Sedimantoloji Sedimanter Ortam ve Fasiyesler - 1 S E D İ M A N T E R O R T A M S E D İ M A N T E R O R T A M V E F A S İ Y E S L E R V E F A S İ Y E S L E R FASİYES FASİYES TOPLULUĞU SEDİMANTER ORTAM SEDİMANTER HAVZASEDİMANTER HAVZA, ORTAM VE FASİYES Sedimanter Havza (Sedimantary Basin) içinde belirli bir kalınlıkta sedimanın biriktiği ve uzun jeolojik periyodlar boyunca korunduğu bölgelerdir. Sedimanter Ortam (Sedimantary Environment) belirli fiziksel, kimyasal ve biyolojik koşullara sahip olan, bu özellikleri ile bitişik alanlardan ayırt edilebilen ve sedimanların çökelmesine uygun su üstü veya su altındaki jeomorfolojik bir alandır.Sedimanter Fasiyes (Facies) Arazide geometri, litoloji, tortul yapı, paleoakıntı örnekleri ve fosil içerikleri ile tanımlanan ve bu özellikleriyle diğerlerinden ayırt edilen stratigrafik birimleri ifade eder. Şöyle ki: Bir tabaka veya tabaka grubu, altındaki veya üstündeki tabaka veya tabaka grubundan litoloji, doku, katmanlaşma, sedimanter yapılar ve fauna içeriği vs. ile ayrılıyor ise bu kayaçların alt ve üstündeki kayaçlardan farklı fasiyeste geliştikleri söylenebilir. Fasiyes alt fasiyeslere bölünebilir ya da birkaç fasiyes beraber değerlendirilerek fasiyes topluluğu (facies assablage) olarak tanımlanabilir.Fasiyes belirli özellikleri olan bir kayaçtır. Renk, tabakalanma, kompozisyon, yapı, fosil ve sedimanter yapılar aracılığı ile tanımlanır. ? ? Litofasiyes: Litofasiyes: kayacın renk, doku ve sedimanter yapılar gibi fiziksel özelliklere göre, ? ? Biyofasiyes: Biyofasiyes: fosil içeriğine göre, ? ? Sismik fasiyes: Sismik fasiyes: yansıma, devamlılık, frekans gibi özelliklere göre tanımlanır. ? ? Örneğin bir kumtaşı formasyonu yanal olarak daha çakıltaşı ağırlıklı bir hale geliyor ise bu durumda fasiyesin “konglomera fasiyesi” olduğu söylenebilir. ? Fasiyes kavramında çökel ortam özellikleri de kullanılabilir. Örneğin sığ deniz fasiyesleri veya derin deniz fasiyesleri. ? ? Kumtaşı fasiyesi: Kumtaşı fasiyesi: gözlem, ? ? Türbidit fasiyesi: Türbidit fasiyesi: kayacın oluşum mekanizması ile ilgili bir proses,Türbidit fasiyesi (kumtaşı-çamurtaşı ardalanmaları)? Fasiyesin tanımlanmasında fasiyesin çökelme ortamının öne çıkarılması istendiğinde fasiyes ortamsal ifadelerle tanımlanır. ? -Fluviyal fasiyes ? Tektonik olaylar vurgulandığında ise tektofasiyes tektofasiyes olarak sınıflandırılır ve tektonik olaya uygun bir sıfat kullanılır ? -Post orojenik fasiyes ? -Molas veya fliş fasiyesi. ? Karbonatlı kayaçlarda olduğu gibi fasiyesin tanımlanması ince kesit gözlemlerine dayandırılmış ise mikrofasiyes mikrofasiyes terimi kullanılır.? Fasiyes, objektif olarak gözlemlenebilen ve mümkünse ölçülebilen kriterler ile tanımlanmalıdır. İdeal olarak kendisini çevreleyen kayaçlardan ayırt edilebilen ve onlardan değişik çökelme ortamlarının ürünü olan kayaçtır. Bir sedimanter sistemde tabakalar zaman ve mekan içinde fasiyes değişimine uğrarlar. ? İdeal bir örnekte derinleşen bir ortamda (transgresyon) stratigrafik kesit kumtaşı, silttaşı ve şeyl ve belki de kireçtaşına geçer. Sığlaşan bir kesit ise (regresyon) tersini gösterecektir. ?Tek bir depolanma fasiyesine dayanılarak iyi bir ortamsal yorumlama yapılmaz. Örneğin çapraz katmanlı kumtaşları hem rüzgar hem de su akıntılarıyla oluşturulabilir. Su akıntılarıyla oluşturulan çapraz katmanlı kumtaşları da plajlarda, nehirlerde, gel-git kanallarında, sığ-denizel şelf ortamlarında vs. çökeltilmiş olabilir. Depolanma sistemi Kökensel olarak güncel veya eski sedimanter işlev ve ortamlarla birbirine bağlanmış olan üç boyutlu litofasiyes topluluğunu ifade etmektedir. Bir başka deyişle, depolanma sistemleri “ benzer depolanma koşulları altında çökelmiş litofasiyeslerin üç boyutlu topluluğu"dur. Bu tanımlardan da anlaşılacağı gibi bir depolanma sisteminde bir veya birden fazla sedimanter ortam söz konusu olabilmektedir.Fasiyesler arasındaki yanal ilişkiler Fasiyeslerin birbirleriyle olan sınırları dereceli, aşmalı ve keskin olabilir. Yanal devamlılık prensibini hatırlayarak, tabakalar depolanma havzasının kenarlarında: ? Kamalanarak ve/veya ? Yanal derecelenme ile son bulurlar. Kamalanmalar ve yanal derecelenmeler birbirine bitişik farklı depolanma ortamlarını işaret eder.Facies (or lithofacies) developed in the marine environment, going progressively offshore include the sand and silt facies of the beach and nearshore environment, the shale facies in deeper, quieter water, and the carbonate facies, far from shore in warm shallow seas where there is little or no clastic, terrigenous input. In a swamp area on a delta, the shale and coal facies develops. Moenkopi Form. Shinarump Kong. Chinle Form. Wingate Formasyonu Shinarump konglomeralarının görüntünün merkezinde nasıl kamalandıklarına dikkat ediniz (okla gösterilmiş).Örneğin benzer sedimenter işlevlerle gelişen çapraz tabakalanmalı iri kumtaşı fasiyesi akarsu, göl, delta, sığ denizel hatta derin denizel ortamlarda gelişebilir. Ortamsal bir yorum yapılmadan önce fasiyeslerin birbirleriyle olan ilişkileri de ortaya konulmalıdı ve fasiyesler komşu fasiyesler referans verilerek ortamsal yorumlar yapılmalıdır. Bu olgu ilk defa J. Walther tarafından 1884 yılında ortaya konulmuş ve tartışılmıştır. Walter Kanunu: Herhangi bir stratigrafik kesitte üst üste gördüğümüz kayaçlar geçmişte yan yana bulunan ortamların ürünüdürler. Bu kural stratigrafik kesitte önemli bir kesintinin (uyumsuzluk “unconformity”) olmadığı durumlarda geçerlidir.Walther Walther fasiyes fasiyes korelasyonu kanunu korelasyonu kanunu Farklı fasiyesler, farklı çökelme ortamlarını ya da aynı ortamdaki farklı şartları temsil ederler. Bir bölgede yanal olarak birbirini tamamlayan ortamlar zaman içinde kıyı çizgisinin değişmesi ya da diğer jeolojik şartlara bağlı olarak yer değiştirebilirler. Buna bağlı olarak bu ortamların ürünü olan fasiyes sınırları da yer değiştirecektir. Öyle ki bir ortamın çökelleri diğer bir ortamın çökelleri üzerine gelebilecektir. Bir başka anlatımla yanal fasiyesler ve düşey olarak üst üste gelen uyumlu fasiyesler arasında ortamsal bir ilişki mevcuttur. Kum Silt Kil Kireç çamuru Deniz seviyesi SahilÖrneğin: Sahil ve şelf ortamsal konumunda yanal olarak komşu olan pek çok ortam bulunabilir. Bunlar plaj, kıyı ötesi, sığ şelf ve derin şelf gibi ortamlardır. Yanal olarak komşu ortamların zaman içinde yer değiştirme şekline bağlı olarak, sahil konumundaki bir çökelme ortamında oluşan düşey istif, altta sahil kumu fasiyesi onun üzerine gelen kıyı ötesi silt fasiyesi ve onun da üzerine sığ ve derin şelf fasiyeslerinden oluşan bir istif gerçekleşebilir. Birbirine komşu olan ortamlarda oluşan çökeller istifinin tamamı korunmayabilir, fakat düşey istiflerde korunan bu çökeller, başlangıçta orijinal olarak yan yana bulunurlar.Zaman çizgileri Yaşlı kara yüzeyiTransgresyon Bir transgresyon sırasında kara yönüne doğru her bir fasiyesin kayaçları giderek gençleşir. Başka bir ifade ile benzer fasiyesler dereceli olarak farklı zamanlarda ve farklı yerlerde depolanmıştır.Kumtaşı : Yüksek enerjili sahil ve kıyı yakını ortamı Silttaşı : Kıyı ötesi ortamı Şeyl : Derin ya da durgun su ortamı Kireçtaşı : Kıyı ilerisi ortamı Transgresif İstifRegresyon Bir regresyon sırasında deniz seviyesi karaya göre bağıl olarak alçalır ve kıyı çizgisi ve ortamlar (fasiyesler) kıyı çizgisine paralel olarak denize doğru hareket eder.Kireçtaşı : Kıyının hayli uzağı ortamı Şeyl : Derin ya da durgun su ortamı Silttaşı : Kıyı ötesi ortamı Kumtaşı : Yüksek enerjili sahil ve kıyı yakını ortamı Regressif İstifDENİZ SEVİYESİ DEĞİŞİMLERİ DENİZ SEVİYESİ DEĞİŞİMLERİ Stratigrafik kesitte karasal ve denizel çökelleri tekrarlar bir şekilde sıkça görmekteyiz. Bu denizin birçok defalar (çevrimsel) o yöreye gelip gittiğinin kanıtıdır. Bu değişimlerin sebebi eustatik (tüm yerkürede aynı anda deniz seviyesi değişimi) veya yöresel tektonizma, sübsidans olabilir. Dünya ölçeğinde özellikle Erken Kambriyen ve Ordovisyen’de Transgresyon; Geç Permien, Cenomanien’de (Cretaceous) Regresyon var.Deniz seviyesi değişimi için kanıtlar: • Litolojik değişim: kesitte sığlaşma ve derinleşme olmakta. Bu zor değil zor olan derinliğin ne kadar arttığı (veye sığlığın) ve bunun hızının ölçülmesidir. Transgreson ne zaman en üst noktaya vardı ve deniz seviyesi düşmeye başladı? Jura’da , Kretase’de deniz seviyesi eğrileri gayet iyi bir şekilde ortaya çıkmış durumdadır. Karbonifer’de cyclothemler (kömür içeren çevrimler) deniz seviyesinin ne kadar yükselip-alçaldığına (biostratigrafik kontrol) dair önemli ipuçları verir.• Denizel sedimanlar ile örtülü karasal alanların (belirli bir zaman aralığı için) haritalanması: Tüm kıtalar için yapılıp biostratigrafik kontrolü ile ne zaman nereler deniz ile kaplıydı sorusu yanıtlanabilir. Kayaçlar yaşlandıkça bunların aşınması, metomorfizma gibi nedenlerle bu metodun duyarlılığı azalır. • Sismik stratigrafi: En etkili metod. Özellikle petrolcülerin offshore’daki petrol aramaları sırasında sismik kesitleri bolca kullanmaları sonucu bu kesitlerdeki büyük uyumsuzlukların (pasif kıta kenarlarında) yerküre çapında korele edilmesi deniz seviyesi değişimleri hakkında detaylı bilgiler vermektedir. Pasif kıta kenarlarında tektonizmanın etkisi çok azdır, o zaman bu uyumsuzluklar genelde östatiktirler (global).Deniz seviyesini değiştiren mekanizmaklar:Bağıl (relatif) deniz seviyesi değişiklerinin nedenleri: Eustatic * Okyanuslardaki su kütlesinin hacminin değişmesi: •Kara buzullarının hacim değişikliği (+-150m’ye kadar; 1cm/sene). En hızlı mekanizma. •Havzaların kuruması (15m; 1cm/sene). Başka çok daha az etkin olduğu düşünülen bir mekanizma da havzaların kuruması veya taşması sonucu oluşuyor. Mesiniyende Akdeniz kurumuş ve okyanuslar 12-15m yükselmiş. •Okyanus ısısının değişmesi (1m/C 0 ) * Havzaların hacminin değişmesi: •Oceanic ridge hacim değişimleri (300m;1m/1000yıl). Kıtaların hareketi, çok yavaş bir mekanizma, ancak önemli boyutlara ulaşabilir. •Sedimantasyon (birkaç m; 1m/1000yıl)Non-eustatic (yöresel ve bölgesel) * Regresyon: Buzullaşma sonrası yükselme (isostatic rebound) Tektonizmanın yoğun olduğu yerlerde yükselme (uplift) * Transgresyon: Karasal alanlarda termal sübsidans Karasal alanlarda sediman birikmesi sonucu çökme Aktif erozyon sonucu kıyı çekilmesi Tektonizmanın yoğun olduğu yerlerde sübsidans. Dalma-batma bölgelerindeki depremler DS’de ani yükselimlere sebep olabilir (GD Asya tsunamisi) Tektonizmanın deniz seviyesi değişimine neden olduğunu düşünenler okyanus ortası ayrışmasının (seaflow spreading) hızının artmasına veya yavaşlamasına bağlıyorlar.Östatik değişimlerin amplitüdü: Kıyı şeridi Fanerozoik (Kambrien-Holosen)’den beri ortalama +-60m değişim göstermiştir. Yani belirli bir denge söz konusudur. Yalnız bazı zamanlarda bu çok daha fazla olmuştur. Geç Trias-Holocene arası +350 ile –200m arası değişiklik hesaplanmıştır. Holosen’de (son 10.000 sene) de çok hızlı bir yükselme vardır. Kıyılar son 6.000 yılda bugünkü konumuna yakın (+-3 veya 5 m) bir konuma gelmişlerdir (Flandrien transgresyonu).Deniz Seviyesi Değişimlerinin Etkileri Transgresyon: Şelf’in su ile kaplı olduğu alanlar artar. Nehir vadileri ve haliçler dolar. Akarsu sedimanlarının üzerine denizel sedimanlar gelmeye başlar. Stratigrafik istifte karasal sedimanların üstü denizeller ile örtülmüş halde gözlenir. Regresyon: Kıyı çökelme alanları Şelf’e hatta DS’nin düşme oranına bağlı olarak derin denize doğru kayar. Denizel sedimanların üzerine karasal sedimanlar gelmeye başlar. Akarsular bir önceki döneme ait denizel sedimanları aşındırmaya başlar. DS çok hızlı düşerse (buzullaşma) nehirler hızlı bir aşınım dönemine girerler. Taşınan bol miktardaki malzeme hızlı delta oluşumlarına neden olur.Sea Level Changes Worldwide sea level change is known as eustatic sea level change. Fluctuations in sea level are caused by things such as: Changes in the size of the polar ice caps, due to climatic changes Melting of ice caps leads to sea level rise (transgression). It has been calculated that complete melting of the Antarctic Ice Sheet would cause a sea level rise of 65 m. Growth of ice caps leads to drop in sea level (regression). Calculations show that sea level was as much as 100 meters lower than at present at the height of the Last Glacial Maximum (20.000 years ago). Much of the continental shelf was exposed and dry. Rate of seafloor spreading - During times of rapid seafloor spreading and submarine volcanism, the ocean ridge system is enlarged by the addition of lava, displacing water onto the edges of the continents (transgression). Localized subsidence or uplift of the land - In the 8000 - 10,000 years since the melting of the last glacial ice sheet over North America, parts of Canada have risen by up to 300 m due to isostatic uplift associated with removing the weight of the glacial ice sheet. Other areas are subsiding (or sinking). In the past, eustatic sea level rise caused the flooding of vast areas of North America. These high sea level stands produced shallow inland seas that are referred to as epeiric or epicontinental seas. UYUMSUZLUKLAR (UNCONFORMITIES) Sedimantasyonda boşluklar: Bir stratigrafik kesitte transgresyon ve regresyon’un izlerini görebiliriz. Regresyon esnasında, transgresyon sırasında çökelmiş kayaç veya sertleşmemiş sedimanların aşınması gündeme gelebilir. Boşluk (gap): Çökelmeme (non deposition) veya erozyon sonucu oluşabilir. Çökelmeme hariç sedimantasyondaki ana boşluk sebepleri: Epirojenik Epirojenik: Kıta yükselimi ve sedimanların (diğer kayaçlarla birlikte) erozyonu. Östatik deniz seviyesi Östatik deniz seviyesi düşüşü düşüşü: Kayaçların açığa çıkması ve aşınmaları. Kıta sınırlarında yok olma Kıta sınırlarında yok olma: Orojenik hareketler sonucu yükselim ve erozyon, ergime, subduction: Okyanus sedimanlarının dalma-batma zonlarında yok olması, okyanus sedimanlarının yok edilmesi (derin su akıntıları ile süpürülme ve eritme).Hiatüs: Stratigrafik bir kesit boyunca belli bir pozisyonda bulunmayan katmanları temsil eden jeolojik zamanların toplamıdır. Diğer bir deyişle katmanlar arasındaki zaman boşluğunun toplamıdır. Bu yüzey erozyonal veya değildir. En ufak hiatüs tabaka yüzeyi olabilir. Lakün: Bir stratigrafik dizide tabaka veya tabaka gruplarının eksilmesi (aşınması) ile meydana gelen zaman aralığı.Uyumlu tabakalar (“concordant”) Çökelmede herhangi bir kesintinin olmadığı litolojiler arasındaki dokanaktır ve genelde paralel yüzeylerle sonlanırlar. Birbirini üzerleyen tabakalar arasında açısal bir uyumsuzluğun olmaması halidir. Bu durumda hiatüs’ler haricinde sedimantasyonun devamlı olduğu anlaşılır. Uyumlu katmanları birbirinden ayıran yüzey "Uyumluluk Yüzeyi" ya da "Konformite" olarak adlanır. Uyumluluk yüzeyi, genç sedimentler ile yaşlı sedimentler arasındaki çökelmemezliğin herhangi bir fiziksel belirtisinin olmadığı yüzeylerdir. Diğer bir deyişle uyumluluk depolanmada herhangi bir kesinti ya da hiyatüs“’ün olmadığına işaret eder.Uyumlu katmanlar arasındaki dokanaklar ya keskin ya da dereceli olabilir. Keskin Dokanaklar : Farklı litolojiler arasındaki geçişin keskin ve belirgin olduğu sınırlardır. Sedimanter çökelme ortam şartlarının aniden ve hızlı bir şekilde değişmesinin bir sonucu olarak gelişirler. Kumtaşı KireçtaşıDereceli Dokanak: Farklı litolojiler arasındaki geçişin dereceli olduğu sınırlardır. Sedimanter çökelme ortam şartlarının zaman içinde dereceli bir şekilde yani yavaş yavaş değişmesinin bir sonucu olarak gelişirler. Dereceli dokanaklar iki şekilde olabilir. 1-Progresif dereceli dokanak: Bir litolojinin diğer bir litolojiye tane boyu, mineral bileşimi ya da diğer bir karakteristiğinin düzenli olarak derecelendiği dokanak çeşididir. Kireçtaşının istif yukarısına doğru belirli bir zon boyunca kumtaşı ile birlikte çöklediği ve nihayetinde kumtaşına geçtiği dokanak bu tür dokanağa bir örnektir. Kumtaşı Kireçtaşı Kçt –Kt geçiş zonuKireçtaşı Kumtaşı 2- Ara katmanlanmalı dereceli dokanak: Farklı iki litoloji arasında her iki litolojiye ait katmanların ardalandığı bir zonun olduğu ve bu zonda istif yukarısına doğru gidildikçe alttaki litolojinin katmanlarının giderek inceldiği ve azaldığı buna karşın üstteki litolojiye ait katmanların giderek kalınlıştığı ve tamamen o litolojiye geçtiği dereceli dokanak çeşididir. Kçt- Kt arakatmanlanmalı zonUYUMSUZ KATMANLAR (Unconformity): Bir istifte üst üste gelen katmanların birbirlerini izleyen yaşlarda olmadığı ya da farklı kayaç türleri arasındaki dokanak çeşididir. Uyumsuz katmanlar arasındaki dokanak, istifi oluşturan katmanların çökelmesinde bir devamlılığın olmadığı ve genç tabakaların çökelmesinden önce bu tabakaların çökeldiği bölgede ayrışma ve erozyonun etkili olduğunu gösterir. Uyumsuz katmanları birbirinden ayıran yüzeyler "Uyumsuzluk Düzlemi" (Unconformity) olarak adlanırlar. Uyumsuzluk düzlemi erozyon ya da çökelmemezlik yüzeyidir. İki kaya birimi arasında aşınma sonucu meydana gelmiş ilişkidir. Birimler arasında sediman eksikliği ve çoğu zaman da karasal evre kalıntıları ile temsil temsil olunur.UYUMSUZ KATMANLAR ARASINDAKİ DOKANAK ÇEŞİTLERİ Uyumsuz katmanlar arasında bir açısal ilişkinin varlığı ya da yokluğu, katmanları birbirinden ayıran belirgin erozyonal bir yüzeyin olup olmadığı ve uyumsuzluk yüzeyinin altındaki kayaçların cinsine bağlı olarak dört çeşit uyumsuzluk yüzeyi vardır. 1- Açısal Uyumsuzluk 2- Diskonformite (Basit diskordans) 3- Parakonformite 4- Nonkonformite (Uyumsuz seri)Açı Açısal sal uyumsuzluk uyumsuzluk Eğimli ya da kıvrımlanmış kayaçların erezyon yüzeyleri üzerine gelen genç sedimanların oluşturduğu uyumsuzluk çeşididir. Yaşlı kayaçlar genç kayaçlardan daha farklı bir yöne eğimlidir. Dar coğrafik bölgelerle sınırlı açılı uyumsuzluklar, lokal açılı uyumsuzluklar, onlarca hatta yüzlerce km uzayan uyumsuzluklar rejiyonal veya bölgesel açısal uyumsuzluklar olarak adlandırılır.Diskonformite Diskonformite Uyumsuzluk yüzeyinin altındaki ve üstündeki birimlerin tabakalanma düzlemlerinin birbirine paralel olduğu, genç birimle yaşlı birim arasındaki dokanağın belirgin ya da düzensiz erezyonal bir yüzey olduğu uyumsuzluk çeşididir. Diskonformiteler onlarca metreye ulaşan röliyeflerin olduğu erezyonal yüzeylerde kolayca tanınabilir. Diskonformite yüzeyleri veya açılı uyumsuzluk yüzeyleri fosil toprak zonları (paleosol) ya da taban konglomeraları ile temsil edilebilirler. Diskonformiteler düşey yükselme ve bunu takip eden aşınmalar esnasında yatay kalan yaşlı kayaçların belli bir erezyon periyodu sonucunda oluştuğu kabul edilebilir.Parakonformite Parakonformite Uyumsuzluk düzleminin altında ve üstündeki tabakaların paralel olduğu ve uyumsuzluk düzleminin gözle belirlenemediği yada herhangi bir erozyonal yüzeyin tanımlanamadığı gizli uyumsuzluklardır. Parakonformiteler kolayca tanınamazlar. Bu yüzeyler fosil zonlarının yokluğu ya da keskin fauna değişmeleri gibi paleontolojik belirtilerden yola çıkılarak belirlenen kayıp katmanlara dayandırılarak tanımlanır.