Mineraller ve Kayaçlar

Mineraller ve Kayaçlar Yeryüzünün katı kısmını oluşturan temel yapı taşlarıdır. Modern medeniyetin bağımlı olduğu temel kaynakları oluştururlar. Heyelan, deprem ve volkanik faaliyet gibi süreçlerde de önemli rol oynarlar. Mineral ve kayaçlarla ilgili çalışmalar Yer’in geçmişi ile ilgili önemli bilgiler sağlar. Mineral ve kayaların sahip olduğu fiziksel ve kimyasal özellikler çevre açısından önemlidir. Örn.; pirit ve asidik maden drenajı, kalsit/kireçtaşı ile mağara oluşumu, bazalt ile lav kanalları ve şist/ folyasyon ile heyelanlar arasında yakın ilişki vardır.

Yeryüzünde ve yakınındaki fiziksel, biyolojik ve kimyasal süreçler ise mineral ve kayaların fiziksel olarak parçalanması veya kimyasal olarak bozulmasına neden olur. Bozulma; zemin oluşumunda, tanelerin yüzeysel süreçlerle taşınır hale getirilmesinde ve feldspat minerallerinin kil minerallerine dönüşmesinde önemlidir.

Mineral Nedir? Mineraller kaya ve maden yataklarını oluşturan esas bileşenlerdir. Doğal olarak inorganik bileşiklerden veya elementlerden meydana gelen, düzenli iç yapıya sahip, kendisine özgü kimyasal bileşimleri, kristal şekilleri ve fiziksel özellikleri olan çoğunlukla katı maddelerdir. Ekonomik değeri yüksek minerallere cevher mineralleri, kaynağında cevherlere eşlik eden ancak ekonomik değeri düşük olan minerallere ise gang mineralleri denir.

Minerallerin oluşumu ve yapısını inceleyen bilim dalına mineraloji denir. yerkabuğunun kimyasal ve fiziksel yapısının öğrenilmesi, yerkabuğunun tarihinin bilinmesi ve yeraltı kaynaklarından yararlanılmasında katkı sağlar. Mineral bakır, altın, gümüş, platin ve elmas gibi element halinde veya sodyum klorür, kalsiyum karbonat gibi bileşik halinde de bulunabilir. Mineraller yalnız yer kabuğunda değil, diğer gezegenlerde de bulunur.

Minerallerin Oluşumu Mineraller doğada veya deneysel olarak yapılan çalışmalarda oluşmaktadır. Minerallerin oluşum şartları arasında en önemli olanları sıcaklık, basınç ve ortamın kimyasal durumudur. Mineraller genel olarak kimyasal prosesler sonucu ortaya çıksa da, bazı biyolojik prosesler de mineral oluşumu açısından önemlidir.

Mineral Çeşitleri 4000’den fazla mineral olmakla birlikte Çevre Jeolojisi için en önemli mineral grupları , silikatlar, oksitler, karbonatlar, sülfitler ve doğal elementlerdir.

Tuz (Sodyum Klorür) (Halite) Mineral Örnekleri : Tuz (Sodyum Klorür) (Halite) Tuz Taşı (Sodyum Klorür) (Halite Crystal) Source: Photograph © The McGraw-Hill Companies, Inc./Bob Coyle, photographer.

Mineral Örnekleri : Kurşun Sülfit (Galena) Kalsiyum Florit (Fluorite Source: Photograph © The McGraw-Hill Companies, Inc./Doug Sherman, photographer.

Minerallerin Özellikleri Doğal olarak oluşur. Herhangi bir parçası bütününün özelliklerini taşır. Belirli bir kimyasal formülü vardır. Katı halde olup nadiren sıvıdır. İnorganiktir. Mineraller; gazdan, erimiş kayalardan veya çözeltilerden meydana gelebilir.

Mineraller metalik ve metalik olmayan mineraller olarak 2 ye ayrılır Mineraller metalik ve metalik olmayan mineraller olarak 2 ye ayrılır. Metalik  mineraller bakır, kurşun, altın, gümüş, demir, alüminyum, metalik olmayan mineraller ise kükürt, grafit, kalsit, alçıtaşı, barit, kuvartz gibi minerallerdir. Yerkabuğunda,bulunan petrol, kömür, fosilve reçine gibi maddeler mineralojinin kapsamına girmez. Ancak, kehribar gibi organik mineraller de vardır. Pirit, kalsit, kuarsit, silis, kuvars, bazalt, manyezit, mermer, granit yer kabuğunda bulunan mineral çeşitlerindendir.

Mineraller basit veya karmaşık formüllerle ifade edilirler Mineraller basit veya karmaşık formüllerle ifade edilirler. Tabiatta serbestçe bulunan altın minerali yalnız Au formülüyle ifade edildiği halde, kuartz SiO2, magnezit MgCO3 , barit BaSO4 , lawsonit Ca Al2 Si2 O7 (OH)2 2H2O formülleriyle ifade edilir. Minerallere verilen isimler daima -it son ekiyle biter, kelimenin diğer kısmı kristalin rengi, şekli, yoğunluğuyla ilgili bilgiyi verir.

Minerallerin Fiziksel Özellikleri : 1) Sertlik 2) Yoğunluk 3) Dilinim 4) Kırılma yüzeyi 5) Renk 6) Çizgi rengi 7) Parlaklık 8) Manyetik özellik 9) Dokunum 10) Tad 11) Koku

Sertlik: Bir mineralin çizilmeye karşı gösterdiği dirence "sertlik" , darbelere karşı gösterdiği dirence ise "sağlamlık" adı verilir. Mineraller içerisinde en sert olanı elmastır ve tüm diğer mineralleri çizebilir fakat bu mineralin sağlamlığı fazla değildir bir çekiç darbesiyle kırılabilir. Minerallerin sertliklerini derecelendirmek için " Mohs sertlik cetveli " yapılmıştır.

Mohs’a göre mineraller, 10 sertlik derecesine ayrılır Mohs’a göre mineraller, 10 sertlik derecesine ayrılır. 1- Talk 2- Jips 3- Kalsit 4- Fluorit 5- Apatit 6- Feldispat 7- Kuvars 8- Topas 9- Korendon 10- Elmas

Bileşimlerine göre Mineraller: 1) Element mineraller: Grafit (C) , bakır (Cu) gibi 2) Oksitler:  Hematit (Fe2O3), ilmenit (FeTiO3) , rutil  (TiO2 ) , manyetit (Fe3O4) kromit (Fe,Mg) (Cr ,Al ,Fe)2O4 3) Sülfürler: Sfalerit (Zn, Fe)S, pirit (FeS2), kalkopirit (CuFeS2) vb. 4) Sülfatlar: Barit ( BaSO4 ) , anhidrit (CaSO4 ), jips ( CaSO4 .2H2O ) 5) Tuzlar ( halidler ) : Kayatuzu (NaCl) ve florit (CaF2 )   6) Karbonatlar : " Kalsit grubu " ve " aragonit grubu " olmak üzere 2 grupta incelenir. Kalsit ( CaCO3) ve siderit ( FeCO3) kalsit gurubu, aragonit ise aragonit grubu içindeki karakteristiktir. 7) Fosfatlar: Apatit | 3Ca3 (PO4)2 .CaF2 | ve monazit | (Ca,La,Nd,Pr) PO4 | bunlardan bazılarıdır. 8) Silikatlar: Minerallerin pek çoğu bu grup içinde toplanır. Örneğin kuvars, feldspatlar, epidot grubu, granat grubu, sillimanit ailesi, turmalin grubu, mikalar, kil mineralleri ve serpantin grubu tüm mineraller silikat bileşimlidir.

Magma kökenli kayaçları oluşturan mineraller : 1) Kuvars ( SiO2 ) :Bir çok kayaç türünde ve mineral damarlarında bulunan bir mineraldir ve hekzagonal sistemde kristallenir. 2) Feldspatlar: Kayaç yapıcı silikat bileşimli minerallerin en önemli ve yaygın olan minerallerdendir 3) Feldspatoidler: Kimyasal olarak sodyum ve/veya potasyum içeren minerallerdir ve hiçbir zaman doğrudan kuvarsla birlikte bulunmazlar. Çoğunluğu kübik, bir bölümü ise hekzagonal sistemde kristallenirler 4) Mikalar: Dilinimleri ve yaprak yaprak ayrılabilme özellikleri ile Muskovit (beyaz mika) ve Biyotit (siyah mika) olarak iki gruba ayrılırlar. 5) Amfiboller: Kristal sistemlerine göre Rombusal ve Monoklinal olarak iki gruba ayrılırlar 6) Piroksenler: Özellikleri itibariyle amfibollere benzerler 7)Serpantin mineralleri: Olivin grubu minerallerle rombusal piroksenlerin ayrışma ürünü olarak meydana gelen minerallerdir. 8) Karbonat mineralleri: Özellikle tortul kayaçlarda yaygın olup , çatlakları dolduran dolgu maddesi şeklinde görülürler. 9) Kil mineralleri: İnce taneli olmalarının yanısıra suyu çeker ve kuruyunca bu suyun uçmasıyla çatlaklı bir yapı kazanırlar. Kil mineralleri tortul kayaçlarda çok yaygın ve damarlarda , çatlaklarda dolgu maddesi , magmatik ve metamorfik kayaçlarda ayrışma ürünü olarak görülürler. 10) Granatlar: pirop , almandin , spesarit , grossularit ve anhidrit olup kübük sistemde kristallenirler . Çoğunlukla metamorfitlerde görülürler.

Kayaçlar Kayaçlar su, gaz ve organik varlıkların dışında yerkabuğunu meydana getiren unsurlardır. Yol yarmaları, maden ocakları ve taş ocakları gibi yerlerle, toprak veya enkaz örtüsünden yoksun topografya yüzeylerinde mostralarına rastladığımız kayaçlar, yer şekillerinin oluşum ve gelişimlerinde rol oynayan önemli etmenlerden biridir. Onların fiziksel ve kimyasal özelliklerindeki farklılıklar yer şekillerinin de farklı olmalarına sebep olur. Çünkü bu özellikler, kayaçların, aşındırma etmen ve süreçlerine karşı dayanıklı veya dayanıksız olmalarını tayin eder. Genel olarak, tektonik hareketlerle ters durumlar meydana gelmemişse, aşınmaya karşı dayanıklı kayaçlar yüksek yer şekillerini, kolay aşınan ve parçalanan kayaçlar ise alçak yer şekillerini meydana getirirler.

Bir ya da birkaç mineralin birleşmesinden meydana gelen büyük kayalara (kütlelere) kayaç denir. • Tek bir mineralden oluşabilir. Örnek : Kireçtaşı bir kayaçtır ve sadece kalsit mineralinden oluşmuştur. • Bir kaç mineralin bir araya gelmesiyle de oluşabilir. Örnek : Granit bir kayaçtır ve kuvars, feldspat, mika, opak gibi minerallerden oluşmuştur. Kayaçlar, oluşumları sırasındaki doğal ortamı yansıtan bir çeşit belgelerdir. Yer kabuğunun jeolojik gelişmesinin izleri bu çeşit kayaç üzerinde izlendiğinden yer kabuğunun doğal belgeleri sayılırlar.

Çeşitli jeolojik devirlerde meydana gelmiş transgresyon ve regresyonlar sırasında kıyı bölgelerinde transgresif ve regresif depolar oluşmuştur. Transgresyon; denizin yavaş bir şekilde kara üzerine ilerlemesi olayıdır. Bu sırada denizin kara üzerine çökelttiği depoya transgresif depo veya transgresif seri denir. Regresyon ise denizin karadan yavaş bir şekilde çekilmesi olayıdır. Bu olay sırasında regresif depo veya regresif seri meydana gelir.

Magmatik Kayaçlar Magmanın (ve yüksek basınçlı gazların) yeryüzüne çıkarak veya yer kabuğu içinde soğuyarak katılaşması sonucu oluşan kayaçlara magmatik kayaçlar veya magmatit denir. Magmatik kayaçlar, bütün kayaçların temelini oluşturur ve yer kabuğunun yaklaşık olarak % 65'ini oluştururlar. • Genelde kristal haldedirler. • Magma aniden soğuduğu için canlı kalıntıları bulunmaz. • Magmanın soğuması ve katılaşması yer kabuğunun derinliklerinde veya yüzeye yakın yerlerde gerçekleşir.  • Magma bazen yeryüzüne kadar yükselir ve orada soğuyup katılaşır. Bu yolla meydana gelen kayaçlara volkanik kayaçlar (volkanitler) veya yüzey kayaçları denir. (Bazalt, Andezit, Obsidyen). • Magmanın soğuması bazen yerin iç kısmında, belirli bir derinlikte gerçekleşir. Bu yolla meydana gelen kayaçlara derinlik kayaçları (intrüsif kayaçlar) denir. (Bunların bir kısmı yeryüzüne yakın kısımlarda (subvolkanik kayaçlar), diğer bir kısmı ise, büyük derinliklerde oluşmuşlardır (plütonik kayaçlar). (Granit, Siyenit, Diyorit, Gabro). Bazalt, andezit, trakit, sünger, obsidiyen ve granit püskürük kayaç çeşitleridir. 

Magmatik Kayaçlar 1- Obsidyen, volkanlardan sıcak lavların çıkıp soğuması sonucu oluşur ve cama benzeyip kristal yapıda değildir. 2- Granit, magmanın yavaş yavaş ve yer kabuğu tabakaları arasında katılaşması sonucu oluşur ve iri kristal yapılıdır. 3- Bazalt, trakit, sünger, magmanın yeryüzüne yarı soğumuş halde çıkıp aniden soğuması sonucu oluşur. 4- Sünger taşı, katlaşırken aniden soğuduğu için içinde gaz kabarcıkları kalır. Bu nedenle hafif bir kayaçtır. Basalt, a Volcanic Rock

Granite, a Plutonic Rock Obsidian, Volcanic Glass Source: Courtesy of Carla W. Montgomery.

Tortul Kayaçlar Su ve rüzgâr kayaçları kırarak, küçük kayaçları taşır. Bu partiküller farklı yerlerde yerleşirler. Buralarda, küçük parçacıklar toparlanarak, basınç altında çimentolaşıp, daha büyük kayaçları meydana getirirler. Biriken unsurlar önceleri boşluklu gevşek bir yapıya sahiptirler. Fakat zamanla sıkışıp sertleşirler. Bu kayaçlar, genellikle suda oluşur ve magmatik kayaçlardan daha yumuşaktırlar. Tortul kayaçlar, birçok tabakaları meydana getirir ve fosilce zengindir. Tortul kayaçlar yeryüzünde çok görülen kayaçlardır. Yer yüzeyinin yaklaşık olarak % 75′i tortul kayaçlardan müteşekkildir. Yerkabuğunun ise %8 kadarını oluştururlar.

Tortul Kayaçlar Tortul kayaç oluşumu çok uzun yıllarda gerçekleşir. • Tortul kayaçları oluşturan tabakalar farklı zamanlarda oluşmuştur. • Tortul kayaçlar, diğer kayaçların parçalanıp dağılmasıyla oluştuğu için belirli bir kristal şekilleri yoktur ve tabakalıdır. • Kireç taşı, çakıl taşı, kum, kil ve kömür tortul kayaç çeşitleridir. • Tortul kayaçlar oluşum şekillerine göre; mekanik kayaçlar, kimyasal kayaçlar ve organik kayaçlar olarak üç çeşittir. 

Tortul Kayaçlar 1- Mekanik (Fiziksel) Kayaçlar (Kütleler) : Mekanik kayaçlar, su ve rüzgar gibi dış etkenlerin kayaçları parçalayıp sürükleyerek biriktirmesi sonucu oluşur. Çakıl, kum, kil mekanik kayaç çeşitleridir. 2- Kimyasal Kayaçlar (Kütleler) : Kimyasal kayaçlar, akarsular ve yeraltı sularının kayaçlar arasından geçerken kayaçlardaki kimyasal maddeleri çözüp buharlaştırması ve kalan maddelerin çökelmesi sonucu oluşurlar. Kaya tuzu, sarkıt, dikit, tüf, jips, traverten kimyasal kayaç çeşitleridir. 3- Organik Kayaçlar (Kütleler) : Organik kayaçlar, alg (su yosunu), sünger, mercan, midye veya diğer canlıların atıklarının birikip çökelmesi sonucu oluşurlar. Kalker (tebeşir kalkeri), tebeşir, kireç taşı, kömür ve petrol organik kayaç çeşitleridir.

BAŞLICA TORTUL KAYAÇLAR 1- MEKANİK (KIRINTILI) TORTUL KAYAÇLAR a- Çimentosuz Tortul Kayaçlar - Bloklar ve Çakıllar - Kumlar - Siltler - Killer - Lös b- Çimentolu Tortul Kayaçlar - Konglomera - Kumtaşı - Silttaşı - Kiltaşı - Çamurtaşı - Arjilit - Şeyl - Arkoz - Grovak - Detritik Kalker 2- ORGANİK TORTUL KAYAÇLAR a- Silisli Organik Kayaçlar - Diatomit - Radyolarit - Spongolit b- Karbonatlı Organik Kayaçlar - Tebeşir - Resif Kalkeri - Foraminiferli Kalker - Lümaşel c- Bitümlü Organik Kayaçlar - Turba - Linyit - Taş Kömürü - Antrasit - Asfaltit 3- KİMYASAL TORTUL KAYAÇLAR a- Karbonatlı Kimyasal Kayaçlar - Kalker - Dolomit - Marn - Traverten - Oolitik Kalker b- Evaporitler - Jips - Anhidrit - Kaya Tuzu c- Silisli Kimyasal Kayaçlar - Sileks - Gayzerit - Çört - Filint - Jasp

Limestone Source: Photograph by I.J. Witkind, USGS Photo Library, Denver, CO.

Sandstone Source: Photograph © The McGraw-Hill Companies, Inc./Bob Coyle, photographer.

METAMORFİK KAYAÇLAR Bu kayaçlar tortul yada volkanik kayaçların, yerin derinliklerinde yüksek basınç ve sıcaklık altında metamorfizmaya (başkalaşma) uğraması sonucunda oluşurlar. Metomorfizma yer kabuğunun derinliklerinde hüküm süren fiziksel ve kimyasal şartların etkisiyle kayaçlarda meydana gelen transformasyon olayıdır. Mineraller belirli bir sıcaklık ve basınç altında dengeli durumdadırlar. Eğer sıcaklık ve basınç değerlerinde bir artma veya değişme olmuşsa mineralde de değişme olur. Mineral aynı kimyasal bileşimde başka bir duyarlı minerallere dönüşür

Metamorfik kayaçlar bazı yönlerden oluştukları kayaçlara benzer Metamorfik kayaçlar bazı yönlerden oluştukları kayaçlara benzer. (Bunun dışında farklı özellikleri de vardır). Tabakalı ve kristal yapıdadır. Mermer, arduvaz, şist ve kuvartz başkalaşım kayaç çeşitleridir. 2-19 Source: Courtesy of Carla W. Montgomery.

METAMORFİK KAYAÇLAR a-Mermer : Kalkerin yüksek sıcaklık ve basınç altında değişime uğraması, sonucu oluşur. b-Gnays : Granitin yüksek sıcaklık ve basınç altında değişime uğraması (metamorfize olması) sonucu oluşur.  c-Fillat : Kiltaşının (şist) yüksek sıcaklık ve basınç altında değişime uğraması sonucu oluşur.

Marble Source: Courtesy of Carla W. Montgomery.

Quartzite Source: © The McGraw-Hill Companies, Inc./Bob Coyle, photographer.

Jeolojik Devirler ve Kayaç Oluşumları İlkel Zaman (Azoik) (Prekambriyen) - 4 Milyar Yıl Devirleri: Prekambriyen, Arkeen - Kıtaların çekirdek kısmını oluşturan en eski kıta çekirdekleri oluşmuştur. - Su yosunu (alg) türünden ilk bitkiler ortaya çıkmıştır. - Devrin sonuna doğru soğuk bir iklim ve buzullaşma görülür. 1. Zaman (Paleozoik) (Primer) - 370 Milyon Yıl Devirleri: Perm, Karbon, Devon, Silür, Kambriyum - Hersinyen ve Kaledoniyen sıradağları oluşmuştur - Kıtalar genişlemeye başlamıştır - Zonguldak ve çevresinde taşkömürü yatakları oluşmuştur 2. Zaman (Mezozoik) (Sekonder) - 170 Milyon Yıl Devirleri: Kratese, Jura, Trias - İklim bölgeleri kısmen belirgin hale gelmiştir - Volkanizma çok zayıftır - Tektonik hareketler yok denecek kadar zayıftır. - Yerkabuğu kırıklarla parçalanarak ayrı kıtalara bölünmeye başlamıştır - Dinazor cinsi hayvanların ortaya çıkması

3. Zaman (Neozoik) (Tersiyer) - 80 Milyon Yıl Devirleri: Pliyosen, Miyosen, Oligosen, Eosen, Paleosen - Sıcak ve yağışlı iklimler yaygındır. İklimler tekrar belirsizleşmiştir. Çok sayıda deniz ilerlemesi ve gerilemesi volkanik faaliyetler ve depremler görülmüştür. - Alporojenizi meydana gelmiştir. - Atlas ve Hint okyanuslarının belirmesi - Türkiye’de linyit,tuz,petrol ve borasit yatakları oluşmuştur. - Bugünkü bitki ve hayvan türleri ana çizgileriyle ortaya çıkmıştır. 4. Zaman (Antropozoik) (Kuaterner) - 2 Milyon Yıl Devirleri: Aluviyum (Holosen), Diluviyum (Pleistosen) - Kuzey yarımkürenin önemli bir bölümünde buzullaşma görülmüştür. Bu dönemde Günz,Mindel,Riss ve Würm olmak üzere 4 buzul devri yaşanmıştır. - Denizler şimdiki seviyesine ulaşmıştır. - Eski medeniyetler ortaya çıkmıştır. - Kültür bitkileri yetiştirilmeye başlandı,hayvanlar evcilleştirildi - İstanbul ve Çanakkale boğazı oluştu - Egeid karasının çökmesi sonucunda Ege Denizi oluştu - İnsanlar ortaya çıktı