STRATİGRAFİ-SEDİMANTOLOJİ JEOLOJİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ STRATİGRAFİ-SEDİMANTOLOJİ SEDİMANTER YAPILAR

SEDİMANTER YAPILAR Sedimanter kayaçları oluşturan tane topluluklarının fiziksel kimyasal ya da biyolojik etkilerle doğada almış oldukları şekillere sedimenter yapı(sedimentary structure) denir. Sedimenter materyali oluşturan tanelerin küçük boyutlardaki ilişkileri doku (texture) olarak bilinir. Yapı boyut olarak sedimenter materyali oluşturan tanelerden daha büyük olmalıdır. Sedimenter kayaçlardaki yapılar doku ve bileşimdeki lokal değişikliklerden dolayı gözle kolayca görülebilir. Sedimanter kayaçların doku ve bileşimi genellikle laboratuvarda incelenir. Sedimenter yapı ise en iyi şekilde arazide çalışılır. Sedimenter yapılar birincil (depolanma sırasında oluşan) ya da diyajenetik (depolanmadan sonra diyanezle oluşan) olabilir.

Sedimenter yapıların jeolojide kullanım alanları i- Depolanma ortamı ya da depolayıcı ajanın belirlenmesinde ii- İstifin alt ve üstünü belirleyerek stratigrafik sıralanmanın belirlenmesinde iii- Paleoakıntı sistemlerinin haritalanmasında iv- Akış şartlarının indislerinin tanımlanmasında v- Depolanmadan sonraki kimyasal değişmelerin ortaya konulmasında

Sedimenter yapılar genetik olarak dört ana grupta toplanırlar 1- Akıntı yapıları : Sedimentler taşınırken yada depolanırken su, rüzgar ve hatta buzul akıntıları sonucunda oluşan yapılardır. 2- Deformasyonal Yapılar : Depolanmadan kısa bir süre sonra ve taşlaşmadan önce daha çok akma ya da çökme ve aynı zamanda sıvı yada gaz kaçması sonucunda oluşan yapılardır. 3- Biyolojik Yapılar : Biyolojik aktivitelerin sonucunda oluşan sedimenter yapılardır. 4- Kimyasal Yapılar : Sedimentlerin taşlaşması sırasında yada sonrasındaki kimyasal proseslerle oluşan yapılardır.

Akıntı yapıları sedimentler taşınırken yada depolanırken , deformasyonal ve çoğu biyojenik yapılar ise depolanmadan sonra etkin konsolidasyondan (sıkışma) önce yani sedimentlerin taşlaşmalarının çok erken evresinde gelişir. Kimyasal yapılar ise sedimentler depolandıktan hemen sonraki bir zamanla metamorfizma veya ayrışma anına kadarki sürede herhangi bir zamanda gelişir. Pratik olarak tüm akıntı yapıları ve çoğu deformasyonal ve biyolojik yapılar bir kaç saat içinde hatta bazıları birkaç dakika içinde oluşur. Buna karşın kimyasal yapılar uzun sürelerde gelişir bu bazen yüzlerce hatta binlerce yıl sürer. Bazı sedimenter yapılar birden fazla orijinin bir sonucudur.

I- AKINTI YAPILARI Sedimentler depolanırken akıntıların oluşturdukları sedimanter yapılardır. Bu sedimanter yapılar çok kısa sürelerde gelişir ve çok az bir kısmı korunarak jeolojik kayıtlara girer. A- Depolanma Yapıları Tabakalanma ve laminasyon Dereceli tabakalanma Çapraz tabakalanma Rippl Marklar B- Erozyonal Yapılar Kanallar Rill Marklar Oyma yapıları (kaval yapılar) C- Alet Yapıları (tool marks) Zıplama, süpürme yapılar Yuvarlama yapıları Kayma ve oluk yapılar

S T R I A T I O N S V e r m i l i o n   C l i f f s   W i l d e r n e s s   U T

Tabakalanma Tabakanın stratigrafik ve sedimantolojik olmak üzere iki tanımı vardır. Stratigrafik olarak tabaka, altındaki ve üstündeki sedimentlerden özel karakterleriyle ayrılan bir çökeltiye verilen addır. Sedimentolojik olarak ise tabaka sabit fiziksel şartlarda depolanan bir sedimentasyon birimidir. Tabaka içinde kendine özgü olmak üzere boylanma, derecelenme ve çimentolanma olabilir. Sedimentasyon esnasında oluşan çoğu tabakalar gömülmeden önce erozyonla yok edilirler ve dolayısıyla jeolojik kayıtlara geçmezler.

Bir tabakanın alt ve üst sınırları keskin yada dereceli olabilir. NEDEN ? Tabakalar arasındaki keskin sınırlar depolanma ortamındaki fiziksel şartların aniden değişmesi, erozyon yada orijinal olarak dereceli sınırlı olan tabakaların farklı çimentolanmasıyla oluşur. Tabakalar arasındaki dereceli sınırlar ise depolanma ortamındaki fiziksel şartların dereceli olarak değişmesiyle oluşur

Bir tabakanın geometrisi, tabaka yüzeyleri arasındaki ilişkiye bağlı olarak paralel, paralel olmayan ve hatta kendi içinde dalgalı ve ayrılmış olabilir. Tabakalar sahip oldukları geometrilere göre sınıflandırılabilirler. En yaygın görülen şekiller, - Düzlemsel tabakalanma - Merceksel tabakalanma - Kama şekilli tabakalanma Dalgalı tabakalanma. Flase tabakalanma

Düzlemsel tabaka : tabaka alt ve üst yüzeylerinin birbirine paralel olduğu tabakalanma şeklidir.

Merceksel tabakalanma: Tabaka kalınlığının iki yönde inceldiği ve sonlandığı tabaka şeklidir.

Lenticular bedding. Mudstone forms continuous layers and drapes (weathering in) between sandstone beds with symmetric (wave-formed) ripples. Sydney Coalfield (Carboniferous)

Kama şekilli tabakalanma: Tabaka aklınlığının bir yönde incelip sıfırlandığı tabaka şeklidir.

Dalgalı tabakalanma: Tabaka alt ve üst yüzeyi dalgalı olan tabakalanma şeklidir.

Flaser tabakalanma: dalgalı tabakanın çukur kısımlarının sırt kısımlarına göre daha kalın olduğu tabakalanma şeklidir. Daha çok rippl marklı kumtaşlarının tekne kısmında suyun durgun olduğu evrelerde çamur birikmesiyle oluşur. Kum Çamur

Flaser bedding. Sand layers up to 3 cm thick show preserved ripple forms. They are draped with bluish, wavy mud layers up to about 2 cm thick, formed during tidal stillstand periods. Drapes range from continuous layers to lenticular wisps. 9-cm scale. Willapa Bay, Washington State (Pleistocene).

Tabaka kalınlıkları, birkaç milimetreden onlarca metre arasında değişebilir. Ancak tabaka kalınlıkları genelde santimetre yada santimetrenin katları cinsinden temsil edilir. Kalınlığı 1 cm'den küçük olan tabakalara "LAMINA" adı verilir. Tabakalar kalınlıklarına göre de sınıflandırılırlar.

Tabaka Sınıfı Tabaka Kalınlığı Çok kalın tabaka > 100 cm Kalın tabaka 30 - 100 cm Orta kalın tabaka 10 - 30 cm İnce tabaka 3 - 10 cm Çok ince tabaka 1 - 3 cm Lamina 1 - 0.3 cm İnce lamina 0.1 - 0.3 cm Çok ince lamina < 0.1 cm

Sedimanter istiflerdeki laminalanmalar sedimantasyon şartlarındaki kısa süreli dalgalanmalardan dolayıdır. Depolanma şartlarındaki değişim sedimentlerin tane boyu organik materyal ve kil içeriği, Mineral bileşimi mikrofosil içeriklerinde değişime sebep olur

Tabakalar yanal olarak oldukça değişken yayılım gösterirler Tabakalar yanal olarak oldukça değişken yayılım gösterirler. Bazen bir tabaka sadece tek bir yüzlekte takip edilir. Ancak bazen bir tabakayı kilometrelerce izlemek mümkündür Sedimenter istiflerde farklı lamina tipleri tanımlanmıştır. a- Açık ve koyu renkli katmanların ardalanmasıyla oluşan laminalar b- Farklı mineral bileşiminde fakat yaklaşık olarak eşit boylu tanelerden oluşan laminalar c- Tane boyu karakteristikleri farklı olan katmanlardan oluşan laminalar d- Benzer kaba taneli fakat kil boyutundaki tanelerce ardalanmalı olarak zengin ve fakir olan laminalar e- Çamurtaşı ve şeyllerde farklı renklenmeyle oluşan laminalaşma.

Tabakaların iç yapıları değişkenlik gösterebilir Tabakaların iç yapıları değişkenlik gösterebilir. Tabakalar iç yapılarına göre iki gruba ayrılır Homojen tabakalanma: Eş boyutlu yada iyice karışmış sedimentlerin oluşturduğu tekdüze görünümlü tabakalanma şeklidir.

ters derecelenmeli tabakalanma normal dereceli tabakalanma 2- Heterojen tabakalanma: Farklı boyuttaki tanelerin tabaka içerisinde belirli bir düzen içerisinde farklılık gösterdiği tabakalanma şeklidir. Tabakanın tabanından tavanına doğru tanelerin boyutlarındaki sistematik değişme derecelenme olarak tanımlanır. Tane boyutlarının tabandan tavana doğru incelmesi normal dereceli tabakalanma, tabandan tavana doğru irileşmesi ise ters derecelenmeli tabakalanma olarak adlandırılır. Tv Tb ters derecelenmeli tabakalanma normal dereceli tabakalanma

Sedimentlerdeki derecelenmenin ana sebebi taşıma hızının sistematik olarak azalması yada artmasıdır. Taşıma hızının dereceli olarak azalması normal dereceli tabakalanma ile hızın dereceli olarak artması ise ters derecelenmeli tabakalanmanın gelişmesini sağlar. Dereceli tabakalar kalın filiş istiflerinin karakteristik tabakalanma tipidir. Fluvial ortamlarda çökelmiş çakıllı seviyelerde sık sık derecelenme gösterir. Ters derecelenme, yüksek partikül konsantrasyonlu türbidit akıntılarının karakteristik bir özellik olarak ; ayrıca konglomeratik gravite akmalarında da sıkca gözlenir.

Çapraz Tabakalanma (Cross-Beddıng) Kumtaşları içinde yaygın olarak gözlenen bir sedimenter yapıdır. Sedimentlerin çökelmeleri esnasında eğim ve akıntı yönlerinin değişmesine bağlı olarak sedimenter partiküllerin normal tabakalanma düzlemi ile belli bir açı yapacak şekilde dizilmeleriyle oluşan tabakalanma şeklidir. Tabakalanma yüzeyleriyle sınıflandırılmış tek bir çapraz tabaka grubuna SET denir. Benzer setlerin birbirlerinden belirgin bir uyumsuzlukla ayrılamayan grubuna KOSET adı verilir.

Set Set KOSET Set Set

Çapraz tabakalanma farklı şekillerde gelişir -Son zamanlardaki çalışmalar çapraz tabakalanmanın, genelde küçük ripple ve megarippllerin göçü sonucunda oluştuğunu gösterir. Bu durumda bir çapraz tabakanın forset laminası rippllerin eğiminin yüksek olduğu tarafındaki (lee side) laminasıdır. -Mikro deltalarda çapraz tabakalanma oluşturabilirler. Fakat pek önemli değildirler. -Çapraz tabakalanma oyuk ve kanal dolgusu şeklinde, -Menderesli akarsu kanallarının dirsek seddelerinde -Eğimli plaj yüzeylerinde depolanma, -Kumulların lee tarafında depolanma şeklinde gelişir.

Akıntı yönü

4 3 1 2

Çapraz tabakalanmalı kanal dolgusu

Çapraz tabakalanmanın geometrisine göre çapraz tabakalar aşağıdaki şekilde sınıflandırılabilir. 1- Düzlemsel set (Tabular sets) : Birbirine paralel yüzeylerle sınırlandırılmış çapraz tabakalanma seti bu gruba girer. 2- Kama şekilli set (Wedge shaped sets) : Birbirine paralel olmayan yüzeylerle sınırlandırılmış çapraz tabakalanma seti bu gruba girer. 3- Tekne şekilli set (Trough shaped sets) : Alt yüzeyi tekne şekilli olan set bu sınıftadır.

Düzlemsel (Tabular) çapraz tabakalanma

Düzlemsel (Tabular) çapraz tabakalanma

Düzlemsel (Tabular) çapraz tabakalanma

Teknemsi çapraz tabakalanma Large-scale trough cross-bedding in aeolian sandstones. This oblique view is somewhere between a cross-section and a plan view.image credit: Roger Suthren. Navajo Sandstone, N of Canyonlands NP, Utah Teknemsi çapraz tabakalanma

Trough cross-bedding: transversal (A) and longitudinal (B) sections

Trough cross-bedding in alluvial sands (Pleistocene, Po Plain)

Trough cross-bedding: "horizontal" section

Teknemsi çapraz tabakalanma   Trough cross-bedding in the Old Man Formation Teknemsi çapraz tabakalanma

Düzlemsel çapraz tabakalanma düzgün sırtlı yada sinüzoidal sırtlı rippl mark yada kumulların sırtlarına dik yönde göçetmesiyle oluşur. Akıntı

Kama şekilli çapraz tabakalanma düzgün sırtlı yada sinüzoidal sırtlı rippl mark yada kumulların sırtlarına verev yönde göçetmesiyle oluşur.

Büyük boyutlu teknemsi çapraz tabakalaşma Dil (Lunate) ya da hilal şekilli kumulların akıntı yönünde göçüyle oluşturulur. Küçük boyutlu (0.5-5 mm kalınlık) teknemsi çapraz tabakalar cuspate, linguid ve sinuzoidal sırtlı ripplerin hareketiyle oluşur. Akıntı

Herringbone çapraz tabakalanma: Özel tip çapraz tabakalanmadır Herringbone çapraz tabakalanma: Özel tip çapraz tabakalanmadır. Kesitlerinde iki zıt yönde eğimli çapraz tabaka ardalanması ile karakterize olunur. Akıntı yönünün 180 derece değiştiğini gösterir. Gel-git ortamlarında gelişir.

Hummocky çapraz tabakalanma (Hummocky cross-bedding) : Bu terim lamina yada tabaka yüzeylerinin düzlemsel değilde bombeli olduğu düşük açılı çapraz tabakalar için kullanılır. Hem konveks hemde konkav yüzeyler belirgindir. Hummocky çapraz tabakalanmanın fırtına esnasında tabanı etkileyen kuvvetlı dalgaların ürünü olduğu düşünülmektedir. Bu dalgalar sadece rippl mark gelişmesini engellemek ve kum boyutundaki sedimentleri asılı tutmannın dışında tabanı erozyona uğratacak gücede sahiptirler

Hummocky cross-stratification, hammer for scale Hummocky cross-stratification, hammer for scale. Outcrop face shows a mound of sandstone with a planar base and convex top. The mound is about 30 cm thick and 3 m long. Its internal strata are also convex-up, roughly parallel to the mound top. These structures are formed during major storms on shallow shelves (marine or lacustrine), when sediment is piled up by "sloshing", irregular waves. Australia (Permian)

Düzlemsel çapraz tabakalarda akıntı yönü çapraz tabakalanmanın eğim yönüdür. Büyük ve küçük boyutlu teknemsi çapraz tabaka setlerinin ekseni genelde lokal birincil akıntı yönüne paraleldir ve genelde küçük bir dağılım gösterirler.

Rippl Mark Ripple marklar, hafif traksiyon akıntıların etkisindeki ince kumlarda oluşan dalga benzeri tabaka şeklidir. Belirli bir yönde hareket eden rippller çapraz laminalaşmış sedimentler oluşturur. Ripplin en yüksek noktalarını birleştiren çizgi SIRT, alçak kısımlar ise TEKNE ya da ÇANAK olarak adlandırılır. Kesitte rippler simetrik ve asimetrik olmak üzere ikiye ayrılır. Bir asimetrik rippl, akıntı yönünün tersine hafifçe eğimli STOSS yüzü ve akıntı yönünde ve daha eğimli LEE yüzünden oluşur.

a = b Simetrik (Dalga ) Rippl mark Dalga boyu h Sırt Sırt Sırt STOSS LEE Tekne Tekne a b a = b Simetrik (Dalga ) Rippl mark a = b Asimetrik (Akıntı ) Rippl mark

Dalga Rippl markı Akıntı Akıntı Rippl markı Rüzgar Dalga Rippl markı Akıntı Akıntı Rippl markı

İnce silt, kil, iri kum ve çakıl boyutundaki tanelerin oluşturduğu sedimentlerde rippl mark gelişmez.Ripp-marklar en iyi olarak iri silt ve 0.6 mm çapından daha küçük boyuttaki kumlarda oluşur. Traksiyon akıntı analizleri bu ripplerin alt akıntı rejiminin alt kesimlerinde oluştuğunu gösterir. NEDEN ?

Plan görünüşte rippl-marklaroldukça çeşitli şekiller gösterebilir -Sırt uzunluğunun dalga boylarından birkaç kere daha uzun olanlar; Çizgisel sırtlı rippl-mark: Sırt çizgisinin düz olduğu asimetrik ya da simetrik rippl-marklardır. Çizgisel sırtlı rippler, kendilerini oluşturan dalga ve akıntı hareketinin yönüne dik olarak dizilirler. Sinuzoidal sırtlı rippl-mark Sırt çizgisinin dalgalı olduğu asimetrik ya da simetrik rippl-marklardır. -Sırt uzunluğunun genelde dalga boyundan kısa olanlar. Bunlar sadece asimetrik akıntı rippleri şeklinde olurlar. Dil şekilli Rippl-mark: Akıntı yönünün tersine konveks olan bombeli bir sırtı vardır. Hilal şekilli Rippl-mark: Akıntı yönünde konveks olan bombeli bir sırtı vardır. - İnterference rippler Oblik olarak kesisen iki rippl-mark setinin oluşturduğu ripplerdir

Düz sırtlı (Straight) rippl-mark

Sinuzoidal sırtlı (Sinuous) rippl-mark

Sinuous-crested wind-blown sand dunes in an extensive coastal dune field. Which way are the dunes migrating? Roger Suthren. Oregon Dunes NRA, USA.

Dil şekilli (Linguoid) rippl-mark

Hilal şekilli (Lunate) rippl-mark

Interference ripples If one looks carefully at the picture, one can detect, throughout the polygonal pattern, certain alignments of crests suggesting that the structure could also represent the interference or intersection of small ripple systems with different orientation. In any case, this curious structure is valuable as environmental indicator: it formed under an extremely thin water cover, and the environment of origin was emergent or almost so (from littoral-intertidal to continental).

Düzgün kum tabakalarında ripplerin gerçekte nasıl oluştukları tartışmalıdır. Jeologları ilgilendiren olay ripplmarkları başlatan olayın ne olduğundan çok bu yapılardan jeolojik olarak ne sonuçlar çıkarabileceğidir. Jeologlar bu yapılarla ortamdaki akıntı şartları, akıntı yönü, su derinliği ve ortamın türü hakkında bilgi kazanmak ister. Oldukça sığ sularda oluşanlar dışında, Rippl-markların oluştuğu su derinliğinin, rippl-markların yüksekliği ve dalga boyları üzerinde herhangi bir etkisi yoktur. Rippl-markları oluşturan akıntıların akış yönü kolayca belirlenebilir. Bu rippl-markların doğrultusu ve lee yüzeyinin belirlenmesi ya da rippl içindeki çapraz laminalaşmanın eğim yönünün belirlenmesiyle olur. Rippl-marklar güncel olarak kumullardan nehirlere ve deltalardan okyanus tabanlarına değişen birçok farklı ortamda oluşur.