İNM 102: İNŞAAT MÜHENDİSLERİ İÇİN JEOLOJİ MAGMATİK

2.4.2015
İNM 102: İNŞAAT MÜHENDİSLERİ İÇİN JEOLOJİ
24.03.2015
MAGMATİK KAYAÇLAR – TORTUL KAYAÇLAR – METAMORFİK KAYAÇLAR
Dr. Dilek OKUYUCU
Yerkürenin Yapısı
Kayaç nedir?
Kayaç, çeşitli minerallerin veya bir tek mineralin; kayaç parçacıklarının ya da
hem mineral hem de kayaç parçacıklarının bir araya gelmesinden meydana
gelen katı birikintilerdir.
Kayaç terimi eski Türkçede sahre, yeni Türkçede külte ve yabancı
dillerdeki rock, gestein sözcükleri karşılığı kullanılmaktadır
1
2.4.2015
Kayaç Türleri
1. Magmatik (püskürük) Kayaçlar
1.1. Plütonik (iç püskürük) Kayaçlar
1.2. Volkanik ve Damar (dış püskürük) Kayaçlar
2. Sedimanter (tortul) Kayaçlar
2.1. Kırıntılı Tortul Kayaçlar
2.2. Organik Tortul Kayaçlar
2.3. Kimyasal Tortul Kayaçlar
3. Metamorfik (başkalaşım) Kayaçlar
Kayaçları Oluşturan Mineraller
Kayaçları oluşturan, yaklaşık 20-30 kadar olan ve adlandırılmalarında rol
oynayan minerallere esas mineraller;
diğerlerine ise ikincil (tali) mineraller denir.
~2000 mineral!
Magmatik Kayaçları Oluşturan Esas Mineraller
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Kuvars grubu mineraller
Feldispat grubu mineraller
Feldispatoid grubu mineraller
Piroksen grubu mineraller
Amfibol grubu mineraller
Mika grubu mineraller
Peridodit grubu mineraller
2
2.4.2015
Sedimanter Kayaçları Oluşturan Esas Mineraller
1.
2.
3.
4.
Kuvars grubu mineraller
Feldispat grubu mineraller
Kil mineralleri
Karbonat grubu mineraller
Metamorfik Kayaçları Oluşturan Esas Mineraller
1.
2.
3.
4.
Kuvars grubu mineraller
Feldispat grubu mineraller
Mika grubu mineraller
Epidot, granat, sillimanit, andaluzit, kalsit,serpantin, talk,
klorit gibi mineraller
Kayaçları Oluşturan Başlıca Tali Elementler
-
Tourmalin
Manyetit
İlmenit
Rutil
Apatit
Zirkon
Topaz
3
2.4.2015
Yerkabuğunu Oluşturan Kayaçlar
Magmatik Kayaçlar
Magmanın katılaşmasıyla magmatik kayaçlar oluşur.
Magma
Magma, herhangi bir köken bölgedeki kayaçların basınç düşmesi,
sıcaklık yükselmesi, H2O ilavesi gibi etkenler altında bir
kısmının ergimesi sonucu oluşan silikat hamuru durumundaki
eriyiklerdir.
Silikatlar; dünyada ve diğer
gezegenlerde yaygın olarak
rastlanan silisyum – oksijen bileşiklerine
verilen addır.
4
2.4.2015
Magma
Magma, içeriğindeki SiO2 oranına göre 4 gruba ayrılabilir.
SiO2 oranı
Tür
> %63
Asidik Magma
%63-%52
Ortaç Magma
%52-%45
Bazik Magma
< %45
Ultrabazik Magma
Magmatik Kayaçlar
Erimiş halde bir silikat hamuru durumunda olan magmanın veya akkorun yer
kabuğunun derinliklerinde veya yeryüzünde soğuyarak katılaşması sonucu
meydana gelen kayaçlardır.
Genel karakterleri ile, kristallerden oluşmuş kütle halinde kayalardır. Magmanın
soğuması ve katılaşması derinlerde yavaş yavaş meydana geldiği zaman, tam
kristalli plütonik kayaçlar, soğuma ve katılaşma yeryüzünde veya yeryüzüne
yakın derinliklerde hızlı veya çabuk oluştuğu takdirde, volkanik ve damar
kayaçları meydana gelmektedir.
Magmatik Kayaçlar
Plütonik Kayaçlar
Volkanik ve Damar Kayaçlar
Magmatik Kayaçlar
5
2.4.2015
Magmatik Kayaçlar – Plütonik Kayaçlar
Yükselen magmanın yeryüzüne erişmeden kabuk içinde herhangi bir
derinlikte yerleşmesi ve katılaşması ile oluşan kayalara denir. Derin
seviyelerde yerleşen ve katılaşan magmatik kütlelere plütonik ya da
derinlik kayaçları denir.
Bunlar genellikle iyi kristalleşmiş minerallerden oluşmuş kayaçlardır.
Mineraller kayaç türüne göre bir veya birkaç çeşit olabilirler.
Eğer magma derinlerde soğursa iri kristaller oluşur. Derinlerde magma
ile ortam arasındaki ısı farkı azdır. Çünkü derinlere inildikçe yerin ısısı
artar. (jeotermal gradyan:33km'de 1°C) Magma ile ortam arasında ısı
farkı az olduğu için iri kristaller oluşur. Derinlik kayaçları tamamen iri
kristallerden oluşur; ve bu kristaller yaklaşık eş boyutludur.
Magmatik Kayaçlar – Plütonik Kayaçlar
JEOTERMAL GRADYAN
Yeraltına inildikçe, yer sıcaklığını 1°C derece arttıran derinlik
miktarıdır.
Normal jeotermal gradyan 33 metredir. yani yer altına inildikçe
her 33 metrede 1°C derece sıcaklık artışı olması beklenir.
Eğer artış 33 metreden daha fazla bir derinlikte gerçekleşirse
negatif, daha az bir derinlikte gerçekleşirse pozitif jeotermal
gradyan alan olarak adlandırılır.
Pozitif jeotermal gradyan alanlar, jeotermal
enerji kaynaklarına işaret eder.
Magmatik Kayaçlar – Plütonik Kayaçlar
Plütonik kayaçlar yer kabuğu içinde farklı biçimlerde bulunur ve buna göre
adlandırılırlar.
İç kuvvetlerin niteliği, yer kabuğunu oluşturan malzemenin özellikleri, yükselen
magmanın akıcılığı, yoğunluğu ve hacmi bir sahadaki plütonik kütlelerin
biçimini ve bulunuş tarzını belirleyen başlıca etkenlerdir.
Biçimleri ve bulunuş tarzları farklı olan ve bu nedenle ayrı isimlerle adlandırılan
başlıca plütonik kütle türleri batolit, lakolit, lapolit, filon(dayk), sill(tabaka
filonları) ve volkan tıkaçları(nek)dır.
Bunlardan alan ve hacim olarak en büyükleri olan ilk üçü
genellikle plüton terimi ile açıklanırlar. Plütonların oluşumuna yol açan
magmatik olayların tümüne de plütonizma denir
6
2.4.2015
Magmatik Kayaçlar – Plütonik Kayaçlar
sill
batolit
lakolit
Magmatik Kayaçlar – Volkanik ve Damar Kayaçlar
Magmanın yeryüzüne çıkarak, orada soğuması sonucunda meydana gelen
katılaşım kayaçlarına dış püskürük kayaçlar veya dar anlamda volkanik
kayaçlar denir.
Damar Kayaçları: Magma yarı derinlikte soğursa hem iri hem de küçük
kristaller oluşur. Yarı derinlik kayaçları, başka bir deyişle damar kayaçları
tamamen kristalli ve kristaller iki farklı tane boyutundadır.
Volkanik Kayaçlar: Magma yüzeyde soğursa tamamen kristalli bir kayaç
oluşmaz. Bunun nedeni yüzeyde magma ile ortam arasındaki ısı farkı fazla
olması ve buna bağlı olarak magmanın hızlı soğumasıdır.
Bunlara yüzey kayaçları da denir; ki yarı kristalli, porfirik yapılıdır. Kayaç, çoğu
kez gözle görülebilen mineral fenokristalleri ve kristal olmayan, camsı bir
hamurdan oluşmaktadır.
Örneğin; andezit, riyolit, bazalt vb. gibi.
Magmatik Kayaçlar – Volkanik ve Damar Kayaçlar
7
2.4.2015
Magmatik Kayaçlar – Volkanik ve Damar Kayaçlar
Magmatik Kayaçlar
Sedimanter (Tortul) Kayaçlar
Kayaçların oluşum bakımından farklı ikinci takımını sedimanter (tortul) kayalar
veya öteki adıyla sedimentitler meydana getirir.
Eskiden var olan kayaların akarsular, buzullar, rüzgarlar, dalgalar gibi dış etkenler
tarafından aşındırılarak sürüklenen kırıntılarının ve diğer çözülme ürünlerinin,
ya da kimyasal yolla yerinde meydana gelen maddelerin normal basınç ve
sıcaklık
altında
su
üstünde
veya
su
altındaki
ortamlarda
birikmesiyle sedimentler (çökeller) oluşur.
Sedimentler zamanla çeşitli değişikliklere uğrarlar. Yığılan maddelerin ağırlığı
altında sıkışırlar, içerdikleri su dışarı atılır, gözenekleri azalır ve hacimleri
küçülür; kendi içlerinde meydana gelen kimyasal olaylarla yeni mineraller
oluşabilir; taneler ve kırıntılar arasında bir çimento meydana gelir. Bütün bu
süreçlerin sonucunda Sedimentler pekleşerek taşlaşır ve tortul kaya haline
dönüşür. Yüzbinlerce, hatta belki milyonlarca yılı kapsayan ve sedimentlerin
tortul kaya haline gelmesine yol açan bütün bu süreçlerin
tümüne diajenez denir.
8
2.4.2015
Sedimanter (Tortul) Kayaçlar
Sedimanter (Tortul) Kayaçlar
Sedimanter (Tortul) Kayaçlar
1. Kırıntılı Tortul Kayaçlar
2. Organik Tortul Kayaçlar
3. Kimyasal Tortul Kayaçlar
9
2.4.2015
Sedimanter (Tortul) Kayaçlar - Kırıntılı Tortul Kayaçlar
Çeşitli büyüklüklerde taş ve mineral parçalarının karalarda ve
denizlerdeki tortullaşma havzalarında çökelmeleri ile meydana gelen
taneli- parçacıklı kayaçlardır.
Değişik boyuttaki tanelerin bir çimento-maddesi ile birleşmeleri, birbirine
kenetlenmeleri sonucu katı ve sıkı halde bulunan çimentolu tortul
kayaçlar oluşur. örneğin; kumtaşı, konglomera, gibi.
Taneleri birbirine bağlayacak, birleştirecek bir madde bulunmadığı
hallerde, taneler serbest kalır ve çimentosuz tortul kayaçlar meydana
gelir.
Örneğin; kum, çakıl, kil gibi. Kırıntılı tortul kayaçların sınıflandırılması ve
adlandırılması tanelerin boyutlarına, türlerine, biçimlerine, yuvarlak ve
boylanma derecelerine, homojen ve heterojen oluşlarına ve çimento
maddesinin bileşimine göre yapılır.
Sedimanter (Tortul) Kayaçlar - Kırıntılı Tortul Kayaçlar
Sedimanter (Tortul) Kayaçlar - Organik Tortul Kayaçlar
Foraminiferler, radyolaryalar, algler, süngerler ve mercanlar
gibi kabuklu organizmaların kalıntılarından oluşan kayaçlar
dır. Organizmaların katı kısımları burada taşlaşmış, fosil haline
gelmişlerdir.
Organik tortul kayaçların sınıflaması ve adlandırılması eskiden
beri organizmaların kavkılarını ve iskeletlerini oluşturan
başlıca maddelerin kimyasal bileşimlerine göre yapılmaktadır.
Örneğin, kireçli, silisli, bitümlü, fosfatlı vb. gibi.
10
2.4.2015
Sedimanter (Tortul) Kayaçlar - Organik Tortul Kayaçlar
Sedimanter (Tortul) Kayaçlar - Kimyasal Tortul Kayaçlar
Doygun eriyiklerin çökelmesi ve tuzlu suların buharlaşması sonucu
meydana gelen tortulardır.
Mağaralardaki dikit ve sarkıtlar, deniz kıyılarındaki kireçli ve demirli
olitler, kapalı göl kenarlarındaki tuz birikintileri ve kaynaklar
etrafındaki taşlaşmalar (travertenler) kimyasal tortulların başlıca
örnekleridir.
Sedimanter (Tortul) Kayaçlar - Kimyasal Tortul Kayaçlar
11
2.4.2015
Metamorfik (Başkalaşım) Kayaçlar
Tortul veya magmatik diğer kayaçların sıcaklık, basınç, gerilme ve kimyasal
aktivitesi olan sıvılar etkisi ile değişmeleri, başkalaşmaları sonucu meydana
gelirler. Genelllikle kristallerden oluşmuş, paralel yapılı kayaçlar dır.
Bunlara kristalin şistler de denir.
Metamorfik kayaçların başlıca özelliği, bunların birbirine paralel düzlemler boyunca
ve kolaylıkla yaprak yaprak veya dilim dilim ayrılmaları, bölünmeleridir
Metamorfik (Başkalaşım) Kayaçlar - Metamorfizma
Metamorfik (Başkalaşım) Kayaçlar - Metamorfizma
Metamorfizma: Yer kabuğunun derinliklerinde hüküm süren değişik fiziksel ve
kimyasal şartların etkisi ile kayaçlardan katı halde meydana gelen mineral
değişikliği veya mineral transformasyonu olayıdır.
Mineraller belirli bir sıcaklık ve basınç altında duraylı durumda bulunurlar. Her
mineralin kendine öz bir duraylılık sıcaklığı ve basıncı vardır. Eğer sıcaklık ve
basınç değerinde bir artma, bir değişme olursa, mineralde de değişme başlar,
mineral aynı kimyasal bileşimde başka bir duraylı minarele dönüşür, böylece bir
mineral transformasyonu olur ki; metamorfizmanın aslı da budur.
12
2.4.2015
Metamorfik (Başkalaşım) Kayaçlar - Metamorfizma
Metamorfik (Başkalaşım) Kayaçlar - Metamorfizma
Büyük ve sıcak bir magma kütlesinin çevresinde meydana gelen
metamorfizmaya kontakt veya termal metamorfizma
Büyük bir fay veya bindirme düzlemi kenarında oluşan
metamorfizmaya dislokasyon veya kataklastik metamorfizma
Jeosenklinallerde (dalma-batma zonlarında) dağ oluşum hareketleri
(orojenez) ile birlikte meydana gelen metamorfizmaya rejiyonal termodinamo metamorfizma;
Dip kısımlarının yavaş yavaş çökmesi ile on binlerce metre kalınlıkta
tortuların (sedimentlerin) biriktiği okyanus havzalarında gelişen
metamorfizmaya da çökme veya gömülme metamorfizması
denilir.
Metamorfik (Başkalaşım) Kayaçlar
13
2.4.2015
Kayaç Oluşum Mekanizmaları
Kayaç Türü
Oluşum Mekanizması
Magmatik Kayaçlar
Plütonizma - Volkanizma
Tortul Kayaçlar
Diajenez
Metamorfik Kayaçlar
Metamorfizma
Kayaçlar bize ne anlatır?
Kayaçlar
14
2.4.2015
15