Sedimantoloji Dolomitler ve Dolomitleşme Modelleri - 1 Dolomitler ve Dolomitler ve Dolomitleşme modelleri Dolomitleşme modelleri Doç. Dr. Ziya KIRMACI? Dolomit terimi hem mineral hem de kayaç adlamasında kullanılmaktadır. ? Mineral olarak dolomit rombohedral kristal şekilli bir karbonattır. ? CaMg (CO 3 ) 2 formülü ile gösterilir ve ardışımlı olarak üst üste gelen CO 3 anyonları ile Mg ve Ca katyonlarından oluşur. Dolomit DolomitKalsit kristal kafesinin perspektif görünümüDolomit kristal kafesinin perspektif görünümü. ? Mg ve Ca iyonları ayrı ayrı katmanlarda yer alır. ? İdeal bir dolomit kristalinde Mg ve Ca iyonları 1/1 oranında bulunur. ? Protodolomit terimi ilk defa Graf ve Goldsmith (1956) tarafından laboratuarda yapay olarak elde ettikleri düzensiz yapılı, kalsiyumca zengin dolomitleri tanımlamak amacı ile kullanılmıştır. ? İç yapıları düzenli dolomitler yüksek sıcaklıklarda (200°C üzerinde) oluşurlarken, ideal olmayan "proto" dolomitler düşük yeryüzü sıcaklıklarında oluşabilmektedir. Protodolomit: Protodolomit:? Didolomit rombohedral şekilli bir kalsittir. ? Bazı dolomitler, özellikle demir içerikli olanlar, duraylı olmayıp, belli koşullar altında kalsit tarafından yer değiştirilebilmektedir. ? Bu ikincil kalsit (dolomitleşme sonrası oluşan) "didolomit" olarak tanınır. Didolomit: Didolomit:? Dolomitler Geç Prekambriyenden Holosene kadar olan her dönemde bulunabilir. ? Yapılan analizlerin sonuçlarına göre, kalsit/dolomit oranı Kuvaterner yaşlı kayaçlardan, Prekambriyen yaşlı kayaçlara doğru giderek azalmaktadır. Dolomitleşme Dolomitleşme? Şöyle ki; ? Kuvaterner yaşlı kayaçlarda neredeyse 100/0 olan kalsit/dolomit oranı, ? Kretase yaşlı kayaçlarda 80/1, ? Geç Paleozoik yaşlı kayaçlarda 3/1 ve ? Prekambriyen yaşlı kayaçlarda ise 1/3 dür. ? Bu durum, karbonat kayaçlarının dolomitleşme olasılığının zamanla arttığını göstermektedir.? Günümüze değin geçen süre içinde dolomit oluşumu üzerine ana iki görüş ileri sunulmuştur. Bunlar; 1. Birincil dolomit oluşumu: Bu görüş dolomitlerin doğrudan doğruya deniz suyundan kristalleşip çökeldiğini savunur (Land, 1980). 2. İkincil dolomit oluşumu: Bu görüşte dolomitlerin yer değiştirme (diyajenetik) yoluyla oluştuğunu (karbonatların yerini aldığı) savunur.? Dolomit oluşumu ile ilgili kimyasal reaksiyonlar aşağıdaki gibidir: Ca 2+ + Mg 2+ + 2(CO 3 ) 2- = CaMg(CO 3 ) 2 ……….(1) (sulu) (sulu) (sulu) (katı) 2CaCO 3 + Mg 2+ = CaMg(CO 3 ) 2 + Ca 2+ ………… (2) (katı) (sulu) (katı) (sulu) CaCO 3 + Mg 2+ + CO 3 2- = CaMg(CO 3 ) 2 Dolomit oluşumu için gerekli koşullar Dolomit oluşumu için gerekli koşullar? Sulu çözeltiden dolomitin direkt tortulaşmasını ifade eden 1. denklemde gösterilen reaksiyon ile ilgili problem; ? Reaksiyonun 100 ? C yi aşan sıcaklıklara gereksinim duymasıdır. ? Böyle yüksek sıcaklıklara neden gereksinim duyulduğu hala anlaşılmış değildir. ? Şu anda jeologların çoğu eski dolomitlerin büyük bir kısmının yer değiştirme yolu ile oluştuğuna inanmaktadır. ? Daha önce bahsedildiği gibi, yüksek sıcaklıklar da keza bunu favori kılmaktadır. ? Gerçekte, yaklaşık 100 ?C aşan sıcaklıklarda, Mg 2+ hidratlaşması gibi çoğu kinetik engeller etkisiz hale gelmektedir. Dolomitleşme modelleri Dolomitleşme modelleri? Dolomit oluşumu için gerekli koşulları sağlayan farklı dolomit oluşum modeli önerilmiştir. ? Bu modeller ayrı-ayrı olabildiği gibi birlikte de dolomitleşmeyi sonuçlandırabilirler. Bunlar: ? Aşırı tuzlu (sabka) modeli, ? Karışım-zonu modeli, ? Düşük-sülfat modeli, ? Deniz suyu (sığ gel-git altı) modeli, ? Derin gömülme modeli.? Sabkalar evaporitlerin varlığıyla karakterize olan kıyı düzlükleridir. ? Buharlaşma oranının tortulaşma oranını aştığı yoğun buharlaşma koşulları altında, yüzey tortularının altındaki deniz suyu buharlaşma sonucu yoğunlaşır. ? Bu yoğunlaşma prosesi tercihli olarak deniz suyundaki Ca 2+ iyonlarının azalmasını ve Mg/Ca oranının artmasını sonuçlandıran jipsin ve aragonitin çökelmesine neden olur. Aşırı tuzlu veya sabka modeli Aşırı tuzlu veya sabka modeli? Normal bir deniz suyundaki Mg/Ca oranı yaklaşık 5/1dir. ? Bu oran yeter derecede yüksek oranlara çıktığı zaman (olasılıkla 10/1i aşması durumunda) dolomiti oluşturabileceğine inanılmaktadır. ? Sabkalardaki deniz suyu, özellikle kış ve ilkbaharlarda, yenilenen su baskınlarıyla (deniz suyunun ekstra yüksek gel-git ve fırtınalarla gel-git üstü düzlükler üzerine taşmasıyla) sağlanmaktadır. ? Baskınlarla yenilenen su, aşağıya doğru, yeraltı suyun denize aktığı noktaya kadar (nispeten kısa ömürlü) göç eder. ? Yılın büyük bir kısmında, sabkalar üzerindeki yoğun ısı, su tablası üzerindeki zonda kılcal suyun buharlaşmana neden olur. ? Bu da yeraltı suyunun yukarıya kılcal zona doğru akışını sağlar. ? Bu akış su tablasının kılcal buharlaşmanın meydana geldiği seviyenin altına düşene kadar devam eder. ? Kılcal suyun buharlaşması sabka tortularında tuzların yoğunlaşmasına neden olur. ? Bu proses “buharlaşma ile pompalama (evaporative pumping)” olarak isimlendirilir.Buharlaşma vadoz freatik fırtınalarla yeniden yüklenme Su tablası Buharlaşmayla pompalama modelini gösterir şematik kesit.? Tuzlar, ayrıca, suyun yüzey buharlaşmasıyla sığ göl (havuz) veya koylarda da yoğunlaşmış olabilir. ? Bu şekilde oluşan tuzlu sular normal deniz suyuna göre daha yüksek bir yoğunluğa sahiptir. ? Bu yoğunluk farkı, aşırı tuzlu suların aşağıya doğru göç etmesine neden olur. ? Mg bakımından zengin büyük miktarlardaki tuzlu suların bu şekilde kalsiyum karbonat tortuları boyunca hareket etmesi önerilen olunan dolomitleşmeye sebep olur. ? Bu tip bir dolomitleşme prosesi "seepage refluxion (geriye doğru sızma)" modeli olarak isimlendirilir.Buharlaşma lagün geriye sızma Geriye sızma (seepage reflux) modelini gösterir şematik kesit.? Meteorik suların deniz suyu ile karşı karşıya geldiği kıyısal alanların yüzey altı zonları gibi ortamlarda, tatlı su ile deniz suyunun karışması ile oluşan acı sular nispeten düşük tuzlulukları işaret eder. ? Öyle ki, bu zonun, dolomitleri normal deniz suyu değerlerinden 1/1 gibi düşük tuzluluk değerlerine kadar değişen Mg 2+ /Ca 2+ değerlerinde sahip olabilmektedir. Karışım Karışım- -zonu modeli zonu modeli? Dolomit, olasılıkla, karışım zonundaki suların içerdiği diğer iyonlardan dolayı daha az rekabetin olması nedeniyle, deniz suyuna nazaran böyle az tuzlu suların düşük Mg 2+ /Ca 2+ oranlarında oluşabilmektedir. ? Günümüzde masif dolomit gövdelerinin bu model ile oluşumu olası görülmemektedir.vadoz freatik meteorik denizel Karışım-zonu dolomitleşme modelini gösterir şematik kesit? Yukarıda anlatılan modellerin tümünde dolomitleşme için bir miktar "özel suya” (yani bir şekilde değişikliğe uğramış deniz suyuna) gereksinim duyulmaktadır. ? Diğer taraftan, birkaç araştırmacı yeter miktarda deniz suyu tortuyu boydan boya kat etmesi durumunda, dolomitleşmenin değişikliğe uğramamış deniz suyundan oluşabileceğini ileri sürmüşlerdir. Deniz suyu modeli Deniz suyu modeli? Bu modelde önerilen fikre göre, şayet yeterli miktardaki deniz suyu tortunun her tarafına nüfuz ediyor ve devamlı olarak da tümüyle yenilenebiliyorsa, o zaman dolomitleşme normal deniz suyundan meydana gelebilir. ? Böylece, dolomit kristal yapısını "zehirleyebilen" açığa çıkmış Ca 2+ iyonları ve diğer iyonlar ortamdan uzaklaştırılırken, ortama devamlı olarak yeni Mg 2+ iyonları sağlanmış olmaktadır.Serbest konveksiyon jeotermal sıcaklık Deniz suyu dolomitleşmesini gösterir şematik kesit? Gömülme sırasındaki dolomit oluşumuna ait pek çok kanıt dolomitik kayaçlarda bulunabilmektedir. ? Ancak tüm karbonat çökellerinin derinde dolomitleşip-dolomitleşemeyeceği hala tartışma konusudur. ? Bu modelde savunulan ana mekanizma, havzasal çamur kayaçlarının sıkışma sonucu içerdikleri Mg 2+ ca zengin sıvıların ortamdan uzaklaştırılarak bitişik şelf kenarı ve platform karbonatları içerisindeki kovulmasıdır. ? Bu modelde dolomitleşme için ihtiyaç duyulan Mg 2+ kaynağını gözenek suyu (genel olarak değişikliğe uğramış deniz suyu) ve kil mineral değişimleri oluşturur. Gömülme dolomitleşmesi Gömülme dolomitleşmesiSıkışma Gömülme dolomitleşmesini gösterir şematik kesitDÜZ-ÖZ ŞEKİLLİ: çoğu dolomit kristali öz şekilli rhomblardan oluşur; kristaller birbirleriyle dokanaklı olup, kristaller arası alanlar boş (gözenek) veya başka mineraller ile doludur. DÜZ-Y ARI ÖZ ŞEKİLLİ: düşük porozite ve/veya düşük kristaller arası matriksle birlikte öz şekilli- öz şekilsiz dolomit kristalleri. DÜZ-BO ŞLUK DOLGUSU : öz şekilli dolomit krista lle ri büyük gözenekleri ve erime boşluklarını çevrelemekte ve jips ya da ka lsit gibi diğer minera ller in ya ma larını kuşatmakta. DÜZ-PROPHYROTOPİC: öz şekilli dolomit kristalleri kireçtaşı matriksi içerisinde yüzmekte; kristaller matriks desteklidir. DÜZ OLMAYAN-ÖZ ŞEKİLSİZ: çoğunlukla eğri-büğrü, uç kısımlar yassılaşmış, belirgin olmayan veya başka bir deyişle düzensiz kristal arası sınırlı sıkı istiflenmiş öz şekilsiz dolomit kristalleri; kristal- ler ekseriyetle dalgalı sönmeli. DÜZ OLMAYAN BOŞLUK- DOLGUSU: gözenek çeperleri palaya-benzer uçlarıyla karakterize olan (ince kesitlerdeki görünümü) semer-şekilli veya barok (düzensiz) dolomit kristalleriyle kuşatılmıştır. DÜZ OLMAYAN PORPHYRO- TOPİC: kireçtaşı matriksi içinde yüzen tekçe öz şekilsiz dolomit kristalleri veya öz şekilsiz dolomit kristallerinin yamaları; kristaller ekseriyetle dalgalı sönmeye sahip. KRİSTAL SINIRLARININ ŞEKLİ DÜZ (İDİOTOPİC) DOLOMİT rombik, öz şekilli-yarı öz şekilli kristaller DÜZE NSİ Z SINIRLI ( XENOTOPIC ) DOLOMİ T rambik olmayan, çoğunlukla öz ş ekilsiz dolomit Dolomit dokularının sınıflaması. Dolomit dokularının sınıflaması.İri kristalli planar-e dolomit, dolomit kristalleri mikritik kireçtaşının yerini almışİri kristalli planar-e dolomit, dolomit kristalleri mikritik kireçtaşının yerini almışMikrit, planar-e dolomit ve bunları kesen stilolit. Stilolitin dolomitleri kesmesi dolomitlerin stilolitlerden önce oluştuğunu gösterir.