Volkanoloji Magma Oluşumu ve Levha Tektoniği MAGMA MAGMA Magmatik kayaçlar (kor kayaçlar) içerisinde Magmatik kayaçlar (kor kayaçlar), içerisinde çözünmü ş olarak gaz ve daha az oranda katı madde (kristal) içeren ve ergimi ş haldeki (sıvı halde) (s a )ç e ee e g ş ade (s a de) magmanın (silikatın) katıla şması ve/veya kristalle şmesi sonucu olu şurlar. Magma, yeryuvarının derinliklerinde içsel birtakım olaylar sonucu olu şan bölümsel (kısmi) ergime sonucu geli şir. Yani ergime l bil ii i ğ sonucu olu şan magmanın bile şimi, ergimeye u ğrayan kayaçların bile şiminden farklıdır. Bölü l (k i) i di ? Bölümsel (kısmi) ergime nedir? Ergime sonucu olu şan magmanın bile şiminin, tü i ld ğktf k l ld ğ d lili di ? türemi ş oldu ğu kayaçtan farklı oldu ğunun delili nedir?Magmaların dış çekirdekten gelmediği açıktır. Dış çekirdek Fe-Ni  l l  b  k   l   ilik t bil il i d i alaşımlı, buna karşın magmalar silikat bileşimlidir. Bir silikat adı söyleyiniz. Bazik Magmaların kabuktan itibaren oluştuğu söylenebilir mi?.  g ş ğ y Hayır. Çünkü bazaltik bileşimli bir okyanus kabuğundan bazalt  bileşimli bir magma elde etmek için okyanus kabuğunun  ş g ç y ğ tamamen (%100) ergitilmesi gerekir. Bu da imkansızdır. Ancak  kıtasal kabuğun bölümsel/kısmi ergimesi ile granitik veya  riyolitik bir bileşimli magma gelişebilir. y ş g g ş Okyanus ortasında riyolitik veya granitik bileşimli kayaç  gelişebilir mi? Sebep? Hayır       ?? Hayır ,    ………?? Sonuçta bazik (birincil) magmalar manto kayaçları olan  peridotitlerin bölümsel ergimesi ile oluşurlar. Nt  Pi dt i t   di ? Not. Peridotit nedir?BölümselErgimeveMagmalarınOluşumu Bölümsel Ergime ve Magmaların Oluşumu Bölümsel ergime: Birbütünün(tam)bellibirbölümününergimesidir. Örneğin Bir bütünün (tam) belli bir bölümünün ergimesidir. Örneğin  manto peridotitinin bölümsel ergimesinden söz ediliyorsa, peridotiti  oluşturan manto minerallerinin bir kısmının ergimesidir (% olarak).  Ergime minerallerin üçlü kontaklarında başlar ve ince bir film şeklinde  ilerleyerek tüm mineralleri sarar. Böylece homojen bir ergiyik ortaya  çıkar ve yukarı doğru yükselir. Neden? Oluşan ergiyiğin yoğunluğu, türemiş olduğu manto  il li iğ l ğ d dhdü üktü minerallerinin yoğunluğundan daha düşüktür. Not: Manto mineralleri nelerdir? Olivin,piroksen,spinelvs Olivin, piroksen, spinel vs Ergime modellemelerinde iki ideal bölümsel ergime modeli  vardır 1. Denge halinde bölümsel ergime modeli (batch, equilibrium) 2. Kesirli halde ergime modeli (rayleight, fractional)Denge halinde bölümsel ergimede (batch), oluşan ergiyik,  ergiyen minerallerle kimyasal olarak devamlı olarak dengeye  ulaşır. Kesirli bölümsel ergimede (rayleight),oluşan ergiyik  oluşur oluşmaz yukarı doğru hareket eder. Dolayısı ile bileşimi  bir sonraki aşamada oluşan ergiyikten hafifçe farklıdır bir sonraki aşamada oluşan ergiyikten hafifçe farklıdır. Jeotermal Gradyan: dl d kl k d Yeryuvarının derinliğine doğru sıcaklık artışına denir.  Bu artış  yer yuvarının her yerinde aynı mıdır? H  G  k b kt ki  t  h   l   l  kbkt  dh  Hayır. Genç kabuktaki artış hızı yaşlı olan kabuktan daha  fazladır. Neden. ?  Genç kabuk yaşlı olana oranla daha az soğumuştur   Genç kabuk yaşlı olana oranla daha az soğumuştur. Jeotermler katılaşma eğrisini kesmediğinden bölümsel ergimeolmaz yani magma Jeotermler katılaşma eğrisini kesmediğinden bölümsel ergime olmaz, yani magma  oluşumu gerçekleşmez. Magmanınolu şması Magmanın olu şması için ya jeotermlerin artı ş hızı fazla ll it i k olmalı, yani teorik olarak hazırlanan bu diyagramda e ğriler sabit ergime derecesinin üzerine çıkmalı, ya da manto ç ,y peridotitinin ergime sıcaklı ğı dü şürülerek jeotermlere jeotermlere yakla şmalıdır. Sıcaklık ve basıncın fonksiyonu olarak kıtasal ve okyanusal jeotermal gradyan (susuz manto peridotiti için faz diyagramı:Ne zaman bu iki eğri kesişir, yani magmaların oluşumuna (başka bir  deyişlebölümselergimeye)nedenolanözel koşullarnelerdir? deyişle bölümsel ergimeye) neden olan özel koşullar nelerdir? 1. Radyoaktif etmenlerle oluşan sıcaklık artışı bölümsel  1. Radyoaktif etmenlerle oluşan sıcaklık artışı bölümsel  ergimeye neden olabilir 2. Sürtünmenin neden olduğu sıcaklık artışı  bölümsel  ergimeye neden olabilir 3. Konveksiyon akımları sonucu basınç düşmesi  bölümsel  y ç ş ergimeye neden olabilir1 Radyoaktifetmenlerleoluşansıcaklıkartışıbölümsel 1. Radyoaktif etmenlerle oluşan sıcaklık artışı bölümsel  ergimeye neden olabilir Radyoaktif elementler (U,Th, K, Rb, Re, Os vs) yarılanma  sürecinde yayılan alfa, beta ve gama ışınlarının çarpışmaları    ğ   k  ki tik  ji i   d   ld ğ    jt l   sonucu açığa çıkan kinetik enerjinin neden olduğu ısı, jeotermal  gradyanda ani bir anomaliye neden olarak manto kayaçlarının  bölümsel ergimesine neden olur. Bölümsel ergime miktarı %1-2  civarında olup  oluşan magma bazı alkalen kayaçların  civarında olup, oluşan magma bazı alkalen kayaçların  oluşumunu sağlar. Isı yükselimine neden olan radyoaktif  element yığışım merkezleri üst manto derinliklerine kadar (hatta  alt mantoya kadar) inebilir  Bu merkezler “hot spot” (sıcak  alt mantoya kadar) inebilir. Bu merkezler  hot spot  (sıcak  nokta)olarak bilinir ve levha sınırlarından uzak levha ortalarında  gelişirler. Örneğin pasifik okyanusu altında bulunan sıcak  noktalardan biri de Hawaii adalarının oluşmasına neden  ş olmuştur. Okyanus plakası ortalarında olduğu gibi, kıtasal kabuk  ortalarında da gelişebilirler. (Örn. Afrika’nın güneydoğusundaki  Klimanjaro volkanları) jS E N W2. Sürtünmenin neden olduğu sıcaklık artışı  bölümsel  ergimeye neden olabilir Yitim zonlarında yiten  litosfer ile üzerleyen  plaka sınırında  sürtünmeden dolayı bir  sıcaklık artışı olur.  ş Sıcaklık artışı dokanak  bölgesinde sınırlı kalır.  Bu noktadaki sıcaklık  Bu noktadaki sıcaklık  artışı, sınırlı alanda  bölümsel ergimeye  neden olur  Bölümsel  neden olur. Bölümsel  ergime okyanus kabuğu  ile sınırlı kalır. Sonuçta  dkiik lk ik  il   adakitikvolkanik seriler  gelişir. Nerde?  Yitim zonlarında3. Konveksiyon akımları sonucu basınç düşmesi   bölümselergimeyenedenolabilir bölümsel ergimeye neden olabilir Dış çekirdeğin etrafını saran manto içinde  bir ısı transferi  mevcuttur. Bu fiziksel olay ile, manto içinde daha derinde  y , ç ve daha sıcak kesimlerden yukarı yani daha soğuk  kesimlere doğru manto akımlar şeklinde gelişir. Buna  konveksiyon akımlarıdenir  Hızları çok düşük olan bu  konveksiyon akımlarıdenir. Hızları çok düşük olan bu  akımlar levha hareketlerinin de ana kaynağıdır.KONVEKSİYON AKIMLARI KONVEKSİYON AKIMLARI Yerin derinliklerinde radyoaktif bozunma ile ortaya çıkan enerji konveksiyon akımları ile yava ş bir şekilde yukarıya enerji konveksiyon akımları ile yavaş bir şekilde yukarıya ta şınır. Bunun sonucunda Astenosfer yava ş bir şekilde hareket eder. Bu hareket Astenosfer üzerinde yüzmekte hareket eder. Bu hareket Astenosfer üzerinde yüzmekte olan litosferi hareket ettirir.LİTOSFER konveksiyon hareketleri  y nedeniyle ASTENOSFER üzerinde farklı  yönlerdehareketedenparçalardan yönlerde hareket eden parçalardan  (LEVHA) oluşur () şKONVEKSİYON LEVHALARI  HAREKET ETTİRİR Levhalar konveksiyon akımlarının etkisi ile birbirlerine yakla şır, uzakla şır ya da birbirlerine göre ll kk l yanal olarak kayarlar.Levha sınırlarında bölümsel ergimenin en yoğun olduğu  derinlik okyanus sırtı altında 20 25 km lik derinliktir  Bu  derinlik okyanus sırtı altında 20-25 km lik derinliktir. Bu  derinlik plajiyoklaslı lerzolit alanı olarak bilinir. (Soru: Pl  lerzolit nedir?). Bu tür ergimelerde ergimenin miktarı %20 lere  ) g g kadar yükselebilir. (bölümsel ergimeye neden olan etkenlerde  en önemli etken bu üçüncü maddedir). Sonuçta MORB  dl(k bl l ) lk kkl denilen (okyanus ortası sırtı bazaltları) ve toleyitik karakterli  kayaçlar meydana gelir.Okyanus ortasından yeryüzüne ulaşıp okyanus tabanına yayılan bazaltlar  deniz suyu ile reaksiyona girerek deniz altı metamorfizmasına uğrarlar.  y y g ğ Oluşan kayaç cinsi metabazaltlardır. İçlerinde zeolit, albit gibi ikincil  mineraller gelişir. Yitim zonlarına kadar ilerleyen metabazaltlar üzerindeki   bulunan ve uçucu bileşence (H2O vs) zengin tortular ile beraber  yitim  bulunan ve uçucu bileşence (H2O vs) zengin tortular ile beraber  yitim  zonlarında yitmeye başlarlar. Yitimin ilerleyen aşamalarında yoğun uçucu  kaybı meydana gelir ve  kara dumanlar (black smoker) şeklinde deniz altı  gayzerlerinin oluşumuna neden olur (denizaltı gayzerleri de önemli maden  gayzerlerinin oluşumuna neden olur (denizaltı gayzerleri de önemli maden  yataklarının oluşumuna neden olur. Karadeniz bölgesini düşününüz).  Uçucuların ortamdan uzaklaşması sonucu artan basınç ve sıcaklığın da  ki i l  li f ik  l   il  i  (kl i   id    dü ük  kl k  etkisiyle litosferik malzeme yeşil şiste (klorit, epidot ve düşük sıcaklık  amfibolü içeren) dönüşmüştür. Uçucu bileşen sadece bu minerallerin kristal  yapısında kalmıştır. Yeşil şist-amfibolit ve amfibolit-eklojit fasiyeslerinde  yitim zonundaki arda kalan tüm uçucular manto kamasına taşınırlar. Bu  uçcular manto peridotitinin ergime derecesini düşürürler. Mantonun yüksek  oranda ergimesine (%10-15) neden olur. Sonuçta yitim kuşaklarında kalka- g ( 5) ç y ş alkalen magmalar gelişir. Ada yaylarında gelişen magmatizmaAktif kıta kenarında gelişen magmatizmaKıtasal Anateksi Ktl  kbk  bl   ikt d   l  il  ii  (b l   Kıtasal kabuk bol miktarda sulu mineral içerir (bunlar  nelerdir?).Dolayısı ile kıtasal kabuk kayaçlarının ergime  ısıları manto kayaçlarına oranla düşüktür  Ancak kıtasal  ısıları manto kayaçlarına oranla düşüktür. Ancak kıtasal  kabuğun jeotermal gradyanı da düşük olup bu kayaçları  ergitecek durumda değildir. Mantodan türeyen bazaltik  magmalar (türemede 3 sebep sayıldı) bu kıtasal kabuk içine  sokulurlar. Kıtasal kabuğun ısınmasına neden olurlar. Sulu  il   i   l  ktl  kbk    bh   mineralce zengin olan kıtasal kabuk suyun buhar  basıncının artışı ile bölümsel ergimeye neden olur. Oluşan  ergiyik tamamen kabuk kökenli olup riyolitik bileşimde  ergiyik tamamen kabuk kökenli olup riyolitik bileşimde  olabileceği gibi andezitik bileşimde (kıtasal  kabuk+bazaltik magma karışımı) de olabilir. Mantodan türeyen magmalar Kabuktan türeyen magmalar Mantodan türeyen magmalar Kabuktan türeyen magmalarLevha Tektoniği–Magmatizma  İli ki i İlişkisi 1  Okyanus Ortası   Ya  gerisi ha alar 1. Okyanus Ortası  Sırtlar 2  Kıta içi riftler 5. Yay gerisi havzalar 6. Okyanus Adaları  Ktl    titl 2. Kıta içi riftler 3. Ada yayları 4  Aktif kıta kenarları 7. Kıtasal  magmatitler kimberlit,  karbonatit   4. Aktif kıta kenarları karbonatit,  anortozit... 1 5 3 4 6 7 2 ? 400 200 km Continental Crust Oceanic Crust Lithospheric Mantle Source of Melts ? ? ? ? 600 km Lithospheric Mantle Sub-lithospheric MantleYERYUV ARINDAK İ BA ŞLICA LEVHALAR YERYUV ARINDAK İ BA ŞLICA LEVHALARRiftvalley, faults andfissures Rift valley, faults and fissures Downdropped rift  Cracks Cracks pp valley at central  crest Cracks Cracks (fissures) and (fissures) and faults common faults common crest faults common faults commonPill  l     ill  bl Pillow lava or pillow basalts Hot lava chilled by cold seawater Smooth, rounded lobes of rockHydrothermal Hydrothermal vents ventsBlack Smoker Black SmokerWhite Smoker Also white because of Also white because of specialized Sulfide-loving bacteria