Sedimantoloji Karbonat Kayaçları - Ana Bileşenler ve Sınıflama KARBONAT KAYAÇLARI: KARBONAT KAYAÇLARI: Ana bileşenler ve sınıflama Ana bileşenler ve sınıflama Doç. Dr. Ziya KIRMACI Doç. Dr. Ziya KIRMACIKonu içeriği: ? ? Kırıntılılarla karbonatlar arasındaki Kırıntılılarla karbonatlar arasındaki farklılıklar farklılıklar ? Karbonat tortulaşmasını ne kontrol etmektedir? ? Karbonatların mineralojisi ve kimyası ? Karbonatların bileşenleri: İskeletsel ve iskeletsel olmayan taneler + mikrit ve çimento ? Porozite ? Kireçtaşı sınıflama tablolarıKırıntılılarla karbonatlar arasındaki farklılıklar Kırıntılılarla karbonatlar arasındaki farklılıklar ? Kırıntılı tortuların tane ve matriksi genel olarak ana kayacın parçalanması ve çökel ortamına taşınması sonucu oluşur. ? Karbonat ortamlarında, Tortu genel olarak yerli yerinde oluşur.? Tane boyu, boylanma, yuvarlaklık ve küresellik gibi tortu ve kayacın dokusal özellikleri karbonat tortularında fazla bir öneme sahip değildir. ? Bir kayacın tane boyu depolanma ortamındaki enerji indeksini yansıtır. HelimedaHELİMEDA Koloni Paçalar: Kırılmış bütün Toz MERCAN Koloni Koloni Kırıntı Mercan kırıntıları Mercan Parçaları Helimeda tozları Boyut (mm) Helimeda parçaları? Yuvarlaklık gibi özellikler keza taşınma ve aşınmayı işaret edebilir. ? Ancak karbonat tanelerinin çoğu küresel taneler olarak oluşur. ? Bu durum nedeniyle karbonat sedimantolojisinde genel olarak kireçtaşlarının ortamsal yorumlanmasında çok yararlı olan gerçek tane tipleridir.KARBONAT KAYAÇLAR SİLİSİKLASTİK KAYAÇLAR • Sedimanların çoğu denizeldir. • Sedimanlar karasaldan derin denizele kadar her türlü ortamda çökelebilirler. • Sedimanların tane boyu, çoğun, organizma iskeletlerinin ve kalsitleşmiş sert parçaların boyutlarını yansıtır. • Sedimanların tane boyu ortamın hidrolik enerji seviyesini yansıtır. • Kireç çamurunun varlığı, genelde, üreyerek büyüyen, kalsitleşmiş kısımları çamur boyutlarındaki kristallerden oluşmuş organizmaları belirtir. • Çamurun varlığı sedimanların süspansiyondan kaynaklandığını belirtir. • Sığ su ortamlarındaki karbonat kumu yığınları karbonatların yersel olarak biyolojik ve fizikokimyasal yoğunlaşmasıyla (birikmesiyle) oluşur. • Sığ su kum yığınları dalgaların ve denizel akıntıların etkileriyle oluşur. • Hidrolik rejimdeki değişimlerden bağımsız olarak gelişen yersel build-up'lar, çevredeki ortamların karakterini değiştirir. • Sedimanter ortamdaki değişiklikler hidrolik rejimdeki bölgesel değişimlerden kaynaklanır. • Sedimanlar, çoğunlukla, deniz tabanında çimentolanır. • Sedimanlar çökelme ortamlarında ve deniz tabanında pekişmemiş konumdadır. • Sedimanların çökelme sırasında periyodik olarak atmosfere yüzeylenmeleri (*) çimentolanma ve rekristalizasyonla sonuçlanan yoğun diyajenetik olaylara neden olur. • Sedimanların çökelme sırasında periyodik olarak atmosfere yüzeylenmeleri çökeller üzerinde etkili bir işleme neden olmaz. • Düşük dereceli bir metamorfizma sedimenter fasiyeslerin izlerini yok eder. • Düşük dereceli bir metamorfizma tortul sedimanter fasiyeslerin izlerini yok edemez.Karbonat tortulaşması üzerindeki kontroller Karbonat tortulaşması üzerindeki kontroller Jeotektonik yerleşim: Jeotektonik yerleşim: ? Yani, ana kara topografyası ve akarsu drenajı çok önemlidir. ? Çünkü depolanma ortamı içerisine ne kadar kırıntı malzemesinin gireceğini kontrol eder.? Kırıntı materyalin karbonat üretimi üzerinde olumsuz etkileri vardır. ? Örneğin sığ su karbonatları Bahama’larda yaygın olarak gelişebilmektedir. ? Çünkü derin Florida Olukları platforma kırıntı girdisini engeller.Jeotektonik yerleşim: Jeotektonik yerleşim: Depolanma ortamı içerisine ne kadar kırıntı malzemesinin gireceğini kontrol etmesi bakımından oldukça önemlidir.Sığ su karbonatları karadan türeme kırıntıların kıt olduğu alanlarda birikir. Ancak en yoğun üretim oranları düşük enlemlerde (Ekvatorun 30º içerisinde) meydana gelir. Mercanlar ve Helimedacean gibi çok önemli karbonat üreten organizmalar yalnızca ılık, tropikal sularda büyür.Mollusk ve kalkerli kırmızı alg gibi, diğer organizmalar daha soğuk suları dolere edebilir ve yüksek enlemlerdeki (örneğin arktik Norveç’te 76ºN varabilen) önemli tortuları oluşturabilir.Ort. 17ºC.den daha az sıcaklık Yarı-tropikal-tropikal 17 - 20ºC 17-24ºC.den daha yüksek Kalsitik formlar Aragonitik formlar hakim olmakta Bryozoalar Ekinodermler Büyük bentik foramlar Mercanlar Kırmızı algler Yeşil algler MollusklarIşık yoğunluğu Su yüzeyi Işık Işık doygunluk zonu Karbonat “fabrikası” Su derinliği Fotik zonun yayılımı önemlidir, çünkü karbonat üreten organizmaların çoğu fotosentezi (veya fotosentetik alglerle simbiyotik bir ilişkiye sahip, örneğin mercanlar ve bazı foraminiferler), güneş ışığı ile sınırlı, sığ sularda olmaktadır. Düşük enlemlerde tipik olarak 100 m.ye varmaktadır Fakat çok kez 150 m.ye erişebilir (örn.: Aqaba Körfezi) Karbonat üretim profiliBu ortamsal kontrollere ilave olarak, karbonat tortularının zamanla değiştiğini, karbonat üreten organizmaların artığı veya azaldığını unutmamak gerekir.? Karbonat-saklayan organizmaların dağılımı su sirkülasyonu ve akıntı rejimiyle de yakından ilişkilidir. ? Bazı organizmalar (örneğin mercanlar) çalkantılı alanlarda büyümekte ve böylece şelf kenarları boyunca yoğunlaşmaktadır; ? Diğerleri ise iç şelfin sakin sularını tercih etmektedir.Mineraloji ve Kimya Mineraloji ve Kimya ? Modern karbonat tortuları çoğunlukla iki mineralden oluşur. Bunlar; ? Kalsit ? Aragonittir.? Kalsitin iki tipi tanımlanmaktadır: ? Düşük-Mg kalsit (<4 % mol MgCO 3 ), ? Yüksek-Mg kalsit (>4 % mol MgCO 3 ). ? Hem aragonit hem de yüksek-Mg kalsit düşük-Mg kalsite göre daha az duraylıdır. ? Bunlar normal diyajenetik koşullar altında düşük- Mg kalsite dönüşür. ? Çoğu kireçtaşlarında önemli mineralojik ve dokusal değişimlerin meydana geldiğini hiçbir zaman aklımızdan çıkarmamalıyız!!!Zamanla deniz suyunun kimyasındaki değişimler de karbonat tortularının mineralojisini kontrol etmektedir.? Kireçtaşları, çok basit mineralojiye sahip olmasına karşın, çok çeşitli bileşen içeriğine sahiptirler. ? Bunlarda dört ana bileşen tanımlanmaktadır: 1. İskeletsel-olmayan taneler 2. İskeletsel (biyoklastik) taneler (kireçli bitki ve hayvanların kalıntıları) 3. Matriks 4. Çimento Kireçtaşlarının bileşenleri Kireçtaşlarının bileşenleri? İskeletsel-olmayan taneler: ? Zarflı taneler (ooidler, pisoidler, onkoidler, mikro-onkoidler) ? Peloidler ? Kırıntılar (intra- ve litoklastlar) ? Agregalar. ? Bir çekirdek (genellikle bir karbonat parçası veya bir kuvars kırıntısı) etrafında bir veya birden çok düzenli konsantrik lamina çeperleşmesinden meydana gelmiş küresel-yarı küresel şekilli taneler. Ooidler: Ooidler:? Boyutları 2 mm.den küçüktür. ? Boyutları 2 mm.den büyük olanlar PİSOİD olarak isimlendirilir. ? Korteks (zarflar) düz ve pürüzsüz laminalardan oluşur, ? Küresel veya elipsoidal olabilirler, küresellik derecesi dışa doğru artar.? Büyük oranda ooidlerden oluşan tortu Oolit olarak isimlendirilir. ? Güncel denizel ooidler genel olarak aragonitten oluşur.? Peloidler mikrokristalen karbonattan meydana gelmiş ve iç yapı göstermeyen küresel, elipsoidal veya yarı köşeli tanelerdir. ? Peloidlerin boyutları birkaç mm.ye erişebilmesine karşın çoğunlukla 0,1-0,5 mm.lik çaplara sahiptirler. Peloidler Peloidler? Peloidlerin çoğu dışkı (fecal) kökenlidir ve ancak bu şekilde olanlar pellet olarak tanımlanabilir. ? Fecal pelletler (dışkı pelletleri) düzgün bir şekle sahip olup, organik maddece zengindirler. ? Bunlar gel-git düzlüğü ve lagünler gibi korunmuş ortamların tortularında çok yaygındır.? Pelletler kireçtaşlarında çok yaygındır ve mikritik kireçtaşlarının çoğu (görünüşte kum boyu taneli olmaksızın) güncel olarak pelletleşmiş olabilir. ? Pelletlerin tanınması diyajenetik proseslerin bir sonucu olarak çoğunlukla zor olmaktadır. ? Zira bu prosesler kireçtaşlarının topaklanmalı veya pıhtılı bir doku (grumelos yapı olarak tanımlanan) göstermelerine neden olmaktadır.Spari kalsitle çimentolanmış küçük, hemen-hemen aynı boydaki peloidlerin mikroskobik görünüşleri.? Agregatlar iki veya daha fazla sayıdaki karbonat parçacığının (peloid, ooid, fosil kırıntısı vs.) genel olarak koyu renkli ve organik maddece zengin bir karbonat-çamur matriksi tarafından birbirine bağlanmış düzensiz şekilli karbonat taneleridir. ? Bazı güncel karbonat-oluşturan ortamlardaki (Bahama bankındaki gibi) agrega tanelerinin şekilleri bir üzüm salkımını andırır ve grapestone olarak isimlendirilirler. Agregatlar ve Agregatlar ve intraklastlar intraklastlar? Biraz daha düzgün görünümlü diğer agregat taneleri ise lump olarak isimlendirilir. ? Modern ortamlardaki agregat taneleri çoğunlukla aragonitik, eski kireçtaşlarındakiler ise hakim olarak kalsitiktir. ? Agrega taneleri eski kireçtaşlarında nadiren kaydedilmiştir, çünkü bunların şekilleri diyajenez sırasındaki sıkışmadan dolayı bozulmuştur. ? Agrega taneleri eski kireçtaşlarında nadiren kaydedilmiştir, çünkü bunların şekilleri diyajenez sırasındaki sıkışmadan dolayı bozulmuştur. ? Bunlar nispeten korunmuş sığ gel-git altı alanlarda, genellikle ince bir yüzeysel mikrobial çamur altında, oluşurlar.? İntraklastlar taşlaşmış veya kısmen taşlaşmış karbonat tortularının kırıntılarıdır. ? Karbonat tortularındaki intraklastların yaygın bir tipi, kısmen taşlaşmış veya çimentolanmış gel-git altı kireç çamurlarının fırtınalar tarafından parçalanmaları veya gel-git düzlüğü çamurlarının korunmasından türemiş mikritik yongalar veya cipslerdir.Bir kireçtaşında mevcut intraklastların mikroskobik görünümü? Kireçtaşları içerisindeki iskelet tanelerini mikro ve makro fosillerin bütün veya kırılmış parçaları oluşturur. ? Bunlar karbonat kayaçları içerisinde oldukça yaygın ve çeşitli tiplerdedirler; hatta bunlar bazı kireçtaşlarında öyle boldurlar ki, bunlar kayacın büyük bir kısmını teşkil ederler. ? İskelet taneler çökeldikleri zamanın ve paleortamsal koşulların bir sonucu olarak özel tiplerden meydana gelirler. İskelet taneleri İskelet taneleri? Zaman boyunca fosil topluluklarındaki evrimsel değişimlerinden dolayı, farklı tiplerdeki fosiller farklı yaşlı kayaçlarda hekim durumda olurlar. ? Örneğin, trilobit erken Paleozoik yaşlı kayaçları karakterize eder, ancak bunlar Senozoik kayaçlarında oluşmaz, bunun yerine bu yaştaki kayaçlar yaygın olarak foraminiferleri içerirler. ? Benzer şekilde, iskelet tanelerinin bazı tipleri farklı ortamlarda oluşmuş kireçtaşı tiplerini karakterize eder. ? Bir genelleme olarak; ? Hermatipik mercanlar çalkantılı ve oksijen seviyesinin yüksek olduğu sığ su ortamlarını karakterize ederken, ? Bryozoaların dallı tipleri kırılabilir organizmalar, yüksek-dalga-enerjili ortamların aktivitelerine karşı koyamamaları nedeniyle çoğunlukla sakin-su koşulları altında depolanmış kireçtaşlarında bulunurlar. ? Paleoortamsal koşullara bağlı olarak, verilen bir kireçtaşı el örneğindeki iskelet kalıntıları tamamen veya tamamına yakın bir kısmı tek bir tür organizmadan meydana gelebileceği gibi, bunlar yaygın olarak birkaç türü içerebilir. ? Yukarıda belirtilen nedenlerden dolayı, sürekli karbonat kayaçlarını çalışacak olan bir öğrenci tüm fosilleri tanımak zorundadır; ? Zira fosiller paleoortamsal ve paleocoğrafik yorumlamalar için son derece önemlidir.? Çok ince boylu kalsitten meydana gelmiş kireç çamuru, kum boyu karbonat tanelerine ilave olarak pek çok eski kireçtaşında mevcuttur. ? Boyutu belirgin olarak yaklaşık 1-5 ?. (0.001-0.005 mm) olan ve iğne şekilli aragonit kristallerinden meydana gelen karbonat çamuru veya kireç çamuru modern ortamlarda da oluşmaktadır. ? Eski kireçtaşlarındaki karbonat çamuru benzer kristal- boylardaki kalsitten meydana gelmektedir. Mikrokristalen Kalsit (Mikrit) Mikrokristalen Kalsit (Mikrit)? Kireç çamurları ayrıca kil mineralleri, kuvars, feldspat ve ince taneli organik madde gibi ince taneli kırıntılı materyallerin çok az miktarlarını da içerebilir. ? Bunlar mikroskop altında gri-kahverengimsi, yarı-şeffaf görünümlü olup, son derece küçük kristal boylarından dolayı karbonat tanelerinden ve spari kalsit kristallerinden kolaylıkla ayırt edilebilirler.? Folk (1959) mikrokristalen kalsit için kısaltma terimi olan mikrit terimini önerdi. ? Bu terim çok ince taneli karbonat tortularını ifade etmek için uluslararası düzeyde kabul gördü. ? Mikrit karbonat taneleri arasında matriks olarak mevcut olabilir, ya da bir kireçtaşının tamamını veya büyük bir kısmını oluşturabilir. ? Büyük bir kısmı mikritten oluşan bir kireçtaşı dokusal olarak silisiklastik (karadan türeme) çamur kayacı veya şeyllerle benzerdir. ? Kireçtaşlarındaki mikritin varlığı çoğunlukla ince çamurun çok az bir savrulmaya uğradığı sakin su koşulları altındaki tortulaşmanın varlığını ifade eder. ? Taban akıntılarının ve dalga enerjisinin güçlü olduğu ortamlarda karbonat çamuru tercihli olarak uzaklaştırılacağından dolayı bu ortamlarda depolanan tortular çoğunlukla çamur içermezler.? Kireçtaşlarının çoğu, genellikle büyük boyutlu (0,02-0,1 mm civarında) kalsit kristallerini içerir. ? Bu kristaller el örneklerinde lup'la, polarizen mikroskop altında beyaz ışıkta bakıldığı zaman temiz veya beyaz görünümlüdür. ? Böyle kristaller spari kalsit olarak isimlendirilir. Spari kalsit Spari kalsit? Spari kalsit; ? Daha büyük boylu ve temiz oluşlarıyla mikritten ve ? iç dokularının olmayışı ve kristal şekilleriyle de karbonat tanelerinden ayırt edilirler.? Spari kalsit çimento olarak taneler arasındaki gözenek boşluklarını veya erime boşluklarını doldurmuş olarak mikroskop altında görülür. ? Taneler arası gözeneklerdeki spari kalsit çimentonun varlığı taneler arası boşluklarda, tortulaşma zamanında kireç çamurunun olmadığını, yani kireç çamurunu ortamdan uzaklaştıran çalkantılı su koşulları altında depolandığını belirtir.? Spari kalsit ayrıca diyajenez sırasında mikritin ve ilksel tanelerin rekristalizasyonu sonucu eski kireçtaşlarından da oluşabilir. ? Rekristalizasyonla oluşmuş kalsiti spari kalsit çimentodan ayırt etmek bazı durumlarda çok zor olabilir. ? Bu iki spari kalsit arasındaki ayrımı yapmak son derece önemlidir, çünkü rekristalize kalsiti spari kalsit çimento olarak tanımlamak hem ortamsal yorumlamalarda hem de kireçtaşı sınıflamasında hata yapılmasına neden olur.