Tortul Kayaçlar
Tortul kayaçlar iki ana kategoride sınıflandırılır: kırıntılı ve kimyasal. Kırıntılı veya detrital tortul kayaçlar, öncelikle mekanik ayrışma ile türetilen ana kaya, tortu parçalarından yapılır. Kırıntılı kayaçlar kimyasal olarak ayrışmış tortuları da içerebilir. Kırıntılı kayaçlar tane şekli, tane boyutu ve sınıflandırmaya göre sınıflandırılır. Kimyasal tortul kayaçlar, çözünmüş minerallerle doymuş sudan çökelir. Kimyasal kayaçlar esas olarak kayaçtaki minerallerin bileşimine göre sınıflandırılır.
Litifikasyon ve Diyajenez
Litifikasyon, ayrışma ile oluşan ve erozyonla taşınan gevşek tortu tanelerini birbirine bağlı üç adımla kırıntılı tortul kayaya dönüştürür. Sürtünme ve yerçekimi sediman taşınmasını sağlayan güçlerin üstesinden gelerek sedimanın birikmesine izin verdiğinde çökelme gerçekleşir. Sıkışma, malzeme tortu tabakasının üstünde birikmeye devam ettiğinde, taneleri birbirine sıkıştırdığında ve suyu dışarı attığında meydana gelir. Mekanik sıkıştırmaya, daha küçük tortu taneleri arasındaki zayıf çekici kuvvetler yardımcı olur. Yeraltı suyu tipik olarak çimentolaştırıcı maddeleri çökeltiye taşır. Kalsit, amorf silika veya oksitler gibi bu mineraller tortu tanelerinden farklı bir bileşime sahip olabilir. Sementasyon, tortu tanelerini kaplayan minerallerin çimentolanması ve kaynaşmış bir kayaç halinde birbirine yapıştırılması işlemidir.
Diyajenez, litifikasyona eşlik eden bir süreçtir ve kaya metamorfizmasının düşük sıcaklıktaki bir şeklidir. Diyajenez sırasında tortullar ısı ve basınçla kimyasal olarak değişime uğrar. Klasik bir örnek, çoğu organik kabuğu oluşturan bir kalsiyum karbonat formu olan aragonittir (CaCO3). Taşlaşmış aragonit diyajenez geçirdiğinde, aragonit aynı kimyasal formüle ancak farklı bir kristal yapıya sahip olan kalsite (CaCO3) dönüşür. Kalsit ve magnezyum (Mg) içeren tortul kayalarda, diyajenez bu iki minerali dolomite (CaMg(CO3)2) dönüştürebilir. Diyajenez, tortul kayaç taneleri arasındaki gözenek boşluğunu veya açık hacmi de azaltabilir. Çimentolaşma, sıkışma ve nihayetinde litleşme süreçleri, organik malzemeyi fosillere dönüştüren süreçleri içeren diyajenez alanında meydana gelir.
Detrital Sedimanter Kayaçlar (Kırıntılı)
Detrital veya kırıntılı tortul kayaçlar, ayrışmış ana kayadan gelen önceden var olan tortu parçalarından oluşur. Bunların çoğu mekanik olarak ayrışmış tortuldur, ancak bazı klastlar kimyasal kaya parçaları olabilir. Kırıntılı tortul kayaçlar kimyasal tortular içerebileceğinden, bu durum iki kategori arasında bir miktar örtüşme yaratır. Detrital veya kırıntılı kayaçlar tane boyutlarına göre sınıflandırılır ve adlandırılır.
Tane Büyüklüğü
Detrital kaya, Wentworth ölçeğinde büyükten küçüğe doğru derecelendirilen tortu tane boyutuna göre sınıflandırılır. Tane boyutu, tortu veya kayadaki tortu parçalarının ortalama çapıdır. Tane boyutları log tabanı 2 ölçeği kullanılarak tanımlanır. Örneğin, çakıl taşı sınıfındaki tane boyutları 2,52, 1,26, 0,63, 0,32, 0,16 ve 0,08 inçtir ve bunlar sırasıyla çok kaba, kaba, orta, ince ve çok ince taneciklere karşılık gelmektedir. Büyük parçalar veya klastlar, 2 mm'den (5/64 inç) daha büyük tüm tane boyutlarını içerir. Bunlar arasında kayalar, çakıl taşları, granüller ve çakıllar bulunmaktadır. Kumun tane boyutu 2 mm ile 0,0625 mm arasındadır, bu da çıplak gözün çözünürlüğünün alt sınırıdır. Kumdan daha küçük tortu tanelerine silt denir. Silt benzersizdir; taneler parmakla hissedilebilir veya dişlerinizin arasında kum olarak görülebilir, ancak çıplak gözle görülemeyecek kadar küçüktür.
Sıralama ve Yuvarlama
Ayıklama, tortu veya tortul kayaç içindeki tane boyutları aralığını tanımlar. Jeologlar dar bir tane boyutu aralığını tanımlamak için "iyi ayıklanmış" ve geniş bir tane boyutu aralığı için "kötü ayıklanmış" terimini kullanırlar. Zemin mühendislerinin benzer terimleri zıt tanımlarla kullandıklarına dikkat etmek önemlidir; iyi derecelenmiş sediman çeşitli tane boyutlarından oluşur ve kötü derecelenmiş sediman kabaca aynı tane boyutlarına sahiptir.
Jeologlar, kayaların anlattığı hikayeyi okurken, erozyon veya taşıma süreçlerinin yanı sıra biriktirme enerjisini yorumlamak için sınıflandırmayı kullanırlar. Örneğin, rüzgarla savrulan kumlar tipik olarak son derece iyi tasnif edilirken, buzul çökelleri tipik olarak kötü tasnif edilir. Bu özellikler, meydana gelen erozyon sürecinin türünün belirlenmesine yardımcı olur. Kaba taneli tortu ve kötü ayrışmış kayalar genellikle tortu kaynağına daha yakın bulunurken, ince tortular daha uzağa taşınır. Hızla akan bir dağ deresinde kayalar ve çakıl taşları görmeyi beklersiniz. Akarsu tarafından beslenen bir gölde kum ve silt birikintileri olmalıdır. Gölde büyük kayalar da bulursanız, bu durum buz veya kök sazlarının neden olduğu kaya düşmesi gibi başka bir tortu taşıma sürecinin söz konusu olduğunu gösterebilir.
Yuvarlanma, taşıma sırasında aşınma nedeniyle kaya parçalarının köşeli köşeleri bir tortu parçasından çıkarıldığında oluşur. İyi yuvarlatılmış tortu taneleri, tüm keskin kenarlardan arındırılmış olarak tanımlanır. Çok köşeli tortu keskin köşeleri korur. Çoğu klast parçası, ana kayanın kristal yapısı nedeniyle bazı keskin kenarlarla başlar ve bu noktalar taşıma sırasında aşınır. Daha yuvarlak taneler, daha uzun bir erozyon süresi veya taşıma mesafesi ya da daha enerjik bir erozyon süreci anlamına gelir. Mineral sertliği de yuvarlama konusunda bir faktördür.
Kompozisyon ve Provenans
Bileşim, tortu veya tortul kayada bulunan mineral bileşenleri tanımlar ve kaynak kaya ve hidroloji gibi yerel jeolojiden etkilenebilir. Kil dışında, sediman bileşenlerinin çoğu görsel inceleme ile kolayca belirlenebilir. En yaygın olarak bulunan tortu minerali, düşük kimyasal reaktivitesi ve yüksek sertliği nedeniyle kuvars olup, ayrışmaya karşı dirençlidir ve kıtasal ana kayada her yerde bulunur. Yaygın olarak bulunan diğer tortu taneleri arasında feldispat ve litik parçalar bulunmaktadır. Litik parçalar ince taneli ana kaya parçalarıdır ve çamur yongaları, volkanik kırıntılar veya arduvaz parçalarını içerir.
Volkanik kayaların ayrışmasıyla Hawaii'nin meşhur siyah (bazalt) ve yeşil (olivin) kumlu plajları ortaya çıkar ve bunlar dünyanın başka yerlerinde nadir görülür. Bunun nedeni, yerel kayanın neredeyse tamamen bazalttan oluşması ve mafik minerallerle yüklü bol miktarda koyu renkli parça kaynağı sağlamasıdır. Goldich Çözünme Serisine göre, yüksek oranda mafik mineral içeren klastlar, kuvars gibi felsik minerallerden oluşan klastlara kıyasla daha kolay tahrip olur.
Jeologlar, tortu veya tortul kayanın orijinal kaynağını ayırt etmek için provenansı kullanırlar. Kaynak, mineral bileşimi ve mevcut fosil türlerinin yanı sıra ayıklama ve yuvarlama gibi dokusal özellikler analiz edilerek belirlenir. Provenans, tektonik tarihi tanımlamak, paleocoğrafik oluşumları görselleştirmek, bir bölgenin jeolojik tarihini çözmek veya geçmiş süper kıtaları yeniden yapılandırmak için önemlidir.
Bazen kuvars arenit (SiO2) olarak adlandırılan kuvars kumtaşında, kaynak zirkon (ZrSiO4) adı verilen nadir, dayanıklı bir kırıntı minerali kullanılarak belirlenebilir. Zirkon veya zirkonyum silikat, taşlaşmış kumtaşı kayasına tortu katkısında bulunan kaynak ana kayanın yaş tayini için kullanılabilecek uranyum izleri içerir.
Kırıntılı Kayaçların Sınıflandırılması
Kırıntılı kayaçlar, tortularının tane boyutuna göre sınıflandırılır. Kaba taneli kayaçlar, kumdan daha büyük baskın tane boyutuna sahip klastlar içerir. Tipik olarak, toplu olarak zemin kütlesi veya matris olarak adlandırılan daha küçük tortu taneleri, daha büyük klastlar arasındaki hacmin çoğunu doldurur ve klastları bir arada tutar. Konglomeralar kaba yuvarlatılmış kırıntılar içeren kayaçlardır ve breşler köşeli kırıntılar içerir (bkz. Şekil 5.31). Hem konglomeralar hem de breşler genellikle kötü ayrışmıştır.
Çoğunlukla kumdan oluşan orta taneli kayaçlar kumtaşı veya bazen iyi ayrılmışsa arenit olarak adlandırılır. Kumtaşındaki tortu taneleri çok çeşitli mineral bileşimlerine, yuvarlaklığa ve sıralanmaya sahip olabilir. Bazı kumtaşı isimleri kayanın mineral bileşimini gösterir. Kuvars kumtaşı ağırlıklı olarak kuvars tortu taneleri içerir. Arkoz, genellikle %25'ten fazla olmak üzere önemli miktarda feldispat içeren kumtaşıdır. Kuvarsdan daha çabuk yıpranan feldispat içeren kumtaşı, yerel jeolojik geçmişi analiz etmek için kullanışlıdır. Greywacke çelişkili tanımları olan bir terimdir. Greywacke, çamurlu bir matrise sahip kumtaşı veya çok sayıda litik parça (küçük kaya parçaları) içeren kumtaşı anlamına gelebilir.
İnce taneli kayaçlar arasında çamurtaşı, şeyl, silttaşı ve kiltaşı bulunur. Çamurtaşı, kumdan daha küçük (2 mm'den az) tortu tanelerinden oluşan kayaçlar için kullanılan genel bir terimdir. Kırılgan olan, yani ince tabakalar halinde ayrılan kayalara şeyl denir. Sadece silt veya kil tortusundan oluşan kayaçlar, sırasıyla silttaşı veya kiltaşı olarak adlandırılır. Bu son iki kaya türü çamurtaşı veya şeylden daha nadirdir.
Ana sınıflandırmalar arasında bir karışım olarak bulunan kaya türleri, tanımlayıcı olarak daha az yaygın olan bileşen kullanılarak adlandırılabilir. Örneğin, bir miktar silt içeren ancak çoğunlukla yuvarlatılmış kum ve çakıl içeren bir kayaya siltli konglomera denir. Az miktarda kil içeren kumca zengin kayaya killi kumtaşı denir.
Kimyasal, Biyokimyasal ve Organik
Kimyasal tortul kayaçlar, mekanik ayrışma ve erozyonu doğrudan içermeyen süreçlerle oluşur. Kimyasal ayrışma, sonuçta bu kayaları oluşturan sudaki çözünmüş malzemelere katkıda bulunabilir. Biyokimyasal ve organik sedimanlar, çökelmiş, gömülmüş ve taşlaşmış organik malzeme parçalarından oluşmaları anlamında kırıntılıdır; ancak genellikle kimyasal olarak üretilmiş olarak sınıflandırılırlar.
İnorganik kimyasal tortul kayaçlar, çözelti içinde çözünmüş iyonlardan çökelmiş minerallerden oluşur ve canlı organizmaların yardımı olmadan oluşur. İnorganik kimyasal tortul kayaçlar, minerallerin kristalleşmesine neden olan iyon konsantrasyonunun, çözünmüş gazların, sıcaklıkların veya basınçların değiştiği ortamlarda oluşur.
Biyokimyasal tortul kayaçlar, su altı organizmalarının kabuklarından ve gövdelerinden oluşur. Canlı organizmalar sudan kimyasal bileşenler çıkarır ve bunları kabuk ve diğer vücut parçalarını inşa etmek için kullanır. Bileşenler arasında kalsite benzer ve genellikle kalsit ile yer değiştiren bir mineral olan aragonit ve silika bulunmaktadır.
Organik tortul kayaçlar, genellikle su altında biriken ve taşlaşan organik malzemeden meydana gelir. Kaynak malzemeler, gömülme ve ısı yoluyla dönüşen ve kömür, petrol ve metan (doğal gaz) olarak sonuçlanan bitki ve hayvan kalıntılarıdır.
İnorganik Kimyasal
İnorganik kimyasal tortul kayaçlar, minerallerin genellikle suyun buharlaşması nedeniyle sulu bir çözeltiden çökelmesiyle oluşur. Çökelti mineralleri, evaporitler olarak bilinen çeşitli tuzları oluşturur. Örneğin, Utah'taki Bonneville Tuz Düzlükleri kış yağmurlarıyla taşar ve her yaz kuruyarak geride alçı taşı ve halit gibi tuzlar bırakır. Evaporitlerin çökelme sırası çözünürlük sırasının tersidir, yani su buharlaştıkça ve çözeltideki mineral konsantrasyonunu artırdıkça, daha az çözünür mineraller yüksek çözünürlüklü minerallerden daha erken çökelir. Biriktirme sırası ve doygunluk yüzdeleri, doğadaki sürecin laboratuarda elde edilen değerlerden farklı olabileceği göz önünde bulundurularak tabloda gösterilmiştir.
| Mineral dizilimi | Buharlaşmadan sonra kalan deniz suyu yüzdesi |
| Kalsit | %50 |
| Alçı/anhidrit | %20 |
| Halit | %10 |
| Çeşitli potasyum ve magnezyum tuzları | %5 |
Kalsiyum karbonata doymuş su, tufa adı verilen gözenekli kalsit kütlelerini çökeltir. Tufa, gazdan arınan suyun yakınında ve tuzlu göllerde oluşabilir. Kaynakların aşağısındaki şelaleler genellikle tüf çökeltir, çünkü çalkantılı su karbondioksit gazını arttırır, bu da kalsiti daha az çözünür hale getirir ve çökelmesine neden olur. Tuzlu göller, gaz giderimine neden olan dalga hareketi, göl yatağındaki kaynaklar ve buharlaşmanın bir kombinasyonundan kalsiyum karbonat konsantre eder. Kaliforniya'daki tuzlu Mono Gölü'nde, suyun yönü değiştirilip göl seviyesi düşürüldükten sonra tüf kuleleri ortaya çıkmıştır.
Sarkıt ve dikit gibi mağara birikintileri, traverten adı verilen bir formda kalsitin kimyasal çökelmesinin bir başka şeklidir. Kalsit sudan yavaşça çökerek genellikle bantlanma gösteren travertenleri oluşturur. Bu süreç, evinizdeki lavabo veya duş musluklarında sert (mineral bakımından zengin) sudan kaynaklanan mineral oluşumuna benzer. Traverten ayrıca Yellowstone Ulusal Parkı'ndaki Mamut Kaplıcası gibi sıcak su kaynaklarında da oluşur.
Bantlı demir oluşumu yatakları genellikle Dünya tarihinin erken dönemlerinde oluşmuştur, ancak bu tür kimyasal tortul kayaçlar artık üretilmemektedir. Atmosfer ve okyanusların oksijenlenmesi, suda çözünebilen serbest demir iyonlarının oksitlenmesine ve çözeltiden çökelmesine neden olmuştur. Demir oksit, genellikle çört katmanları ile dönüşümlü olarak bantlar halinde birikmiştir.
Yaygın olarak bulunan bir diğer kimyasal tortul kayaç olan çört, genellikle yeraltı suyundan çökelen silikadan (SiO2) üretilir. Silika Dünya yüzeyinde yüksek oranda çözünmez, bu yüzden kuvars kimyasal ayrışmaya karşı çok dayanıklıdır. Yeraltındaki su daha yüksek basınç ve sıcaklıklara maruz kalır, bu da silikanın sulu bir çözelti içinde çözünmesine yardımcı olur. Yeraltı suyu yüzeye doğru yükseldikçe veya yüzeye çıktıkça silika, genellikle çimentolayıcı bir madde olarak veya nodüller halinde çökelir. Örneğin, Yellowstone Ulusal Parkı'ndaki gayzerlerin tabanları gayzerit veya sinter adı verilen silika tortularıyla çevrilidir. Silika, nispeten derin bir magma kaynağı tarafından termal olarak ısıtılan suda çözülür. Çört biyokimyasal olarak da oluşabilir ve biyokimyasal alt bölümde tartışılmıştır. Çörtün birçok eşanlamlısı vardır, bunlardan bazıları renk, şerit vb. ince farklılıklar nedeniyle jasper, çakmaktaşı, oniks ve akik gibi mücevher değerine sahip olabilir, ancak çört jeologlar tarafından tüm grup için kullanılan daha genel bir terimdir.
Oolitler, evaporit birikiminde olduğu gibi inorganik kimyasal bir süreçle oluşan az sayıdaki kireçtaşı formları arasındadır. Su kalsit ile aşırı doygun hale geldiğinde, mineral bir çekirdek, bir kum tanesi veya kabuk parçası etrafında çökelir ve ooid adı verilen küçük küreler oluşturur (bkz. Şekil 5.41). Buharlaşma devam ettikçe, ooidler hafif akıntılar içinde yuvarlanırken eşmerkezli kalsit katmanları oluşturmaya devam eder.
Biyokimyasal
Biyokimyasal tortul kayaçlar kimyasal tortul kayaçlardan çok farklı değildir; onlar da çözelti içinde çözünmüş iyonlardan oluşur. Ancak, biyokimyasal tortul kayaçlar, çözelti içindeki materyallerin çıkartılması için biyolojik süreçlere bağlıdır. Çoğu makroskobik deniz organizması, kabuk gibi sert parçalar oluşturmak için başta aragonit (kalsiyum karbonat) olmak üzere çözünmüş mineralleri kullanır. Organizmalar öldüğünde sert kısımları tortu olarak çökelir, bunlar gömülür, sıkıştırılır ve kayaya çimentolanır.
Bu biyokimyasal ekstraksiyon ve salgılama, en yaygın olarak görülen, kırıntılı olmayan tortul kayaç olan kireçtaşının oluşumundaki ana süreçtir. Kireçtaşı çoğunlukla kalsitten (CaCO3) oluşur ve bazen yakın bir akrabası olan dolomit (CaMgCO3) içerir. Katı kalsit, hidroklorik asitle köpürme veya kabarcıklar oluşturarak reaksiyona girer. Dolomit sadece toz haline getirildiğinde hidroklorik asitle reaksiyona girer, bu da kaya yüzeyinin çizilmesiyle yapılabilir.
Kireçtaşı, çoğu biyolojik süreçlerden kaynaklanan birçok formda meydana gelir. Tüm mercan resifleri ve ekosistemleri, kireçtaşı kayalarında mükemmel ayrıntılarla korunabilir (bkz. Şekil 5.42). Fosilli kireçtaşı birçok görünür fosil içerir. Coquina adı verilen bir kireçtaşı türü, ağırlıklı olarak kabuklardan oluşan ve daha sonra taşlaşan plaj kumlarından kaynaklanır. Coquina gevşek çimentolu kabuklardan ve kabuk parçalarından oluşur. Bu tür plajları Bahamalar gibi modern tropik ortamlarda bulabilirsiniz. Tebeşir, kokolitofor adı verilen bir mikroorganizmaya ait yüksek konsantrasyonlarda kabuk içerir. Mikroskobik kalsit çamuru olarak da bilinen mikrit, yalnızca mikroskop kullanılarak görülebilen mikrofosiller içeren çok ince taneli bir kireçtaşıdır.
Biyogenetik çört, mikroskobik organik kabuklardan oluşan biyokimyasal tortudan meydana gelen derin okyanus tabanında oluşur. Balçık olarak adlandırılan bu tortu, biriken kabukların türüne bağlı olarak kalkerli (kalsiyum karbonat bazlı) veya silisli (silika bazlı) olabilir. Örneğin, radiolarianların (zooplankton) ve diatomların (fitoplankton) kabukları silikadan yapılmıştır, bu nedenle silisli balçık üretirler.
Organik
Doğru koşullar altında, bozulmamış organik materyal parçaları veya organik kaynaklardan türetilen materyaller jeolojik kayıtlarda korunur. Tortudan türememiş olsa da, bu taşlaşmış organik malzeme tortul tabakalarla ilişkilidir ve benzer süreçlerle (gömülme, sıkıştırma ve diyajenez) oluşur. C Bu yakıtların birikintileri, organik maddelerin büyük miktarlarda toplandığı alanlarda gelişir. Yemyeşil bataklıklar kömür oluşumuna elverişli koşullar yaratabilir. Sığ su, organik madde bakımından zengin deniz tortusu, yüksek verimli petrol ve doğal gaz yataklarına dönüşebilir.
Kimyasal Sedimanter Kayaçların Sınıflandırılması
Detrital tortunun aksine, kimyasal, biyokimyasal ve organik tortul kayaçlar mineral bileşimine göre sınıflandırılır. Bunların çoğu monomineraliktir, tek bir mineralden oluşur, bu nedenle kaya adı genellikle tanımlayıcı mineralle ilişkilendirilir. Halitten oluşan kimyasal tortul kayaçlara kaya tuzu denir. Kireçtaşından (kalsit) yapılmış kayaçlar, ayrıntılı alt sınıflandırmalara ve hatta iki rakip sınıflandırma yöntemine sahip bir istisnadır: Folk Sınıflandırması ve Dunham Sınıflandırması. Folk Sınıflandırması kaya taneleri ile ilgilenir ve genellikle özel bir petrografik mikroskop gerektirir. Dunham Sınıflandırması, çıplak gözle veya bir el merceği kullanılarak görülebilen ve saha uygulamaları için daha kolay olan kaya dokusuna dayanmaktadır. Karbonat jeologlarının çoğu Dunham sistemini kullanmaktadır.
Yorumlar
Yorum Gönder