Sedimantoloji Stratigrafi & Sedimantoloji'ye Giriş STRATİGRAFİ & STRATİGRAFİ & SEDİMANTOLOJİ SEDİMANTOLOJİ Dr. Attila ÇİNER, Hacettepe Üniversitesi- Principles of Sedimentology and Stratigraphy, Sam Boggs (1987) - Dynamic Stratigraphy, R. Matthews (1984) - Sedimentary environments and Facies, H. Reading (1986) - Principles of Sedimentology, Friedman and Sanders (1978) - Origin of sedimentary rocks, Blatt, Middleton and Murray (1980) -Sedimentary Petrology, M. Tucker (1982) Dersin hazırlanmasında yararlanılan kaynaklar: Dr. Hükmü Orhan Dr. Ziya Kırmacı Dr. Christopher Kendall Kayaç Döngüsü Kayaç Döngüsü? Stratigrafi büyük ölçekli katmanlara ve Yer tarihi üzerine odaklanır (tortular ve tortul kayaçlar ne zaman ve nerede oluştu?) ? Büyük boyutlu zamansal ve alansal ölçekler.. ? Sedimantoloji birincil olarak depolanma ortamları ve fasiyesler üzerine odaklanır (tortular ve tortul kayaçlar nasıl oluştu?) ? Küçük zamansal ve alansal ölçekler..Güneş sistemi 10 8 km 10 7 km 10 6 km 10 5 km 10 4 km 10 3 km 100 km 10km 1 km 100 m 10 m 1 m 100mm 10mm 1 mm 100 ?m 10 ?m 1 ?m Yer-Ay sistemi (gel-gitle) Global tektonik prosesler Tortul havzaların genişliği Tortul havzaların derinliği Katman serileri Katman Tortul yapılar Çakıl Kil Kum Yer’in yaşı 10 17 sn. Ana depolanma olayları arasındaki aralıklar Organizma. yaşam süreleri Gel-git döngü. Fırtına olayları, kütle akmaları Gün Kaya düşmesi, yuvarlanma 10 16 sn. 10 15 sn. 10 14 sn. 10 13 sn. 10 12 sn. 10 11 sn. 10 10 sn. 10 9 sn. 10 8 sn. 10 7 sn. 10 6 sn. 10 5 sn. 10 4 sn. 10 3 sn. 100 sn. 10 sn. 1 sn. dak. Saat Tortul yapıların oluşumu Aylar Yıllık döngüler Yıllar Bin Yıllar Milyon Yıllar Milyar Yıllar İklim döngüleri Manyetik kutup terslen- meleri Türleri ortaya çıkaran olaylar arasındaki aralıklar Jeolojik yaşlar Tortul havzanın dolma zaman Devirler Peryodlar? ? Sedimantoloji: Sedimantoloji: ? Karasal ve denizel ortamlarda biriken ve daha sonra sedimanter kayaçları oluşturan malzemenin oluşumu, taşınması ve birikim proseslerinin çalışılması. Yer yüzeyi üzerindeki tortul kayaçların % dağılımları Şeyl Kumtaşı Silttaşı Kireçtaşı Konglomera Hacim % Yer yüzeyindeki kayaçların yaklaşık %70i tortul kökenlidir. ? Sedimanter kayaçların çalışılmasında bunların içerdikleri ekonomik mineral zenginliklerin araştırılması da önemlidir. - Petrol ve gaz gibi fosil yakacaklar tortulardaki organik maddenin olgunlaşmasından türemekte ve bunlar daha sonra uygun rezervuar bir kayaca (çoğunlukla gözenekli tortul kayaca) göç etmektedir. - Kömür vs. gibi diğer fosil yakacaklar da sedimanter kayaçlarda bulunmaktadır. Sedimantolojik ve petrolojik teknikler bu yakacakların yeni stoklarının bulunmasında ve diğer doğal yeni kaynakların araştırılmasında giderek artan oranlarda kullanılmaktadır. ? ? Stratigrafi: Stratigrafi: Tabakaların incelenerek yerkürenin geçmişinin aydınlatılması bilimidir. Stratigrafi kelimesi Latince katman ve anlatım anlamına gelir (KATMAN BİLİM). Tabakalı kayaçların kimyasal ve minerolojik yapıları, jeometrik konumları, tektonik birliktelikleri ve jeolojik tarihçelerinin tanımlanması ve yorumlanması bu bilim dalının ana konularındandır. Stratigrafi kaya katmanlarının ardalanmaları, yaşı, bunların biçimi, fosil kapsamı, jeofizik ve jeokimyasal özellikleri ile ilgilenir. Katmanların nitelikleri ve bunların ortam veya köken yorumu ile de uğraşır (sedimantolojinin ana konusu). Çökel, volkanik, magmatik ve metamorfik kaya sınıfları tutturulmuş olmasalar bile konu kapsamına girerler.Sedimanter kayaçlar birbirine paralel çeşitli tabakaların üst üste gelmesi sonucu oluşurlar. Bunları ayıran yüzeylere ise stratigrafik yüzeyler denir. Tabakalar (strata) çeşitli kalınlıkta (mm - m) olabileceği gibi homojen (bazı kireçtaşları) ve/veya heterojen (kumtaşı-çamurtaşı ardalanmaları) olabilirler. Stratigrafinin amacı bu tabakaların incelenmesidir. Daha detaylı söylersek stratigrafi yerküreyi etkileyen biyolojik, fiziksel ve kimyasal olayların zaman içindeki gelişimini inceler. Fizyolojik açıdan geçmişin hikayesi, dünyanın geçirdiği evreler, denizlerin gelip-gitmesi (transgresyon ve regresyon) ve canlıların evrimini gösteren stratigrafi, ekonomik açıdan da kömür, petrol, yeraltı suyu, stratifiye demir, fosfat, tuz ve kireçtaşı oluşumlarına ışık yutar.Stratigrafiyi 3 etaba bölebiliriz: • Yöresel kesitlerin ölçümü ve tanımı (log taking) • Bu kesitlerin deneştirilmesi (correlation) • Yorum ve jeolojik tarihçe (interpretation of depositional history).Tabakalanma: Herhangi bir sedimanter kayacın en tipik özelliği birbirine paralel tabakalar oluşturmasıdır. Tabakaları ayıran yüzeylere stratigrafik yüzey denir. Tabakalar (Strata) ince veya kalın, homojen (bazı kireçtaşları) ve/veya heterojen (kumtaşı-çamurtaşı ardalanmaları) olabilirler. Bunu kontrol eden tabakanın çökelimi esnasında gelişen fiziksel ve biyolojik etmenlerdir. Tabaka yüzeyleri, o tabakayı oluşturan fiziko-kimyasal koşulların bittiğine veya değiştiğine işaret eder. Bu yüzeylerde dalga, akıntı izleri, canlı izleri bulmak mümkündür. Stratigrafinin amacı bu tabakaların incelenmesidir. Daha detaylı söylersek stratigrafi yerküreyi etkileyen biyolojik, fiziksel ve kimyasal olayların zaman içindeki gelişimini inceler. Yüzeylerin oluşumu tabakaların oluşumundan çok daha fazla zaman almaktadır. Başka bir deyişle sediman çökelimi devamlı değildir. Bir tarafta kesilen sedimantasyon diğer bir bölgede devam eder. Biyotürbasyon da oluşan tabakaların karışmasında çok etkilidir.? ZAMAN VE SEDİMANLAR ? Zaman ve tabaka kalınlıkları arasında doğru bir orantı yoktur. ? Her şeyin eşit olduğu koşullarda (durgun ortam, T, P) 10 m’lik bir tabakanın 5 m’lik bir tabakaya göre 2 misli bir zamanda çökeldiği düşünülebilir. Doğanın gerçeği ise çok daha farklıdır. Örneğin okyanus tabanında 1000 senede 1 cm sediman ölçülürken herhangi bir nehrin 1 senede çökelttiği malzemenin kalınlığı 1 m ve hatta çok daha fazla olabilir. (Dikili bir ağacın tamamen taşkın ovası sedimanları ile örtülmesi gibi). ? Danimarkalı bilgin Nicolaus Steno (1669) K. İtalya’da incelediği sedimanter kayaçların içinde rastladığı fosillere atfen burasının daha önce deniz ile kaplı olduğunu ve tabakaların birbiri ardına dizildiğini söylemiştir. Steno bu gözlemlerinden yola çıkarak çeşitli kavramların oluşmasına öncülük etmiştir.? Süperpozisyon kanunu (law of superposition): ? Herhangi bir stratigrafik istifte alttan üste doğru gidildikçe daha genç tabakaları gözlemlememiz olarak bilinir. (devrik tabakalara dikkat!). Bu kuram aynı zamanda “layer cake stratigraphy” olarak da adlandırılan ve her tabakanın onu üzerleyen başka bir tabaka tarafından örtülmesi ile sonuçlanamasını açıklar.İlksel yatay çökelim kanunu (law of original horizontality): Kıvrımlı görünmelerine rağmen tabakalar ilksel olarak yatay bir şekilde oluşmuşlardır. İlksel devamlılık kanunu (law of original continuity): Tabakalar oluşumları sırasında belirli bir mesafe içerisinde devamlılık arzederler.? Felaketçilik Akımı (Catastrophism): ? Fransız Georges Cuvier: Dünyada her türlü canlıların yok oluşunun felaketler (depremler, taşkınlar, meteor çarpmaları) sonucu gerçekleştiğini ve her seferinde yeni tür canlıların ortaya çıktığını savunan doktrin. ? ? İskoçyalı bilim adamı James Hutton 1788’de “Principle of Uniformitarianism (Actualism)” kavramını dile getirmiştir. Bu kavrama göre bugün dünya üzerinde gelişen olaylar (nehirlerin akması, volkanların patlaması vs..) geçmişte de (değişik yoğunluklarda olabilseler bile) olmuşlardır. Çok meşhur “Bugün geçmişin anahtarıdır (Present is the key to the past)” cümlesi bu kanunun güzel bir açıklamasıdır. ?? Zonlanma veya paleontolojik korelasyon: William Smith farklı bölgelerden topladığı benzer fosiller ile temsil olunan jeolojik olayların aynı zaman dilimi içerisinde oluştuklarını öne sürmüştür. Bu kurama göre paleontolojik olarak birbirine benzeyen tabakalar veya birimler aynı yaştadırlar (synchrone).Birbirini kesen kayaçlar (Cross-cutting relationship): Stratigrafinin diğer bir temel kavramı ise kesen kayacın kesilenden daha genç olmasıdır. Bu sedimanter veya magmatik olsun tüm kayaçlar için geçerlidir.Sedimantolojik ve stratigrafik çalışmalar için Sedimantolojik ve stratigrafik çalışmalar için birincil veri kaynakları birincil veri kaynakları ? Mostralar (tutturulmuş vs., ayrık tortular). ? Karotlar (el-aparatlı, motorlu) ? Jeofiziksel veriler (Örn. Elektrik kablolu loglar, sismik, yer içini yansıtan radar).Mostralar Mostralar ( (outcrops outcrops) ) Sedimantolojik ve stratigrafik çalışmalar için Sedimantolojik ve stratigrafik çalışmalar için birincil veri kaynakları birincil veri kaynaklarıKarotlar Karotlar ( (el el- -aparatlı, motorlu aparatlı, motorlu) )Jeofiziksel veriler Jeofiziksel veriler ( (örn. Elektrik kablolu loglar, örn. Elektrik kablolu loglar, sismik, yer içini yansıtan radar sismik, yer içini yansıtan radar) )Dersin ana konuları Dersin ana konuları ? Genel bilgiler ve giriş ? Sedimanter Ortamlar ve Fasiyes ? Stratigrafi ve Zaman Birimleri ? Sedimanter Sistemler ve Deniz Seviyesi Değişimleri ? Sediman Çevrimi-Aşınma, Taşınma & Diajenez ? Sedimanter kayaçlar ? Kırıntılı kayaçlar ? Karbonat kayaçları ? Kimyasal/biyokimyasal kayaçlar ? Sedimanter doku ve yapılar ? Depolanma ortam ve sistemleri ? Buzul/çöl/göl ortamları ? Akarsu/delta/kıyı ortamları ? Sığ/derin deniz ortamları