INS13204 GENEL JEOFİZİK VE JEOLOJİ

1 INS13204 GENEL JEOFİZİK VE JEOLOJİ Yrd.Doç.Dr. Orhan ARKOÇ e-posta : orhan.arkoc@klu.edu.tr Web : http://personel.klu.edu.tr/orhan.arkoc

2 BÖLÜM 2 DÜNYANIN (YERKÜRE) İÇ YAPISI, LEVHA TEKTONİĞİ, YER KABUĞUNU OLUŞTURAN MADDELER ve MİNERALLER

3 2.1. Giriş Dünyanın gelişiminde etkili olan süreçlerden, birinci bölümde anlatılan jeodinamo ve levha tektoniği (plâka tektoniği)sistemleri iç süreçler olarak tanımlanır. Bu sistemler temelde, sıcaklığın dünyanın merkezinden dışarı doğru göreceli olarak azalması ve buna bağlı olarak dünyanın iç çekirdeği ile üzerindeki katmanları arasında doğan sıcaklık farkından kaynaklanırlar.

4 Söz konusu sıcaklık farkı, dünyanın dış çekirdek ve manto katmanlarında yer alan akışkan malzemelerin derinden yukarıya doğru hareket etmesine ve böylece konveksiyon(taşınım) akımları (convection currents) adı verilen büyük iletim sistemlerinin oluşmasına neden olurlar. Dış çekirdek, ağırlıklı olarak ergimi demir elementinden oluştuğundan dolayı, bu alandaki konveksiyon akımları, mantodakine oranla çok daha hızlıdır. Elektrik iletkenliği yüksek olan ergimiş demir bileşenli dış çekirdekte oluşan bu hızlı konveksiyon akımları, iç ve dış çekirdeğin dönüş hızları arasındaki farklılığa da bağlı olarak katmanlar arasında doğal bir dinamonun (Dinamo, hareket enerjisini içindeki mıknatıs ve bobin sayesinde elektrik enerjisine dönüştüren bir araçtır) oluşmasına neden olur.

Jeodinamo sistemini oluşturan bu ilişki sonucunda, ekseni dünyanın ekseninden 11 o lik bir farklılığa sahip olan doğal bir mıknatıslanma ve buna bağlı olarak da dünyanın manyetik alanı meydana gelir. 5

6 Konveksiyon akımlarının ikincisi ise daha çok silikat bileşenli mağmadan oluşan Manto tabakası içerisinde meydana gelir. Dış çekirdeğin ana bileşeni olan ergimiş demire oranla, elektriklenme ve akmaya karşı çok daha dirençli olan silikat bileşenli malzeme içerisinde gelişen konveksiyon akımları, bu bölümün temel konusu olan levha tektoniği sistemini oluştururlar.

Jeodinamo, Levha Tektoniği 7

8 Levha tektoniği sistemi çerçevesinde dünyada meydana gelen dinamik olaylar, jeolojik dönemler içerisinde kıtaların (levha parçaları) birbirlerine göre hareket etmelerine neden olur. Alman meteorolog Alfred Wegener (1880-1930) tarafından günümüzden yaklaşık yüz yıl kadar önce ortaya atılan kıtaların kayması teorisinin, daha sonraki çalışmalarla ortaya konulmuş olan temel hareket mekanizmasını oluşturan bu sisteme göre; litosfer ile astenosfer arasındaki ilişkiye bağlı olarak kıtalar birbirlerine göre uzaklaşmakta, yakınlaşmakta veya yanal yönde hareket etmektedirler.

https://www.youtube.com/watch?v=ooi542f5p0y 9

10 Bu hareketlerin sonucunda uzaklaşan kıtalar arasında yeni okyanuslar gelişirken, yakınlaşan kıtalar arasında kalan okyanuslar yok olmakta ve kıtaların çarpışma zonları boyunca büyük da kuşakları meydana gelmektedir. Dünyanın bu iç dinamiği sonucu, okyanuslar ve dağ kuşakları gibi jeolojik dönemler içerisinde çok yavaş olarak gelişen oluşumlar meydana gelirken, bu dinamik kendini ayrıca depremler ve volkanik faaliyetler gibi anî ve olaylarla da göstermektedir.

11 2.2. Dünyanın (Yerküre) İç Yapısı Yerin şekli, geometrik yönden tam bir küre olmayıp, ekvator bölgesi yerin kendi ekseni etrafında dönmesi nedeniyle biraz şişkin, kutuplar bölgesi ise basıkçadır. Kutupları birleştiren eksen ile ekvatordan geçen çap arasında 42,77 km lik bir boyut farkı vardır.

Ortalama olarak 6.371 km lik bir yarıçapa sahip olan dünya, değişik fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip katmanlardan oluşur. Söz konusu katmanlar, yaklaşık yüz yıl kadar önce dünya çapında bir sismograf ağının kurulmasının ardından, bir titreşim hareketi olan depremler sırasında oluşan P ve S dalgalarının küresel anlamda kaydedilmesi sonucu belirlenebilmiştir (Bölüm 8). 12

P ve S dalgalarının kaydedilemediği ve bu nedenle gölge zonları olarak adlandırılan bölgelerin oluşması nedeniyle dünyanın çekirdeği olduğu sonucuna varılmış ve S dalgaları sıvı ortamdan geçemediklerinden dolayı dünyanın dış çekirdeğinin sıvı nitelikte olduğu düşünülmüştür. 13

14 Bu sonuç, söz konusu dalgaların yer altında değişikliğe uğruyor olduğunun ve dolayısıyla yer altında bu değişikliği yaratabilecek bazı katmanların bulunması gerektiği sonucunun ortaya çıkmasını sağlamıştır. Daha sonra yapılan ayrıntılı sismolojik çalışmalar sonucunda, çekirdeğin sıvı olan dış katmanı içerisinde katı bir iç çekirdeğin bulunduğu belirlenmiştir.

15 Sismograf istasyonlarının sayılarının artması ve laboratuar ortamlarında yapılan deneysel çalışmalar, dünyanın oluşturduğu katmanları ve bunların sismik (deprem veya yer titreşimine ilişkin) özelliklerinin daha da detaylı olarak anlaşılabilmesini sağlamıştır. Bu çalışmalara volkanik kayaçlar üzerinde yapılan araştırmalar ve astronomi araştırmalarından elde edilen verilerin de katılması ile katmanların fiziksel ve kimyasal özellikleri hakkında da bilgi edinme imkânı bulunmuştur.

16 Söz konusu araştırmaların sonuçlarına göre; Dış çekirdek yeryüzünden 2.890 km derinlikten itibaren başlamakta ve bu derinlik dış çekirdek ile üzerinde yer alan Alt Manto sınırını teşkil etmektedir. Alt Manto-Dış Çekirdek arası bu sınıra Gutenberg Süreksizliği denmektedir. Burada; cisimlerin fiziksel durumlarında büyük değişiklik olmakta, yoğunluk 5,5 gr/cm 3 ten 10 gr/cm 3 e yükselmekte, P-dalgalarının hızı 13,6 km/sn den 8,1 km/sn ye düşmekte, sismik S-dalgaları ise sıvı ortam nedeniyle bu sınır bölgesini geçememekte (ihmal edilebilir düzeyde) ve dış çekirdek içine girememektedir.

Dünyanın 2.891 km derinlikten itibaren başlayan ve dünyanın jenarötürü ve kuzeygüney kutbu oluşturarak manyetik alan üretme (Kutup Daireleri içinde yer alan kuzey/arktik ve güney/antarktik kutup ışıkları, auroras) görevini üstlenen Dış Çekirdek, 2.891 km ilâ 5.150 km derinlikler arasında yer almakta ve sıvı (ergimiş) akışkan nitelik taşımaktadır. 17

18 İç çekirdek ise yaklaşık 5.150 km ilâ yerin merkezini oluşturan 6.371 km derinlik arasını oluşturur. İç çekirdek, 4.500 C 6.000 C arası yüksek sıcaklık ve yeryüzüne nazaran birkaç milyon kata ulaşan yüksek basınç etkisiyle katı özelliğindedir. Manyetizma, manto akımları, kıtalar yani dünyayı şekillendiren, onu canlı kılan mekanizmanın merkezi, dünyanın çekirdeğidir.

Demir ve nikel gibi dünyanın merkezinde yer alabilecek kadar yüksek yoğunluğa sahip elementlerden oluşan çekirdeğin etrafı, yaklaşık 2.890 km kalınlığındaki ve içinde konveksiyon akımlarının gözlendiği iki kısımdan oluşan Manto katmanı (yaklaşık 35-40 km ilâ 2.891 km arası) ile kaplanmış durumdadır. 19

20 Mantoyu oluşturan kayaçların yoğunlukları derine doğru artar. Bu durum sismik dalga hızının artmasına neden olur. Bu nedenle Manto Alt Manto Üst Manto olmak üzere iki kısma ayrılır.

21 Sismik dalga hızları, alt manto ile altında yer alan sıvı nitelikli dış çekirdek arasındaki sınırda anî değişiklikler gösterir. Dış çekirdeğin üstünde, yeryüzünden 700 km ilâ 2.890 km (Gutenberg Süreksizliği) derinlikler arasında yer alan alt manto göreceli olarak daha homojen bir davranış gösterir.

22 Alt manto üzerindeki kesim ise Üst mantoyu (yaklaşık 35 km ilâ 700 km arası) oluşturur. Üst Manto; Astenosfer Litosfer (Kabuk(kıtasal-okyanusal)) olmak üzere bölümlere ayrılır.

Yeryüzünden 100 km ilâ 400 km derinlikler arasındaki (bazen 700 km derinliğe kadar da uzanabilen) üst mantonun üst kesimlerini oluşturan oldukça plâstik zona Astenosfer (yumuşak küre) adı verilir. 23

Astenosferin üzerinde, yer kabuğunun üst katmanında 100 km kalınlığındaki litosfer ve litosfere ait katı özellikte kıtasal ve okyanusal kabuk bulunur. 24

25 Yer kabuğunun ortalama kalınlığı; kıtaların altında kıtasal kabuk (asidik kökenli, Sial, Fe-Al, ~2,7 g/cm 3 ) ortalama 40 km (maks 90 km), okyanusların altında okyanusal kabuk (bazik kökenli, Sima, Fe-Mg, ~2,9 g/cm 3 ) 5 km ilâ 10 km arasındadır. Kıtasal kabuk, okyanusal kabuğa oranla daha kalındır.

26 Kabuğun bu iki faklı parçası, yoğunluğu 3,3 gr/cm 3 olan litosferik manto üzerinde yer alırlar. Daha düşük yoğunluklu olan kıtasal kabuk, genel olarak 40-45 km lik kalınlığı ile okyanusal kabuktan çok daha büyük bir hacme sahiptir. Yoğunlukları birbirinden farklı olan bu iki farklı tür kabuk, sahip oldukları kalınlık farkının, yoğunluk farkını dengelemesi nedeniyle yan yana durabilirler. Farklı kalınlık ve yoğunluğa sahip olan okyanusal ve kıtasal kabuğun manto üzerinde bir denge hâlinde yan yana durabilmesine izostatik denge adı verilir.

Bu dengenin yeryüzündeki etkisine bakılacak olursa yoğun ve ince olan okyanusal kabuk, az yoğun fakat kalın olan kıtasal kabuğa göre daha alçak alanları oluşturur. Söz konusu alçak alanlar deniz düzeyinin altında yer aldıklarından dolayı su ile kaplıdır ve coğrafik olarak okyanusları oluştururlar. Buna karşın, kalın kıtasal kabuğun yer aldığı bölgeler, yeryüzündeki da kuşaklarını meydana getirir. Bu iki bölgenin arasındaki geçi zonları ise düşük yükseltideki düzlükleri veya denizleri oluşturur. 27

Dünyanın en üst katmanlarını sıvı ve gaz hâllerinde bulunan hidrosfer ve atmosfer katları oluşturur. Biyosfer olarak adlandırılan ve içerisinde insanın da yer aldığı bölüm ise litosfer de dâhil olmak üzere her üç katmanı da kapsar. Atmosfer ve hidrosfer kaynaklı faktörler litosfer ve astenosfer katmanlarında meydana gelen tektonik aktivitenin oluşturduğu temel yeryüzü şekillenmesi üzerinde ayrıştırıcı, aşındırıcı, taşıyıcı ve biriktirici etkiler yaratırlar. Böylece levha tektoniği sistemi altında gelişen yüksek dağ kuşakları ve alçak okyanus tabanları, iklim sistemi tarafından kontrol edilen atmosferik ve hidrosferik ayrıştırıcılar, aşındırıcılar-taşıyıcılar (nem, sıcaklık farkı, yağmur, buzul, rüzgâr) tarafından aşındırılıp alçaltılmak veya doldurulup yükseltilmek suretiyle dengelenmeye çalışır. 28

29 2.3. LEVHA TEKTONİĞİ (1) (Konveksiyon Akımları ve Levha Kavramları) Yeryüzünde etkilerini gözlemlediğimiz litosfer ve astenosfer arasındaki levha tektoniği sisteminin kökeninde, dünyanın sıcak olan merkezi ile soğuk olan dış yüzeyi arasındaki sıcaklık farkı ve suyun varlığı yatmaktadır. Yer kabuğunda derinlere doğru inildikçe, sıcaklık yükselmektedir. Tektonik plâka sınırları dışında; yerküresinde sıcaklığın 1 C yükselebilmesi için, yeryüzünden inilmesi (m olarak) gereken derinliğe jeotermik derece denir.

30 Kıtasal litosferdeki sıcaklık artışı yeryüzünden derinlere doğru inildikçe her 1 km de ortalama 30 C artar, daha derinlere doğru ise bu sıcaklık artışı gittikçe azalır. Yer içinde oluşan ısının yaklaşık % 50-70 i manto ve çekirdek tabakasındaki radyoaktif parçalanma (bozunma) süreçleriyle, geri kalanı ise dünyanın ilk oluşumundan arta kalan ısıdan oluşmaktadır.

31 Sıcaklık farkı, mantonun plâstik davranış gösteren bölümünde, kaynayan bir suyun ısısını bırakmak üzere soğuk alana (yukarıya) doğru hareket etmesine benzer. Bunun ardından yukarıda soğuyan malzeme aşağı doğru batar ve bu hareketler bir döngünün oluşmasına neden olur. Konveksiyon akımı (ısı transferi) adı verilen mantodaki bu büyük döngü litosferdeki hareketin kökenini oluşturur.

Konveksiyon akımı (ısı transferi) adı verilen mantodaki bu büyük döngü litosferdeki hareketin kökenini oluşturur. Litosfer, dünya (yerküre) içerisindeki konveksiyon akımlarının etkisi ile parçalara ayrılır. Ayrılan her bir parça üzerindeki kıtasal kabuğu da birlikte taşıyarak astenosfer üzerinde birbirine göre farklı yönlere kayarak hareket eder. Bu hareketin hızı yılda yaklaşık 5 cm yi bulmaktadır. Bunun günümüzdeki en önemli örneğini Afrika ve Güney Amerika arasında yer alan Atlantik Okyanusu oluşturmaktadır. 32

Litosferin ve litosfere ait üst kısmında yer alan kıtasal kabuk ile birlikte, astenosfer üzerinde birbirlerinden bağımsız olarak farklı hız ve yönlerde hareketlere sahip parçalara levha adı verilir. 33

Yerküredeki başlıca levhalar, Amerika (Kuzey Amerika ve Güney Amerika); Avrasya; Afrika; Antarktika; Hint-Avustralya ve sadece okyanusal kökenli kayalardan (okyanusal litosfer) oluşan Pasifik Levhası dır. 34 Yeryüzü toplam 13 adet büyük ve bunların dışında Nazka, Karayip, Arap ve Anadolu Levhası gibi daha küçük boyutlu pek çok levhalardan oluşan bir mozaik yapıdadır. Türkiye nin büyük bir kısmı Anadolu Levhası içinde yer almakta, kuzey ve doğusu Avrasya, güneydoğusu Arabistan ve güneybatısı da Afrika Levhası ile sınırlanmaktadır.

35 2.4. LEVHA TEKTONİĞİ (2) (Levha Hareketleri, Sınırları, Kıta ve Okyanus Oluşumları) Astenosfer üzerinde yerkürenin dinamiğine bağlı olarak hareket eden levhaların sınırlarında; uzaklaşma, yakınlaşma ve yanal yönde (transform) hareketler gelişir.

Uzaklaşan levha sınırlarındaki evrim, konveksiyon akımlarının yukarı ve zıt yönlerdeki hareketiyle litosfere doğru yapmış olduğu basıncın litosferde bir gerilme ve domlaşma meydana getirmesi ile başlar. 36 Bu durum litosferin kırılıp parçalara ayrılarak birbirlerinden uzaklaşmaya başlayan yeni levhalara bölünmesine neden olur. Bu levhalar arasındaki etkileşim nedeni ile kayarak birbirlerine zıt yönde iki yana doğru açılır ve açılma sınırı boyunca tabanda oluşan boşluk, yükselen mağma ile doldurulur.

Levhaların birbirlerinden ayrılmaları devam ettikçe iki levha arasında gittikçe genişleyen bir çöküntü alanı (rift vâdisi) gelişmeye başlar. Okyanuslaşmanın başlangıç evresini oluşturan ve her iki yana doğru açılmaya başlayan vâdilerde oluşan kırık ve graben zonlarına rift denir. Uzaklaşan ya da diverjan(ıraksayan) levha sınırı adı verilen bu sınırlar boyunca levha daha küçük parçalara ayrılır ve yeni levhalar söz konusu sınırlar boyunca birbirlerinden uzaklaşırlar. 37

Riftleşmenin devam etmesiyle Uzaklaşan Levha sınırları ve okyanus gelişimi ile ilgili olarak yeryüzündeki diğer bir örnek, Afrika ile Amerika arasında bulunan gelişimine yaklaşık 200 milyonu aşkın yıldır devam eden Atlantik Okyanusu dur. 39

41 Yer kabuğunun bu dinamiği içerisinde uzaklaşan levha sınırları boyunca litosfere yeni malzeme eklenirken, yakınlaşan levha sınırları boyunca ise bunu karşılayacak nitelikte eski litosfer parçaları birbirinin altına dalarak mantoya karışır. Bu dinamik süreç içerisinde levhaların yer değiştirmeleri sırasında birbirlerine göre yaptıkları yanal hareketler de bulunmaktadır. Bu yanal hareketlerin oluşturduğu levha sınırları boyunca, mantodan herhangi bir malzeme kazanımı veya kaybı yaşanmaz. Litosferin parçaları (levhalar) arasındaki bu yanal hareketlerin oluşturduğu sınıra transform levha sınırları adı verilir.

Bu levhaları sınırlayan hat boyunca iki levhanın birbirine göre yanal yönlü hareketleri sonucu oluşan faylar, okyanusal transform faylar olarak adlandırılır. 42

Okyanus oluşum aşamalarının olgunluk döneminde, okyanus orta sırtı boyunca yüzeye çıkan manto malzemesi her iki yana doğru simetrik olarak yayılarak genişler ve üzeri denizel çökellerle kaplı bir tabana sahip geniş bir okyanusun oluşmasına neden olur. 43

Okyanusların evrim sürecinde ise, okyanusal litosferin, kıtasal veya bir başka okyanusal litosfer altına dalarak yok olması, okyanusu sınırlayan kıtaların karşı karşıya gelmesi ve bir kıta-kıta çarpışması ile yok olmaları gibi süreçler gözlenir. 44

Kıta-kıta çarpışmasıyla büyük dağ kuşakları oluşur. 45

46 Konveksiyon akımları ile litosfer tabakasının ayrılıp aradaki boşluğun da mantodan sağlanan malzeme ile sıvanarak yeni bir litosfer parçasının üretimi sonucu mantoda oluşan malzeme kaybı, litosferin başka alanlarındaki sıkışma, daralma ve bunların sonucunda bir bölümünün astenosfer içerisine dalıp, kaybolan manto malzemesinin yerine eklenmesi ile dengelenir. Levhaların (litosfer parçaları) birbirine yaklaşarak oluşturdukları bu sıkışmalı sınırlara yakınlaşan (konverjan) levha sınırları adı verilir.

Dalma batma zonu olarak da tanımlanan bu tür sıkışmalı sınırlar boyunca yoğun olan manto malzemesinden yapılmış olan okyanus kabuğu, kıta veya bir başka okyanus kabuğunun altına, astenosferin içerisine doğru dalıp-batar. 47

51 2.5. Aktif Volkanizma ve Volkanik Dağ Kuşakları Yerkürenin en üst katmanlarını oluşturan katı nitelikli litosfer ve plâstik özellikli astenosfer arasındaki malzeme alışverişi sırasında, astenosferden yükselen manto malzemesine mağma adı verilir. Mağma, litosferdeki süreksizlikler boyunca yukarı doğru yükselimini sürdürür. Bu yükselim, yer kabuğunun derin bölgelerinde, orta sığ derinliklerde veya yeryüzünde sona erebilir. Mağmanın yeryüzüne kadar ulaşarak yüzeye püskürdüğü bölgelerde volkanik kayaçlar oluşurlar. Bu kayaçların dönemsel olarak püskürmeleri sonucunda yüzeye çıktıkları noktadaki volkanik malzeme birikimi konik bir dağın oluşmasını sağlar.

52 Günümüzde gerçekleşen aktif volkanizma ve buna bağlı olarak gelişen volkanik dağ kuşakları en yaygın olarak yakınlaşan levha sınırları boyunca gözlenirler. Yakınlaşan levha sınırları boyunca dalıp-batan okyanusal kabuğun, üzerindeki levhada gerçekleşen bu volkanizmanın oluşturduğu dağ kuşağı, kıtaların üzerinde ise kıta kenarı volkanik yayı, okyanusların üzerinde ise ada yayı adını alır.

Bu oluşumla dünya üzerindeki dağ, plato ve ovalar, verimli alanlar meydana gelmektedir. 53 Levha sınırlarından uzakta, bağımsız gelişen yoğun volkanik aktivitenin devamlı geliştiği noktasal alanlar ise sıcak nokta (hot spot) olarak adlandırılır.

2.6. YER KABUĞUNU OLUŞTURAN MADDELER ve MİNERALLER 54 Yer kabuğu, demir(fe) ve magnezyumca(mg) zengin okyanusal ve alüminyumca(al) zengin kıtasal kabuktan oluşmaktadır.

Yerkürenin tamamında ve gerekse yer kabuğunda en yüksek oranda bulunan element oksijendir. Oksijen, minerallerin içerisinde oksit* olarak yer alır. Oksijenden sonra tüm yerküre ve yer kabuğunda en yüksek oranda bulunan element silisyum (Si +2) dur. Silisyum, genelde oksijen ile bileşik hâlde silikat olarak bulunur. (*Oksit, içeriğinde en az bir adet oksijen atomu ve en az bir adet başka element içeren bileşiklere verilen genel isimdir.) 55

56 Kimyasal yapıya uygun dizilen atomlar önce; elementleri, elementler geometrik yapı gösteren *kristal ağına göre dizilmiş kristalleri, kristaller mineralleri, mineraller de yer kabuğundaki kayaçları oluştururlar. Geniş bir tanım ile yerküredeki elementlerin birleşiminden MİNERALLER oluşmaktadır diyebiliriz.

Kristaller, kendisini meydana getiren atom ve moleküllerin içyapı ve diziliminin bir sonucu olarak düz yüzeylerle sınırlanmış, muntazam geometrik şekil gösteren katı cisimlerdir. 57 Bir kristalin iç yapısı (belli sıcaklık ve basınç altında) daima aynı sayıda ve aynı cinslerdeki atomu karakteristik bir düzen içerisinde içeren ve birim hücre denilen bir yapı ünitesinin üç boyutlu olarak tekrarlanmasından meydana gelerek 7 kristal sisteminden bir tanesinde kristallenmektedir.

58 Kristal Sistemleri Kübik Hegzagonal Trigonal (Rombohedral) Tetragonal Rombusal (Ortorombik) Monoklinik Triklinik link

59 Mineraller, doğada elementlerin belirli bir kimyasal bileşimi ve atomik düzeni sonucu oluşan, homojen, belirli bir kristal yapısına sahip olan, inorganik ve katı hâlde bulunan kristalli cisimlerdir. Minerallerden silis camı ve opal (SiO 2 n.h 2 O) gibi bazıları amorf*, çoğunluğu ise kristal durumundadır. Mineraller altın, elmas gibi tek bir elementten veya kuvars (SiO 2 ), pirit (FeS 2 ), feldspat (ortoklas-kalsi 3 O 8 ) gibi birden fazla elementten oluşabilir. Bir mineral ne kadar küçük parçalara bölünürse bölünsün, parçasında bütünün özelliklerini taşır. (*şekilsiz, kristalleşmemiş)

60 Doğada minerallerin tamamına yakını kristal, çok az bir kısmı amorf mineral şeklinde bulunmaktadır. Minerallerin büyük çoğunluğu ergimiş silikatlı madde (mağma) veya eriyiklerin kristalleşmeleri ile oluşurlar. Mineral kristalleşmesi, ortamdaki basınç ve sıcaklığın azalması sonucu oluşmaya başlar. Kristal yapısının iyi gelişebilmesi için ortamdaki basınç ve sıcaklığın dereceli olarak azalması gerekir. Yavaş olarak basınç ve sıcaklığın azaldığı ortamlarda yer alan mağmatikderinlik kayaçlarının büyük kristalli olmalarının nedeni budur.

61 Eğer basınç ve sıcaklık hızla azalırsa, kristal yapıları iyi gelişemez ve ufak kristaller meydana gelir. Basınç ve sıcaklıktaki düşüş çok hızlı olursa kristalleşme hiç meydana gelmez, çok hızlı soğuma ile kristalleşmenin oluşmadığı tüm camsal doku dan oluşan amorf volkanik cam (obsidiyen) veya opal, kalsedon gibi amorf yapılar gelişir.

62 Doğada bir veya birden fazla mineralin birleşmesi ile kayaçlar oluşur. Mağmatik kayaçların oluşumu sırasında, bu minerallerden kayaçla birlikte katılaşmış olanlarına primer (birincil) mineraller adı verilir.

63 Primer mineraller içerisinde, kayaçları oluşturan veya kayacın ana bileşeni olan bu minerallere esas mineraller adı verilir. Bu mineraller kayacın içerisinde bol miktarda bulunur ve ona asıl özelliğini verirler. Silis (örn. kuvars); Feldspat (örn. ortoklas); Feldspatoid (örn. lösit); Mika [örn. beyaz mika (muskovit) ve siyah mika (biyotit)]; Piroksen (örn. ojit); Amfibol (örn. hornblend) ve Olivin grubu (örn. forsterit) mineraller mağmatik kökenli kayaçların esas mineral gruplarını oluştururlar.

64 Primer mineral grubu içerisinde esas mineraller dışında yer alan tâli mineraller de mağmatik kayacın doğrudan oluşumu sırasında kayaç ile birlikte kristalleşmişlerdir. Ancak esas minerallere oranla kayacın içerisinde sıkça rastlanmalarına rağmen, miktar olarak çok azdırlar ve oksitler, sülfürler, fosfatlar, titanatlar bu grupta yer alırlar.

65 Mağmatik kayaçlar içerisinde primer mineraller dışında, içinde bulundukları kayacın katılaşmasından sonra meydana gelmiş olan mineraller de bulunur. Bu tür minerallere sekonder (ikincil) mineraller adı verilir. Mağmatizma sonrası ayrışım olayları veya başkalaşım nedeniyle oluşan mineraller bu gruba girerler.

66 İkincil(Sekonder) mineral grupları; Klorit Grubu: Serpantin Grubu: Karbonat Grubu: Epidot Grubu: Kaolen Grubu: Montmorillonit Grubu: Zeolit Grubu: Mika Grubu:

67 Ayrıca mağmatik kayaçlarda volkanik bacalarda mağmaya yakın olan kayaçlar ısınarak, kayaçların bazıları kısmen veya tamamen ergir (asimilasyon). Bu eriyik içine komşu kayaçlardan, kayaca karışmış yabancı mineraller veya katı yabancı kayaç parçaları da (=inklüzyon) bulunmaktadır.

68 Mineral Grupları Birincil (Primer) Mineraller İkincil (Sekonder) Mineraller Esas Mineraller Tali Mineraller Silis (örn. kuvars); Feldspat (örn. ortoklas); Feldspatoid (örn. lösit); Mika [örn. beyaz mika (muskovit) ve siyah mika (biyotit)]; Piroksen (örn. ojit); Amfibol (örn. hornblend) ve Olivin grubu (örn. forsterit) mineraller Klorit Grubu: Serpantin Grubu: Karbonat Grubu: Epidot Grubu: Kaolen Grubu: Montmorillonit Grubu: Zeolit Grubu: Mika Grubu: Yabancı Mineraller

69 2.6.1. Minerallerin özellikleri a. Fiziksel özellikler: Minerallerin fiziksel özellikleri: görünüm, renk, sertlik, dilinim, özgül ağırlık, çizgi rengi, parlaklık, saydamlık, kırık şekli, kırılganlık, ikizlenme, radyoaktivite, manyetik ve elektriksel özellikler olarak sayılabilir.

70 b. Fizyolojik özellikler: Minerallerin tad ve kokusu. Örnek: Tuz (halit) tatma duyusu ile kükürt veya arsenik kendine has kokuları ile tanınır. c. Kristal şekli: Mineraller kübik, tetragonal, hekzagonal, rombusal, monoklinal, triklinal sistemlerde kristalleşirler veya kristalsiz (amorf) yapıda olabilirler. d. Kimyasal özellikler: Kendilerine özgü bir kimyasal bileşimleri, farklı ergime dereceleri ve kimyasal özellikleri olan mineraller atmosfer ve çevre ko ulları altında kimyasal yol ile duraylılıkları bozulup ayrışır veya ayrılan kısımlar tekrar birleşebilir, yeni minerallere dönüşebilirler.

e. Optik özellikler: Minerallerin ince kesitlerde polarizan mikroskop altında tespit edilen kristolagrafik özellikleridir. Polarizan mikroskopta; minerallerin, opak olup olmadıkları, izotrop veya anizotropluğu, sönme açıları, uzanım işaretleri, tek ve çift optik eksenli minerallerin optik şekli ve işaretleri, optik eksenler açısının saptanması gibi değişik optik şekiller incelenerek, mineral isimlendirilmesi, oluşum ortamı, diğer mineraller ile ilişkisi ve minerallerden oluşan kümenin doku özellikleri belirlenmektedir. 71

72 Mineral Sertliği Fiziksel özelliklerden sertlik, minerallerin çizilmeye karşı gösterdikleri direnç olarak tanımlanır. Özellikle mühendislik çalışmalarında kazılabilme kırılabilme-patlatılabilmeöğütülebilme açısından minerallerin sertliği oldukça önemlidir. Minerallerin sertlik derecesini belirleyebilmek için Mohs, Schmidt, Knoop, Shore gibi pek çok sertlik skalası ve tanımlaması bulunmakla birlikte bunlardan en çok kullanılanı Mohs Sertlik Skalası dır. Viyana lı Mineralog Friedrich Mohs (1773-1839) tarafından 1812 yılında hazırlanan Mohs Sertlik Skalası na göre 10 mineralin sertliği, en yumuşak mineralden sert olana doğru sıralanmış, Rosiwal Mutlak Sertlik değerleriyle karşılaştırılmıştır (Tablo 2.1).

76 INS13204 GENEL JEOFİZİK VE JEOLOJİ Yrd.Doç.Dr. Orhan ARKOÇ e-posta : orhan.arkoc@klu.edu.tr Web : http://personel.klu.edu.tr/orhan.arkoc