PETROGRAFİ.

... konulu sunumlar: "PETROGRAFİ."— Sunum transkripti:

1 PETROGRAFİ

2 TANIMLAR Petrografi: Taşların mineralojik ve kimyasal bileşimlerini, yapı, doku ve tabiattaki bulunuş şekillerini inceleyen ve onları sınıflandıran bilim kolu Petroloji: Taşların hangi jeolojik ortamlarda ve hangi fizikokimyasal şartlar altında oluştuklarını inceleyen, onların köken ve geçmişleri ile oluşum süreçlerini araştıran bilim kolu

3 Kristal: Belli kristal kanunlarına göre gelişmiş, düz ve düzgün yüzeyli doğal cisimlere denir.

4

5

6

7

8

9 Turmalin kristali Kuvars kristali

10 Jips kristali

11 Mineral: Yerkabuğunda bulunan, belli bir kimyasal formülle ifade edilen, genellikle kristalli nadiren amorf, genellikle inorganik ve katı nadiren organik ve sıvı maddelere denir.

12

13

14

15 Mağma: Yer içinde bulunan, kendi kendine hareket edebilen, gazlar ve su buharı ile doygun ve yüksek basınç altında bulunan, kıvamlı silikat ergiyiğine denir.

16 Kayaç (taş, külte): Bir veya birkaç cins mineralin bir araya gelmesi ile oluşan ve yerkabuğunu oluşturan sert malzemeye denir. Bu tanım mağmatik ve metamorfik kayaçlar için geçerlidir. Sedimanter (çökel) kayaçlarda kayaç bileşimine kaya kırıntıları ve fosiller de girebilir.

17 Tek bir cins mineralden oluşan kayaca monomineralli kayaç, iki veya daha fazla cins mineralden oluşan kaçlara da polimineralli kayaç denir.

18 Tamamen kalsit kristalinden oluşan kireçtaşı monomineralli kayaçlara; kuvars, alkali feldspat, plajyoklas ve koyu renkli minerallere sahip granit ise polimineralli kayaçlara örnek olarak verilebilir.

19

20

21

22 Granit blokları

23 Kızıl granit (bol alkali feldspatlı)

24 Plj: Plajyoklas, Mc: Mikroklin (bir alkali feldspat cinsi)
Qz: Kuvars, Bt: Biyotit (siyah mika)

25 Mağmatik, metamorfik ve sedimanter kökenli olmak üzere 3 ana kayaç grubu vardır.
Sedimanter kayaçlar hakkında Stratigrafi dersinde ayrıntılı bilgi verildiği için bu derste daha çok mağmatik ve metamorfik kayaçlara değinilecektir.

26 Zemin: Kayaçların ayrışması ve parçalanması ile ortaya çıkan, bazen kayaçların üzerinde gelişen, çoğunlukla da akarsu vb. etmenlerle taşınarak çökelme havzalarında biriken kil, silt, kum, çakıl ve toprak gibi gevşek malzemenin genel adı.

27

28

29 Yapı: Taşların arazide, mostra ölçeğinde görülen büyük (makroskopik) şekil özelliklerine denir. Kayacın mimarisi olarak düşünülebilir. Kayaçların çatlaklı, kıvrımlı, faylı vb. olup olmamaları yapı terimi ile ifade edilmektedir.

30 Kıvrımlı yapı

31 Kıvrımlı yapı

32 Tavan bl. Taban bl. Faylı yapı

33 Doku: Kayaçların el numunesinde veya mikroskop altında tanınabilen, kayacı oluşturan mineral veya danelerin birbirlerine göre dizilimleri ile ortaya çıkan küçük ölçekli şekil özelliklerine denir. Kayacı oluşturan kristal veya danelerin şekil ve boyutları, onların dizilimleri, aralarında boşluk olup olmaması vb. küçük boyutlu özellikler doku terimi ile ifade edilir.

34 Oolitik dokuya sahip kireçtaşı

35 Kristalli dokuya sahip kireçtaşı

36 MAĞMA VE MAĞMATİZMA

37 Giriş ve Tanımlar Mağma; kendi kendine hareket edebilen, gazlar ve su buharı ile doygun ve yüksek basınç altında bulunan ağdalı bir silikat ergiyiğidir. Kelime anlamı taş hamuru veya taş lapası demektir. Bileşimlerinde başlıca ergimiş veya çözünmüş silikatlar, oksitler, sülfürler ve uçucu elemanlar vardır.

38 Mağmalar yeraltındaki derin bölgelerde yüksek sıcaklık ve basınç altında bulunduklarından doğrudan gözlenmeleri mümkün değildir. Kendilerini örten kalın tabakalar altında hareketsiz kaldıkları sürece bileşimlerinde önemli bir değişiklik olmaz. Jeolojik olaylar sonucu dış basınç azalacak olursa yerkabuğunun üst kısımlarına doğru yükselirler. Bir kısmı da yer yüzeyine çıkarak volkanları oluşturur.

39 Ayrışmaya uğramamış ve bulunduğu haznenin yan taşları tarafından bileşimi değişmemiş olan mağmaya primer mağma denir. Çeşitli olaylar ve jeolojik gelişmeler sonucunda kimyasal ve mineralojik bileşimi değişmiş olan mağmalara sekonder mağma denir. Mağmanın fiziksel ve kimyasal özellikleri onun davranışlarını belirlemektedirler.

40 Mağmanın yer içindeki faaliyetlerine mağmatizma (plutonizma), bu faaliyetler sonucu meydana gelen kayaçlara derinlik kayaçları (plutonik kayaçlar, intrüzif kayaçlar, sokulum kayaçları) denir. Yeryüzüne çıkan mağmaya lav, lavların çıktığı yerlere volkan veya yanardağ adı verilir. Mağmanın yeryüzünde ve yeryüzüne yakın derinliklerdeki faaliyetlerine volkanizma, bu şekilde meydana gelen kayaçlara da volkanik kayaçlar veya yüzey kayaçları denir.

41 Açık renkli minerallere felsik mineraller, açık renkli minerallerden oluşan mağmatik ve volkanik kayaçlara felsik kayaçlar, bunları oluşturan mağmalara da felsik mağma denir. Koyu renkli minerallere mafik mineraller, koyu renkli minerallerden oluşan mağmatik ve volkanik kayaçlara mafik kayaçlar, bunları oluşturan mağmalara da mafik mağma denir.

42 Yanda açık renkli minerallerin hakim olduğu bir granit görülmektedir
Yanda açık renkli minerallerin hakim olduğu bir granit görülmektedir. Böyle bir mağmatik kayaç, renge göre yapılan sınıflamada felsik kayaç olarak isimlendirilmektedir.

43 Mafik bir kayaç olan gabro ve onun yüzey kayası bazalt

44 Mağmaların özellikleri
Kimyasal bileşim: Mağmaların bileşiminde birçok oksit bulunmakla beraber en bol olan ve kimyasal esaslı sınıflandırmada kullanılanı SiO2 dir. Mağmaların ve onların yüzeysel eşdeğerleri olan lavların SiO2 bakımından sınıflandırılması aşağıdaki gibidir.

45 Sınıf % SiO2 Asidik mağma > 66 Nötr mağma 66- 52 Bazik mağma Ultrabazik mağma < 45

46 Kayaç adına göre isimlendirme Kayaç rengine göre isimlendirme
Bu mağmalar meydana getirdikleri kayaç türlerine göre ve bu kayaçların renklerine göre farklı isimler alabilmektedirler. Mağma sınıfı Kayaç adına göre isimlendirme Kayaç rengine göre isimlendirme Asidik mağma Granitik mağma, riyolitik mağma Felsik mağma Nötr mağma Andezitik mağma Bazik mağma Bazaltik mağma Mafik mağma

47 Aşağıda farklı bileşimlerdeki mağmalardan katılaşarak oluşmuş 4 farklı kayacın kimyasal bileşimleri verilmiştir. Ultrabazik mağmadan asidik mağmaya doğru gidildikçe SiO2 yüzdesi artarken MgO ve CaO yüzdeleri azalmaktadır.

48

49 Yine kimyasal analizlerden faydalanılarak o kayacı oluşturan mağmaların tektonik ortamları, yani oluşum ortamları belirlenebilmektedir. Bu da o bölgenin jeolojik evriminin açıklanabilmesini mümkün kılmaktadır. Bu konuda kullanılan pek çok diyagram vardır. Bunlardan Pearce 1984 diyagramı aşağıda verilmiştir. Bu diyagramın yatay ekseninde ppm cinsinden İtriyum ve düşey ekseninde yine ppm cinsinden Niobyum değerleri bulunmaktadır. Analizi yapılan kayaç hangi alana düşerse o bölge onun tektonik ortamını vermektedir.

50 İz elementlere göre granitoyidlerin Tektonik sınıflandırması (Pearce 1984)
WPG: Levha içi granitoyidler ORG: Okyanus sırtı granitoyidleri VAG: Volkanik yay granitoyidleri COLG: Çarpışma kuşağı granitoyidleri

51 Sıcaklık: Mağmaların sıcaklıklarını belirlemek için doğrudan ve dolaylı yöntemler kullanılmaktadır. Doğrudan ölçümler lavlar üzerinde yapılabilirler. Yüksek sıcaklık ölçmeye yarayan aletlere pirometre denir. Bunlardan lav içine batırılarak sıcaklık ölçenlere termolitik pirometre denir. Lavın rengine göre sıcaklık ölçenlere de optik pirometre denir. Sıcaklığa bağlı renk skalası aşağıdaki gibidir.

52 Termolitik Pirometre ile doğrudan sıcaklık ölçümü

53 Optik pirometre ile sıcaklık ölçümü

54 Renk skalası Renk Sıcaklık C· Açık kırmızı Koyu kırmızı Parlak kırmızı Sarımsı kırmızı Parlak beyaz Beyaz (Sür ve diğ. 2002)

55 Yapılan ölçümlere göre asidik lavların C· arasında, bazik lavların C· arasında sıcaklıklara sahip oldukları anlaşılmıştır. Mağmaların sıcaklıkları derinlikle artar, 400 km de 1500 C· ve 700 km de 1900 C· ye ulaşabilir.

56 Mağmaların sıcaklıklarının dolaylı olarak ölçülmeleri jeotermometre olarak adlandırılan bazı mineraller yardımı ile yapılmaktadır. Bu minerallerin ergime ve kristallenme sıcaklıkları laboratuarlarda yapılan deneylerle kesin olarak bulunmuştur. Bu minerallerden bazıları kuvars, kristobalit, çinkoblend, yeşil hornblend ve biyotittir.

57 Viskozite: Viskozite sıvıların akmaya karşı gösterdikleri direnç olup birimi poise (puaz) dır. Bir sıvının viskozitesi ne kadar büyükse akma yeteneği o kadar düşüktür. Mağmanın viskozitesi başlıca bileşimine, sıcaklığına, uçucu eleman miktarına ve basıncına göre değişir. Basınç arttıkça viskozite de artar.

58 Buna karşılık sıcaklık ve uçucu bileşenlerin artması viskoziteyi azaltır. Bu da akışkanlığı arttırır. Asidik mağmaların viskoziteleri yüksek, akışkanlıkları düşüktür. Bu yüzden daha çok koni şekilli volkanları oluştururlar. Bazik mağmalarda viskozite düşük, akışkanlık yüksektir ve bu yüzden bazik mağmaların ürünleri olan bazaltik lavlar akışkan olup genellikle tabla şeklinde volkanları oluştururlar.

59 Bazı mağmaların ve lavların viskozite değerleri aşağıdaki gibidir.

60 Mağma, akıcılık bakımından suya değil asfalta benzer, viskozitesi düşük sayılan bazaltik mağma oldukça akıcıdır. Buna karşılık yüksek viskoziteli riyolitik mağma güçlükle hareket etmektedir. Hawaii adasıda Mauna Loa yanardağının 1850 yılındaki faaliyetinde, yamaçtan aşağı doğru akan bazaltik mağmanın hızı saatte 16 km’yi bulmuştur.

61 Mauna Loa volkanı

62 hızlı akışa çok ender rastlanır
hızlı akışa çok ender rastlanır. Akma hızı saatte birkaç metre veya günde 5-10 metre arasında değişmektedir. Diğer yönden % 66 dan fazla SiO2 içeren riyolitik mağma o kadar yavaş hareket eder ki çoğu zaman farkına bile varılmaz.

63

64 Düşük viskoziteli akışkan bir lav

65 Alışkan lavların meydana getirdiği halatsı yapı
Alışkan lavların meydana getirdiği halatsı yapı. Bu lavlara pahoehoe lavlar, bu yapıya da pahoehoe yapısı veya halat yapısı denir.

66 Yüksek viskoziteli bir lav olan riyolitin katılaşmış hali
Yüksek viskoziteli bir lav olan riyolitin katılaşmış hali.Herhangi bir akıntı yapısı görülmüyor.

67 Başka bir riyolit mostrası

68 Basınç: Mağmanın etkisi altında olduğu basınç; bulunduğu derinliğe, örtü kayacının geçirimli olup olmamasına ve akışkanların (içerdiği gaz ve sıvıların) basınçlarına bağlı olarak büyük farklılıklar gösterir. Yoğunluğu ortalama 2,7 gr/cm³ olan bir malzeme için litostatik basınç 1 km derinlik başına 270 atm artar.4 km derinlikteki basınç ise 1080 atm değerindedir.

69 Uçucu bileşenler: Uçucu bileşenler mağmaların viskozite, basınç, kristallenme sıcaklıkları vb. özelikleri üzerinde önemli rol oynarlar. Bu bileşenlerin yani gazların çok önemli bir kısmı su buharından oluşmaktadır. Kilauea volkanının çıkardığı gazlar üzerinde yapılan analizlerin sonuçları aşağıda verildiği gibidir.

70 Mağmaların uçucu bileşen yüzdeleri (Sür 2002)
% H2O , ,09 CO , ,68 SO , ,15 N , ,92 Cl , ,08 SO , ,22

71 Yoğunluk: Mağmaların yoğunlukları, soğuyup katılaşarak meydana getirdikleri kayaçların yoğunluklarından daha azdır. Soğuma ve katılaşma sırasında yaklaşık % oranında hacim azalması gerçekleşir. Ayrıca gaz fazındaki maddeler de ortamdan uzaklaşırlar, böylece mağmatik kayaçların yoğunlukları kendilerini meydana getiren mağmaların yoğunluklarından yüksek olur. Yeryüzeyinde rastlanan mağmatik kayaçların yoğunlukları 2,3 – 3,2 arasında değişmektedir.

72 Mağmaların kökeni: Yeryüzünde rastlanan çok çeşitli mağmatik ve volkanik kayaçlar başlıca 3 grup ana mağmadan türemişlerdir. Bunlar, meydana getirdikleri volkanik kayaç türlerine göre bazaltik mağma, andezitik mağma ve riyolitik mağma olarak adlandırılırlar. Bu ayırım aynı zamanda içerdikleri SiO2 oranlarına da dayanır.

73 Bazaltik mağma (SiO2 oranı % 45-52), yerin km derinlikleri arasında yeralan astenosferin kısmen ergimesi ile meydana gelir. Bu tip mağma en çok okyanus ortası sırtlardan çıkarak deniz diplerinde geniş alanlara yayılır.

74 Andezitik mağma (SiO2 oranı % 52-66), en çok dalma-batma kuşaklarında okyanusal kabuğun astenosfer içine dalması ve orada ergimesi ile meydana gelir. Bu sırada deniz tabanındaki sedimentlerden yeteri kadar SiO2 , okyanusal kabuğun ergiyen kısmına karışır ve onun bazaltik olan bileşimini dğiştirerek andezitik mağmaya dönüştürür. Böyle bir mağma kıtasal kabuk içerisinden yükselerek kıvrımlı sıradağların içerisine yerleşir ve orada andezitik volkan dizilerini oluşturur.

75 Andezitik mağmalar ayrıca, bazik bir mağmanın çevresindeki granitik kayaçları özümsemesi (asimile etmesi) veya bazaltik mağmaların kristallenmesi sırasında olivin ve piroksen gibi koyu renkli minerallerin ana mağmadan ayrılmaları (gravitasyonel diferansiasyon) ile de oluşabilirler.

76 Riyolitik mağma (SiO2 oranı > % 66), granitik bileşimli kıtasal kabuğun veya sedimentleri ergimesi sonucu meydana gelir ve silisçe zengin riyolitik lavlar olarak yeryüzeyine çıkar. Bunlar kıtalar üzerinde geniş alanlar kaplarlar. Bu tür mağmaların oluşumları için en elverişli ortamlar yaklaşan ve çarpışan levha sınırlarıdır.

77 Kristallenme: Bir mağma nekadar fazla uçucu madde içeriyorsa o oranda akıcıdır ve kristallenme hızı da yüksektir. Yüksek viskoziteli mağmalar çok yavaş kristallenirler. Eğer yeryüzeyine çıkıp çok ani soğumayla karşı karşıya kalırlarsa kristallenemeden cam halinde katılaşırlar. Bunlara volkanik cam denir ve daha çok asit bileşimli lavlarda görülürler.

78 Camsı dokulu bir volkanik kayaç
Camsı dokulu bir volkanik kayaç. Kayaç adı obsidyen, riyolitik bileşimli lavların ani soğuması ile oluşur.

79 Başka bir obsidyen

80 Siyah bantlı kahverenkli ve saydam obsidyen.
Şeffafllığı ve kırılma yüzeyi bakımından cama çok benzemektedir.

81 Bir mağmanın farklı kimyasal bileşimlerde farklı bölümlere ayrılmasına ayrımlaşma (diferansiasyon) denir. Ergimiş bir mağmanın soğuması sürecinde silikat mineralleri aynı anda kristalleşemezler. Bu mineraller ·C arasında belli bir sırayla katılaşırlar.

82 Örneğin yeterince silis içeren bir mağmada sırasıyla olivin, piroksen, amfibol, plajyoklaslar, mikalar, alkali feldspatlar ve en son olarak ta kuvars kristalleşir. Bu olaya fizikokimyada fraksiyonel kristalleşme denir. Mağmaların bu aşamalı kristalleşmesi Bowen (1928) tarafından ortaya atılmış ve laboratuar deneyleri ile doğrulanmıştır. Bowen’in reaksiyon serisi aşağıdaki gibidir.( Bowen 1928’e göre Uz 2000)

83

84 Mağmatik (plutonik) ve volkanik (yüzey) kayaçların bulunuş şekillerini gösteren genelleştirilmiş bir blok diyagram