İzotoplar   İZOTOP JEOKİMYASI, “JEOKRONOLOJİK” VE “JEOKİMYASAL” OLMAK ÜZERE İKİ ANA UYGULAMA ALANINA SAHİPTİR. “JEOKRONOJİK” OLARAK KAYAÇ VE MİNERAL YAŞLARININ.

... konulu sunumlar: "İzotoplar   İZOTOP JEOKİMYASI, “JEOKRONOLOJİK” VE “JEOKİMYASAL” OLMAK ÜZERE İKİ ANA UYGULAMA ALANINA SAHİPTİR. “JEOKRONOJİK” OLARAK KAYAÇ VE MİNERAL YAŞLARININ."— Sunum transkripti:

1 İzotoplar İZOTOP JEOKİMYASI, “JEOKRONOLOJİK” VE “JEOKİMYASAL” OLMAK ÜZERE İKİ ANA UYGULAMA ALANINA SAHİPTİR. “JEOKRONOJİK” OLARAK KAYAÇ VE MİNERAL YAŞLARININ BELİRLENMESİNDE KULLANILIR. KÜTLE SPEKTROMETRELERİNİN BULUNMASINDAN SONRA İSE, KAYAÇLARIN VE MİNERAL YATAKLARININ KÖKENİNE İLİŞKİN OLARAK ” JEOKİMYASAL” ÇALIŞMALARIN VAZGEÇİLMEZ BİR UNSURU OLMUŞTUR.

2 Duraylı izotoplar TABİAT DA PEK ÇOK ELEMENTİN BİRDEN ÇOK DURAYLI İZOTOPU BULUNMAKTADIR. BİR ELEMENTİN BÜTÜN İZOTOPLARI AYNI KİMYASAL ÖZELLİKLERE SAHİP OLMAKLA BİRLİKTE, ATOMİK KÜTLELERİNDEKİ FARKLILIK SEBEBİYLE, BAZI JEOLOJİK SÜREÇLER SIRASINDA, ELEMENTİN İZOTOP DAĞILIMLARINDA FARKLILIKLAR GÖZLENEBİLİR. BUNA İZOTOP AYRIMLAŞMASI DENİR BU AYRIŞIMLARIN SEBEBİ, MOLEKÜL VEYA KRİSTAL YAPISINDA BULUNAN AĞIR VE HAFİF ATOMLARIN TİTREŞİM FREKANSLARINDAKİ FARKLILIKLARDIR. AĞIR ATOMLARIN TİTREŞİM FREKANSI, HAFİF ATOMLARA GÖRE DAHA DÜŞÜK OLDUĞUNDAN, AĞIR ATOMLARIN DİĞER ATOMLARLA YAPTIĞI BAĞLAR DAHA KUVVETLİ OLMAKTADIR.

3 Duraylı izotoplar ATOMİK KÜTLESİ BÜYÜK OLAN U VEYA Sr GİBİ ELEMENTLER HİDROTERMAL ALTERASYON SONUCUNDA KAYAÇTAN AYRILIRLARSA, BU AYRILAN ELEMENTLERİN İZOTOP ORANLARI ORİJİNAL KAYAÇTAKİ İZOTOP ORANLARIYLA AYNIDIR. İZOTOP AYRIMLAŞMASI, ÖZELLİKLE ATOMİK KÜTLESİ KÜÇÜK OLAN (40 VEYA DAHA AZ) ELEMENTLER İÇİN SÖZ KONUSUDUR. ATOMİK KÜTLESİ 40 DAN KÜÇÜK OLAN ELEMENTLER ( ÖRNEĞİN C, H, O,S ) İÇİN, İZOTOP ORANLARI ORİJİNAL KAYAÇTAKİ ORANLARDAN FARKLI OLMAKTADIR. BU ÖZELLİK, İZOTOP ORANLARININ ÖLÇÜLMESİ YOLUYLA, İZOTOP AYRIMLAŞMASINA SEBEP OLAN JEOLOJİK ŞARTLARIN VE REAKSİYONLARIN DEĞERLENDİRİLMESİNE İMKAN TANIMAKTADIR.

4 H, O, C ve S izotopları JEOKİMYADA BU AMAÇLA KULLANILAN 4 ELEMENT VARDIR. BUNLAR H,O,C VE S İZOTOPLARIDIR. HİDROJEN: HİDROJENİN DURAYLI İKİ İZOTOPU VARDIR. 1H VE 2H. GENELLİKLE ATOMİK KÜTLESİ 1 OLAN HİDROJEN İZOTOPU H İLE , KÜTLESİ 2 OLAN HİDROJEN İZOTOPU İSE D (DÖTERYUM) İLE GÖSTERİLMEKTEDİR. DOĞADA, HİDROJENİN ÜÇÜNCÜ BİR İZOTOPU DAHA VARDIR ( 3H VEYA T-TRİTYUM ), AMA BU İZOTOP RADYOAKTİFDİR

5 OKSİJEN: OKSİJENİN 3 DURAYLI İZOTOPU VARDIR. 16O, 17O, 18O.
17O İZOTOPUNUN DEĞERİ DİĞERLERİNE ORANI ÇOK KÜÇÜK OLDUĞUNDAN, JEOKİMYADA 16O VE 18O İZOTOPLARI KULLANILMAKTADIR. KARBON: KARBONUN 2 DURAYLI (12C VE 13C) VE BİR RADYOAKTİF (14C) İZOTOPU VARDIR. KÜKÜRT: KÜKÜRTÜN 4 DURAYLI İZOTOPU VARDIR. 32S, 33S, 34S, VE 36S. 33S VE 36S İZOTOPLARININ DOĞADAKİ DERİŞİMLERİ KÜÇÜK OLDUĞUNDAN, JEOKİMYADA 32S VE 34S İZOTOPLARI KULLANILMAKTADIR.

6 İzotop Ayrımlaşması JEOLOJİK SÜREÇLERDEKİ İZOTOP AYRIMLAŞMASI
JEOLOJİK SÜREÇLERDEKİ İZOTOP AYRIMLAŞMASI İKİ ANA MEKANİZMA YOLUYLA GERÇEKLEŞMEKTEDİR. DENGE DURUMU AYRIMLAŞMASI: İKİ VEYA DAHA FAZLA SAYIDAKİ BİLEŞEN ARASINDA İZOTOPİK DENGEYİ SAĞLAYAN DEĞİŞİM REAKSİYONLARIDIR. SADECE 16O İÇEREN CO2 MOLEKÜLÜ, SADECE 18O İÇEREN H2O MOLEKÜLÜ İLE REAKSİYONA GİRERSE; ½ C 16O2 +H2 18O= ½ C 18O2 + H ŞEKLİNDE BİR İZOTOP DEĞİŞİMİ OLMAKTADIR.

7 İzotop Ayrımlaşması 2. KİNETİK AYRIMLAŞMA: İZOTOPİK DENGENİN OLMADIĞI DURUMLARDA OLUŞUR. FİZİKSEL VEYA KİMYASAL REAKSİYONLARDA, HAFİF İZOTOPUN REAKSİYON HIZININ AĞIR İZOTOPUNKİNE ORANLA DAHA YÜKSEK OLMASI SEBEBİYLE GERÇEKLEŞİR. FİZİKSEL REAKSİYONLARDAKİ AYRIMLAŞMAYA ÖRNEK OLARAK SUYUN BUHARLAŞMASI VERİLEBİLİR. BUHARLAŞMA SÜRECİNDE HAFİF İZOTOPLAR ( 1H VE 16O) BUHAR FAZINDA, AĞIR İZOTOPLAR ( D VE 18O) İSE SIVI FAZINDA ZENGİNLEŞMEKTEDİR. KİMYASAL REAKSİYONLARDAKİ AYRIMLAŞMAYA ÖRNEK İSE, BAKTERİLERİN KATALİZÖRLÜĞÜ ALTINDA SÜLFAT İYONUNUN ( SO4-2) SÜLFÜRE ( S-2, HS-, H2S )’E İNDİRGENMESİDİR

8 Ayrımlaşma Faktörü DURAYLI İZOTOPLARIN AYRIMLASMA FAKTÖRÜ = RA/RB DİR. RA= A FAZINDAKİ AĞIR İZOTOP/HAFİF İZOTOP ORANI RB= B FAZINDAKİ AĞIR İZOTOP/ HAFİF İZOTOP ORANIDIR. JEOLOJİK BİRİMLERİN DURAYLI İZOTOP BİLEŞİMLERİ , GENELLİKLE BELLİ BİR STANDARDIN BİLEŞİMİNDEN OLAN SAPMALAR ŞEKLİNDE,  PARAMETRESİ İLE VERİLİR.  ağır izotop( o) = SAYFA 231  DEĞERİ POZİTİF İSE, ÖRNEK STANDARDA ORANLA AĞIR İZOTOP AÇISINDAN; NEGATİF İSE HAFİF İZOTOP AÇISINDAN ZENGİN DEMEKTİR.

9 (ağır izotop/hafif izotop) STANDARD
ağır izotop( o)= (ağır izotop/hafif izotop) ÖRNEK- (ağır izotop/hafif izotop) STANDARD/ (ağır izotop/hafif izotop) STANDARD

10 Uygulama Alanları PETROJENEZ:
DURAYLI İZOTPOLARIN MAGMATİK AYRIMLAŞMA SÜRECİ İÇİNDEKİ DAĞILIMLARI FİZİKO KİMYASAL ŞARTLARA ( P, pH VE OKSİJEN FUGASİTESİ ) VE MAGMANIN ORİJİNAL BİLEŞİMİNE BAĞLI OLARAK GERÇEKLEŞMEKTEDİR. DOLAYISIYLA , DURAYLI İZOTOPLARIN PETROJENEZ KONUSUNDA KULLANILMASI BİRAZ SINIRLI KALMAKTADIR. KUVARS, VE BİR ÖLÇÜYE KADAR FELDİSPAT VE MUSKOVİT MİNERALLERİ DAHA ÇOK 18O İZOTOPUNU KULLANMAKTADIR. BUNA KARŞILIK OLARAK, OLİVİN VE ÖZELLİKLE MANYETİT, 16O İZOTOPU AÇISINDAN ZENGİNDİR. BU SEBEPLE MAGMATİK DİFFERANSİYASYON ESNASINDA MANYETİT KRİSTALLEŞMESİ , GERİYE KALAN ARTIK MAGMADA 18O ZENGİNLEŞMESİNE ,FELDİSPAT KRİSTALLEŞMESİ İSE, 16O ZENGİNLEŞMESİNE YOL AÇMAKTADIR. ŞEKİL , ŞEKİL 2-11, 7-1 VE 7-21 ANLATIMI

11 CEVHERLEŞME KÖKENLERİ
CEVHER YATAKLARI , ARTIK AKTİF OLMAYAN FOSİL HİDROTERMAL SİSTEMLERİN ÜRÜNLERİ OLDUKLARINDAN , GÜNCEL JEOTERMAL SİSTEMLERİN KÖKENİNE İLİŞKİN YAPILAN TARTIŞMA VE YORUMLAR, BUNLARIN KÖKENLERİ İÇİN DE GEÇERLİDİR. CEVHER TAŞIYAN AKIŞKANLARIN OKSİJEN VE HİDROJEN İZOTOP BİLEŞİMLERİ ,GENELLİKLE MİNERALİN BÜNYESİNDE TUTULAN SIVI KAPANIMLAR ÜZERİNDE YAPILAN ANALİZLERLE BELİRLENİR.

12 O ve H CEVHERLİ AKIŞKANLARIN KÖKENİ KONUSUNDAN ŞİMDİYE KADAR YAPILAN TARTIŞMALAR ” MAGMATİK” VE “METEORİK “ OLMAK ÜZERE İKİ ANA KONU ÜZERİNDE YOĞUNLAŞMAKTADIR. ÖZELLİKLE O VE H İZOTOP ANALİZLERİ İLE ELDE EDİLEN VERİLER , HER İKİ ÖNERİNİNDE GEÇERLİ OLABİLECEĞİNİ , ANCAK METEORİK SULARIN CEVHERLEŞMEDEKİ ROLÜNÜN DAHA FAZLA OLDUĞUNU ORTAYA ÇIKARMIŞTIR.

13 S İzotopları KÜKÜRT İZOTOPLARIDA CEVHERLEŞME KÖKENİNİN ARAŞTIRILMASINDA SIK KULLANILAN İZOTOPLARDIR. MAFİK VE ULTRAMAFİK KAYAÇLARDA 34S DEĞERLERİNİN SIFIR’A YAKIN OLUŞU, BUNA KARŞILIK YÜZEYE YAKIN ORTAMLARDA OKSİTLENME –İNDİRGENME SÜREÇLERİNDEN ETKİLENEN KÜKÜRTTE, BU DEĞERLERİN GENİŞ BİR ARALIĞA YAYILIŞI, CEVHER YATAKLARINDAKİ 34S/ 32S ORANLARININ CEVHERLEŞME KÖKENİNİN YORUMUNDA KULLANILMASINA YOL AÇMIŞTIR.

14 S İzotopları OLDUKÇA DEĞİŞKEN 34S DEĞERLERİ VEREN SÜLFİT MİNERALLERİ, CEVHERLEŞMENİN SEDİMANTER SÜREÇLERE BAĞLI OLARAK GELİŞTİĞİNE İŞARET ETMEKTEDİR. 34S DEĞİŞİM ARALIĞI SINIRLI OLAN SÜLFİT MİNERALLERİ İSE, CEVHERLEŞME KÖKENİNİN, BÜYÜK BİR İHTİMALLE, MAGMATİK OLDUĞUNU GÖSTERMEKTEDİR. SÜLFİT MİNERALLERİNİN OLUŞUM SIRASINDAKİ İZOTOP AYRIMLAŞMASI, pH, OKSİJEN FUGASİTESİ VE SICAKLIK GİBİ FAKTÖRLEREDE BAĞLI OLDUĞUNDAN CEVHERLEŞME KÖKENİNE İLİŞKİN OLARAK VERİLEN YORUMLAR HER ZAMAN GEÇERLİ OLMAYABİLİR.