STRATİGRAFİ-SEDİMANTOLOJİ JEOLOJİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ STRATİGRAFİ-SEDİMANTOLOJİ BİOSTRATİGRAFİ

Kaya birimlerinin özelliklerinin ve korelasyonunun o kayacın fosil içeriğine göre yapılmasına "biyostratigrafi" denir Biyostratigrafi canlıların zaman içerisinde değişimlere uğradıkları gözlemine dayanır. Herhangi bir katman fosil içerikleriyle karakterize olunur ve yaşlandırılır. Yani herhangi bir stratigrafik birim kendisinden daha yaşlı veya daha genç birimlerden içerdikleri fosillere dayandırılarak ayırtlanabilirler. Biyostratigrafi paleontolojiyle yakın ilişkidedir. İyi bir biyostratigraf aynı zamanda iyi eğitim görmüş bir paleontolog olmalıdır

William Smith 1796'da Bath (İngiltere) çevresindeki kanal inşaatlarıyla ilgili olarak çalışırken Bath içinde ve çevresinde hatta belirli bir mesafe uzaklığındaki katmanların aynı istiflenme sırasında oluştuğunu gözlemlemiştir. Ayrıca stratigrafik istiflerdeki herhangi bir tabaka, bölgede nerede bulunursa bulunsun benzer belirgin fosil topluluğuyla karakterize olduğunu gözlemlemiştir. Daha sonraları William Smith, herhangi kayacın istiflenme aralığını, o kayacın içerdiği fosilleri daha önceki çalışmalarından stratigrafik pozisyonları bilinen kayaçların fosil içerikleriyle karşılaştırarak belirlemiştir.

Alem (Kingdom) Fillum (Phylum) Ordo (Order) Familya (Family) Cins (Species) Tür (Genus)

Biyostratigrafik çalışmalarda türler oldukça önemlidir Türler tüm zamanlar boyunca değişmeksizin kalamazlar. Ortamsal şartlardaki değişmelere bağlı olarak bu ortamlarda yaşayan türlerde değişmektedir. Gen mutasyonu ve ortamsal şartların değişmesi türlerin evriminde önemlidir. Çoğu türler belirli ortam şartlarına iyi şekilde adapte olurlar. Ortam şartlarındaki belirgin değişmeler ya bu canlının yok olup gitmesine ya da yeni ortamsal şartlara kendini uyduracak şekilde değiştirmesine sebep olur.

Jeolojik kayıtlardaki tüm belirtiler tür değişimlerinin tek yönlü ve geriye dönülmez olduğunu göstermiştir.i. Bir defa bir tür yok oldu mu daha sonraki fosil kayıtlarında bu tür bir daha görülmez. Yeni bir türün üyeleri zamanla çoğalabilir ve o kadar çoğalır ki jeolojik kayıtlarda görülmeye başlarlar. İşte bu safha bir türün ilk defa ortaya çıktığı safha olarak adlandırılır. Ortamsal şartlardaki değişmeye bağlı olarak türler yeni ortama adapte olamıyorlarsa o türün üyeleri sayısal olarak azalır ve sonuçta kaybolur. Buna da o türün son bulunuşu ya da kayıdı olarak adlandırılır.

Bazı türler jeolojik periyodun çok kısa bir fraksiyonunda yaşamışlardır. Bazıları ise jeolojik periyotlarda uzun süre yaşamışlardır. Oldukça bol miktarda olan, coğrafik olarak geniş alanlara yayılan ve nisbeten kısa sürelerde yaşamış canlılara ait fosiller “indeks fosil “olarak adlandırılır ve biyostratigrafi’de oldukça önemlidir.

Biyostratigrafik birimleri karakterize eden fosil türleri ve toplulukları uygun yaşlardaki kayaçların oluşturduğu her yerde bulunmak zorunda değillerdir. Çok az sayıda tür dünyanın her tarafına dağılmıştır. Buna karşın çoğu türler kendi coğrafik bölgeleriyle sınırlıdır. Belirli bitki ya da hayvan grup ya da gruplarının içerisinde dağıldığı bölgelere "biyocoğrafik provens" denir. Biyocoğrafik provensler birbirlerinden fiziksel ya da iklimsel bariyerlerle ayrılırlar. Karasal bölgeler denizel organizmalar için bariyerdir. Deniz suyu karasal bitki ve hayvanlar için bir engeldir. Derin deniz sığ deniz organizmaları için, soğuk su, sıcak su organizmaları için birer bariyerdir. Tatlı su, tuzlu su şartlarında yaşayan canlılar için bariyerdir.

ORGANİZMALARIN DAĞILIMI Biyostratigrafideki türlerin yayılımını ve dağılımını kontrol eden faktörleri anlamak oldukça önemlidir. Karasal bitki ve hayvanların dağılımını kontrol eden faktörler denizel organizmaların dağılımını kontrol eden faktörlerden daha farklıdır. Denizel organizmalar habitat şekline dayanarak üç ana tipte gruplandırılır

DENİZEL ORGANİZMALAR PLANKTONLAR NEKTONLAR BENTİKLER

Planktonlar: Sığ sularda asılı şekilde yaşayan genelde hareketlerini akıntı ve dalgalarla sağlayan mikroskobik boyutlu organizmalardır. Planktonlar her türlü açık okyanus ortamlarında geniş bir şekilde yayılım gösterebilirler. Planktonlar okyanusların pelajik bölümününün her yerinde yaşayabilirler ve öldükten sonra deniz tabanında birikirler. Bundan dolayı içerisinde bulundukları sedimanter kayaçların ortamsal tanımlamalarda sınırlı bir değere sahiptir. Graptolitler gibi sadece bir kaç plankton taban ortamının tamınlanmasında önemlidir.

Denizel planktonlar

Planktonlar oldukça geniş alanlarda yayılım göstermelerinden dolayı biyostratigrafik zonlanma ve korelasyonlar için oldukça faydalı fosillerdir. Planktonlar, fitoplanktonlar ve zooplanktonlar olarak iki gruba ayrılırlar. Fitoplanktonlara örnek diatom ve dinoflagelletler; Zooplanktonlara ise Foraminer ve graptolitler örnek verilebilir.

Nektonlar: Serbest şekilde yüzebilen ve hareket edebilen tüm canlıları kapsar. Güncel nektonlar okyanuslarda yüzeyden binlerce metre derinlere kadar dağılım gösterirler. Balık, balina ve memeliler gibi gelişmiş hayvan gruplarının çoğunu bünyesinde toplar. Nektonlar jeolojik haritalarda planktonik ve bentonik organizmalardan daha az yayılım gösterirler. Dolayısıyla biyostratigrafik çalışmalarda daha az değere sahiptir. Nektonlara örnek olarak yengeç ve balık verilebilir.

Denizel nektonlar

Bentikler: Bentikler okyanus tabanında ya da okyanus tabanının altında yaşayan organizmalardır. Katı kısımları korunmuş, bentik organizmalar ortamsal tanımlamalarda oldukça önemlidir. Çünkü bentik canlıların artıkları genelde yaşadıkları ortamlar içinde korunurlar. Çoğu bentik canlılar sığ sularda yaşadıklarından ve taban boyunca uzun mesafelerde hareket edemediklerinden dolayı onlar daha çok bölgesel öneme sahiptir. Planktonlara oranla daha az bir biyostratigrafik öneme sahiptir.

Denizel vagrant bentikler

Bentikler, -Sesil bentikler (Krinoid ve Brakiopod gibi tabana yapışık olanlar ) ve -Vagrant bentikler (Deniz yıldızı ve Ekinid gibi taban üzerinde hareket edenler) olarak iki gruba ayrılır.

Denizel sesil bentikler (Epifaunal)

Denizel sesil bentikler (infaunal )

BİYOSTRATİGRAFİK BİRİMLER Bir biostratiğrafik birim fosil içeriğiyle karakterize olunan yada tanımlanan kayaç kütlesidir. Biostratiğrafik sınıflandırmada esas birim biozondur. Biozon bir veya birkaç fosil taksonunu içeren ve bu özelliği dolayısıyla komşu biostratiğrafi birimlerinden ayrılabilen bir kaya topluluğu olup, adını bu takson yada taksonlardan alır. Biyozonların kalınlığı ve yayılımları oldukça değişkendir. Biyozonlar arasında bulunan fosilsiz arakesimlere “fosilsiz ara zon”; biyozonlar içindeki fosilsiz arakesimlere “fosilsiz iç zon” adı verilir.

Biyostratiğrafik birimler içerdikleri fosillerin ilk ortaya çıkışları, ortadan kaybolmaları ve fosil çeşidine göre 4’ü resmi 1’i gayriresmi olarak kullanılan 5 biozona ayrılırlar. Topluluk Zonu (Assemblage Zone) 2. Menzil Zonu (Range Zone) 3. Aşmalı Menzil Zonu (Overage Range Zone) 4. Bolluk Zonu (Abundance Zone) 5. Oppel Zon

Topluluk Zonu: Üç yada daha fazla takson topluluğunu içeren kayalardan oluşan biyostratiğrafi birimine “topluluk zonu “ denir . Bir topluluk zonu, tip kesiti ve yardımcı kesitleriyle tanımlanır. Yanal yayılımı, fosil topluluğunun devamıyla sınırlıdır. Topluluk zonları yerel yaşam ortamıyla yakından ilişkilidir ve ortam tanımlamada önemlidir. Topluluk zonunun adı, fosil topluluğundaki bir veya daha çok taksondan alınmalıdır. (Eponides - Planorbulinella Topluluk zonu, Ostrea shumardi Topluluk zonu)

Topluluk zonu

Menzil Zonu : Belirli bir taksonomi biriminin (tür, cins vb.) tüm dikey ve yanal yayılımını içeren kaya topluluğuna “menzil zonu denir. Menzil zonunun yayılımı, ilgili fosil takson şeklinin görülmesine bağlıdır ve taksonun bulunduğu bütün kayaları kapsar. Menzil zonu adını, sınırlarını belirleyen fosil taksonundan alır (Didymograptus menzil Zonu).

Menzil Zonu

Aşmalı Menzil Zonu : İki fosilin ilk ortaya çıktıkları seviyeler ile son görüldükleri seviyelerin baz alınarak oluşturulan biyozonlardır . Aşmalı menzil zonu adını biozonu oluşturan fosil taksonlarından alır (Globorotalia pseudobulloides Aşmalı Menzil Zonu)

Aşmalı menzil zon çeşitleri

Bolluk Zonu : Bir yada daha çok taksonun göreceli sayısal bolluğunun bir maksimuma erişmesiyle belirlenen kaya topluluğuna “ bolluk zonu” denir. Bolluk zonu adını, bu biyozonu oluşturan taksonomi biriminden alır (Fusulina Bolluk Zonu)

Oppel Zonu : İkiden fazla fosil taksonunun ilk ortaya çıktıkları ve son görüldükleri seviyelerle belirlenen bir topluluk zonu çeşididir .

BİYOKORELASYON Biyostratigrafik birimler fosil içeriklerine göre tanımlanmış gözlenebilen objektif stratigrafik birimlerdir. Bundan dolayı litostratigrafik birimlerin korelasyonunda olduğu gibi bu birimlerde bir lokasyondan diğerine takip edilip korele edilebilirler. Biyostratigrafik birimler jeolojik zaman belirlemede önemli olabilir veya olmayabilir. Örneğin; Topluluk zonları ve bolluk zonları yanal olarak izlendiklerinde zaman çizgilerini kesebilirler. Diğer taraftan özellikle bir türün ilk ortaya çıkmasıyla tanımlanan menzil zonları genelde zaman çizgisiyle üst üste gelen korelasyonlar oluşturabilirler.

Topluluk Zonlarıyla Korelasyon: Topluluk zonları, menzil limitlerine bakılmaksızın üç veya daha fazla taksonun belirgin gruplandırılmasına dayandırılır . Bölgesel olarak oldukça çok değişken olabilen ortamların ayırtlanmasında, Topluluk zonları özel bir öneme sahiptir. Bundan dolayı topluluk zonlarıyla yapılacak lokal korelasyonlar özellikle ortamsal yorumlarda oldukça önemlidir.

Bolluk Zonlarıyla Korelasyon: Bolluk zonu, bir veya birkaç taksonun göreceli sayısal bolluğuna dayandırılarak tanımlanır. Bolluk zonları belli bir taksonun nüfus olarak en çok olduğu zamanı temsil eder . Stratigrafik kayıtlarda gözlenen bolluk piki farklı bölgelerde farklı zamanlarda oluşan ekolojik şartlarla ilişkili olduğundan dolayı maksimum bolluk, lokal öneme sahiptir. Bolluk zonları biyostratigrafik korelasyonlarda kullanılabilir, fakat iyi bir zaman stratigrafik korelasyon aracı olamazlar. Bundan dolayı biyostratigraflar genelde topluluk zonu ya da menzil zonuyla yapılan korelasyonları tercih ederler.

Menzil Zonuyla Yapılan Korelasyonlar: Menzil zonları bir taksonun ilk ve son görüldüğü seviyeler arasına düşen katmanlardan oluşan biyozonlardır. Bu menzil zonları dört şekilde gruplandırılır ve ona göre korele edilirler: a-Tek bir taksonun ilk ve son göründüğü aralık baz alınarak yapılan korelasyon b. İki farklı taksonun ilk ortaya çıkışları ya da son göründükleri seviye arasındaki aralık baz alınarak yapılan korelasyon c-Bir taksonun ilk ortaya çıktığı seviye ile diğer bir taksonun son defa görüldüğü seviye arasınaki aralık baz alınarak yapılan korelasyon d. Birbirlerini aşan menzil zonlarıyla tamınlanan zonlar baz alınarak yapılan korelasyon

Takson menzil zonları eğer takson kısa bir stratigrafik aralığa karşılık geliyor ise zaman korelasyonunda oldukça faydalı olabilir. Eğer takson geniş bir jeolojik periyoda ya da bir kaç menzil aralığına sahipse bu taksonun zaman korelasyonundaki önemi oldukça azdır. Menzil zonuyla korelasyon çoğu kez indeks fosilleriyle korelasyon anlamında kullanılmaktadır.

Eğer bireysel menzil zonu çok uzun ise menzil zonuyla yapılan korelasyon uygun olmaz. Bundan dolayı diğer tip menzil zonları kullanılarak daha iyi korelasyon yapılabilir. İki taksonun ilk defa ortaya çıktıkları aşmalı menzil zonu özellikle zaman stratigrafik korelasyonlarda faydalı olabilir. Çünkü iki taksonun ilk ortaya çıktıkları aralık kısa bir zaman aralığını temsil eder ve bu zon çoğu zaman geniş alanlarda eş zamanlıdır. Taksonların son görüldükleri seviyelere göre tanımlanan aşmalı menzil zonu daha az öneme sahiptir. Çünkü taksonların yok oluşları ilk defa ortaya çıkışları kadar kısa süreli değildir. Bundan dolayı genelde aşmalı menzil zonlarıyla korelasyon yapılması tercih edilir .

İki farazi kesitin menzil zonlarına göre korelasyonu B C D E F Zon 1 Zon 2 Zon 3 Zon 4 Zon 5 Zon 6 Zon 7 Zon 8 Zon 9 Zon 10 X Kesiti Y Kesiti İki farazi kesitin menzil zonlarına göre korelasyonu