının etrafındaki kıllar hala görülüyor

128 Bozulmamış Organizma amber içinde korunmuş böcek Katran içinde korunmuş böcek

129 Değişime uğramış taşlaşmış ağaç kalıntısı Taşlaşmış ağaç kütük (Kolarado ulusal parkı) Volkanik çamur akıntıları 3-6 m derinlik Alt kısmı örtülü Bu parkta daha pek çok ağaç bulunmaktadır

130 Fosilli kireçtaşı

131 Sedimenter kayaçlarda geçmişi okuma Fosiller eski canlıların kalıntı ya da izleridir Pekçok organizma yaşadığı yere uyum göstermiştir. Birikme ortamını anlamak için fosil organizmaların yapısını yaşayanlarla kıyaslamak faydalıdır

132 Mutlak Yaşlandırma Radiometrik tarihlendirme izotopların radyoaktif bozuşmasına dayanır İzotopların bozuşma hızı sabit olduğundan bozuşma hızı hesaplanabilir. izotopların yarılanma ömründen dayanıklı (stabil) ürünler ortaya çıkar. Ana izotopların ürün izotoplara oranını ölçmek bazı kayaçların mutlak yaşlarını ölçmeye yarar

133 Mutlak tarihlendirme izotopları URANYUM KURŞUN (U 238 Pb 206 ) Yarılanma ömrü : 4.5 milyar yıl Tarihlendirme aralığı : 10 milyon 4.6 milyar URANYUM KURŞUN (U 235 -Pb 207 ) Yarılanma ömrü : 713 milyon yıl Tarihlendirme aralığı : 10 milyon 4.6 milyar yıl POTASYUM-ARGON (K 40 -Ar 40 ) Yarılanma ömrü : 1.3 milyar yıl Tarihlendirme aralığı : 100, milyar yıl KARBON-14 (C 14 -N 14 ) Yarılanma ömrü : 5730 yıl Tarihlendirme aralığı : ,000 yıl

134 Radyokarbon (C 14 ) Yaş Yöntemi

135 Kıtasal kabuk heterojendir Kıtasal kabukların yaşları Kratonlar : pembe, sarı, kırmızı, yeşil Dağ kuşakları (çerpışma yerleri): kahve ve açık mavi (kıtalar) Dikkat!: yaşlı kısımlar iç kısımda, genç olan kısımlar ise kenarlarda

136