Jeoloji Çalışmaları
Şekil: Girls into Geoscience açılış İrlanda Saha Gezisi.Jeologlar, Dünya'nın materyalleri ve süreçleri hakkında bilgi edinmek için bilimsel yöntemi uygularlar. Jeoloji toplumda önemli bir rol oynar; doğal kaynakların bulunması, çıkarılması ve yönetilmesi; bu kaynakların kullanımı veya çıkarılmasının çevresel etkilerinin değerlendirilmesi ve doğal tehlikelerin etkilerinin anlaşılması ve azaltılması için jeoloji ilkeleri esastır.
Jeoloji, bir heyelandaki fiziksel güçleri veya su ile kayalar arasındaki kimyasal etkileşimi anlamak gibi fizik ve kimyadan elde edilen bilgileri genellikle doğal dünyaya uygular. Bu terim Yunanca'da Dünya anlamına gelen geo ve düşünmek ya da hesaba katmak anlamına gelen logos sözcüklerinden gelmektedir.
Neden Jeoloji Çalışmalısınız?
Jeoloji, doğal kaynakları -ekonomik kazanç için Dünya'dan çıkarılabilen doğal olarak oluşan herhangi bir malzeme- nasıl kullandığımız konusunda kilit bir rol oynamaktadır. Gelişmiş modern toplumumuz, kendisinden önceki tüm toplumlar gibi jeolojik kaynaklara bağımlıdır. Jeologlar kömür ve petrol gibi fosil yakıtların; bakır, alüminyum ve demir gibi metallerin; toprak ve kayaların içindeki akarsularda ve yeraltı rezervuarlarında bulunan su kaynaklarının çıkarılmasında görev alırlar. Gezegenimizin petrol gibi yenilenemeyen, miktarı sabit ve tüketimle tükenen sınırlı kaynaklarının korunmasına yardımcı olabilirler. Jeologlar ayrıca güneş veya rüzgar enerjisi ve kereste gibi değiştirilebilen veya yeniden üretilebilen yenilenebilir kaynakların yönetilmesine de yardımcı olabilirler.
Kaynakların çıkarılması ve kullanımı çevremizi etkilemekte, bu da insan sağlığını olumsuz yönde etkileyebilmektedir. Örneğin, fosil yakıtların yakılması havaya insanlar, özellikle de çocuklar için sağlıksız olan kimyasallar salmaktadır. Madencilik faaliyetleri kurşun ve cıva gibi zehirli ağır metalleri toprağa ve su yollarına bırakabilir. Seçimlerimiz, öngörülebilir gelecekte Dünya'nın çevresi üzerinde etkili olacaktır. Jeolojik kaynakların kalan miktarını, çıkarılabilirliğini ve yenilenebilirliğini anlamak, bu kaynakları sürdürülebilir bir şekilde daha iyi yönetmemize yardımcı olacaktır.
Jeologlar ayrıca jeolojik süreçlerin yarattığı doğal tehlikeleri de incelerler. Doğal tehlikeler, insan hayatı veya mülkiyeti için potansiyel olarak tehlikeli olan olaylardır. Dünya üzerinde hiçbir yer doğal tehlikelerden tamamen arınmış değildir, bu nedenle insanların kendilerini korumalarının en iyi yollarından biri jeolojiyi anlamaktır. Jeoloji, insanlara bir bölgedeki doğal tehlikeleri ve bunlara nasıl hazırlanacaklarını öğretebilir. Jeolojik tehlikeler arasında toprak kaymaları, depremler, tsunamiler, seller, volkanik patlamalar ve deniz seviyesinin yükselmesi yer almaktadır.
Son olarak jeoloji, Dünya Sistem Bilimi olarak bilinen kavramda diğer bilimsel disiplinlerin kesiştiği yerdir. Bilimde sistem, etkileşimli nesneler ve süreçlerden oluşan bir gruptur. Yer Sistem Bilimi, tüm gezegeni karmaşık ilişkiler yoluyla birbirleriyle etkileşim halinde olan sistemlerin bir kombinasyonu olarak görür. Bu jeoloji ders kitabı genel olarak bilime bir giriş niteliğindedir ve sıklıkla diğer bilimsel disiplinlere atıfta bulunur.
Yer Sistem Bilimi beş temel sistemi (veya küreyi) içerir: Jeosfer (Dünya'nın katı gövdesi), Atmosfer (Dünya'yı çevreleyen gaz zarfı), Hidrosfer (Dünya yüzeyinde ve yüzeyine yakın her türlü su), Kriyosfer (Dünya'nın donmuş su kısmı) ve Biyosfer (insanoğlu da dahil olmak üzere tüm biçimleri ve etkileşimleriyle Dünya'daki yaşam).
Jeolojiyi izole bir sistem olarak görmek yerine, yer sistemi bilimcileri jeolojik süreçlerin sadece dünyayı değil, içerdiği tüm küreleri nasıl şekillendirdiğini inceler. Bu multidisipliner alanların doğal döngüler ve insan kaynaklı güçler karşısında nasıl ilişki, etkileşim ve değişim gösterdiğini incelerler. Fizik, kimya, biyoloji, meteoroloji, çevre bilimi, zooloji, hidroloji ve diğer birçok bilimden unsurlar kullanırlar.
Kaya Döngüsü
Dünya materyallerinin en temel görünümü, Dünya'yı oluşturan ana materyalleri, onları oluşturan süreçleri ve birbirleriyle nasıl ilişkili olduklarını tanımlayan kaya döngüsüdür. Genellikle magma veya lav adı verilen sıcak erimiş sıvı kaya ile başlar. Magma, Dünya yüzeyinin altında kabuk veya mantoda oluşur. Lav, Dünya yüzeyine püsküren erimiş kayadır. Magma veya lav soğuduğunda, kristalleşme adı verilen ve minerallerin magma veya lav içinde büyüdüğü bir süreçle katılaşır. Ortaya çıkan kayaçlar magmatik kayaçlardır. Ignis Latince ateş demektir.
Dünya yüzeyindeki diğer kayaç türlerinin yanı sıra magmatik kayaçlar da ayrışma ve erozyona maruz kalır ve bu da tortu üretir. Ayrışma, kayaların fiziksel ve kimyasal olarak daha küçük parçalara ayrılmasıdır. Erozyon, bu parçaların orijinal konumlarından uzaklaştırılmasıdır. Parçalanmış ve taşınmış parçalar veya taneler çakıl, kum, silt ve kil gibi çökeltiler olarak kabul edilir. Bu çökeltiler akarsular ve nehirler, okyanus akıntıları, buzullar ve rüzgar tarafından taşınabilir.
Tortular, çökelme olarak bilinen bir süreçte dinlenmeye başlar. Tortullar biriktikçe -genellikle sığ deniz ortamlarında olduğu gibi su altında- eski tortullar yeni tortullar tarafından gömülür. Tortular, üstteki tortuların ağırlığı ile sıkıştırılır ve tek tek taneler yeraltı suyundaki mineraller tarafından birbirine kenetlenir. Bu sıkıştırma ve çimentolaşma süreçlerine litifikasyon denir. Taşlaşmış tortular, kumtaşı ve şeyl gibi tortul bir kaya olarak kabul edilir. Diğer tortul kayaçlar, aşınmış tortulardan ziyade minerallerin doğrudan kimyasal çökelmesi ile oluşur ve kimyasal tortul kayaçlar olarak bilinir.
Önceden var olan kayalar metamorfik bir kayaya dönüşebilir; meta- değişim anlamına gelir ve -morphos biçim veya şekil anlamına gelir. Kayalar sıcaklık veya basınçta aşırı artışlara maruz kaldığında, mineral kristalleri genişler veya benzer kimyasal yapıya sahip tamamen yeni minerallere dönüşür. Yüksek sıcaklıklar ve basınçlar, yer kabuğunun derinliklerine gömülü olan veya sıcak magma veya lavla temas eden kayalarda meydana gelir. Sıcaklık ve basınç koşulları kayaları eriterek magma ve lav oluşturursa, kaya döngüsü yeni kayaların oluşmasıyla yeniden başlar.
Levha Tektoniği ve Dünyanın Katmanları
Levha tektoniği teorisi, jeoloji ve kaya döngüsünün temel birleştirici ilkesidir. Levha tektoniği, dış katmanın tektonik veya litosferik levhalarına odaklanarak, Dünya'nın katmanlarının birbirlerine göre nasıl hareket ettiğini açıklar. Tektonik plakalar, astenosfer adı verilen alttaki hareketli bir tabaka üzerinde yüzer, çarpışır, birbirlerinin yanından kayar ve ayrılır. Büyük yeryüzü şekilleri levha sınırlarında oluşur ve tektonik levhalar içindeki kayalar kaya döngüsü boyunca hareket eder. Levha tektoniği sonraki bölümde daha ayrıntılı olarak ele alınmaktadır.
Dünya'nın üç ana jeolojik katmanı kimyasal bileşim veya kimyasal yapıya göre kategorize edilebilir: kabuk, manto ve çekirdek. Kabuk en dış katmandır ve çoğunlukla silikon, oksijen, alüminyum, demir ve magnezyumdan oluşur. Kıtasal kabuk ve okyanus kabuğu olmak üzere iki türü vardır. Kıtasal kabuk yaklaşık 50 km (30 mil) kalınlığında olup düşük yoğunluklu magmatik ve tortul kayaçlardan, Okyanusal kabuk ise yaklaşık 10 km (6 mil) kalınlığında olup yüksek yoğunluklu magmatik bazalt tipi kayaçlardan oluşur. Okyanus kabuğu, okyanus tabanının çoğunu oluşturur ve gezegenin yaklaşık %70'ini kaplar. Tektonik plakalar, kabuk ve üst mantonun bir kısmından oluşur ve litosfer adı verilen sert bir fiziksel katman oluşturur.
Hacim olarak en büyük kimyasal katman olan manto, kabuğun altında yer alır ve Dünya yüzeyinin yaklaşık 2.900 km (1.800 mil) altına kadar uzanır. Çoğunlukla katı olan manto, silika, demir ve magnezyumdan oluşan yüksek yoğunluklu bir madde olan peridotitten oluşur. Mantelin üst kısmı çok sıcak ve esnektir, bu da üstteki tektonik plakaların üzerinde yüzmesine ve hareket etmesine izin verir. Mantonun altında 3.500 km (2.200 mil) kalınlığında demir ve nikelden oluşan Dünya'nın çekirdeği yer alır. Çekirdek, sıvı dış çekirdek ve katı iç çekirdek olmak üzere iki kısımdan oluşur. Katı ve sıvı metalik çekirdek içindeki dönüşler Dünya'nın manyetik alanını oluşturur (bkz. yukarıdaki şekil).
Jeolojik Zaman ve Derin Zaman
| “Bu nedenle, mevcut araştırmamızın sonucu şudur ki, hiçbir başlangıç izine rastlamıyoruz; hiçbir son beklentisi görmüyoruz.” (James Hutton, 1788) |
Jeolojinin ilk öncülerinden James Hutton, uzun yıllar süren jeolojik çalışmalarından sonra Dünya'nın yaşı hakkında bunu yazmıştır. Tam olarak doğru olmasa da -Dünya gezegeninin bir başlangıcı vardır ve bir sonu olacaktır- Hutton, insanların jeolojik zamanın genişliğini algılamakta yaşadıkları güçlüğü ifade ediyordu. Hutton, gezegenin çok yaşlı olduğunu öne süren ilk kişi olmasına rağmen, Dünya'ya bir yaş atfetmemiştir.
Bugün Dünya'nın yaklaşık 4,54 ± 0,05 milyar yaşında olduğunu biliyoruz. Bu yaş ilk olarak 1956 yılında Arizona'da bulunan bir göktaşını radyometrik olarak tarihlendirmek için kurşun izotoplarının yarı ömürlerini ölçen Caltech profesörü Clair Patterson tarafından hesaplanmıştır. Derin zaman olarak da bilinen jeolojik zamanı incelemek, Dünya'ya kısa yaşamlarımızla sınırlı bir bakış açısının üstesinden gelmemize yardımcı olabilir. Jeolojik ölçekle kıyaslandığında, insan ömrü çok kısadır ve jeolojik zamanın derinliğini ve jeolojik süreçlerin yavaşlığını kavramakta zorlanırız. Örneğin, depremlerin incelenmesi sadece 100 yıl öncesine dayanmaktadır; ancak binlerce yıl önce büyük depremlerin meydana geldiğine dair jeolojik kanıtlar bulunmaktadır. Ve bilimsel kanıtlar depremlerin yüzyıllar boyunca devam edeceğini göstermektedir.
Eonlar zamanın en büyük bölümleridir ve en yaşlıdan en gence doğru Hadean, Archean, Proterozoik ve Phanerozoik olarak adlandırılırlar. En eski üç çağ bazen topluca Prekambriyen zaman olarak adlandırılır.
Yaşam ilk olarak 3.800 milyon yıl önce (Ma) ortaya çıkmıştır. 3.500 Ma'dan 542 Ma'ya kadar, yani jeolojik zamanın %88'inde, baskın yaşam formları bakteriler gibi tek hücreli organizmalardı. Daha karmaşık organizmalar ancak daha yakın bir tarihte, son 542 milyon yılı ya da jeolojik zamanın %12'sini kapsayan mevcut Fanerozoik Çağ'da ortaya çıkmıştır.
Phanerozoic ismi, görünür anlamına gelen phaneros ve yaşam anlamına gelen zoic kelimelerinden gelmektedir. Bu çağ, jeolojik kayıtlarda fosil olarak korunan kabuklar gibi sert vücut parçalarına sahip çok hücreli hayvanların çoğalmasına işaret eder.Bu çağ, jeolojik kayıtlarda fosil olarak korunan kabuklar gibi sert vücut parçalarına sahip çok hücreli hayvanların çoğalmasına işaret eder. Karada yaşayan hayvanlar 360 milyon yıldır, yani jeolojik zamanın %8'i boyunca var olmuştur. Dinozorların ölümü ve ardından memelilerin ortaya çıkışı 65 Ma civarında, yani jeolojik zamanın %1,5'inde gerçekleşmiştir. Homo cinsine ait insan atalarımız, jeolojik zamanın yaklaşık 2,2 Ma - %0,05'inden veya Dünya'nın toplam yaşının sadece 1/2.000'inden beri var olmuştur.
Fanerozoik Eon üç döneme ayrılır: Paleozoik, Mezozoik ve Senozoik. Paleozoik, eski yaşam anlamına gelir ve bu dönemin organizmaları omurgasız hayvanları, balıkları, amfibileri ve sürüngenleri içerir. Mezozoik (orta yaşam) halk arasında Sürüngenler Çağı olarak bilinir ve birçoğu kuşlara dönüşen dinozorların bolluğu ile karakterize edilir. Dinozorların ve diğer yırtıcı sürüngenlerin kitlesel yok oluşu Mezozoik dönemin sonu ve Senozoik dönemin başlangıcı olmuştur. Senozoik yeni yaşam anlamına gelir ve memelilerin evrimleşerek karada yaşayan baskın hayvanlar haline geldiği Memeliler Çağı olarak da adlandırılır. Erken insan ya da hominid fosilleri, kaya kayıtlarında yalnızca Senozoik dönemin son birkaç milyon yılında ortaya çıkmıştır. Jeolojik zaman ölçeği, jeolojik zaman ve jeolojik tarih "Jeolojik Zaman" ve "Toprak Tarihi" bölümlerinde daha ayrıntılı olarak ele alınmaktadır.
Jeoloğun Araçları
En basit haliyle, bir jeologun aleti, bir kayanın taze yüzeyinden numune almak için kullanılan bir kaya çekici olabilir. Saha çalışması için temel bir alet seti de şunları içerebilir:
- Mineralojik detaylara bakmak için büyüteç
- Jeolojik özelliklerin yönünü ölçmek için pusula
- Kayaçların ve minerallerin yerel dağılımını belgelemek için harita
- Manyetit gibi manyetik mineralleri tanımlamak için mıknatıs
- Kalsit veya kireçtaşı gibi karbonat içeren mineralleri tanımlamak için seyreltik hidroklorik asit çözeltisi.
Laboratuvarda jeologlar, kayaları ve toprağı mineral bileşimi ve tane boyutu açısından yakından incelemek için optik mikroskoplar kullanırlar. Lazer ve kütle spektrometreleri, minerallerin kimyasal bileşimini ve jeolojik yaşını hassas bir şekilde ölçer. Sismograflar deprem aktivitesini kaydeder ve yerini belirler veya yere nüfuz eden radarla birlikte kullanıldığında, yer yüzeyinin altına gömülü nesnelerin yerini tespit eder. Bilim insanları, topladıkları verileri test edilebilir, teorik modellere dönüştürmek için bilgisayar simülasyonları uygularlar. Hidrojeologlar, yeraltı su kalitesini ve kullanılabilirliğini örneklemek ve analiz etmek için kuyular açarlar. Jeokimyacılar, x-ışınları aracılığıyla mineralleri atomik düzeyde analiz etmek için taramalı elektron mikroskoplarını kullanırlar. Diğer jeologlar, buzul buzu veya kayalarda hapsolmuş sıvıları ve gazları analiz etmek için gaz kromatografisi kullanırlar.
Teknoloji, bilimsel gözlem için yeni araçlar sağlar, bu da bilim insanlarının eski fikirleri gözden geçirmesine ve hatta çürütmesine yardımcı olan yeni kanıtlara yol açar. Çünkü nihai teknoloji asla keşfedilmeyecek, nihai gözlem asla yapılmayacaktır. Bilimin güzelliği de burada; sürekli ilerliyor ve her zaman yeni bir şeyler keşfediyor.
Önceki Ders: Modern Jeolojinin Temelleri
Sonraki Ders: Bilimin İnkarı ve Kaynakların Değerlendirilmesi
Yorumlar
Yorum Gönder