Jeokimya Jeokimya Uygulamalar - 2 İKİNCİL JEOKİMYASAL DAĞILIM Oluşumu: Cevher kütlesinin parçalanması ile oluşan parçacıkların yüzeysel çevrede dağılması ve gerek bu parçacıklardan ve gerekse ana cevherli kütleden çözeltiye geçen elementlerin sulu ortamda hareketiyle oluşur. Toprak ve bitkilerdeki dağılım çok daha yerel olur. Buna karşın dere kumu ve yeraltı/yerüstü suları içindeki dağılım çok daha geniş ölçekli olur. İkincil jeokimyasal dağılım, yüzeysel olaylara bağlı olarak yüzey veya yüzeye çok yakın ortamlardaki malzemelerde (toprak, yüzey suyu, yeraltı suyu, bitkiler) bir veya birkaç elementin yüksek konsantrasyonlara erişmesidir. Bu element zenginleşmeleri, yine bu elementleri içeren bir ana kütlenin üzerinde ve yakınında gelişir. Bu nedenle ikincil dağılım yeni maden yataklarının aranması üzerine yapılan çalışmaların en önemli bölümlerinden biri olan jeokimyasal prospeksiyonun ayrılmaz bir parçasıdır. İkincil jeokimyasal dağılım (a) toprak zonu, (b) yeraltı ve yerüstü suları, (c) bitkiler ve (d) dere kumları içerisinde gelişir. İKİNCİL JEOKİMYASAL DAĞILIM : Yüzeysel Bozunma Yüzeysel bozunma, yer yüzünde ve yüzeye yakın derinlikte bulunan kayaçların ve içlerindeki minerallerin parçalanması ve atmosfer, hidrosfer ve biyosfer ile dengede olabilecek bir şekle ve bileşime dönüştürülmesidir. Yani, kayaçların masif bir yapıdan parçalanmış bir duruma dönüşmesidir. İkincil dağılımın gelişebilmesi için ana kayacın fiziksel olarak parçalanması (yani yüzeysel bozunma) gerekir. K a lın tı l a t e r i t A lt e r e v e k ı s m e n a lt e r e p e r id o tit v e g a rn iy e rit y ığ ış ım ı T a z e p e r i d o t i t D e m ir o k s itli ş a p k a N o d ü le r d e m ir o k s itle r P o ro z la te r it Sonuçta masif yapılı ana kayaç üzerinde ‘regolit’ adı verilen ve tutturulmamış dirençli mineraller ile bozunma ortamında duraylı olan yeni minerallerden oluşan bir örtü gelişir. Bu olayın bir ileri aşaması toprak oluşumu, erozyonu, taşınması ve yeniden çökeltilmesi işlemleridir.İKİNCİL JEOKİMYASAL DAĞILIM : Yüzeysel Bozunma 1) Fiziksel ayrışma Erozyon ile örtü tabakasının kayaç üzerinden kalkması gibi olaylar sonucunda, kayaç içerisinde birikmiş olan stres açığa çıkarak kayaç içinde kırık ve çatlaklar oluşur. Bu kırık sistemlerine giren su yüzeysel bozuşmanın ana nedenidir.İKİNCİL JEOKİMYASAL DAĞILIM : Yüzeysel Bozunma 2) Kimyasal ayrışma çözeltiler ile ana kayaç arasındaki kimyasal reaksiyonlara bağlı olarak gelişir. Sonuçta son derece iri kristalli masif bir kayaçtan geriye sadece kil minerallerinden oluşan bir oluşuk ve hatta sadece (kolaylıkla çözünemeyen) Al ve Fe oksit ve hidroksitler kalabilir. Yüzey suları ve yeraltı suyu kimyasal bozunmanın ana bileşenleridir. İKİNCİL JEOKİMYASAL DAĞILIM : Yüzeysel Bozunma 3) Biyolojik ayrışma Bitki kökleri kayaç kırıklarını genişletirken, köklerden salgılanan asitler de kayacın daha kolaylıkla parçalanmasına yardımcı olur. Ayrıca toprak zonu içindeki kurt, böcek ve diğer küçük hayvancıklar ayrışmaya direkt etki yaparlar. Bunlardan özellikle akkarıncalar (termitler) toprak içinde sert yapılı yuvalarını yaparken derin kesimlerden mineralleri yüzeye doğru taşırlar.İkincil dağılımı oluşturan etkenler (dağılımın nedenleri) 1) Mekanik etkenler = Fiziksel etkenler, Erozyonun egemen olduğu taze kaya üzerindeki ayrık malzemenin oluşturduğu ayrışma zonu içerisinde gelişir. Yerçekimine bağlı kayma hareketleri, rüzgar ve hayvan işlevleri, su hareketleri,.... (a) Yerçekimine bağlı kayma hareketleri (i) yavaş kayma ve (ii) ani kayma (yani heyelan) Yavaş kayma hareketi özellikle yağışlı ve nemli iklim kuşaklarında ve topoğrafyanın eğimli olması durumunda gerçekleşir. Yavaş kayma gözle gözlenemez. Çünkü yavaş kayma olayında, kayma hızı yılda birkaç cm yi geçmez. Toprak zonu içindeki nem yavaş kaymanın ana nedenidir. Bu nemin gece donması ve gündüz ısınarak çözülmesi zaten tutturulmamış olan toprağın ve örtü malzemesinin ana kaya üzerinde hareket etmesine neden olabilir. Ayrıca kuru havalarda toprak örtüsünün neminin kuruması ve ani yağışlarla tekrar nemlenmesi de donma ve çözülmeye benzer etki yapar.İkincil dağılımı oluşturan etkenler (dağılımın nedenleri) Yavaş kayma ile hareketlenen parçalar kayma yönünde bükülür ve hareketlenme miktarı ana kaya yüzeyinden yüzeye doğru artar. Bitki örtüsü yavaş kaymayı dengeleyici veya yavaşlatıcı rol oynar, ancak tamamen yok edemez. Bunun en önemli delillerinden biri Doğu Karadeniz Bölgesinde eğimli arazilerde, çam, kızılağaç ve meyve ağaçlarının gövdelerinin hemen toprak yüzeyine yakın olan kısımlarının yamaç yönünde bükülmüş olmalarıdır. T oprak ve örtü zonu Cevhere ait parçalar Ana kayaç Sonuçta, ana kaya içinde bir cevherli kütle (damar) varsa, ona ait parçalar toprak zonu içinde yamaç aşağı kayarak ikincil dağılıma uğrar. İkincil dağılımı oluşturan etkenler (dağılımın nedenleri) 1) Mekanik etkenler = Fiziksel etkenler, (a) Yerçekimine bağlı kayma hareketleri Ani kayma hareketi: Toprak zonu içindeki nem miktarının çok ani bir şekilde artması toprağın çamurlaşmasına yol açar. Buna ilave olarak, toprak zonu ile ana kaya dokanağının kayganlaştırılması sonucu bu örtü bir çamur akıntısı halinde ani kayma yapar. Ayrıca, aynı nedenlere bağlı olarak, çok eğimli bir topoğrafyada, ana kayaya oturmuş örtünün oluşturduğu ağırlık, bu örtü içindeki iç mukavemeti aşarsa, bu durumda örtü malzemesi oturduğu yüzeyden ani olarak kayarak heyelana uğrar. Y er değiştirmiş anom ali (b) C evher (a ) C evher Y er değiştirm iş anom ali K oparılm ıştoprak anom alisiİkincil dağılımı oluşturan etkenler (dağılımın nedenleri) Bu tür bölgeler jeokimyasal olarak son derece önemlidir. Çünkü yamacın üst kesimlerinde bulunan malzeme tümüyle bu bölgede temsil olunur. En büyük dezavantajı ise kayan malzemenin mevcut ikincil dağılım ürünlerini örtmesidir. Bu şekilde hareket eden malzemenin bir kısmı vadilere kadar taşınıp, bu ortamlardaki su akıntısı ile vadi boyunca çok daha uzak ortamlara taşınabilirler. Taşınmış malzeme Örtülmüş anomali Cevher (a) Yerçekimine bağlı kayma hareketleri Gerek yavaş kayma ve gerekse ani kayma sonucunda yamaç boyunca hareket eden örtü tabakası, yamacın eğiminin azaldığı ortamlarda yığışım yaparak çok kalın toprak ve moloz yığıntısı oluşturur.Boşluklu zon Yağmur Yüzey akışı Yağışlı sezon kaynağı Kuru sezon kaynağı Yağışlı mevsim su seviyesi Doygunluk zonu Hafif bataklık İkincil dağılımı oluşturan etkenler (dağılımın nedenleri) 1) Mekanik etkenler = Fiziksel etkenler (b) Yeraltı sularının etkisi Yeraltı suyu gerek yanal olarak daha düşük rakımlı bölgeye doğru hareket eder ve topoğrafyayı kestiği noktada yüzeye çıkar. Su tablasının devamlı olarak yüzeye ulaştığı yerlerde yarı bataklık bir zon oluşur (seepage). Sonuçta hem yüzeyden ve hem de yeraltı suyundan itibaren vadiye doğru bir taşınma gerçekleşir ki, bu tamamen mekanik olarak gerçekleşen bir olaydır ve ikincil jeokimyasal dağılımın önemli nedenlerinden biridir.İkincil dağılımı oluşturan etkenler (dağılımın nedenleri) 1) Mekanik etkenler = Fiziksel etkenler Yüzeyden derinlere doğru hareket etmekte olan su ve içerisinde çözünmüş olarak bulunan tuzlar kapillar kuvvetlerin etkisiyle yerçekimini yenip mineral yüzeyleri boyunca yukarı doğru hareket eder. Maksimum hareket miktarı kum gibi nispeten iri boyutlu malzeme içinde birkaç cm den, kil gibi çok ince boyutlu malzeme içinde 10 mm ye kadar ulaşır. Böylece çözünmüş bileşenler yeraltı suyu ortamından yukarı doğru ikincil dağılıma uğramış olurlar. Boşluklu zon Yağmur Yüzey akışı Yağışlı sezon kaynağı Kuru sezon kaynağı Yağışlı mevsim su seviyesi Doygunluk zonu Hafif bataklıkYüzeyden akan su içerisinde, nehir suyu içerisinde ve bataklık gibi ortamlarda gelişir. Malzeme taşınması ya süspansiyon halinde veya parçacıkların yuvarlanması şeklindedir. İki tür taşınma da türbülansla daha da artar. Türbülans malzeme taşınmasını doğrudan etkilediği gibi, suyun aktığı yüzeyin fiziksel olarak ayrıştırılmasına da katkı sağlar. İkincil dağılımı oluşturan etkenler (dağılımın nedenleri) 1) Mekanik etkenler = Fiziksel etkenler (c) Yüzey sularının ikincil dağılıma etkisi Su tarafından taşınan malzemenin depolanmadan önce taşınacak olduğu uzaklık 1. türbülansa türbülansa, , 2. taşıyıcı suyun malzeme yüküne taşıyıcı suyun malzeme yüküne 3. süspansiyon halindeki malzemenin çökelme hızının suyun akış hızına oranına, 4. 4. suyun derinliğine suyun derinliğine 5. hareket ettirilen parçaların şekline hareket ettirilen parçaların şekline 6. taşınan parçalar içindeki minerallerin yoğunluklarına bağlıdır. İkincil dağılımı oluşturan etkenler (dağılımın nedenleri) 1) Mekanik etkenler = Fiziksel etkenler (c) Yüzey sularının ikincil dağılıma etkisi Yağmur suyunun etkisi: Yağmur suyuyla gelişen yüzey sularının kırıntı, parça veya başka tür malzemeleri taşıma gücü 1) topoğrafyanın eğimine, 2) toprak örtüsünün cinsine, 3) yağmurun şiddeti ve miktarına, 4) yağmurun toprak tarafından emilen miktarına bağlıdır. Bütün şartların elverişli olması durumunda, yağmur akıntısının sonunda önemli miktarda aşınma ve taşınma gerçekleşir. Ancak çoğu durumlarda yağmura bağlı yüzey akıntısıyla kil ve çok ince taneli Fe ve Al oksitler taşınır.Nehir suyunun etkisi: Nehir suları içindeki malzeme, (1) vadi yamaçlarının erozyonu, (2) vadi tabanının aşınması ve (3) yağmur etkisiyle oluşan yüzey akıntısıyla sağlanan malzemeden oluşur. Ani olarak gelişen seller, vadilerde taşınan kırıntılı malzemenin ve büyük parçaların ana sebebidir. Bu tür zamanlarda, büyük bloklar birkaç saat içinde vadi boyunca bir kaç km taşınabilirler. Vadi içi akıntılar, seli takiben gelen sakin zamanlarda, sel sebebiyle oluşan yığınları yeniden hareket ettirirler ve yavaş yavaş derecelendirirler. Kuvars, taşınmaya dirençli birincil mineraller ve kısmen ayrışmış kayaç parçaları, akış hızı yüksek olan nehirlerde taşınan asıl unsurlardır. Ayrıca lateritik zonların bulunduğu ortamlarda Fe ve Mn oksitler de görülür. İkincil dağılımı oluşturan etkenler (dağılımın nedenleri) 1) Mekanik etkenler = Fiziksel etkenler (c) Yüzey sularının ikincil dağılıma etkisi(d) Bataklıkların etkisi: Bataklık ortamları organik maddenin zenginliğinden ötürü son derece indirgen ortamlardır. Bu nedenle bu ortama giren suların içindeki elementler organik madde ile reaksiyon sonucunda kimyasal olarak çökeltilir veya çözeltiye geçer. İkincil dağılımı oluşturan etkenler (dağılımın nedenleri) (e) Göllerin etkisi: Buzul göllerinde üç tür tortu bulunur: (1) inorganik malzemeler: Kum, silt, marn ve kil bu tür ortamlarda çökelen tortulardır. (2) organik jeller: Organik maddece zengin buzul göllerinin derin sularında oluşur ve kolloidal organik madde ile su içindeki ince parçacıkların karışımı ve çökelmesi ile oluşur. %10-50 organik madde ve önemli oranda H 2 S içeren bu jeller 100 yılda ~4-6 cm lik bir yığışım oranına sahiptir. (3) organik tortular: İnorganik çökeller ile organik jellerin bir bileşkesidir ve buzul göllerinin kıyı kesimlerinde sığ sularda oluşur. 1) Mekanik etkenler = Fiziksel etkenlerİkincil dağılımı oluşturan etkenler (dağılımın nedenleri) Buzul hareketleri esnasında tabandaki kayaç, kırıkları nedeniyle etkilenir, parçalanır ve buzul içine parçalar verir. Hareket halinde bu parçalar da yeni parçaların koparılmasına yardımcı olur. Bu şekilde oluşan buzul morenleri, geçtikleri yollar boyunca ana kayadan çok uzaklara taşınarak metrelerce kalınlığa ulaşabilir. (f) Buzul kütlelerinin ikincil dağılıma etkisi (g) Rüzgarların ikincil dağılıma etkisi Bitki örtüsünün çok az olduğu ortamlarda rüzgarlar tarafından taşınmış olan kumlar çok geniş alanlar kaplar. Bu kumlar rüzgarın estiği yönden gelen malzemelerdir ve o bölgenin özelliklerine ve bileşimine bağlı bir jeokimyasal dağılıma yol açar. (h) Hayvancıkların dağılıma etkisi Toprak içinde yuva yapan hayvancıklar, kurtlar ve beyaz karıncalar, yuva yapım çalışmaları esnasında toprağı karıştırarak, metrelerce derinden malzeme taşıyabilirler. 1) Mekanik etkenler = Fiziksel etkenlerİkincil dağılımı oluşturan etkenler (dağılımın nedenleri) 2) Biyolojik etkenler (a) Bitkilerin jeokimyasal dağılımdaki rolü Zenginleşmiş Ana kaya C zonu (toprak ana maddesi) B zonu (kil, sulu oksitler ve organik madde birikimi) A 2 zonu (yıkanmış, kumlu) A 1 zonu (humuslu zon) A 0 zonu (organik döküntü) Bazı elementler humus zonunda birikirler Metaller, yapraklar yada ağaçların diğer kısımları olarak yüzeye geri dönerler Bölge Zenginleşmiş Bölge İşlemler Toprak Zonu Su ve çözünmüş iyonlar Kökler ile alınan su ve içerisindeki çözünmüş iyonlar bitkinin diğer organlarında kullanılmak üzere bitkiye dağılır. Yıkanmış zonda element yığışımı çok az olur veya hiç olmaz Bazı elementler çökelirken diğerleri kil mineralleri, sulu oksitler ve organik madde tarafından absorbe edilir. Bitkinin ihtiyacı olan bileşenleri kökleri tarafından ilk kaynağından alışıYüzeysel ayrışma ortamında, vadi içinde, göl ortamlarında, buzul ve rüzgar hareketlerine bağlı olarak ayrık malzemenin değişik boyutlu parçalar halinde ana kaynaktan başka ortamlara doğru hareketi sonucunda gelişen ikincil jeokimyasal dağılım türüdür. İkincil Dağılım Çeşitleri İkincil Dağılım Çeşitleri 1) Tanesel dağılım (klastik dağılım) 2) İyonik halde (hidromorfik) dağılım 3) Biyojenik dağılım (1) Tanesel dağılım (klastik dağılım) Nedenleri: (a) Yüzeysel ayrışma (b) Yer altı suyunun etkisi (c) Gravitesel hareketler (d) Buzul hareketleri (e) Rüzgar hareketleri (f) Yüzeysel su hareketleriDüz veya az eğimli topoğrafyada kırıntı hareketine bağlı tanesel dağılım Eğimli topoğrafyada gravitesel hareketlere bağlı olarak gelişen dağılım Buzul hareketlerine bağlı olarak gerçekleşen tanesel dağılım Çöl veya yarı çöl ortamlarında, rüzgar hareketlerine bağlı olarak gerçekleşen tanesel dağılım Vadi içlerinde aşınma ve taşınmaya bağlı olarak gerçekleşen tanesel dağılım Tanesel Dağılım Şekilleri Kesit görüntüsü Buzul hareketi Rüzgar yönü Plan görüntüsü (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h) Cevher Cevher Cevher Cevher Cevher Cevher Cevher Cevher Cevher Toprak kayması Cevher (i) (j)Gerek yeraltı ve gerekse yerüstü sularının, bünyelerinde taşıdıkları iyonları başka ortamlarda çökeltmesi ile ortaya çıkan ikincil jeokimyasal dağılım türüdür. İkincil Dağılım Çeşitleri İkincil Dağılım Çeşitleri (2) İyon halinde (hidromorfik) dağılım Çözelti halindeki iyonların çökelebilmesi için: (a) Çözeltinin organik maddece zengin bir ortama girmesi, (b) Çözeltinin Fe, Mn ve Al oksit-hidroksitlerin yoğunca gözlendiği bir ortamdan geçmesi veya (c) Çözeltinin kil mineralleri ile temas etmesi gerekir. Boşluklu zon Yağmur Yüzey akışı Yağışlı sezon kaynağı Kuru sezon kaynağı Yağışlı mevsim su seviyesi Doygunluk zonu Hafif bataklıkİkincil Dağılım Çeşitleri İkincil Dağılım Çeşitleri (2) İyon halinde (hidromorfik) dağılım Özellikle hareketliliği yüksek olan elementlerde görülen bir dağılım türüdür. Yeraltı sularının topoğrafyayı kestiği bölgelerde gelişen yarı bataklık zonları hidromorfik dağılımın en önemli örneğidir. Zira, yeraltı suyu içinde taşınan çözünmüş bileşenler, bu ortamlara ulaştıklarında kil ile veya Fe, Mn, Al oksit-hidroksitleri ile etkileşime bağlı olarak çökeltilir. Bu nedenle bu bölgeler son derece önemli jeokimyasal örnekleme alanlarıdır. Boşluklu zon Yağmur Yüzey akışı Yağışlı sezon kaynağı Kuru sezon kaynağı Yağışlı mevsim su seviyesi Doygunluk zonu Hafif bataklık Hidromorfik dağılım, vadiler içinde tanesel dağılım ile birlikte de gelişebilir.İkincil Dağılım Çeşitleri (3) Biyojenik dağılım Yeraltı suyu akışı Cevher Cevher Yeraltı su akışı Kesit görüntüsü Plan görüntüsü Bitkilerin kökleri vasıtasıyla tabanda bulunan kayaç içinden belirli metalleri çözelti halinde bünyelerine almaları sonucunda gelişen bir ikincil jeokimyasal dağılım türüdür. Bu tür dağılım tam cevher kütlesinin üzerinde gelişebileceği gibi, cevherden uzakta da gelişebilir. Yani yanal olarak bir dağılım gösterebilir.