Stratigrafik Temel Jeolojik Kurallar Doç. Dr. Ziya KIRMACI TEMEL JEOLOJİK KURALLAR? Stratigrafide, kayaçların ve onları oluşturan ve etkileyen olayların göreceli yaşlarını tayin etmede yararlanılan bazı temel jeolojik kurallar vardır. ? Bu temel kurallar başlıca şunlardır. TEMEL JEOLOJİK KURALLARAynı biçimlilik (üniformitarianism) kuralı ? Jeolojik süreçte herhangi bir zamanda oluşmuş bir kayaç, günümüzde oluşan aynı tip bir kayaçla deneştirilecek olursa ikisi arasında büyük benzerliklerin olduğu görülür. ? Volkanik faaliyetler sırasında yeryüzüne kadar ulaşan magma, yüzeyde soğuyup katılaştığı zaman volkanik kayaç veya yüzey kayacı oluşturur. ? Milyonlarca yıl önce oluşmuş bir yüzey kayacı incelediğimizde aynı özelliklere sahip olduğunu görürüz.Günümüzde oluşan volkanik kayaçlar nasıl oluşuyorlar ise, geçmişte oluşmuş volkanik kayaçların da benzer şekilde oluştuğunu söyleyebiliriz Aynı biçimlilik (üniformitarianism) kuralı Aynı biçimlilik (üniformitarianism) kuralı ? Günümüzde oluşan bir kumtaşını milyonlarca yıl önce oluşmuş bir kumtaşıyla karşılaştırdığımızda benzer özelliklere sahip olduklarını görürüz. ? Her ikisi de kum tanelerinin çimentolanmasıyla oluşmuştur ve tortul kayaçların en ayırtman özelliklerinden biri olan tabakalı yapıdadırlar. ? Bu örneklerden yararlanarak, jeolojik süreçte oluşmuş olan kayaçların muhtemelen günümüzdekilere benzer bir ortamda, benzer işlemler yardımıyla ve benzer bir zaman ölçeğinde oluştukları sonucunu çıkarabiliriz. Aynı biçimlilik (üniformitarianism) kuralı ? Yani, günümüzden hareketle, geçmişteki olayları yorumlayabiliriz. ? Bu kurala göre, “Günümüzde yeryüzünde ve yer içinde meydana gelen olaylar, muhtemelen benzer şekilde geçmişte de meydana gelmiş ve gelecekte de devam edecektir”. ? Yani, “günümüz geçmişe anahtardır”.İlksel yatay konumluluk kuralı ? İlksel yatay konumluluk kuralı ilk olarak 17. yüzyılın ikinci yarısında, Nicholas Steno (1638- 1687) tarafından ortaya konmuştur. ? Steno, tortuların başlangıçta yatay veya yataya yakın katmanlar oluşturacak şekilde depolandıklarını gözlemlemiştir. ?Yani, tortular veya tortul kayaçlar ilk çökeldiklerinde, tabakalanma düzlemleri yatay veya yataya yakın konumludur. İlksel yatay konumluluk kuralı ? Yataydan sapma veya yataylılığın bozulması çökelme sonrası gelişen tektonik hareketler nedeniyledir.?Nicholas bir istifte yatay (deforme olmamış) durumlarına bağlı olarak katmanların yaşlarının tayin edilebileceğini ortaya koydu. ?Deforme olmuş bir katmanda, bu iş çok daha zordur. ?Ancak çapraz katmanlaşma gibi bazı tortul yapılar ?ve bazı fosiller ?bu tip problemlerin çözümünde jeologlara yol göstericidir. İlksel yatay konumluluk kuralıDeforme olmuş Tortul KayaçlarTortular veya tortul kayaçlar ilk çökeldiklerinde yatay veya yataya yakın konumlu olup, su dışına çıktıklarında genellikle yataylılıkları bozulur. Ancak, Şekilde de açıkça görülebileceği gibi, bazen tortular veya tortul kayaçlar ilksel yataylılıkları bozulmadan da su dışına çıkabilmektedir. İlksel yatay konumluluk kuralı? Çökelme sırasında deniz tabanındaki oturmalar veya kaymalar sonucu bir kısım tabakaların ilksel yatay konumları bozulabilir. ? Bu tür yapılar kayma (slump) yapısı olarak adlandırılır. ? Slump yapıları, ayırtman olarak, hızlı bir şekilde depolanan çamurtaşı ve kumlu çamurtaşı katmanlarında gelişir. Slump? Deformasyon, çökelmeden kısa bir süre sonra, yerçekiminin etkisi altında, pekişmemiş (veya yarı pekişmiş) tortunun hareketi sonucu oluşur. ? Yumuşak tortu deformasyonu gösteren katmanlar, tektonik olarak deforme olmuş katmanlardan, deformasyon zonunun altında ve üstünde, birbirine paralel olarak uzanan deforme olmamış katmanların varlığıyla ayırt edilebilir. SlumpSlump- Özet ? Göçme (slump) yapıları: ? Çoğunlukla gravite etkisi altında tutturulmamış veya yarı tutturulmuş tortunun hareket etmesi ve yer değiştirmesiyle sonuçlanan ve deformasyonla eş zamanlı üretilen yapılardır. ? Göçme yapıları tipik olarak çamur kayaçlarında meydana gelir.Slump- Özet ? Göçme (slump) yapıları: ? Bunlar genel olarak hızlı depolanmış olan birimlerde bulunur. ? Bunlar duraysızlığa yol açan aşırı dikleşmiş yamaçların ve tortulaşmanın hızlı olduğu çeşitli ortamlarda kaydedilmişlerdir. Türbiditik bir istif içindeki kumtaşlarında gelişmiş slump yapısı. Slump yapısı gösteren zonun altındaki ve üstündeki katmanlar birbirine paralel olarak uzanırlar ve bu özellikleriyle de tektonik olarak deforme olmuş katmanlardan ayrılırlar. Slump- ÖzetSlumpSlump? Çoğu vadinin birbirine bakan yamaçlarında benzer katmanların bulunması, bu katmanların birbirinin devamı olduklarını ve aşınma sonucu birbirinden ayrıldıklarını ortaya koyar. ? Bu veri, arazide gördüğümüz tortul katmanların yanal olarak devamlı olduklarını ifade eder. İlksel yanal devamlılık kuralı? Tortul katmanların bu özelliği, ilk olarak Steno (1669) tarafından fark edilmiştir. ? Steno, tortul katmanların, yanal yönde kalınlığı sıfırlanan veya içinde oluştukları havzanın kenarına kadar uzanan düzlemsel yapılar oluşturduklarını belirtmiştir. İlksel yanal devamlılık kuralıİlksel yanal devamlılık kuralı? Tortul kayaçlar, karadan çeşitli yollarla taşınan ayrışma ürünlerinin katmanlar oluşturacak şekilde üst üste birikmesi sonucu oluşmuşlardır . ? Bu oluşum sırasında her bir tortul katman bir önceki katman üzerine depolandığı için, göreceli olarak ondan daha genç olacaktır. İstiflenme yasası (üst üste gelme kuralı veya süperpozisyon ilkesi)? Bu yolla oluşmuş bir tortul dizi, tabandaki en yaşlı katmanın çökeltildiği zamandan başlayarak, en üstteki en genç katmanın çökeltildiği zamana kadar olan süreçteki olayların kaydedildiği doğal bir belge niteliğindedir. ? Dolayısıyla, stratigrafi yardımıyla bir istif içindeki kaya katmanlarını göreceli olarak yaşlandırmak mümkündür. süperpozisyon ilkesi? İstiflenme yasası olarak bilinen bu kural, ilk olarak 17. yüzyılın ikinci yarısında, Nicholas Steno tarafından öne sürülmüş, fakat daha sonra James Hutton (1795) tarafından daha kapsamlı bir şekilde ifade edilmiştir. ? Bu kurala göre, tektonik hareketlerle alt-üst olmamış normal konumlu bir tortul dizi (veya istif) içindeki her tabaka, altındaki tabakalardan daha genç, üstündeki tabakalardan daha yaşlıdır. süperpozisyon ilkesisüperpozisyon ilkesiİstiflenme yasasına göre, normal konumlu bir tortul dizi (veya istif) içindeki her bir tabaka, altındaki tabakalardan daha genç, üstündeki tabakalardan daha yaşlıdır. süperpozisyon ilkesiİstiflenme yasasına (süperpozisyon ilkesi) göre, tektonik hareketlerle ters dönmemiş herhangi bir tortul dizi içindeki her katman, altındaki katmanlardan daha genç, üstündeki katmanlardan daha yaşlıdır. süperpozisyon ilkesi ? ? ? Deniz düzeyi A B C + + + + + + + + + + + + + + + + + A A B Zaman KARA Ayrışma ve erozyon DENİZ Transgresyon, taşınma ve çökelme T0 T1 T2 T3 a b c d A B C? Bununla beraber; ? taraçalar, ? mağaralardaki tortulaşmalar, ? magmatik sokulumlar ? bazı volkanik akışlar, ? neptuniyen dayklar ve ? bindirmeler istiflenme yasasına uymazlar. süperpozisyon ilkesiTaraçalar ? Taraçalar, akarsu vadilerinin kenarlarında ve denizlerin kara tarafında, karalardaki dikey yükselimler veya deniz seviyesindeki düşüşlere bağlı olarak oluşmuş, hemen hemen düz bir üst yüzeye sahip olan nispeten dar, basamak şekilli yapılardır. ? Bu yapılar üzerinde, oluşum ortamlarına bağlı olarak alüvyon veya plaj çökelleri bulunur. Taraçalar ? Akarsu taraçaları, erozyon taban düzeyi değişimlerine bağlı olarak gelişir. ? Boşalma havzası (deniz veya göl) seviyesindeki düşme ya da karalardaki yükselme nedeniyle mevcut erozyon taban düzeyi, yeni erozyon taban düzeyinin yukarısına yükselir. ? Erozyon taban düzeyindeki bu değişim, akarsuyun dikey yönde erozyonuna neden olur. Taraçalar ? Dikey erozyon sonucunda akarsuyun eski taşma düzlüğü ya da akış kanalı, aktif nehir yatağının yukarısında, basamaklar şeklinde kalır. ? Taraça olarak adlandırılan bu basamaklar üzerinde, eski akarsu yatağı çökelleri (alüvyon) korunabilir. Taraçalar ? Dikey erozyon sonucunda akarsuyun eski taşma düzlüğü ya da akış kanalı, aktif nehir yatağının yukarısında, basamaklar şeklinde kalır. ? Taraça olarak adlandırılan bu basamaklar üzerinde, eski akarsu yatağı çökelleri (alüvyon) korunabilir. Taraçalar ? Bu olayın tekrarlanması sonucu akarsu vadisinin bir ya da her iki yanında, üzerinde eski akarsu yatağı çökelleri bulunan çok sayıda taraça gelişebilir. ? Bu taraçalardan, topoğrafik olarak en üstteki en yaşlı, an alttaki en gençtir. Taraçalar Taraçaların oluşması. (A) Aktif nehir yatağı ve taşma düzlüğünü gösteren bir akarsuyun enine kesiti. (B) Düşey yükselim nedeniyle erozyonun artması ve akarsuyun yatağını dikey yönde aşındırması sonucu taşma düzlüğünün aktif nehir seviyesinin yukarısına yükselmesi. Taşma düzlüğü, akarsuyun etki alanı dışına çıkmıştır. (C) Akarsuyun yeni bir taşma düzlüğü oluşturması ve önceki taşma düzlüğü olan T1 taraçası. (D) Yeniden yükselme. (E) Bu yükselmeye bağlı olaylar ile yeni bir taşma düzlüğü ve yeni bir taraça (T2) oluşması. Taraça Taraça Taşma düzlüğü Taşma düzlüğü (C) Taşma düzlüğü Taşma düzlüğü Aktif nehir yatağı (A) T1 T1 T2 T2 (E) Yükselme (B) Yükselme T1 T1 (D)Mağaralardaki tortulaşmalar ? Mağara içlerinde çökelen tortular, mağara tavanını oluşturan kayaçların daha yaşlı olması nedeniyle istiflenme yasasına uymazlar. Deniz düzeyi Kumtaşı Kireçtaşı Mağara içinde çökelen tortular, üzerlerinde daha önce oluşmuş daha yaşlı kayaçlar bulunması nedeniyle istiflenme yasasına uymazlar. Magmatik sokulumlar ve bazı volkanik akışlar ? Magmatik sokulumlar ve bazı volkanik akışlar, istiflenme yasasına uymazlar. ? İntruzif kor kayaçlar, mevcut kayaçların içine girdikleri için istiflenme yasasına uymazlar. ? Lav akıntıları ise yüzeye kadar çıktıkları için genellikle istiflenme yasasına uyarlar.Magmatik sokulumlar ve bazı volkanik akışlar Magmatik kayaçlar çoğunlukla intruzif oldukları için genellikle istiflenme yasasına uymazlar. Granit (G), kendisinden daha yaşlı olan diyabaz silinin (D) yerleşmesinden sonra tortul kayaçlar içine girmesine rağmen stratigrafik olarak ondan daha alt bir konumdadır. E W D Go Lav akıntılarının, sillerin ve bunlarla birlikteki tortul kayaçların göreli yaş tayinlerinde ısı ve inklüzyonlar tarafından oluşturulan alterasyonkullanılır. o Tortul kayaç istifleri içerisindeki bir bazalt seviyesinin gömülmüş lav akıntısı mı yoksa bir sil mi olduğunu nasıl belirlersiniz? o Bir lav akıntısı istifte tortul katmanlarla birlikte oluşur. o Lavın altındaki kayaçlar ısının izlerine sahip olacak fakat altındakilerde bu izler olmayacaktır. o Üstteki kayaçlar lav inklüzyonlarını içerebilir. Lavların, Sillerin yaşıLavların, Sillerin yaşıSil o Sil hem alttaki hem de üstteki kayaçları ısıtacaktır. o Sil altındaki ve üstündeki kayaçların inklüzyonlarına sahip olabilir, o Fakat bu kayaçların hiçbiri silin inklüzyonlarına sahip olamaz. Si lSil Sil Lavların, Sillerin yaşıNeptuniyen dayklar ? Neptuniyen dayklar, denizaltında oluşmuş kırıkların, tortuyla dolması sonucu oluşmuş sedimanter dayklardır. ? Yan kayaçların daha yaşlı olması nedeniyle neptuniyen dayklar da istiflenme yasasına uymazlar.Neptuniyen dayklar Neptuniyen dayklar, çekme gerilmesiyle oluşmuş düşey kırıkların çeşitli tortularla doldurulması sonucu oluşurlar. Bindirmeler ? Genellikle bindirme sınırının üzerindeki birimler, altındaki birimlerden daha yaşlıdırlar. Kesme-kesilme kuralı ? Genellikle kor kayaçlara uygulanan ve kayaçların göreceli yaşlarının saptanmasında kullanılan bu kurala göre kor kütleler, kestikleri (içine girdikleri veya sokulum yaptıkları) kayaçlardan daha gençtirler. ? Benzer şekilde, kıvrım ve fay gibi tektonik yapılar da deforme ettikleri ve kestikleri kayaçlardan daha gençtirler. Kesme-kesilme kuralı Kesme-kesilme kuralına göre D1 ve D2 daykları, sokulum yaptıkları kayaçtan; D2 daykı ise D1 daykından daha gençtir. D 1 D 2Kesme-kesilme kuralıKesme-kesilme kuralıKesme-kesilme kuralıKesme-kesilme kuralıİnklüzyonlar (bileşenler) kuralı ? Herhangi bir kayaç veya mineralin oluşumu sırasında, onlar içerisinde kalmış olan bir başka kayaç parçası ve minerale, inklüzyon veya anklav denir. ? Dolayısıyla inklüzyonlar, içinde bulundukları kayaçlar ve minerallerden göreceli olarak daha yaşlıdırlar. ? Herhangi bir kayaç kütlesi, başka kayaçlardan türemiş parçalar içeriyorsa, söz konusu kayaç, parçalarını içerdiği kayaçlardan daha gençtir. İnklüzyonlar (bileşenler) kuralı ? İnklüzyonlar kuralı yardımıyla, birbiriyle dokunak oluşturan kumtaşı ve granitten hangisinin daha genç veya yaşlı olduğunu saptamak mümkündür. ? Kumtaşının, kendisinden daha yaşlı ve erozyona uğramış bir granit üzerinde mi çökeltilmiş olduğunu, yoksa alttan daha genç bir granit sokulumuyla mı kesilmiş olduğunu, aşağıdaki verilere dayanarak saptamak mümkündür.İnklüzyonlar (bileşenler) kuralı ?Kumtaşından alınan örneklerin ince kesitlerinde granitten türemiş parçalar varsa, bu bize, kumtaşının erozyona uğramış bir granit üzerinde çökeltilmiş olduğunu (uyumsuz sedimanter dokunak) ve dolayısıyla da granitten daha genç olduğunu gösterir. ?Granit içerisinde kumtaşından türemiş anklavların varlığı, granitin, kumtaşının oluşumundan sonra yerleştiğini (intruzif dokunak) ve dolayısıyla da ondan daha genç olduğunu ortaya koyar.İnklüzyon (bileşenler) kuralı ? Bunlara ek olarak intruzif bir dokanakta, kor kayaçtan yan kayacın içine doğru uzanan küçük kor kayaç silleri ve daykları bulunabilir. ? Ayrıca, kor kayacın kenarları boyunca soğuk kontaklar oluşabilir ve komşu formasyonlardaki tabakalanma, dokanak tarafından kesilebilir.İnklüzyon (bileşenler) kuralı İnklüzyonlar kuralı yardımıyla kayaçların göreceli olarak yaşlandırılması. a. Her iki kayacın da inklüzyon içermemesi nedeniyle, sadece inklüzyonlar kuralına dayanılarak kumtaşı (K) ve granitten (G) hangisinin daha yaşlı veya genç olduğu söylenemez. b. Kumtaşı (K) içinde granitten (G) türemiş parçaların bulunması, kumtaşının, aşınmış bir granit üzerinde çökeltildiğine, yani dokanağın tortul olduğuna işaret eder. Bu veri, kumtaşının granitten daha genç olduğunu gösterir. c. Granit (G) içinde kumtaşı (K) anklavlarının varlığı, dokanağın intrüzif olduğunu ve dolayısıyla da granitin kumtaşından daha genç olduğunu ortaya koyar. a b c K G K G K Gİnklüzyonlar (bileşenler) kuralı Granitik bir kayaç içinde anklavlar İnklüzyon kuralı Kayaç içindeki inklüzyonlar veya kırıntılar kayacın kendisinden daha yaşlıdırÇok yönlü işleyen hipotezler kuralı ? Bu kural, herhangi bir sorunun çözümünde geçerli olabilecek birden çok olasılık arasından en doğru olanı seçmeyi sağlar. ? Bunu bir örnekle şöyle açıklayabiliriz. ? Bir kor kayaç kütlesi ile tortul dizi arasındaki dokanağın yorumlanmasında 3 farklı olasılıktan söz edilebilir. Çok yönlü işleyen hipotezler kuralı ? Söz konusu dokanak 1. intruzif, 2. tektonik (faylı) veya 3. sedimanter (uyumsuz) olabilir.Çok yönlü işleyen hipotezler kuralı ? Dokanağın türü ve dolayısıyla kayaçların göreceli yaşları, aşağıdaki verilerin değerlendirilmesiyle ortaya konabilir. 1. Dokanağa yakın kayaçlarda metamorfizma izleri. 2. Kor kayaç kütlesi içinde, tortul diziden koparılmış parçalar. 3. Üstleyen tortul dizinin tabanında, kor kayaçtan türemiş parçalar. 4. Dokanak boyunca ezilmeler. Çok yönlü işleyen hipotezler kuralı ? İlk iki veri, dokanağın intruzif ve kor kayacın tortul diziden daha genç olduğunu; ? üçüncü veri, dokanağın tortul ve kumtaşının kor kayaçtan daha genç olduğunu ortaya koyar. ? Dördüncü olasılık, dokanağın tektonik olduğuna işaret eder ve yaş konusunda herhangi bir bilgi vermez. Pumpelly kuralı ? 19. yüzyılda Raphael Pumpely'nin ortaya koyduğu bu kurala göre “herhangi bir alandaki küçük ölçekli yapılar, aynı kökenli, daha büyük ölçekli yapıların stillerini ve yönelimlerini taklit ederler ve onlar için anahtardırlar”.Pumpelly kuralı ? Bunu bir örnekle, şöyle açıklayabiliriz. ? Tortul kayaçlardan oluşmuş bir arazide, tortul katmanların tektonik deformasyonu sonucu oluşmuş kıvrım ve fay gibi tektonik yapılar görürsünüz. ? Bu yapıların boyutları, 1/25.000 ölçekli bir haritanın alanı dışına taşacak kadar büyük veya haritaya geçirilemeyecek kadar küçük olabilir. Pumpelly kuralı ? Bununla beraber, farklı boyutta olsalar da, aynı kökenli yapıların ortak özellikler taşıdığını görürsünüz. ? Mesela, boyutları farklı olsa da kıvrımların benzer şekilli ve kıvrım eksenlerinin birbirine paralel olarak uzandığını görürsünüz. ? Dolayısıyla, küçük ölçekli bir kıvrım veya fayı inceleyerek, eş zamanlı ve aynı kökenli daha büyük ölçekli yapıların oluşumuna ilişkin ipuçları elde edebiliriz. Ana kıvrımın kanatlarını oluşturan küçük ölçekli kıvrımlar, kendisiyle aynı özelliklere sahiptirler. Pumpelly kuralı Pumpelly kuralının kıvrımlar yardımıyla açıklanması. Kıvrımın kanatlarını oluşturan küçük ölçekli kıvrımlar, ana kıvrımla benzer özellikler sunarlar Fosil ardışımı kuralı ? Daha önce de belirtildiği gibi, tortul kayaçların en önemli özelliklerinden biri tabakalı olmaları, diğeri ise fosil içermeleridir. ? Fosilli bir tortul istif içindeki herhangi bir katmanı yanal olarak takip ettiğinizde, hep aynı tipte fosiller içerdiğini görürsünüz; ? buna karşılık, aynı katmanın altındaki ve üstündeki katmanlarda, daha değişik tipte fosillere rastlarsınız. Fosil ardışımı kuralı ? Bu bize, tortul katmanların, içerdikleri fosiller yardımıyla tanımlanabileceğini gösterir. ? Bu durum ilk olarak William Smith (1769-1839) tarafından keşfedilmiştir. ? İnşaat Mühendisi ve Sürveyan olan Smith, İngiltere’de kanal yapım çalışmaları sırasında, farklı katmanların farklı fosil toplulukları içerdiğini gözlemlemiş ve farklı alanlardaki tortul katmanların, içerdikleri fosiller yardımıyla deneştirilebileceğini ortaya koymuştur. Fosil ardışımı kuralı Fosilli bir tortul dizi içindeki tortul katmanlar ayrıntılı olarak incelenecek olursa, dizi içindeki katmanların, altındaki ve üstündeki katmanlardan farklı, kendilerine özgü fosil toplulukları içerdikleri görülür. Bu özellik, birbirinden uzak alanlarındaki tortul katmanların veya dizilerin, içerdikleri fosiller yardımıyla deneştirilmesine olanak sağlar.