Sedimantoloji Sedimantoloji Ayrışma - 2 ? Anıt sütundaki yazıların yok olmaya başladığına dikkat ediniz..Ayrışma ve Yer’in sistemleri Ayrışma ve Yer’in sistemleri ? Atmosfer ? Oksijen ve karbondioksit kimyasal ayrışma için zorunludur ? Atmosferdeki su döngüsü fiziksel ayrışma için önemlidir.? Hidrosfer ? Kimyasal ayrışma ? Sudaki çözünmüş oksijen kayaçtaki demiri okside eder, ? Sudaki çözünmüş karbondioksit karbonik asidi yaratır ? Fiziksel (Mekaniksel) ayrışma ? Hareket (akış) halindeki su partikülleri çözer ve aşındırır.? Kryosfer ? Mekaniksel ayrışma ? Buzullar partikülleri tahrip eder ve aşındırır ? Donma/çözülme döngüsü kayaçları parçalara ayırır.? Biyosfer ? Mekaniksel ayrışma ? Bitki köklerinin büyümesi çatlakları genişletir, ? Hayvan hareketleri ve insan aktivitesi kayaçları parçalar. ? Kimyasal ayrışma ? Topraktaki organik maddelerin çürümesi asitleri oluşturur.Mekaniksel (Fiziksel) ayrışma Mekaniksel (Fiziksel) ayrışma 20 ? Kimyasal ayrışma olmaksızın Yer yüzeyinde veya yüzeye yakın kısımda kayaçların parçalanması ve dağılması olayıdır. ? Tane boyunun küçülmesi, böylece taşınacak regolith (ayrışma sonucu oluşan kayaç parçacıkları) üretimine katkı sağlar ? Partiküllerin yüzey alanını artırır ve kimyasal ayrışma için potansiyeli artırır.? Ayrışmayı sonuçlayan etkenler; ? Donma çözülme ? Aşınmayla kütle üzerindeki yükün kalkması ? Kristal büyümeleri ? Organik-biyolojik prosesler22 ? Fiziksel ayrışma sırasında neler oluyor? ? Kayaç çok daha küçük parçalara ayrılır... 12 m 2 Yüzey alanın 6 m 2 si 24 m 2 Her bir kenarı 1 m. olan bir küp için…mekaniksel ayrışma Kayacı daha küçük parçalara ayırır, çok daha fazla yüzey açığa çıkar Yüzey alanı-hacim oranı artar (1 m 3 lük hacim daima sabittir)? Dikdörtgenimsi parçalar zamanla “küreselleşir” Küremsi ayrışma? Örneğin; ? Granit küremsi ayrışmaya maruz kalır..? Donma-çözülme hareketi: donmanın mekanik etkisi (ve kayaçlar üzerinde suyun genleşmesi) Süreçler Süreçler ? Su donduğu zaman yaklaşık 9% genleşir.. ? Önce üst yüzey (atmosferle kontakta) donar, ? Daha sonra su aşağıya doğru donar ve yukarı doğru genleşmeyebilir.. Buz genleşir ve kayaç kırılır.. Nerede? buz yağmurDonma ve Donma ve çözülme: çözülme: ? Su +4 ?C de en büyük yoğunluğa ve en küçük hacme sahiptir. ? Bu durumda,1cm 3 su 1 gram ağırlığındadır. ? 0 ?C de 1 gram su 1,00013 cm 3 hacim işgal ederken, ? 0 ?C de 1 gram buz ise 1,09083 cm 3 bir hacim işgal eder. ? ? Sonuç Sonuç ? Su buza dönüşürken %9 oranında bir hacim artışı meydana gelir. ? %9 oranındaki hacim artışı kayacın her santimetre karesine yaklaşık 160 kg.lık bir basınç uygular. ? Kayaçların bu basınca dayanmaları oldukça zordur. ? Sonuçta kayaç parçalanır.? Büyük sıcaklık değişimleri genleşme ve büzülme nedeniyle kayaçları parçalar. Şöyle ki: ? Farklı mineraller artan sıcaklıklarda farklı oranlarda genleşir. ? Örn.: kuvars feldspattan çok daha fazla genleşir. ? Gündüzlerin sıcak ve gecelerin soğuk olduğu yerlerde bu önemli bir etkendir. ? Bu mekanizma için su gerekli değildir. ? Don hareketine benzer, fakat donma gerekli değildir. Sıcaklık döngüsü Sıcaklık döngüsü? Üstleyen kayaç kütlelerinin ortadan kalkması, gömülü kayaçların genleşmesine yol açar ve sonuçta kayaçlar kırılmaya başlar. Basıncın (yükün) kalkması: Basıncın (yükün) kalkması:? Kayaç kütleleri gömülü kayaçlar üzerine baskı uygular. Birkaç km Batolit? Erozyonla üstteki kütlelerin giderek azalmasıyla birlikte yük basıncı da giderek azalır.. Eklem çatlakları Eksfoliasyon Eksfoliasyon Genleşme Bölgenin yükselmesi? Bunun sonucunda kayaçlar giderek genleşir ve parçalanmaya başlar.Örnekler: Örnekler: Texas’daki büyüleyici kayaç Zemin kayaç domları.Klasik örnek: Yosemite Ulusal Parktaki Yar-DomuOrganizma Organizma- -biyolojik faaliyetleri biyolojik faaliyetleri ? Kayaçların yüzeyini kaplayan jelatinimsi yapıdaki likenlerin şişmesi kayaç yüzeylerinde büyük bir gerilmeye neden olur ve böylece kayacı koparmaya, parçalamaya çalışır. ? Kayaçların çatlaklarında büyüme olanağı bulan ağaç kökleri bu çatlaklara sokularak büyük bir basınç uygular ve böylece fiziksel parçalanmaya katkı sağlar.Bitkilerin neden olduğu parçalanma genelde pek fazla önem arz etmez.. ? Köklerin yaptıkları bu basınç, hücrelerdeki Turgo-basıncından yani protoplazmanın osmotik basıncından ileri gelir ve değeri çok defa 10 kg/cm 2 veya bunun birkaç katı olabilir. Bitki büyümesi: Büyüyen kökler çatlakları genişletir. Örnekler: Örnekler:Kimyasal Ayrışma Kimyasal Ayrışma ? İçerisinde erimiş-çözünmüş halde oksijen ve karbondioksit içeren yağmur ve sızıntı sularının kayaçlar üzerine yaptıkları etki sonucu, mineral veya kayaç parçalarında meydana gelen değişikliklere kimyasal ayrışma denir. Süreçler: Süreçler: ? Oksidasyon (yükseltgenme) ve redüksiyon (indirgenme) ? Karbonatlaşma ? Hidratasyon ve dehidratasyon ? Hidroliz 4 Fe + 3 O 2 = 2 Fe 2 O 3 Demir Oksijen Hematit Oksidasyon Oksidasyon: : ? Çözünen madde ile element halindeki oksijenin birleşmesi sonucu meydana gelir. ? Örn: Atmosferdeki kimyasal olarak aktif oksijen Fe ile reaksiyona girer ve okside olur (paslanır).Redüksiyon: Redüksiyon: ? Yükseltgenmenin tersine, elektron kazanma olayıdır. ?Toprakta gereğinden fazla su bulunduğu zaman, yeter derecede oksijen mevcut olamayacağı için, redüksiyon meydana gelir. ? Örn: Ferri oksidin Ferro okside dönüşmesi redüksiyona bir örnek olarak verilebilir. 2Fe 2 O 3 - O 2 ? 4Fe0 Ferri oksit Ferro oksit (Hematit)Hidratasyon: Hidratasyon: ? Kayaç ve minerallerin su alması olayıdır. ? Örn: Hidratasyon sonucu hematit limonite; anhidrit jipse dönüşür: 2Fe 2 O 3 + 3H 2 O ? 2Fe 2 O 3 .3H 2 O Hematit Limonit (Kırmızı) ( S a r ı ) CaSO 4 + 2H 2 O ? CaSO 4 .2H 2 O Anhidrit JipsDehidratasyon Dehidratasyon ? Hidrata olmuş minerallerin bazı koşullar altında sularını kaybetmeleri (susuz formlarını oluşturmaları) olayıdır. Hidroliz: Hidroliz: ? Suyun H + ve OH - iyonlarıyla kayaç ve minerallerin bileşiminde bulunan elementler veya iyonlar arasındaki reaksiyonlardır. ? ?Örn: Ortoklazın (K-feldspat) hidroliz yolu ile kaolinite dönüşmesi olayı.. 2KAlSi 3 O 8 + 3H 2 O ? H 4 Al 2 Si 2 O 9 + 2KOH + 4SiO 2 ortoklaz kaolin (kil)Hidroliz olayının genel sonuçları: Hidroliz olayının genel sonuçları: ? Özellikle çok yağışlı yörelerde, SiO 2 eriyerek uzaklara taşınır. ? Bu olaya desilisifikasyon denir. ? Yine nemli bölgelerde çözünme sonucunda Ca, Mg, ve K yıkanır. ? Bu olaya dealkalizasyon denir. ? Bunun sonucu olarak asit topraklar meydana gelir.“Killer toprağın esasını oluşturur” “Killer toprağın esasını oluşturur”Karbonatlaşma: Karbonatlaşma: ? Karbonat (CO 3 ) veya bikarbonat (HCO 3 ) iyonlarının birleşerek karbonatları meydana getirmesi olayıdır. ? Karbonik asit zayıf bir asit olmakla birlikte, kayaçların ayrışmasında önemli bir etkiye sahiptir. ? Örneğin: Karbonik asitli sular dolomitlerle temas ederse kalsiyum ve magnezyum bikarbonatlar oluşur. CaMg(CO 3 ) 2 + 2H 2 O + 2CO 2 ? Ca(HCO 3 ) 2 + Mg Dolomit (HCO 3 ) 2Asit eritmesi Asit eritmesi: : ? Suda çözünmüş atmosferik gaz, asit oluşturur. ? Atmosferik karbondioksit karbonik asit oluşturur. ? Volkanik püskürmelerdeki sülfür ve flüorin sülfürik ve hidroflorik asit oluşturur. ? Bazı mineraller, örneğin kalsit tümüyle çözülür.? Fosil yakıtlar, madenler vs. üzerindeki insan aktivitesi atmosfere ilave asit üretir. ? Bunun sonucu; “Asit yağmurları”!!!!!. “Asit yağmurları”!!!!!.Örnekler: Örnekler: Madenlerdeki asit yıkanmaları (acid leaching)Endüstriyel kirlenme – asit yağmurlarının oluşumuDaha asidik Natürel Daha alkali Asit yağmuru Yağmur, Nehirler pH = - log [H + ] Asit yağmuru nedir Asit yağmuru nedir? ? pH = H + iyonlarının konsantrasyonu Daha büyük miktarlar daha büyük konsantrasyonları sonuçlar ki, bunun asit olduğu unutulmamalı!!!!Karbonik asit (H 2 CO 3 ) oluşturmak için su karbondioksitle reaksiyona girer. Karbonik asit (H 2 CO 3 ) Hidrojen (H2) ve bikarbonat (HCO3) İyonlarına ayrılır Toprak asitler ilave hidrojen iyonları sağlar Hidrojen iyonları ile kayaçtaki mineraller reaksiyona girer Feldspat (KAlS 3 O 8 ) Kalsit (CaCO 3 ) Kalsit tümüyle çözülür Feldspatlar Kil oluşturmak üzere iyonlara ayrılır Kaolinit Kil (Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 ) Feldspatların alterasyonu: ? Asidik yağmur sularıyla feldspatlar kolaylıkla bozuşur. ? Feldspatlar kabuktaki en yaygın mineraldir. ? Feldspatların alterasyonu kil minerallerini oluşturur. K, Na, Ca iyonları su içerisine geçer SiO 2 keza suya geçer ve uzaklara taşınır Kalsit için sağdaki yol izlenir. -- kalsit tümüyle çözünür --Su molekülü (H2O) Kil minerali Kil meydana getirmek için su feldspatın kristal yapısına eklenir. Feldspatlar bozuştuğu zaman ne olur? Feldspatlar bozuştuğu zaman ne olur?? Atmosferdeki karbondioksit karbonik asit oluşturmak için su ile birleşir, ? Karbonik asit kayaçları ayrıştırır, ? Kireçtaşı (kalsiyum karbonat) suyun içerisinde oluşur, ? Plaka hareketleri (tektonikleri) kireçtaşını Yer’in daha derinlerine gönderir, ? Volkanik püskürmeler karbondioksiti atmosfere tekrar geri gönderir. Karbon döngüsü: Karbon döngüsü:Ayrışma için karbonik asit zorunludur (karbon döngüsü) karbon (inorganik) döngüEtkenler Etkenler: : ? İklim: Isı, nem kimyasal ayrışmayı artırır, ?Ilık su, artan bitki büyümesi vs… ? Yaşayan organizmalar: Yerin yüzey kısmında çürümeyi artırır. ? ? Yer solucan kolonileri 4 dönümlük bir arazide Yer solucan kolonileri 4 dönümlük bir arazide her yıl yaklaşık 7 her yıl yaklaşık 7- -18 ton toprağı yüzeye taşır. 18 ton toprağı yüzeye taşır.? Zaman: Zamanın kısa olması durumunda kayaç mutlak yüzeylenme vermektedir. ? Mineral bileşimi: Minerallerin Yer yüzeyindeki duraylılığı; ? Yüksek sıcaklık ve basınçta oluşan mineraller Yer’in yüzeyinde duraylı olmayıp kolaylıkla ayrışır. Örneğin: Olivin, piroksenKayaç ayrıştıktan sonra ne olur Kayaç ayrıştıktan sonra ne olur? ? ? Tortu ve zemin kayacın (daha önce var olan sert kayaç) kimyasal ve mekanik ayrışması; ?Sağlam kayaçları regolith (parçalanmış kayaç) oluşturacak şekilde parçalamaya zorlar. Regolithin birkaç metre üstü topraktır.Toprak: Ayrışmış tabaka; ? Sağlam kayaçlar üzerindeki tutturulmamış malzeme. ? İçerikleri: ? kil mineralleri ? kuvars ? su ? organik malzemelerİdeal bir toprak profili: İdeal bir toprak profili: O organik madde A mineral madde ile karışık organik madde E aşağıya doğru süzülen suyla yıkanma B Kil minerallerin, Fe oksitlerin ve kalsitin birikimi C Sağlam kayaçtan mekaniksel olarak ayrışan ve kısmen bozuşan kırıntılar Suyun aşağı doğru hareketi yüzeyden süzülme Ana kaya Horizonların tamamı her yerde oluşmaz.O: Organik seviye; Toprağın en üst kısmı, bitki maddesi; ? 2 trilyon bakteri, 400 milyon delici organizma, 50 milyon alg, kilogramda binlerce böcek. A: O seviyesinden türeyen organik ile inorganic madde karışımı, ? kalınlık çürüyen bitkinin miktarına bağlıdır. ?tropikal bölgelerde daha kalın olabilir…E: Açık renk, organik madde çok az veya hiç yok; ? Açık renk çözülme ve Fe ile Al’un ortamdan kalkmasıyla oluşmakta B: Çeşitli tipler; üst seviyelerden toplanan çözülmüş malzemedeki organik ve demir içeriğine bağlıdır.? ? Toprak oluşumunu etkileyen faktörler Toprak oluşumunu etkileyen faktörler ? Ana malzeme ? İklim ? Topografya ? Bitki topluluğu ? ZamanAna malzeme: Toprağın geliştiği sağlam kayaç. ? Toprağın besin zenginliği ? Üretilecek toprak miktarı Ana kayadaki mineraller tarafından belirlenmektedir. Örn.: ? Volkanik küller besince zengin kalın topraklar; ? Granit, gabro ve andezitler besince fakir topraklar üretir.İklim: Tortulaşma/kimyasal ayrışmayı kontrol eder. ? Orta nemli bir iklim: ? Daha çok kimyasal ayrışma ve kalın toprak oluşumunu; ? Kilce zengin toprakları – hardpan (sert, killi toprak) oluşturacak kadar yeterli toprak oluşumu sağlanabilir.hardpan (sert yüzeyler) yıllık yağışın tesir ettiği derinliklerde oluşur yeraltı su buharlaşmasının yukarı doğru hareketi nedeniyle kalsit tabakalrının ve nodüllerin birikimi kurak iklim kalsit seviyesi oluşur “kaliş” orta nemli iklim kil pekişmeleri “toprak” şimdi “kayaç” serttir.Kalişh oluşumuna ait bir örnek (Kansas). Hardpan:72 Kurak iklim: ? Kimyasal ayrışma az ve toprak oluşumu çok çok incedir. ? Yüzey altı buharlaşması tuzların yığışımına yol açar; ? Kalsitçe zengin birikim zonları oluşabilir – hardpan için yeterli toprak.Aşırı nemli iklimler (tropikal yağmur ormanları): ? Yüksek oranda yıkanmış ve verimsiz topraklar – lateritler- oluşur; ? Topraktaki besinlerin çoğu kalın O/A seviyelerinden gelir.Laterit: Verimsiz, tropikal topraklar; Çok fazla Fe 2 O 3 ve Al 2 O 3 içerir. Paradoks bir durum- Nemli, fakat verimsiz..Topografya: Gelişimdeki farklılıklar ? Rölyef (yükseklik değişimi—vadi tabanları- tepe zirveleri) ? Yamaç diklikleriSu hakkındaki düşünceler: ? Su dik yamaçlardan aşağıya hızlı bir şekilde akar -- toprak oluşumu az.. ? Düşük alanlarda su birikir -- yüksek toprak oluşumu.Bitki örtüsü: Topraktaki organik maddenin kaynağıdır. ? Kimyasal ayrışma için gerekli O 2 ve CO 2 üretir; ? Bitkilere Ca, Na, K veren feldspat/killerdeki iyon değişimleri için gerekli H + üretir. Bitki kökü Kil mineraliZaman: ? Esas olarak diğer faktörlere bağlıdır. ? Ilık, nemli iklim – hızlı toprak gelişimi, ? Kurak, kuru iklim – çok yavaş toprak oluşumu. Kalın toprakların yaşlı olması gerekmez!!Paleo-toprak: “Paleo”=yaşlı; Yaşlı toprak ? Geçmişte oluşmuş ve kayaç kayıtlarında korunmuş olan toprak ? Geçmişte kayaçların yüzeylendiğini gösterir. Bazalt lavı 2 Bazalt lavı 1 İnce toprak En kalın toprak İnce toprak Kalın toprak Yaş Yamaç (Rölyef) Paleotoprak, toprağın oluştuğu zamanda Yer’in yüzeyinde bir yüzeylenmenin var olduğunu anlatır.