Petrografi Petrografi Ders Notları PETROGRAFİ -Petrografi: tanımsaldır, kayaçların mineralojik bileşimlerini, yapı ve dokularını, ortamsal özellikleriine göre sınıflandırır. -petroloji: kayaç bilimidir, kayaçların kökenini inceler. Petografik, kimyasal ve mineralojik incelemeleri kullanır. teoriktir -kayaç evrenin katı kısmını oluşturur. Bir veya biren çok mineralden meydana gelen, tanımlanabilir ve sınıflandırılabilir jeolojik malzemedir. Doğal yolla oluşmuştur. Katıdır. Kayacların isimlendırılmesı: 1) minerolojik bileşimlerine 2) dokusal ozellıklerıne 3) kımyasal bılesımlerıne gore ***YERKÜRE***: -yerkürenin iç yapısı P ve S sismik dalgalarıyla çözümlendi. Dalgaların yayılma şekilleri ortam hızları farklıdır. Şekil 1 yerkure ? kesit ve derinlikler 1)KABUK : -Hacimce % 0,8, ağrlıkca % 0,4 -yeryüzünün en üst kısmını oluşturur. rijit kırılgan asidik ve ortac bileşimdedir. -katı erozyon ve bozunmadan etkilenmiş, metamorfizmaya uğramış, ilk oluştuğu zamandan farklı bileşime sahip olan, aktif, her yıl magmatik kütlelerin katılması ile sedimater ve metamorfik kayaclar oluşmaya devam etmekte. -yeryüzünden moho süreksizliğine kadar devam eder. Ve mantodan ayrılır. okyanusal ve kıtasal kabuk olarak ikiye ayrılır; kıtasal 25-75 km okyanusal 5-7 km derinlikte. a) Kıtasal kabuk: kondrad kesıklılıgı ıle üst ve alt karasal kabuk olarak 2 ye ayrılır. -Üst kıtasal kabuk: orojenik bölgelerde yeryüzüne cıkan derin zonlar ve derin sondajlarla incelenir. Granitik bileşimdedir. Al-Si. Altkabuk Si Mg bazik , üst kabuk Si Al asidik-ortac -Alt kıtasal kabuk: bazalt –gabro bileşimindedir, Si, Al, Mg. Moho süreksizliği ile mantodan ayrılır. Alt zonlarında yüksek metamorfizmaya uğramış kayaç toplulukları bulunur. b) okyanusal kabuk: kıtasal kabuktan cok farklı bileşime sahiptir. Moho kesikliliğine kadar kalınlığı ortalama 6 km dolayındadır. Bir çökelme ortamı oluşturan ve 4400 m derinliği olan okyanus tabanı üzerinde kalınlığı 500 m yi bulabilen pekişmemiş sedimanların altında, ofyolit istifi ile acıklanır. Kıtasal kabuga gore daha genctır. Üst mantoya ait magmatik malzemenin okyanus ortası sırtlardan veya manto yükseltierinden itibaren bazaltik bileşimdeki lavlar halinde devamlı olarak yukarı cıkması ve kabuğa eklenmesi ile oluşmaktadır. Sekil 2 ofyolit dizisi… Ofyolit: okyanusal litosferin, kıta üzerinde mostra veren kısımlarıdır Okyanusal kabuk ofyolıtlerle ıncelenır. Okyanusal kabuk tektonıklerın uzerındekı kumulatlardan ıtıbaren baslar. kabuk ve mantonun rijit olan üst kısmına litosfer denir, dağ kuşakları altında önemli kalınlıklara ulaşır. Kabukla beraber mantonun en ust kısmıdır. 2) MANTO -üst manto, geciş zonu ve alt mantodan oluşur. -manto: yerkürenin hacimce en büyük bölümüdür. Hacimce % 83, ağırlıkca %67,2 a)üst manto: kabuk ile etkileşim halindedir ve moho süreksilği ile başlar 400 km kadar derinliğe gider. 75-225 km lik kısmı p ve s dalgalrı yavaşladığı icin alcak hız zonu denır. Alcak hız zonunun manto malzemesınde kısmı ergımelerın basladıgı yer olarak kabul edılır. Kabukta derınlere dogru gıdıldıkce yuksek sıcaklık ve basınc altında akma ve plastık deformasyon gosterırler. Okyanus ortası bazaltlarında gözlenir. Peridodit bileşimindedir. astenosfer -üst mantonun bileşimi: Lerzolit: olivin + ortopiroksen + klinoproksen + kromit +- plajioklaz -üst manto, yerkürenin en hareketli ve konveksiyon akımlarının görüldüğü bölümdür. Konveksiyon, cekirdekten litosfere kadar olan kısımdada gercekleşebilir ama esasen üst mantoda gercekleşir. b) geçiş zonu: 400-1000 km arasnıdır, 650 km ustu ust mantoya, altı alt mantoya aıttır. c) alt manto: 1000- 2900km elastık davranıs gosterır -litosfer, astenosfer, mezosfer litostfer astenosfer üzerinde hareket halındedır. Kabuk paralarının bu hareketı levha tektonıgıne neden olur. Mantonun hareket etmeyen kısmıdır. -Cekırdek manto gecısı sılıkatlardan olusur. 3) ÇEKİRDEK -dış cekirdek: 2900-5080 -iç çekirdek: 5080 – 6376km -Fe ve Ni den oluşur -dış cekirdek katı iç cekirdek sıvı haldedir. -yoğunluk çok yüksektir. Teori: nikel demir ve demir sülfür, eriyor ve ağırlıkları nedeniyle merkeze cekiliyorlar. Cekürdeği oluşturuyorlar. Silis, Al, Fe, Mg Ca, ve alkaliler gibi oksijenle bağ kuran litofil elementler, hafif eriyikler olarak yükseliyor. Yerkabuğu mevcut olan tüm litofil elementleri bunyesinde bulundurur. Bu elementler mantodan ayrılmıstır. KONVEKSİYON VE MAGMA ODASI, MANTO -okyanus ortası sırtlarda acılma hızı konveksiyon hızıyla dogru orantılıdır. -ısınan malzeme yükselir ve basınc azalması meydana gelir, -basınc azalması ile mantoda erime başlar, buna kısmi ergime denir. -mantonun yaklaşık % 30 u eridiği zaman, bir magma kütlesi oluşur vemanto üzerinde bir magma odası meydana getirir. Genişliği yaklaşık 10 km derinliği ise yaklaşık 3-5 km. -basınc cok düşerse erime yüzdesi fazla olur KUMULATLAR: kristaleşme enerjileri yüksektir. -magma odasında oluşan tabakalı kayaclara kümülat denir. - harzburjit : ortopiroksen + olvin + klinopiroksen - traktolit : olivin + plajioklaz -verlit : olivin +klinopiroksen -dunit: olivin + kromit +- ortopiroksen (esasen olıvınden olusur olıvınıt denmez dunıt denır) -peridodit: bol olivin içeren kayaçlara denir. -magmanın erimeye baglı olarak yukselır. Once olıvın cokelır, Fe, Mg Si ,O tükenir çunku ılk olivin çökelir. Olvinin çökelmesiyle, Cr bagıl olarak artar ve kromıtıt oluşur, dunit kromitit dunit ardalanması meydana gelir. Krıstal oluşumuna bağlı bağıl bileşim değişimi ardalanmaya neden olucaktır. ***MAGMANIN BİLEŞİMİ VE ORTAMLARI*** -mantonun erımesıyle bazık, Okyanusal kabugun erımesıyle asıdık bılesımde magma olusur. . -volkanık kayacların silis içeriğine göre sınıflandırılması: SiO2 > % 65 asidik ultramafik ? viskosite yüksek % 65-55 ortaç % 55-45 bazik < % 45 ultrabazik ? viskozite düşük -silis/alkali sınıflandırması Silis yüksekse: toleyitik Alkaliler yüksekse: alkali Karısım varsa: kalkalkali denir. Kıta icine dogru ilerledikce toleyıtıkten alkalıye gecılır Magmanın %5 i eriyorsa magma alkalidir. Düşük dereceli ergimelerde alkali yüksek dereceli ergimelerde toleyitiktir. (olivin gibilerin erimesi icin yüksek sıcaklık gerekli) -MAGMANIN OLUSUM YERLERI (onem sırasına gore) 1) acılma zonları (okyanus ortası sırtları) 3v 18p 2) dalma batma zonları 0.4v-2.5p 3) okyanusal levha içi 0.3v-1.5p 4) kıtasal levha içi 0.03v-1.5p Acılma zonlarında ergime düşükse alkali, yuksekse toleyıtıktır. Sıkısma zonlarında her 3 durumda gorulur. Suyun ergıme sıcaklıgını dusurmesınden dolayı mantonun ust kısmı ve kıta kabugu erır. -alt kıta abugun ergımesı ıcın, kabuk kalınlasması yada sedimanların kalınlasması ve mantonun ice dogru buyumesıyle de meydana gelır. -Magma: yerkabugunun derın kısımlarında bulunan, karmasık bır kımyasal bılesıme ve jeolojık butunluge sahıp, cok yuksek basınc ve sıcaklık altında bulunan bır molekuler erıyıktır. magma daha önce yerkurede varolan kayacların ve degısık katmanların ergımesıyle ıle olusur. Magmatık kayacların buyuk bolumu ılksel magmadan ıtıbaren turemıslerdır. En yaygın magma sılıkatlı magmadır ancak cok nadır olarak karbonatlı magmalara rastlanır.. karbonatıtler pirolit = 3 peridotit + 1 bazalt (teorik magma bileşimi) -magmada bulunan ana elementler: Si, Al, Fe, Mg, Ca, Na, K, Ti, Pve O, H, Cl, F, S -Magmatık kayaclar: mantodan turuyen magmanın basınc sıcaklık azalmasıyla katılasması sonucunda olusurlar. Yavas soguma ıle derınlerde gelısmısse plutonık, hızlı soguma ıle yuzeyde olusmuslarsa volkanık kayaclar olusur. Sedimanter kayaclar: bozunma tasınma depolanma ve dıyajenez sonucu dıger kayaclardan olusur. Metamorfık kayaclar: sıcaklık ve basınc nedenıyle meydana gelen reaksıyonlarla kayac yapısında degısım meydana gelmesıyle olusurlar. Yerkurede hacımce %95 magmatık metamorfık kayac Yuzeyde %75 sedımanter kayac. Migmatit: metamorfık kayacların ergımeye yaklastıgında metamorfık ve magmatık kayaclar arasında kalan kayaclardır. -Magmatık kayaclarda bulunan mıneraller: % 59.5 Feldıspat, % 12 kuvars veya feldıspatoıdler, %8-4 amfibol, % 8.4 piroksenler, % 3.8 mıka, olıvın demir oksitler ve tali mıneraller. 7.9 diğer Tali mineraller: klorit, epidot, rutil, granat, apatit, manyetit, ilmenit Plajioklazların bileşimi ayırıcıdır, Ca ca zengin bazalt, Na ca zangin andezit. Magmatik kayacları sınıflandırırken, feldispat, feldispatoid ve kuvars baz alnır. -metamorfıklerde bulunan mıneraller: Magmatık kayaclardakı bazı olıvın ve feldıspatoıdler harıc, magmatıklerdekı tum mıneraller vede klorıt, epıdot, serpantın grubu, prehnıt, lavsonıt, vollastonıt, skapolıt, vezüviyan, kordıyerıt, granat, andalusıt, dısten, sıllımanıt, vb. bulunur Andalusıt sıllımanıt kıyanıt, Al sılıkat grubu. Ayrıca demiroksitler -sedımanterlerde bulunan mıneraller: Magmatık ve metamorfık kayacları olusturan mınerallerden bozunmaya cok dayanıklı olanlar ve karbonat (kalsit, dolomit), kil mineralleri, kalsedon, kayatuzu, jips, anhidrit silvit bulunur. MAGMATİK KAYACLARIN BİLEŞİMİ -kişiye göre farklılık gösteren, hata payının yüksek olduğu gözle değerlendirme testine kalitatif denir -Kayacların isimlendırılmesı: minerolojik bileşimlerine dokusal ozellıklerıne kımyasal bılesımlerıne gore a) modal mineralojik bileşim: mineral bilesimlerine gore sınıflandırma. (streckeisen) -ince kesitlerde bileşsen miktarının goz kararı ile kalitatif ve petrografik yontemlerle kantıtatıf olarak belırlenmesidir. -kayacı kırıp ufalayıp ayırıstırarak tespıt yapılabılır. -x- ışınları difaktometresinden yararlanılır -İntegrasyon: cizgi uzunlugu ile -Nokta sayma yöntemi: eşit uzaklıklı nokta ağı ve her minerale düşen nokta sayısı sayılır. -Tbi: tane boyu indisi 4cm de 11 mineral varsa tbi : 11 Tane boyu azaldıkca tane boyu ınsıdı artıcak Kristal boyutları : Makrokristalin: > 1mm Mikrokristalin 1mm-10n Krıptokrıstalin < 10n Taneler bırbırıne yakın degılse porpırıfık yapı Yakınlarsa tanesel yapı denir. -Derınde yavas soguyan kırstallere fenokrıstal denır Fenokrıstal varsa magma odasında olusmustur -Hamur ve krıstal yuzeyde krıstallesır. -zonlu doku farklı asamalardan gectıgını gosterır. b) normatif mineralojik bileşim: kimyasal icerigine gore sınıflandırma (CIPW) bir kayacın toplam kimyasal bileşiminden mineralojik bileşiminin hesaplanması yontemıdır major elementler: O, Si, Al, Ca, Mg, Na, K, Fe, Oksitler: SiO 2 , TiO 2, AlO 3 , Fe 2 O 3 , FeO, MnO, CaO, MgO, Na 2 O, K 2 O, P 2 O 5 , Minor elementler: Ti, Mn, Ba, P, F, Cr, Rb, Sr, H, Cl, F, S Mineral sınıflandırılmasında acık renklı mınerallerı kullanıyoruz. Ultramafik : % 90dan fazla mafık mın ıcerıyorsa. Ultrabazık: % 45 den az silis içeriyorsa. ***BOZUNMA SÜRECLERİ***: Düşük sıcaklıkta minerallerin su alarak yeni mineraller oluşturmasına bozunma, alterasyon denır. Atmosferik suların etkısıyle bozunasya atmosferık alterasyon denır. Juvenil su, magma kaynaklı sudur. Hidrotermal, sıcak su demektır, elde edlıne enerjı jeotermaldır. -feldispatlar ? serisitleşir, kil mineralleri, karbonat ve kuvarsa donusur. -feldispatoidler ? kil inerallerine, karbonat ve ender olarak zeolitlere dönüşür. -ferromagnezyenler ? kil minerallerine, hidroksit, karbonata donusur. -kuvars donusmez. -piroksen kloritleşir, -olivin serpantinleşir. 1) killeşme: feldispatlar su alıp kilminerallerine donusurler. 2) Albitleşme: plajioklazlar etkilenir. Na-Ca değişimi. Sipiritleşme: okyanus ortası bazaltların suyla karsılastıgında Na-Ca alterasyonudur bu sırada Ca kalsıt olusturabılır. (yastık lavlarda) 3) alünitleşme: sülfat minerali olan alünit oluşumudur. Sülfatlı bir cözelti , Al feldispatları ve K lı feldispatoidleri etkiler. 4) Ajilitleşme: feldispatları etkiler, kırıklardakı cozeltılerın kenarında olusan kaolın grubu etkıleyen alterasyondur. 5) Epidotlaşma: ferromagnezyenleri ve Ca plajioklazları etkiler. 6) Grayzenleşme: granitleri etkiler. Al feldispatların muskovite dönüşümüdür. Pnomatolıtık evrede gorulur, sıcak su ve gazların etkısıyle olusur. Magmanın evrelerınde magma gıderek gaz bakımından zengınleserek cozeltı daha once olusmus mınerallerı etkıler. 7) karbonatlaşma : Ca plajioklazları etkiler. Kalsit.. 8) kloritleşme: ferromagnezyenlerın klorite donusumudur. Sık gorulur. 9) Propilitleşme: dasit ve andezit volkanik kayaçlarda görülen hem cam kısmı hem feno krıstallerı etkıleyen bozunmadır. Rutubetli bölgelerde oluşur. Klorit, epidot, karbonat serisit ve pirit oluşur. 10) Sosuritleşme: plj ları etkiler. Albit, oligoklaz, epidot, kalsit, serisit, zeolitten meydana gelen bir mineral yığışımı meydana gelir. Bu gruba sosurit denir. 11) Serisitleşme: plj ları etkiler. Serisit ince taneli, muskovitten daha fazla su iceren mika mineralidir. 12) Silisleşme: H4SiO4 silisik asit çözeltisinde itibaren oluşur. Kalsedon opal gibi silis mineralleri oluşur. 13) Zeolitleşme: anortitce zengın plj ların, zeolit mineraline dönüşümüdür. Su abzorbe edip yapısını bozmaz. 14) Serpantinleşme: olivin ve piroksen su alarak serpantine dönüşür. 15) Uralitleşme: klinopiroksenleri etkiler, tremolit ve aktinolit oluşur. ***MAGMATİK KAYAÇLARIN OLUŞUMU***: -birincil magma mantoda türeri bileşimi bazalt veya gabroya benzer. Bazaltık ılksel magma mantonun kısmı ergımesıyle olusur. -magmanın bileşimi magmatik kayaclardan tespit edilir. -magmanın vizkozitesi sıcaklık ve kıyasal bılesime baglıdır. Bazik lavlar hızlı asıdık lavlar yavas akarlar. -ust mantonun peridodit bilşiminde olduğu kabul edilmektedir. Üst manto = pirolit = 3 peridotit + 1 bazalt Pirolitin erimesi ile, nefelinitik, bazanitik, ve alkali bazaltik bileşimli magmalar oluşmaktadır, erimeden geriye kalan kısıma ise restit denir. MAGMANIN KATILAŞMA EVRELERİ: Magma sogumaya basadıgında bagları koparan enerjı bosaldıgı ıcın, mıneraller olusmaya baslar Magmanın en sıcak oldugu bolesı manto 1200 C 1) ortomagmatık evre: 1200 - 700 Olivin, kromit, Ca plajioklaz, ortopiroksen İlk kristalleşmelerle pirojenetik mineraller ayrılır 2) pirojenetik evre : 1200 – 900 -Olivin, piroksen, kromit, ilmenit, anortit, labrador Mg, Ca, Fe tüketilir. -ilmenit, gabro, piroksenit, verlit, harzburjit, lerzolit, dünit oluşur. 3) hirojenetik evre: -Magma ucucu bılesenlerle zengınleşir. (H2O, CO2, SO2) Magma belirli doygunluga ulaştıktan sonra, su iceren mineraller krıstallesmeye baslar. -siyenit, diyorit, granit, monzonit oluşur. -ucucu bileşenler neddeniyle uyumsuz elementlerce zengınlesmeye baslar. 4) pegmatik evre : 700 – 500 -ucucu bileşenlerce zengin olan magma giderek akıcı hale gelir. Kırıkların ıcıne gırer, Kırıklarda olusan kayaclara pegmatit denir. Damar kayacı Al F + mika + muskovit = granit pegmatit Piroksen + plj = gabro pegmatit Agma bu evrede asidik veya ortaç bileşimdedir. -turmalin, topaz, beril, lepidolit, zinvaldit bulunur. 5) pnömatolitik evre (gaz evresi) 500- 400 -su bakımından zenginleşir. Gaz basıncı cok yuksektır. Daha önce oluşan kayaclar altere olur. 6) hidrotermal evre: <400 -400-300 katatermal ? cevher elemetlerı ıcerır. -300-200 mezotermal -200-100 epitermal -100-0 teletermal Su magmatik kokenlı olmak zorunda degıl. Yer altı suları olabılır. ***MAGMANIN EVRİMİ*** -magmanın kendı ıcınde farklı bılesımde bolumlere ayrılması sürecidir. Bılesımı degısır 1) magmatik farklılaşma: a) likuasyon: Magmanın farklı bileşimde sıvılara sahip olma sürecidir. Yogunluk farkı nedenıyle, (Asidik ortacdan daha yogundur.) Silikat eriyikleri yogunluk farkı ıle ayrılır. Kukurt, sulfur erıyıgı sılıkat ıle karısmaz. b)gazla taşınma: likuasyondan sonra, homojen magmada, gazlar kabarcık halınde hareket ederler bu kabarcıklara yapısan mınerallerı tasırlar. c) termogravıtasyonel difuzyon -sıcaklık ve yercekımı ıle soguyan yan kısımlar cokerler orta ksıım yukselır. d) fraksiyonel kristalleşme soğuma ve kristalleşmeye bağlı olarak minerallerin agmadan mineralleri bileşenleri tüketmesi ve magmanın farklı bileşenlere bölümlere ayrılmasıdır. -gabro dunit ve tabakalı magmatikler oluşur. -mineraller magmayla olan ilişkilerini sürdürürlerse mineral bileşimler sürekli değişir. -sonuc olarak magmanın ik bileşimi ne ise sonuçta obileşimde kayac olusur Fraksiyonel kristallenme süreçleri: i)kristal birikimi (yogunluk farkı ıle cokme) ii)zonllanma mantolanma aynı cıns mıneraller arka arkaya olusursa zonlanma yenı mıneral uste gelırse mantolanma iii)basıncla fıltrelenme mıneraller arasındakı magmanın basıncla dısarı atılması durumu V = 2.r2.g.Dp / 9h h vızkosıte V cm/yıl Dp yogunluk farkı R mineral yarıcapı Jeolojik bulunus yerlerıne gore magmatık kayaclar: Plutonık Damar Volkanık 2) özümleme: -olustuktan sonra, yogunlugunun cevreden dusuk olması nedenıyle yukselen magma, cevresındekı bulunan kayaclarla dengeye ulasmaya calısır ve metamorfızma ve reaksıyon meydana gelır. Cevre kayaclardan parcalar ozumsenır ve magmanın bılesımı degısır. -sıcaklıgı ve kutlesı ozumsemede onemlıdır. -magmanın bılesımını degıstıren onemlı bır surectır. -dısarıdan gelen erıtemedıgı yabancı parcalara anklav denır. Ksenolıt ? farkılı bılesımde parca Segregasyon ? magmnın farklı bılesımlı bolumu Otolıth ? daha once katılasanların yapıda bulunmasıdır. 3) magmaların bırbırıyle karısmaları -bılesımlerın degısmesıne neden olur. -dalma batma zonlarında, tektonık ortamlarda, Asıdık bazık farklı bılesımlı magmaların aynı ortamda bulunması ıle manto kabuk… Bır arada bulunamıyacak mınerallerı bır arada gordugumuzde anlarız. Magma mıxıng ?homojen Magma mınglıng ?heterojen -acık ve koyu renklı kayacların ayrıldıgı, bantlasmanın goruldugukayaclara mıgmatıt denır. -anateksı sırasında olusan magmaya anatektit denır