Jeoloji Prof. Dr. Ceyhun GÖL

Çankırı Karatekin Üniversitesi

Orman Fakültesi Havza Yönetimi Anabilim Dalı

Ders Konuları

Jeolojik Zaman

Yer yuvarının yapısı

Dünyanın şekli ve hareketleri

Güneş sistemi

Jeolojinin tanımı ve tarihçesi

Depremler

Dünyanın şekillendiren kuvvetler

Levha tektoniği

Kayaçlar

Mineraller

METAMORFİK (BAŞKALAŞIM)

KAYAÇLARI

METAMORFİK KAYAÇLAR • Mağmatik ve tortul kayaçların yüksek

sıcaklık, basınç ve gerilim altında kalmaları ile yapı, doku ve

mineralojik bileşimleri bakımından farklı özellikler kazanarak değişmeleri ile oluşurlar.

Metamorfizma:

Yer kabuğunun derinliklerinde hüküm süren değişik

fiziksel ve kimyasal şartların etkisi ile kayaçlarda katı halde meydana gelen mineral değişikliği ve mineral transformasyonu olayıdır.

• Metamorfik kayaçların üzerine uygulanan sıcaklık ve basınç miktarlarına göre dört farklı başkalaşım ortaya çıkar.

• Bir bölgede meydana gelen olaylar sonucunda sıcaklık ve basıncın fazla olmaması nedeniyle

• 1-çok düşük dereceli başkalaşım meydana gelir.

• 2-düşük dereceli,

• 3-orta dereceli ve başkalaşım olayının en etkili olduğu

• 4-yüksek dereceli başkalaşım izler.

• Kayaçlarda 2000C’a kadar herhangi bir başkalaşım söz konusu değildir. Bu dereceye kadar diyajenez (taşlaşma-sıkışma) (tortul kayaçlar) koşulları hüküm sürmektedir.

• 2000C’tan itibaren metamorfizma koşulları ilerleyerek arttığında, yapılarında şiştozitenin gerçekleştiği sleyt, fillit, şist ve yapılarında foliyasyon gelişen gnayslar oluşur.

• Metamorfik kayaçlar çoğunlukla yapraksı bir görünümde olur.

• Bu yapraksı görünüme ŞİŞTOZİTE (FOLİYASYON) adı verilir.

• Foliyasyon:

Metamorfik kayacı oluşturan minerallerin, başkalaşımı sonucunda kayaç içindeki ilk konumlarının değiştirerek birbirine paralel düzlemler, mercekler veya bantlar oluşturacak şekilde sıralanmalarıdır.

• Şiştozite,

Kayaç içerisindeki değişik büyüklerdeki mineral tanelerinin paralel veya paralele yakın biçimde dizilmeleri ile oluşan bir doku biçimidir.

FOLİASYON

ŞİSTİK YAPI

• Mineraller belirli bir sıcaklık ve basınç altında stabil durumda bulunurlar.

• Her mineralin kendine özgü bir stabilite sıcaklığı ve basıncı vardır.

• Eğer sıcaklık ve basınç değerinde bir değişme olursa mineralde de değişme başlar.

• Mineral aynı kimyasal bileşimde başka bir stabil minerale dönüşür böylece bir mineral transformasyonu olur.

Metamorfik kayaçların oluşumu

• 1- KONTAKT (DOKUNAK) metamorfizma

• 2- BÖLGESEL (REJYONAL) metamorfizma

• 3- DİNAMİK (DİSLOKASYON) metamorfizma

Kontakt

Bölgesel

Dinamik

KONTAKT METAMORFİZMA

• Büyük ve sıcak bir magma kütlesinin diğer kayaçlara dokunması ile pişirme sonucu oluşur.

• Magmanın daha önce var olan kayaçlar arasına sokularak gerek sıcaklık gerekse birlikte getirdiği çözeltilerle yan kayaçları etkileyerek değişimlerini sağlaması olayına kontak metamorfizma denir.

• Yerin derinliklerinden yukarı doğru yükselen sıcak magma etrafındaki kayaçları adeta pişirir.

• Etkileşim merkezden kenara doğru azalır. Böyle etkileşimle

kireç taşları mermere, kil taşları fillata,

killi şistler hornfles

• Termal değişmelerin yanında HİDROTERMAL değişmelerinde olduğu yeni yeni hidrotermal minerallerin oluştuğu bilinmektedir.

• Bu yolla oluşan minerallerin başlıcalar SİLİKAT MİNERALLERİNDEN KUVARS, GRANATLAR, OLİVİNDİR.

DİNAMİK DİSLOKASYON

(KATAKLASTİK)

METAMORFİZMA

• Depremler sırasında oluşan kayaçlar

• Büyük bir fay veya bindirme düzlemi kenarında meydana geldiği zaman DİSLOKASYON VEYA KATAKLASTİK metamorfizmadan söz edilmektedir.

BÖLGESEL (REJİYONAL) METAMORFİZMA

• Dalma ve batma zonlarında dağ oluşum hareketleri ile birlikte meydana gelen metamorfizmaya REJİYONAL TERMO-DİNAMO METAMORFİZMA denir.

• Çok farklı jeolojik faktörlerin (SICAKLIK, BASINÇ, MAKASLAMA KUVVETLERİ ERİYİKLER) tesiri ile geniş alanlarda kayaçların değişimine neden olurlar.

• Bu esnada yeni minerallerin oluştuğu madde ayrılması gibi değişimler meydana gelir.

• Tektonik hareketlerin meydana geldiği dağ oluşum kuşaklarında büyük basınçla beraber sıcaklığın etkisi altında yeni mineraller oluşur.

• Mevcut kayaçlar ezilir ve kırılırlar.

• İlgili minerallerde belirli yönlerde dizilirler.

• Daha önce mevcut olmayan şistik yapı oluşur.

• Yapraksı yapıları ile diğer kayaçlardan ayrılırlar.

ÇÖKME (GÖMÜLME) METAMORFİZMA

• Dip kısımlarının yavaş yavaş çökmesi ile on binlerce metre kalınlıkta tortulların biriktiği okyanus havzalarında gelişen metamorfizmaya da ÇÖKME VEYA GÖMÜLME METAMORFİZMASI denir.

METAMORFİZMAYA NEDEN OLAN FAKTÖRLER

1- SICAKLIK

2- BASINÇ

3- KİMYASAL OLAYLAR

SICAKLIK

• Herhangi bir kayacın içerdiği minerallerin değişime uğraması sıcaklıktaki artışa bağlıdır.

• Yer yuvarının çeşitli bölgelerinde farklı sıcaklıklar altında farklı derecelerde başkalaşım görülmektedir.

• Örneğin; bir magmatik sokulum sırasında magmanın açığa çıkardığı ısı, kontak metamorfizmayı meydana getirebilir.

• Metamorfizmada sıcaklık, kimyasal reaksiyonu kolaylaştıran ve mekanik yolla maddede şekil değiştirme kabiliyetini artıran bir faktördür.

• Yer yüzünden derinlere inildikçe sıcaklık her 33 metrede 1 OC yükselir.

• 200 OC itibaren kayaçlarda erime dolayısıyla değime başlar.

• Granitler ortalama bir değerle 800 OC,

• Bazaltlar 1200 OC de eridiklerine göre

• metamorfik kayaçların 1000OC–1200OC arasında oluştukları anlaşılır.

• Silikatlı kayaçların eriyerek magmaya dönüşmesine PALİNJENEZ,

• Yüksek sıcaklıklarda, geniş ölçüde mekanik ve kimyasal değişikliklere uğrayan kayaçlara da ULTRAMETAMORFİTLER denir.

• Granitik bir magmanın kireç taşlarına sokulması ile magmatik kütleden kireç taşına transfer edilen sıcak sıvı, hem kireç taşlarını başkalaşıma uğratmakta hem de skarn türü maden yataklarının meydana gelmesini sağlamaktadır.

• SKARN, kalkerli silikat kayaçları (sıcaklık yükselmesi ve magmatik-pnömatilitik faz uzantılarının kalkerlere, marnlara ve dolomite etkisiyle) kontakt maden yataklarında oluşur.

• Yer yuvarındaki ısının iki kökeni olduğunu söyleyebiliriz.

• Bunlardan birincisi magmanın kabuğa aktardığı ısı, diğeri ise yerin derinlere doğru gidildikçe artan kendi sıcaklığıdır.

• Bir derecelik artış elde etmek için yer yuvarının yüzeyinden aşağı inilmesi gereken derinliğin metre

cinsinden değerine jeotermal gradyan denir.

BASINÇ

• Kayaçlarda mekanik değişime neden olan ve plastiklik derecesini etkileyen bir faktördür.

• 1- HİDROSTATİK BASINÇ: derinlere gidildikçe artar. Buna uniform basınç da denir.

2- YÖNLÜ BASINÇ: stres veya gerilim denir. Yer yüzüne yakın kısımlarda etkilidir.

Üç tür basınç vardır.

Litostatik basınç; üstte bulunan kayaçların yoğunluk ve kalınlıklarına bağlı olarak alttaki kayaçlara uyguladığı basınçtır. Bu basınç türüne gömülme basıncı da denir.

Gerilme olarak tanımlanan basınç, yer kabuğunun üst kısımlarında, alt kısımlarına oranla daha etkilidir.

Akışkan basıncı ise, kayaçların gözeneklerini dolduran sıvı ve gazların uyguladığı basınçtır.

KİMYASAL OLAYLAR

• Metamorfizmada rolü bulunan üçüncü etken ise kimyasal olaylardır.

• Devamlı artan sıcaklıkla progresif metamorfizma nedeniyle granit ve diyoriti=ganysa, killi kayaçlar=mikaşistlere, kalkerlerde=mermerlere dönüşür.

• Devamlı azalan sıcaklıkta ise regresif metmorfizma nedeniyle bazaltlar=yeşil şistler haline gelirler.

• Başkalaşım olayları sırasında kimyasal değişiklerde gaz şeklindeki uçucu maddelerin (H2S, CO2, HCl) ve eriticilerin (su gibi) rolü vardır.

• Bir kayacın kimyasal bileşimi, mineralojik bileşimini ortaya çıkaran önemli bir etkendir.

• Kayaçlar mineralojik bileşimlerine bağlı olarak başkalaşımdan farklı derecelerde etkilenir.

• Tortullaşma havzalarında binlerce metre kalınlığındaki sedimanlarda, litostatik basınç etkisiyle meydana gelen düşük sıcaklık-yüksek basınç metamorfizmasına gömülme metamorfizması denir.

• Okyanus ortası sırtlarında görülen ve düşük sıcaklık-düşük basınç koşulları altında gelişen metamorfizmaya ise okyanus tabanı metamorfizması adı verilir.

• Kayma, kırılma ve faylanma sonucunda oluşan metamorfizma çeşidi dinamik metamorfizma adını alır.

• İki farklı bloğun birbirine sürtünerek kırılması ve ufalanması sonucunda oluşan kayaçlara milonit adı verilir.

• Kontak metamorfizma ise büyük magmatik kültlerin, yerleşmeleri sırasında yan kayaca yapmış oldukları büyük sıcaklık transferleri nedeniyle meydana gelen bir başkalaşım türüdür.

• Metamorfik kayaçlar şiştozite veya foliyasyon gösteren ve göstermeyen kayaçlar olarak ikiye ayrılır.

• Şiştozite veya Foliyasyon Gösteren Kayaçlar: Sleyt, fillit, şist, gnays

• Şiştozite veya Foliyasyon Göstermeyen Kayaçlar: Mermer, kuvarsit, amfibolit

METAMORFİK YAPI TİPLERİ

• 1- ŞİSTİ YAPI: sıcaklık ve basıncın etkisi ile minerallerin bir yöne doğru uzamaları ve yassılaşarak sıralanmaları, ayrıca şistilik yüzeyleri boyunca kat kat ince levhalara ayrılabilme özelliğine sahip olmaları kayaçlardan bazılarında metamorfizma ile kazanılan şisti yapıyı belirler.

• 2- MASİF YAPI: en fazla kontakt metamorfizma alanında oluşan metamorfitlerde görülen ve şisti olmayan yapı tipidir.

• 3- KATAKLASTİK YAPI: dinamo ve rejiyonal metamorfizmaya uğrayan kayaçların özel yapı çeşididir. Kısmen yönlü güçlerin etkileri ile kayaçlarda parçalanmalar meydana gelir. Kuvarsit ve mermerlerde görülür.

YAYGIN METAMORFİK KAYAÇLAR VE KÖKEN KAYAÇLARI

Metamorfik Kayaç Doku Köken Kayacı

Sleyt Şiştoziteli Şeyl

Fillit Şiştoziteli Şeyl

Şist Şiştoziteli Şeyl, Granitik ve volkanik kayaç

Gnays Foliyasyonlu Şeyl, Granitik ve volkanik kayaç

Mermer Şiştozitesiz Kireç taşı, dolomit

Kuvarsit Şiştozitesiz Kum taşı (kuvarslı)

Hornfels (boynuz taşı) Şiştozitesiz Herhangi bir ince taneli malzeme

Migmatit Yetersiz şiştozite Mafik ve Granitik kayaç karışımı

Milonit Yetersiz şiştozite Herhangi bir malzeme

Metakonglomera Yetersiz şiştozite Kuvarsça zengin konglomera

Amfibol Yetersiz foliyasyon Mafik volkanik kayaç

Metamorfik kayaçlarda tabakalanma (Şistik yapı) toprak oluşumu ve bitki yetiştiriciliği açısından büyük önem taşımaktadır.

Genellikle sığ topraklar oluştururlar.

Tabakalar arası çatlaklar iyi gelişmediğinde bitki köklerinin ilerlemesi zordur.

Sığ topraklı ve yüzeye paralel tabaklanma olduğunda erozyon şiddetlidir.

Yatay tabakalı metamorfik kayaçlı bölgelerde suyun toprak içine girişi engellenir.

Bitki besin maddesi bakımından sorun teşkil etmezler.

Ağaçlandırma öncesi toprakta derinlik incelemesi yapılmalıdır. Sığ ve tabakalı oluşumlar için derin toprak işlemesi gerekebilir.

SLEYT • İnce taneli olan şeyllerin çok düşük derecede başkalaşım

geçirmesi ile oluşur.

• Kayacın içerdiği küçük mika pulcukları iyi gelişmiş şistozite düzlemlerinde yer alır.

• Sleyt organik malzeme içerir. Kırmızı sleyt rengini içerdiği demiroksitten alır. Yeşil sleyt ise klorit içerir.

• İçerisinde şeyl ve tüf vardır. Başlıca mineralleri mika ve kuvarsttır.

FİLLİT

• Görünümü genellikle sleyte benzeyen ince taneli ve sleyte göre daha etkin başkalaşıma uğramış bir kayaç türüdür.

• Metamorfizma derecesi açısından fillit sleyt ile şist arasında yer alır. İyi kristalleşmiş muskovit ve klorit içerir.

• Fillit içinde başlangıç kayacı şeyl ve tüf dür.

• İçindeki mineraller mika ve kuvarstır.

ŞİST

• Hem düzlemsel hem de çizgisel paralelliği iyi gelişmiş sleyt ve fillite göre daha etkin metamorfizmaya uğramış bir kayaç türüdür.

• Şistozite oldukça belirgindir.

• Muskovit, biyotit ve amfibol mineralleri şistoziteye paralel olarak konumlanır.

• Birçok şist çeşidi olsa da en önemlisi mikaşisttir.

Mika şistler başlıca mika ve kuvars minerali kapsarlar.

– Talk şist,

– Klorit şist,

– Amfibolik şist

– Horblend şist

Mika şist

Muskovit mika şist

GNAYS • Çoğunlukla açık renkli kuvars ve feldispat

minerallerinden oluşan ileri derecede başkalaşıma uğramış kayaç türüdür.

• Mağmatik kayaçların başkalaşıma uğraması ile oluşmuş olan ganys türüne ORTOGNAYS,

• Sedimentar kayaçların başkalaşıma uğraması ile oluşan gnays türüne PARA GNAYS denir.

• Sırtlarda ve çok eğimli yerlerdeki ganyslar üzerinde taşlı ve sığ kaba kumlu topraklar oluşturur.

• Vadilerde ise bataklaşma meydana getirecek kadar ince yıkanma materyalinin oluşturduğu topraklar meydana gelmektedir.

MERMER • Kireç taşının başkalaşıma uğraması ile oluşur.

• Küçük ve iri taneli dolomit ve kalsit minerallerinden meydana gelmiştir.

• Mermer inşaat sektöründe yaygın olarak kullanılır. pembe., gri, yeşil ve siyah renkte olabilir.

• Mermerler metamorfizmaya uğramış kireç taşı, dolomitik kireçtaşlarından meydana gelir.

• Mermerlerin içinde kalsiyum karbonat, kalsiyum mağnezyum karbonat bulunduğu halde bazen az miktarda kuvars, silikatkar ve feldispat bulunur.

KUVARSİT

• Bu kayaçlar içinde % 80 den fazla kuvars bulunur.

• Çok sert bir kayaçtır ve kuvarsca zengin kum taşının başkalaşımı sonucunda oluşmuştur.

• Toroslarda, Afyonda bulunmaktadır.

• Cam sanayinde kullanılır.