Sedimantoloji Kayaçların Mutlak Yaşlarının Saptanması Kayaçların Mutlak Yaşlarının Saptanması Doç. Dr. Ziya KIRMACIRadyoaktif Radyoaktif elementlerden yaş elementlerden yaş saptanması saptanması ? Kayaçlar içinde, oluştukları zamanı hesaplamamıza yarayan, çeşitli tür moleküller bulunur. ? Örneğin, bir magmatik kayacın yaşı donduğu andan itibaren sayılmaya başlanır. ? Magma içinde kayaç yapıcı yaygın elementlerin yanı sıra, eser miktarda da olsa, U 235 , U 238 , C 14 vs. gibi radyoaktif elementler de bulunur. ?Bu radyoaktif elementler, kararlı olmadıklarından, yarılanma süreci denilen ve her element için sabit olan bir süreçte; ?Başlangıçtaki miktarlarının yarısı kadarı parçalanıp, başka kimyasal elementlere dönüşür. ?Bu dönüşümde, çevresine a, b, g ışınımları saçar ve geriye yalnızca diğer yarısı kalır. ? b ve g ışınımları, çok küçük atom altı parçacıklar olduklarından, mineralin içinden dışarı kaçarlar. ? Ancak, (a) parçacığı oldukça büyük bir He elementi çekirdeğidir ve içinde bulunduğu mineralin kristal kafesinden dışarı çıkamaz.?Aynı şekilde, yavru element olarak tanımlanan diğer kimyasal elementler de kristal kafesinden dışarı çıkamayacak kadar çok büyüktüler. ?Kütle spektrometreleri denen modern aletler sayesinde, bir mineralin içindeki tüm atom taneleri tek tek saptanıp, hangi elementten kaç tane var olduğu ölçülebilmektedir.?Teorik hesaplamalar bir mineral içinde bulunan yavru elementlerin miktarının ne kadar radyoaktif elementin parçalanmasından oluşabileceğini ortaya koyabilmektedir. ?Böylece, mineral içinde bulunan parçalanmamış ve parçalanma ürünü yavru elementler birbirlerine oranlanarak ve söz konusu radyoaktif elementin yarılanma süreci saptanarak, kayacın oluşum zamanı tespit edilebilmektedir. ? Bu yönteme jeokronoloji denilmektedir. ? Buna dayandırılan stratigrafi yöntemine kronostratigrafi adı verilmektedir. ? Bu yöntem, kimyasal elementlerin birbirlerine dönüşüm ve değişimlerinin oranlarını ölçme yöntemidir.Radyoaktif parçalanmadan yararlanılarak mutlak yaş saptama yöntemi? Bir kayacın yaşının saptanmasında hangi tür kimyasal elementin kullanılabileceği iki faktöre göre belirlenir: 1. Kayacın yaşının milyar-milyon-veya bin yıllık olabileceği ve 2. Kayacın içindeki minerallerin hangi tür kimyasal elementleri içerebileceği gibi iki faktöre göre belirlenir.? Örneğin, bir kömür katmanının yaşı saptanmak istenirse; ? Bu kömür katmanının yaşının milyonlarca yıl olabileceği bekleniyorsa, o kömür katmanında C 14 izotopu ile yaş saptamak olanaksızdır.? C 14 izotopunun yarılanma süreci 5730 yıldır ve 7-8 yarılanma süreci sonunda ölçülecek ana element/yavru element oranları öylesine belirsizleşirler ki, ortaya çok büyük hata payları çıkar ve yaşlandırma çok hatalı olmaya başlar. ? 7-8 yaşlanma süreci sonunda, yukarıdaki şekilde verilen eğriler yaş-eksenine hemen hemen paralel konuma geçerler. ? Paralel konumlu olmak demek, artık ölçülecek atom sayılarının hemen hemen hep aynı değeri göstermesi demektir. ? Dolayısıyla, C 14 izotopuyla ancak 50-60 bin yıllık yaşlar saptanabilinir.? Diğer faktöre gelince; kayacın türü de yaş saptamasında kullanılacak elementin seçiminde etkili olmaktadır; ? Örneğin magmatik bir kayaçta K, U, Th, Rb, vs. gibi bir çok elementin izotoplarını bulmak olası iken, ? Tortul bir kayaçta bu elementlerin çoğu bulunmaz ve sadece K izotopu kullanılabilinir. ? Bu nedenle K-Ar yöntemi mutlak yaş saptanmasında en çok kullanılan yöntem olmaktadır.Bazı radyoaktif elementlerin yarılanma süreleriTermolüminesans yöntemi ile yaş belirleme ?Mineralleri oluşturan kimyasal elementler çevrelerinden kendilerine gelen radyasyonlardan etkilenir ve bu radyasyonları bünyelerinde depolarlar. ?Minerallerde depolanan bu enerji ölçülerek, kaç yılda bu kadar enerjinin depolanabileceği, dolayısıyla mineralin bulunduğu kayacın kaç yıldan beri o ortamda bulunduğu hesaplanabilir. ? Yöntem: ? Mineraller, termolümünesans mikroskop altında, ya belli değerlerde ışık verilerek veya belli değerdeki sıcaklığa kadar ısıtılarak "uyarılır". ? Uyarılan elektronlar, daha önce depoladıkları radyasyon enerjisini serbest bırakırlar. ? Serbest bırakılan bu enerji miktarına "paleodoz" denir. ? Minerallerin bulundukları ortamdaki yıllık radyasyon miktarı da ayrıca ölçülür. ? Mineralin o ortamda bulunma süresi ise, "paleodoz" enerjisinin, "yıllık doz"a bölünmesi ile saptanır. ? Bu yöntem, yeni toprağa gömülmüş, veyahut yeni tortulaşmayla oluşmuş ve henüz yer altında bulunan kayaçlarda uygulanabilir. ? Bu yöntemle yaklaşık 100 ila 200000 yıl aralıklarında yaşlar saptanabilmektedir.? Not: Kayaçlar yeryüzüne çıkıp, güneş ışığı etkisi altına girdiklerinde, güneş ışığının uyarıcı etkisi nedeniyle, depoladıkları enerjiyi boşaltırlar. ? Böylece termolümünesans yaşı sıfırlanmış olunur.Kayaçların Göreli Olarak Yaşlandırılması ?Yeryuvarını oluşturan kayaçların birbirlerine göre konum, bileşim, doku vs. farklılıkları bir değişimin göstergesidir. ?Tabakalı yapılarda, normal olarak altta bulunan daha yaşlı, üstte bulunan daha genç olma kuralı gereği, kayaçların sıralanma durumları ve gösterdikleri değişim-dönüşüm türleri sıralanarak, çeşitli türlerde stratigrafi uygulaması yapılması mümkündür. ? Kayaçların göreli olarak sıraya konulmasında ise şu temel prensiplerden yararlanılır: ? Katmanlar yaşlı olanı altta, genç olanı üstte gelecek şekilde oluşurlar; ? Katmanların oluştukları andaki eğimleri yatay veya yataya çok yakındır.Kesme-Kesilme Prensibi (Dolaylı yaşlandırma) ? Katmanların içerdikleri fosiller, zamanla değişim-dönüşümlere uğramış olacaklarından, fosillerin gelişim yönsemeleri bulundukları kayaçların göreli yaşlandırılmalarında kullanılabilirler. ? Canlılar ortamdaki değişim-dönüşümlere uygun olarak kendi yapısallaşmalarında değişiklikler yaparlar. ? Bu değişik yapısal unsurlar, katmanların deneştirilmesinde kullanılır.