Download
1 / 56
580 likes | 1.04k Views
BÖLÜM 5: YERYUVARININ BİLEŞİMİ. Konular Giriş Kimyasal bileşim Çekirdek Manto Kabuk Sonuçlar Kısa Sorular. BÖLÜM 5: GİRİŞ.
E N D
BÖLÜM 5: YERYUVARININ BİLEŞİMİ • Konular • Giriş • Kimyasal bileşim • Çekirdek • Manto • Kabuk • Sonuçlar • Kısa Sorular
BÖLÜM 5: GİRİŞ Yeryuvarının üst kısmı (okyanusal veya kıtasal kabuğu) için doğrudan veriler elde etmek mümkündür. Ancak, bu doğrudan verileri, yeryuvarının çok daha derin kesimlerinden elde etmek o kadar kolay değildir. Bu nedenle, yeryuvarı hakkında daha açıklayıcı bilgiler için dolaylı verilere ihtiyaç vardır. Özellikle sismoloji bu verilerin elde edilmesinde büyük rol oynamıştır. Zira günümüz imkanlarıyla kıtalarda ancak 15 km, okyanuslarda ise sadece bir kaç km’lik bir derinlikte sondaj yapılabilmektedir.
BÖLÜM 5: GİRİŞ Sismoloji, açılan bir kuyu içerisinde yapılan bir patlatma ile oluşan dalgaların yerin derinliklerinde yayılması ve yansımanın patlatma noktasından daha uzaklarda dikilen algılayıcılarla ölçülmesine dayanır. Bu tür patlatmalar esnasında üç tür jeofiziksel dalga söz konusudur: P,S,L P ve S dalgaları yerin derinliklerine doğru hareket eder, L dalgaları yanal olarak yayılır P dalgaları hem katı hem de sıvı ortamda yayılabilir S dalgaları sadece katı ortamda yayılabilir Önemli jeolojik değişiklik zonlarında P ve S dalgalarının yansıma şekli değişir. Bu durum yeryuvarında farklı özellikteki zonların belirlenmesine yardımcı olur.
D e r i n l i k ( k m ) K A B U K 0 S i l i k a t l a r 3 0 U l t r a m a f i k k a y a ç l a r 2 0 0 A s t e n o s f e r M a f i k k a y a ç l a r ı n Ü S T M A N T O y o ğ u n p o l i m o r f l a r ı 7 0 0 A L T Y o ğ u n o k s i t l e r ? M A N T O P e r i k l a s ( M g O ) S t i ş o v i t ( S i O ) 2 2 9 0 0 D I Ş Ç E K İ R D E K S ı v ı m e t a l ( F e + N i v e S i ) 1 2 , 3 5 2 0 0 1 3 İ Ç Ç E K İ R D E K K a t ı m e t a l 1 3 . 6 6 3 7 0 3 o ğ u n l u k ( g / c m ) BÖLÜM 5: GİRİŞ 2 , 9 0 3 . 3 4 , 3 Yeryuvarının tüm derinliği boyunca üç ana sismik süreksizlik zonu vardır: 5 , 5 • Kabuk manto geçişinde gözlenen Mohoroviçiç süreksizliği (okyanusal kabuklar altında 10-12 km derinlikte, kıtasal ortamlarda 30-50 km derinlikte). Moho, P dalga yayılma hızları 6-7 km/sn olan kayaçları, 8 km/sn olan kayaçlardan ayırır. • 2900 km derinlikteki manto-çekirdek geçişi • 5200 km’de çekirdek zonunda gözlenen ve çekirdeğin birbirinden farklı iki alt zona ayrıldığını gösteren süreksizlık zonu. 1 0 . 0 , 3
BÖLÜM 5: GİRİŞ Sonuç olarak: sismik verilere göre yeryuvarı kabuk, manto, ergimiş haldeki dış çekirdek ve katı halde bulunan iç çekirdek olmak üzere dört ana zondan oluşur.
BÖLÜM 5: Kimyasal Bileşim • Doğrudan örneklenebilecek bölümler kabuk, hidrosfer ve atmosferdir. Bu üç bölüm de yeryuvarının tüm kütlesinin sadece % 1’den az bir kısmını oluşturur. Bu nedenle yeryuvarının geneline ait bir kimyasal bileşim elde edebilmek için direkt olmayan yöntemler kullanılmaktadır. • Yeryuvarının her bir bölümüne ait bir ortalama kimyasal bileşim elde etmeye çalışmak ve bu sonuçları temsil ettikleri bölümlerin toplam kütlelerine göre ağırlıklı ortalamalarını alarak birleştirmek: Jeofiziksel veriler gereklidir.
BÖLÜM 5: Kimyasal Bileşim • Doğrudan örneklenebilecek bölümler kabuk, hidrosfer ve atmosferdir. Bu üç bölüm de yeryuvarının tüm kütlesinin sadece % 1’den az bir kısmını oluşturur. Bu nedenle yeryuvarının geneline ait bir kimyasal bileşim elde edebilmek için direkt olmayan yöntemler kullanılmaktadır. • Yeryuvarını oluşturan maddenin kaynağını belirleyerek, bu kaynağın kimyasal bileşimini tespit etmek ve böylece yeryuvarının ortalama kimyasal bileşimini ortaya koymaya çalışmak: • Yeryuvarı içinde uçucu olmayan elementlerin bileşimi güneş veya meteoritlerdeki bileşimlerine yakındır. Manto başlıca garnet peridotitten, çekirdek ise az oranda troilit ile karışık demirli meteorittenmüteşekkil olduğu varsayılarak, yeryuvarının kimyasal bileşimininortalama meteorit bileşiminde, özellikle kondiritik meteorit(C tip)bileşiminde olduğu belirlenmiştir. Farklılık sadece Na ve K içeriğindedir.
BÖLÜM 5: Kimyasal Bileşim Özet olarak yeryuvarının yapısında en bol bulunan elementler şunlardır: Fe (% 35,87), O (28,50), Si (14,34), Mg (% 13,21), Ni (%2,04), S (1,84), Ca (1,93) ve Al (1,77). Bu sekiz element yeryuvarının % 99,50’sini oluşturur. Na, Cr, Mn, Co, P, K ve Ti diğer önemli bileşenlerdir. Yeryuvarının ortalama kimyasal bileşimi
BÖLÜM 5: Çekirdek Çekirdek: 2900-6370 km arasındadır. 2900-5200 km: dış çekirek; d=10-12,3 g/cm3 5200-6370 km: iç çekirdek; d=13,3-13,6 g/cm3 Ulaşılması imkansız. Yani dolaylı veriler kullanılmalı: Meteoritler Demirli ve nikelli meteoritlerin varlığından dolayı çekirdek genel olarak bir demir ve nikel karışımından oluşmuş olmalıdır. Çünkü: Silikatlar ve daha değişik malzemeler (bileşikler) üzerinde, laboratuarda deneysel olarak oluşturulan çekirdek koşullarında (4000 km derinliğe denk 2400 kb basınç altında) yapılan deneyler,bu şartlarda, silikatlar da dahil bütün bileşiklerin kimyasal yapılarının bozularak yoğun metallere ayrıldıklarını göstermiştir.
BÖLÜM 5: Çekirdek S dalgaları mantodan daha derinlere (2900 km) geçemez. Yani: 2900 km derinlikte bulunan bu geçiş zonunda, (manto – dış çekirdek zonu) dış çekirdek kısmı ergimiş halde olmalıdır. • Yoğunluk değeri dış çekirdekte 10 g/cm3 den iç çekirdekte 13.6 g/cm3 e kadar değişir. • Bu yoğunluk değerleri, yaklaşık % 6 oranında Ni içeren Fe-Ni alaşımından yaklaşık % 10 daha azdır. • Bu alaşımda ses dalgalarının hızı jeofiziksel verilere göre daha düşüktür. • Yani hafif elementler de olmalıdır. • Si ve/veya S, özellikle kükürt, Fe ve Ni ile alaşım yapabilecek ve alaşımın yoğunluğunu çekirdek için bilinen değerlere (10 – 13.6 g/cm3) indirebilecek bir elementtir. Özetle çekirdek, Fe, Ni ve bir miktar S içeren bir kimyasal bileşime sahiptir.
BÖLÜM 5: Manto Yeryuvarının kabuk kesiminden çekirdeğine kadar devam eden bölümü olup,üst ve alt manto olarak iki bölüme ayrılır. Üst manto, Moho süreksizliğinden başlayarak, 670 km derine kadar devam eder. Litosferin alt kısmını (litosferik manto) ve astenosferi kapsar. Litosfer, yeryuvarını saran en dış kabuktur ve hareketli okyanusal ve kıtasal levhalardan oluşur. Litosferin tabanı S dalgalarının hızlarında çok ani bir düşüşün olması ile karakteristiktir. Bu zon, özellikle okyanusal kabuk altında sıcaklığın yaklaşık 1200 oC olduğu bir bölgedir (astensofer=litosferin tabanından başlayarak yaklaşık 250 km derine kadar devam eden düşük hız zonu). Bu zonda bütün sismik dalgalar zayıflar.Bu da astenosferin kısmen ergimiş madde (~ % 1) içerdiğinin bir göstergesidir. ÜST MANTO ALT MANTO
BÖLÜM 5: Manto • Üst manto içinde iki faz dönüşüm zonu bulunur. • ~400 km derinlikteki dönüşüm zonu: Olivin yapısına sahip Mg ve Fe ortosilikatlar spinel yapısına değişim gösterir. • 2) ~670 km derinlikteki dönüşüm zonu:Bu derinlik üstmanto-alt manto sınırına karşılık gelir. ~400 km derinlikten itibaren yapısını koruyan spinel, bu derinlikte (~670 km) perovskit yapısına dönüşüm yapar. • Jeofiziksel veriler • Üst mantonun bölümsel ergimesi sonucu oluştuğu düşünülen bazaltikmağmanın incelenmesi • Yer yüzüne ulaşan ve manto kökenli olduğu tahmin edilen ultramafik kayaçlar • Uzaydan kaynaklanan parçaların (meteoritlerin) incelenmesi • Sentetik pirolit modeli
BÖLÜM 5: Manto- Jeofiziksel veriler ve bazaltik magma • Birincil (P) sismik jeofizik dalgalarının üst manto içindeki yayılım hızları 8.1-8.3 km/s dir. • P dalgalarının bu hızla yayılabileceği en uygun kayaçlar peridotitlerdir. • Peridotitlerin ergitilmesi sonucunda ilk oluşan ergiyik bazaltik bileşim oluşturur. • Yer yüzünde bazaltik mağmatik kayaçlar son derece yaygındır; Bu, mantonun peridotit bileşiminde olduğunu desteklemektedir. • Bazaltik faaliyetler (lav püskürmeleri) esnasında yapılan sismik ölçümler, deprem odağının (merkez) yaklaşık 60 km derinlikte olduğunu göstermiştir. • Bu derinlik üst mantonun üst kesimlerine karşılık gelir ve mantoda peridotitik bir kütlenin varlığına işaret eder.
BÖLÜM 5: Manto- Manto kökenli Ultramafikksenolitler Kimberlit içindeki Garnetlerzolitksenoliti Kimberley, G. Afrika • Ya ofiyolitik komplekslerde olduğu gibi, bulundukları yere tektonik olarak itilmişlerdir, • ya da hem kıta içi ve hem de okyanus içi ortamlarda gelişen silise doygun olmayan (aşırı fakir) derin manto kökenli alkalen bazaltlar veya kimberlitler içinde ksenolitler halinde yer yüzüne ulaşmışlardır. • Kimyasal ve yapısal olarak en az değişikliğe uğramış olan en az altere (en taze) ultramafik kayaç örnekleri ksenolitlerden elde edilmiştir. • Çeşitleri: • Kimberlitler içerisinde yüzeye ulaşan granatlı lerzolit (peridotit) ksenolitleri (veya nodülleri) • alkalen bazalt veya nefelinitler içerisinde yüzeye ulaşan spinel lerzolit ksenolitleri.
BÖLÜM 5: Manto- Manto kökenli Ultramafikksenolitler Kimberlit içindeki Garnetlerzolitksenoliti Kimberley, G. Afrika Kimberlitler içindeki granatlı lerzolitksenolitleri Kimberlit: Bacalar, dayklar veya siller halinde kabuk içine yerleşmiş olan, (CO2 ve H2O gibi) uçucularca zengin, Na2O içeriği düşük, K2O/Na2O oran yüksek , uyumsuz elementlerce zengin kayaçlardır. Kimberlitlerin en önemli özelliği elmas kseno-kristalleri içermeleridir. Elmasın duraylılık alanı dikkate alındığında, elmaslı kimberlitlerin 135 – 250 km arası bir manto derinliğinde oluşması gerekir. YANİ: ???? Kimberlite bacası Kimberley, G. Afrika
BÖLÜM 5: Manto- Manto kökenli Ultramafikksenolitler Kimberlit içindeki Garnetlerzolitksenoliti Kimberley, G. Afrika Kimberlitler içindeki granatlı lerzolitksenolitleri Kimberlitler içerisindeki manto kökenli ksenolitler genellikle 10 – 30 cm çaplı olup, nadiren 1 m’yi aşan büyüklüğe erişebilirler. Granatlı lerzolit, en sık görülen ksenolit. Granatlı harzburjit, harzburjit, dünit, piroksenit ve glimerit (mikaca zengin peridotitik kayaç) çok az. Granatlı lerzolitler % 63 olivin, % 30 ortopiroksen, % 2 klinopiroksen ve % 5 granat içerir. Flogopit ve amfibol aksesuar minerallerdir (uyumsuz element ve hafif NTE’ce zenginleşme) ve manto içinde uçucuların varlığına işaret ederler.
BÖLÜM 5: Manto- Manto kökenli Ultramafikksenolitler Kimberlit içindeki Garnetlerzolitksenoliti Kimberley, G. Afrika Kimberlitler içindeki granatlı lerzolitksenolitleri Granatlı lerzolitlerin kimyasal / mineralojik bileşimleri homojendir. Dokusal özellikleri farklı. Çoğunlukla iri ve eş boyutlu kristalli bir doku göstermelerine karşın, (mineral bantlaşması ve laminalanma gibi) deformasyon özelliği gösteren ve manto içinde süper plastik halde bir akıntının varlığını simgeleyen dokular da gösterebilirler.
BÖLÜM 5: Manto- Manto kökenli Ultramafikksenolitler Kimberlit içindeki Garnetlerzolitksenoliti Kimberley, G. Afrika Kimberlitler içindeki granatlı lerzolitksenolitleri • Kimyasal bileşimleri homojen. • Ancak kolaylıkla ergiyebilen bileşenlerinde bir değişim gözlenebilir.Bu değişim bu ksenolitlerinmağma oluşturma potansiyelini de etkiler. • Bu nedenle granatlı ksenolitler • üretken(kolay ergiyebilen elementlerce zengin = fertile) ve • kısır (kolay ergiyebilen elementlerce fakir = infertile) olarak iki gruba ayrılırlar.
BÖLÜM 5: Manto- Manto kökenli Ultramafikksenolitler Kimberlitler içindeki granatlı lerzolitksenolitleri
BÖLÜM 5: Manto- Manto kökenli Ultramafikksenolitler Kimberlitler içindeki granatlı lerzolitksenolitleri aksesuar mineraller: Flogopit ve amfibol Bu gibi Al, Ca, Ti, Na ve K (ve uçucular bakımından zengin) minerallerin varlığı, granatlı lerzolitlerinmağma oluşturma potansiyelini artırır. Ana elementler açısından,kısır granatlı ksenolitlerde Al, Ca, Ti, Na ve K içeriklerinde azalma ve Mg / (Mg+Fe) ile Cr / (Cr+Al) oranlarında artış gözlenir. Bu açıdan, granatlı lerzolitler en üretken, dünitler ise en kısır peridotit türüdür. Çünkü, ergime ve mağma oluşumu ile, granatlı lerzolit içindeki minerallerden flogopit, amfibol, klinpiroksenler ve hatta granat tüketildiğinden (ergitildiğinden), geriye sadece olivin ve ortopiroksenden oluşan bir kalıntı kalır. Bu kalıntı bileşim Mg ve Cr bakımından zengin, buna karşın Al, Ca, Ti, Na ve K bakımından fakirleşmiş dünitin bileşimini verir. Bu nedenle manto ksenolitlerinden dünit, granatlı lerzolit bileşimindeki mantodan bazaltik mağmanın oluşup ayrılmasından sonra geriye kalan kısım olmalıdır
BÖLÜM 5: Manto- Manto kökenli Ultramafikksenolitler Alkali bazaltlar içindeki ksenolitler Kimberlit içindeki Garnetlerzolitksenoliti Kimberley, G. Afrika Kimberlitlerle kıyaslandığında, alkali bazalt-nefelinitik kayaçlar, mantonun daha sığ kesimlerden kaynaklanırlar. Dolayısıyla, içerdikleriksenolitler mantonun bu daha sığ kesimine ait veriler sunarlar. Alkalen bazaltlar, kıtasal ve okyanusal olabilir. Her ikisinin mineralojik ve kimyasal bileşimi değişkendir. Ksenolitlerdünitten lerzolite kadar değişen bileşimlerde olabilirler. En yaygın gözlenen ksenolitlerspinellerzolitlerdir (yani Al içeren mineral spineldir). Spinellerzolit
BÖLÜM 5: Manto- Manto kökenli Ultramafikksenolitler Alkali bazaltlar içindeki ksenolitler Kimberlit içindeki Garnetlerzolitksenoliti Kimberley, G. Afrika Spinellerzolitlerin mineralojik bileşimi: % 66 ol., % 24 ortopir., % 8 klinopir., %2 spinel Kimberlitler içindeki granatlı lerzolitler: % 60 ol., % 30 orpir., % 2 klpir., % 5 garnet Bu ksenolitlerin mineralojik bileşimleri üst mantonun mineralojik olarak kompleks ve değişken bir yapıya sahip olduğunu gösterir. Üst mantonun ortalama kimyasal bileşimi: % 44 SiO2, % 2 Al2O3, % 8 FeO, % 2 CaO, % 42 MgO ve % 2 diğerleri. Spinel lerzolit Sadece SiO2 ve MgO mantonun ağırlık olarak % 86sını oluşturur. Bu nedenle üst mantonun başlıca olivin [(Mg, Fe) SiO4] ve ortopiroksenden [(Mg, Fe) SiO3] oluşmuş olduğu söylenebilir.
BÖLÜM 5: Manto- Meteoritlerden elde edilen veriler Kondiritler, silikat mineralleri (olivin + piroksen) ve değişen oranlarda metal alaşımları içerirler. Bu minerallerin bileşiminde bulunan Mg, Si, Al, Ca ve Fe gibi uçucu olmayan elementlerin bolluk oranı, bu elementlerin güneş sistemindeki bolluk derecelerine benzer. • Bu nedenle, kondiritler yeryuvarının ortalama bileşimini belirlemede kullanılabilir. Özellikle C tipi karbonatlı kondiritler, güneş sistemine ait gaz bulutunun ilksel bileşimini yansıtır. Bu nedenle yeryuvarının da bu malzemenin yoğunlaşması sonucu oluştuğu varsayımından hareket edildiğinde, C tipi kondiritler mantonun bileşimini hesaplamada kullanılabilir. • Bu hesaplamalar sonucunda: • SiO2+ MgO + FeO > % 90 ve diğer oksitler < % 4 • Al2O3+ CaO + Na2O = % 5-8 • Mantonun % 98’den fazla bir kısmı 1) ve 2)’de verilen bu altı oksitten oluşur ve bunlar dışında hiçbir oksit % 0,6’dan fazla bir oranda bulunmaz
BÖLÜM 5: Manto- Meteoritlerden elde edilen veriler Bu kimyasal bileşim sadece ve sadece lerzolitlerden elde edilebilir. Bu sonuç, alkalen bazalt ve kimberlitlerde bulunan ksenolitlerden elde edilen sonuçlarla da uyuşmaktadır. Meteoritlere göre bileşim: SiO2+ MgO+ FeO> % 90 + < % 4 diğer oksit Al2O3+ CaO+ Na2O = % 5-8 Ksenolitlere göre bileşim: % 44 SiO2, % 2 Al2O3, % 8 FeO, % 2 CaO, % 42 MgO ve % 2 diğerleri. Jeolojik zaman sürecinde, kabuğun oluşumuna yol açan (kısmi ergime ve mağma oluşumu gibi) olaylar nedeniyle manto devamlı ve geri döndürülemez bir değişime uğramıştır. Ancak kabuğun yeryuvarının % 1’den daha az bir kısmını kapsaması nedeniyle mantoda meydana gelen bu değişim fazla önemsenecek bir boyutta değildir. Dolayısıyla yukarıda verilen bileşim geçerlidir.
BÖLÜM 5: Manto- Pirolit Modeli Manto kökenli bir çok ultramafik kayaç ksenolitlerinin kimyasal bileşiminde Ca, K, Sr, Ba ve diğer bazı element içerikleri çok azdır. Halbuki, bu elementler bazaltik kayaçların bileşiminde önemli rol oynar. Bu nedenle bu tür peridotitler (ksenolitler) kısmî ergime sonucunda bazaltik mağma oluşturamaz. Bunlar ancak, ana kütleden (manto peridotiti = lerzolit) bazaltik bir mağmanın oluşup ayrılmasından sonra geriye kalan kalıntılar olabilirler. Buna göre mantonun kimyasal bileşiminin üç kısım (tüketilmiş) peridotit ve bir kısım bazaltın karışımı olabileceği düşünülmüştür. Bu tür bir kayacın mineral bileşimi başlıca piroksen ve olivinden oluşacağı için, bu modele pirolit modeli adı verilmiştir.
BÖLÜM 5: Manto- Pirolit Modeli Böyle bir kayaç, bölümsel ergime sonucunda tipik bir bazaltikmağma oluşturur ve geriye dünit veya harzburjittürü (tüketilmiş) peridotit kalır. Yani, granatlı veya spinellilerzolitler tüketilmemiş manto peridotitleridir ve bu kayaçların bölümsel ergimesi sonucunda oluşan bazaltikmağma olivinli alkalen bazaltları oluşturur. Tüketilmiş manto Tüketilmemiş manto peridotiti Alkalen bazalt + Bölümsel Pirolit Alp tipi peridotit (dünit, harzburjit) Ergime Ergime Bölümsel Toleyitik bazalt Okyanusal toleyit
BÖLÜM 5: AltManto ÜST MANTO ALT MANTO Olivin (Mg, Fe)2 SiO4 d = 3.32 g/cm3 Spinel MgAl2SiO4 d = 3.64 g/cm3 Perovskit CaTiO3 d = 4.3 g/cm3 Periklaz (MgO); d= 3.78 g/cm3 Stişovit (SiO2); d= 4.35 g/cm3
BÖLÜM 5: KABUK; Giriş • Kabukta en yoğun olarak bulunan elementler : • Silikat minerallerinin çatısını oluşturan oksijen ve silisyum • Si ve O dışında silikatlar içindeki diğer elementler • Nabit halde (metal ve alaşım olarak) bulunan elementler • Oksit, karbonat, sülfat veya fosfat gibi basit veya karmaşık oksitler halinde bulunan elementler • sülfitler veya halitler halinde bulunan elementler Yani mineraloji çok karmaşık. Ortalama bolluk derecelerini belirlemek zor. 1900’lü yıllardan beri çalışmalar yapılmaktadır. İlk çalışmaları yapanlar CLARK ve WASHINGTON. Gelişen teknolojik imkanlar sonucunda, elementlerin yer kabuğunda değişik kayaç birimleri içindeki bolluk dereceleri belirlenmiş ve bu değer CLARK değeriolarak adlandırılmıştır
BÖLÜM 5: KABUK; Giriş • Kabukta mağmatik, sedimanter ve metamorfik kayaçlar bulunur. • Metamorfik kayaçlar ilksel olarak sedimanter veya mağmatik kayaçlardan oluşur. • Sedimanter kayaçlar yer kabuğunun yaklaşık % 5’ ini oluşturur. • Bu nedenle, kabuğun genel kimyasının hesaplanmasında mağmatik kayaçlar kullanılır.Mağmatik kayaçlar mağma kökenli ve bu nedenle plaka tektoniği önemlidir.
Amerika Plakası Asya Kıtası Yaklaşan Plakalar Çarpışma Zonu Afrika Kıtası Pasifik Okyanusu Plakası BÖLÜM 5: KABUK; Giriş Mantodaki konveksiyon akımları sonucunda, bir taraftan yer kabuğuna yeni malzeme eklenirken, diğer taraftan ona eşdeğer büyüklükte kabuk malzemesinin yitirilmesi gerekir. Mantodaki konveksiyon akımlarının gelişmesini sağlayan enerji, mantoda bulunan 238U, 232Th ve 40K gibi izotopların radyoaktif bozunmasıdır.
BÖLÜM 5- Kabuk: Kıtasal Kabuk Ortalama kalınlığı 30-50 km, nadiren 80 km’ ye varan kabuklar var. Kendi içerisinde homojen değil: granodiyoritikve tonalitik bileşime sahip üst kabuk daha bazik kayaçların yer aldığı alt kabuktan oluşur. Yeryuvarında değişik bölgelerdeki kıtasal kabuklardan alınan çok sayıda mağmatik, metamorfik ve tortul kayaçların kimyasal analizleri ortalama kıtasal kabuk bileşimini verir. P dalga hızı = 6,5 km/sn Conrad süreksizliği P dalga hızı = 6,9 km/sn
BÖLÜM 5- Kabuk: ÜstKıtasal Kabuk • Kimyasal olarak: • Üst kabuk K, Rb, Ba, U ve Th gibi uyumsuz elementlerce zengindir ve mantoya göre negatif bir Eu anomalisi gösterir. • Okyanusal kabukla kıyaslandığında, kıtasal kabuk, SiO2, TiO2, Al2O3, Na2O ve K2O bakımından daha zengindir. • Ayrıca kıtasal kabuk içinde bulunan (kıtasal akıntı tipi) volkanik bazaltik kayaçlar okyanus ortası sırtlarda oluşan eşleniklerine göre daha düşük Mg değerlerine sahiptir. Kıtasal kabuktaki bazaltik kayaçlarda Mg değeri (Mg/[Mg+Fe]) < 0,7 dir. Buna karşın Fe içerikleri daha yüksektir Mineralojik Bileşim: % 12 kuvars, % 39 plajiyoklas, % 12 alkali feldspat, % 5 mikalar, % 5 amfiboller, % 11 piroksenler ve % 3 olivinden oluşur.
BÖLÜM 5- Kabuk: AltKıtasal Kabuk Alt kabuğun bileşimi üst kabuktan daha farklıdır ve bileşimi konusunda üç farklı yorum yapılabilir. Alt kabuk bazalt bileşimindedir. Bu tür bir kayacın bünyesinde kalsiyumlu plajiyoklas, ojit ve olivin bulunur. Bu mineraller yüksek sıcaklık ve basıncın egemen olduğu alt kabuk ortamında duraylı kalamazlar. Bu durumda üç durum söz konusudur. 1) Alt kabuk amfibolit bileşiminde olur 2) Alt kabuk eklojitbileşiminde olur 3) Alt kabuk granülit bileşiminde olur Eğer ortamda su buharı varsa, bazaltik bileşimamfibolitedönüşür. Aynı şartlarda su buharı bulunmaması durumunda ise, bazaltik bileşim eklojit ve/veya granülit türünde yoğun bir metamorfik kayaca dönüşür.
BÖLÜM 5- Kabuk: AltKıtasal Kabuk Eğer ortamda su buharı varsa, bazaltik bileşimamfibolitedönüşür. Aynı şartlarda su buharı bulunmaması durumunda ise, bazaltik bileşim eklojit ve/veya granülit türünde yoğun bir metamorfik kayaca dönüşür. Eklojitfasiyesi: T ~650ºC and P >10-12 kb Granulitfasiyesi : T ~760ºC ( P ~7-10 kb) Amfibolitfasiyesi: T ~600ºC (P ~6-8 kb)
BÖLÜM 5- Kabuk: AltKıtasal Kabuk Eklojitteki sismik dalga hızı alt kabuk ortamına göre daha fazladır. Ayrıca eklojitin yoğunluğu üst manto peridotitlerinin yoğunluğundan daha yüksektir. Bu nedenle eklojitin alt kabukta bulunması durumunda, mantonun üzerinde bulunması mümkün olamayacaktır. Dolayısıyla alt kabuğun bileşimi eklojit olamaz. Amfibolit üzerinde laboratuarda gerçekleştirilen deneyler, amfibolitin sismik dalga hızlarının alt kabuk ortamına uygun olduğunu ortaya koymuştur.Yani amfibolit alt kabuk bileşimini oluşturabilir. Alt kabuğun nötr olması ve buhar basıncının düşük olması durumunda granülit oluşması mümkündür. 1) Granülitik kayaçlar kıtalar içerisinde aşınmış metamorfik kayaçlar arasında görülebilir. 2) Granülitin fiziksel özellikleri alt kabuk ortamına uygun dur. Bu nedenle: granülitik bileşim, alt kabuğun olası bileşimine en uygun bileşim gibi gözükmektedir.
BÖLÜM 5- Kabuk: AltKıtasal Kabuk Granülitler, üst kabuk gnayslarından daha az K2O ve SiO2, fakat daha çok Al2O3, Fe2O3, MnO, CaO ve Na2O içerirler. İz element içeriklerinde ise durum daha çok belirgindir: Granülitler, üst kabuk metamorfitlerinden Rb ve Th içeriği açısından yaklaşık üç, U içeriği açısından ise yaklaşık dört kez daha fakirdir.
BÖLÜM 5- Kabuk: AltKıtasal Kabuk Buna göre kabuğun genelinde bir zonlanma vardır: Kabuğun alt bölümleri nötr bileşimde (% 55-60 SiO2); üst bölümleri ise bir derece daha asit karakter (% 60-65) gösterir. Bu zonlanma potasyum ve bazı iz elementler açısından çok daha belirgindir. Zonlanmanın nedeni, kıtasal kabuğun derinlerinde meydana gelebilecek olan bölümsel ergime olabilir.
BÖLÜM 5- Kabuk: AltKıtasal Kabuk • Zonlanma ve nedeninin gerekçesi: • Granitler, ortalama kıtasal kabuk bileşimlerinden ve bazaltlardan daha çok miktarda K2O içerirler. • S-tipi granitler olarak adlandırılan alkali granitler kıta kabuğunun bölümsel ergimesinden oluşarak daha yüksek bölümlere yükselmişlerdir. • Bu tür bir ergime ve granitikmağmatik faaliyetin gelişimi esnasında U, Th ve K gibi uyumsuz elementler, oluşacak olan ergiyik faza geçerler ve üst kabuk bu elementler bakımından zenginleşir; alt kabukdagöreceli olarak fakirleşir.
BÖLÜM 5- Kabuk: OkyanusalKabuk Okyanusal kabuk ve altındaki üst manto malzemesi, katı ve kırılgandır. Ancak bu katılık 70-80 km derinliğe kadar devam eder. Bu derinlik, P dalga hızlarının 8,1 km/sn’ den 7,9 km/sn’ ye düştüğü litosferin alt sınırıdır (yani astenosfer; T=1300-1600oC; ortam katı, tam ergimiş değil). Ergimenin sağlanabilmesi için üç yardımcı faktörden birinin varlığı gerekir. a) T’yi arttırmak, b) PH2O’yu artırmak), c) Basıncı düşürmek.
BÖLÜM 5- Kabuk: OkyanusalKabuk Bölümsel ergime ile oluşan silikat ergiyiği oluştuğu katıya göre %20 daha az yoğundur. Bu yoğunluk farkı, ergiyiğin önce küçük cepler daha sonra da magma odaları şeklinde yükselmesine yol açacaktır.
BÖLÜM 5- Okyanusal Kabuk Mağmanın Depolanması ve çıkışı: Yavaş Açılma • Atlantik ortası sırt • Toplam açılma hızı 2-4 cm/yıl’ dır. • 25-30 km genişlikte rift vadisi. • 3-9 km genişlikte iç vadi • İç vadide yoğun volkanik aktivite. • İç vadinin kenar kesimleri fay kontrollü; faylar boyunca yüksekliği 300 m’ ye ulaşan volkanik tepecikler • Okyanus ortası sırt boyunca açılma sonunda bu tepecikler okyanus ortası sırtın bir tarafında kalırlar. Yani volkanizma zaman ve mekanda devamlı değil, yavaş ve zaman zaman gelişir.
BÖLÜM 5- Okyanusal Kabuk Mağmanın Depolanması ve çıkışı: Yavaş Açılma • Yavaş açılmada okyanus OOSE altında devamlı bir mağma odası yok. • Kabuğun gelişimi devamlı bir mağma sızıntısı ile gerçekleşir ( “devamlı sızıntı modeli” = küçük ölçekli mağma odacıkları ) • Birbirlerinden ayrı volkanik tepecikler bunun en büyük delilidir. • Bu şekilde oluşan mağma kütleleri, kırılgan kabuk içerisinde oluşan kırık sistemleri boyunca yükselir. Böylece gelişen mağmatik aktivite, katmanlı yapısı iyi gelişmemiş bir okyanusal kabuk oluşturur. • Açılma hızı artarsa, küçük boyutlu mağma kütleleri oluşur
BÖLÜM 5- Okyanusal Kabuk Mağmanın Depolanması ve çıkışı: Hızlı Açılma • Pasifik Okyanusu • Açılma hızı toplam 12-14 cm/yıl’dır. • İyi gelişmiş bir merkezi rift bulunmaz. • Açılma ekseni boyunca yastık lavlardan oluşan devamsız küçük volkanik tepecikler • Volkanik faaliyet yaklaşık 2,5-3 km uzunluğunda bir zon boyunca gözlenir. • Bu zonun dışında faylar ve kırıklar bulunur, ki bunlar horst-graben yapısıdır. Ancak atım yavaş açılmalı OOSE’ne göre daha az. • Bu volkanik tepeciklerin her iki yanında yığışım yapan lav göllerinden oluşan büyük düzlükler yer alır. Bu düzlükler hızlı ve yavaş açılmalı OOSE’leri arasındaki en önemli farklılıktır.
BÖLÜM 5- Okyanusal Kabuk Mağmanın Depolanması ve çıkışı: Hızlı Açılma • Açılma hızı yüksek OOSE’leri altında büyük ölçekli bir mağma odası bulunur. Son derece iyi gelişmiş katmanlanma • OOS boyunca açılma oldukça, mağma odasındaki mağmanın bir kısmı dayklar vasıtasıyla yükselir, mağma odasının kenarlarında da soğumaya bağlı olarak gabro oluşur. • Mağma odasının tabanında ise katmanlı bazik ve ultrabazik kayaçlar oluşur. Bu model sonsuz soğan modeli olarak adlandırılmıştır .
BÖLÜM 5- Okyanusal Kabuk Mağmanın Depolanması ve çıkışı: Hızlı Açılma • Büyük mağma odasının çok daha alt kesimlerinde mağma oluşumu devam eder. Bölümsel ergime sonucunda oluşan bu yeni mağma hemen büyük mağma odasına çıkamaz. Bunun için belirli bir büyüklüğe erişmesi gerekir. Dolayısıyla, mağma odasına yeni mağma katılması peryodiktir ve bu yeni mağma katılma hızı eksen açılma hızına orantılıdır.
