Kayaç

Kayaç, çeşitli minerallerin veya mineral ve taş parçacıklarının bir araya gelmesinden ya da bir mineralin çok miktarda birikmesinden meydana gelen katı birikintilerdir. Kayaç terimi eski Türkçede sahre, yeni Türkçede külte ve yabancı dillerdeki rock, roche, gestein sözcükleri karşılığı kullanılmaktadır.

Kayaçlar oluşumları sırasındaki doğal ortamı yansıtan bir çeşit belge niteliğinde görülebilir. Yer kabuğunun jeolojik gelişmesinin izleri bu çeşit kayaçlar üzerinde işlenmiştir. Bu nedenle yer tarihinin doğal belgeleri sayılırlar.

Kayaçlar, mineral yapılarına, kimyasal bileşenlerine, barındırdığı bileşenlerin dokularına ve oluşumuna neden olan etmenlere göre sınıflandırılmaktadır. Bu belirleyiciler yardımıyla yapılan sınıflandırma, üç ana kayaç türünü içerir; bunlar Magmatik kayaçlar, Tortul ve Başkalaşım kayaçlarıdır. Bu sınıflandırmada daha çok parçacıkların büyüklükleri temel alınmıştır.

Bir kayacın başka bir kayaca dönüşümü, kayaç döngüsü adı verilen bir jeolojik modelle gösterilmektedir. Kayaçlarla ilgilenen bilim dalına petrografi adı verilir.

Kayaçlar, düzenli kimyasal bir bileşikten oluşan homojen katılar olan mineral tanelerinden oluşur. Kayayı oluşturan taneler ve mineraller kimyasal bağlarla bir arada tutulur. Bir kayadaki minerallerin türleri ve bolluğu, oluşma şekline göre belirlenir.

Çoğu kaya, silikat mineralleri, kristal kafeslerinde silikon oksit tetrahedra içeren bileşikler içerir ve bilinen tüm mineral türlerinin yaklaşık üçte birini ve yer kabuğunun yaklaşık %95'ini oluşturur. Kayaçlar ve minerallerdeki silis oranı, isimlerini ve özelliklerini belirlemede önemli bir faktördür.

Kayaçlar mineral ve kimyasal bileşimi, geçirgenlik, bileşen parçacıklarının dokusu ve parçacık büyüklüğü gibi sınıflandırmaya göre sınıflandırılır. Bu fiziksel özellikler kayaları oluşturan süreçlerin sonucudur. Zaman içinde kayalar, Kayaç döngüsü adı verilen jeolojik bir model tarafından tarif edildiği gibi, bir kayaç türünden diğer kayaç türüne dönüşebilir. Bu dönüşümle üç kayaç sınıfı oluşturur: Magmatik, Tortul ve Metamorfik.

Erimiş halde bir silikat hamuru durumunda olan magmanın veya akkorun yer kabuğunun derinliklerinde veya yeryüzünde soğuyarak katılaşması sonucu meydana gelen kayaçlardır. Bunların genel karakterleri ise, 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, dünyanın mantosunda veya kabuğunda önceden var olan kayaların kısmi erimeleriyle oluşur. Kayanın erimesine üç temel işlem neden olur. Bunlar; sıcaklıkta bir artışın olması, basınçta bir azalma olması veya bileşiminde bir değişikliğin olmasıdır. Yerkabuğunun hacimce yaklaşık %65'i magmatik kayalardan oluşur ve bu da magmatik kayaçları en bol bulunan kayaçlar haline getiriyor. Bunları %66'sı bazalt ve gabrodur, %16 granittir, %17'si granodiyorit ve diyorittir. Sadece %0.6'sı siyenit ve %0.3'ü ultramafiktir. Okyanus kabuğunun önemli birleşimi olan bazalt %99'unu oluşturur. Granitoidler olarak bilinen granit ve benzeri kıta kabuğuna hakimdir.

Yükselen magmanın yeryüzüne erişmeden kabuk içinde herhangi bir derinlikte yerleşmesi ve katılaşması ile oluşan kayalara denir. Derin seviyelerde yerleşen ve katılaşan magmatik kütlelere derinlik kayaları da denir.

Plütonik kayalar 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.

Bunlara yüzey kayaçları da denir; bunlar yarı kristalli, porfirik yapılıdır. Kayaç, çoğu kez gözle görülebilen mineral fenokristalleri ve kristal olmayan, camsı bir hamurdan oluşmaktadır. Örneğin; andezit, riyolit, bazalt gibi.

Kayaların 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.

Bu kayaçlar kimyasal, fiziksel (kırıntılı) ve organik tortullar olmak üzere üçe ayrılır. Kimyasal tortullar, suların içindeki eriyik maddelerin çökmesi ile oluşmuş olup kireç taşı, traverten, jips ve kaya tuzu gibi örnekler barındırır. Bu tortullar, Dünya'daki tüm tortulların %65'ini kapsar. Fiziksel tortullar, kayaçların parçalanması ile oluşan kırıntılı malzemelerin oluşturduğu kayaçlar olup, konglomera, kum taşı ve kil taşı gibi örnekleri içinde bulundurur. Bu tortullar, tüm tortulların %20-25'ini kapsar. Son olarak organik tortullar, bitki ve hayvan kalıntılarının birikmesi sonucunda oluşan kayaçlar olup, petrol, kömür gibi örnekler barındırır. Bu tip tortullar, tüm tortullar içinde %10-15 kısmını kapsar. Tüm tortul kayaçlar Dünya'nın yüzeyinde veya yüzeyine yakın tabakalarında oluşur.

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.

Organik tortul kayaçların sınıflaması ve adlandırılması eskiden beri organizmaların kavkılarını ve iskeletlerini oluşturan başlıca maddelerin kimyasal bileşimlerine göre yapılmaktadır; Örneğin, kireçli, silisli, bitümlü, fosfatlı gibi.

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.

Tortul veya magmatik diğer kayaçların sıcaklık, basınç, gerilme ve kimyasal aktivitesi olan sıvılar etkisi ile değişmeleri, başkalaşmaları sonucu meydana gelirler. Genellikle kristallerden oluşmuş, paralel yapılı kayaçlardır. Bunlara kristalin şistler de denir. 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 duyarlılık 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. Metamorfizmanın aslı da budur.

Metamorfizma olayı büyük ve sıcak bir magma kütlesinin çevresinde meydana geldiği zaman kontakt veya termal metamorfizmadan; büyük bir fay veya bindirme düzlemi kenarında oluştuğu takdirde dislokasyon veya kataklastik metamorfizmadan söz edilmektedir; jeosenklinallerde (dalma-batma zonlarında) dağ oluşum hareketleri (orojenez) ile birlikte meydana gelen metamorfizmaya rejiyonal termo- dinamo metamorfizma; dip kısımlarının yavaş yavaş çökmesi ile on binlerce metre kalınlıkta tortuların (sedimentlerin) biriktiği okyanus havzalarında gelişen metamorfizmaya da çökme veya gömülme metamorfizması denilir.

Bu üç ana kayaç türü — magmatik, tortul ve başkalaşım — daha birçok alt dala ayrılır. Yine de bu ilintili kayaçlar arasında sert ve sıkı sınırlar yoktur. Bileşenlerinde yer alan minerallerdeki boyutların artıp azalması, bir kayacı başka bir kayaç hâline getirebilmektedir. Bu nedenle, belli özellikler için hazırlanan dereceler için hazırlanan tanımlamalar sayesinde herhangi bir kayaca isimler verilebilmektedir. Bir de bazı kayaçlar elmas yapımında kullanılır.

Kayaçlar, insanoğlu için kültürel ve teknolojik anlamda büyük bir etkiye sahiptir. Homo sapiens ve diğer insansılar tarafından iki milyon yıldan beri kullanılan kayaçlar, insanlar için teknolojinin temel ögelerinden biridir. Taşların madenlerden çıkartılarak çeşitli amaçlar için kullanılması, en eski teknolojik ilerlemelerden biridir. Ancak bu süreç çeşitli yerlerde farklı madenlerin ve taşların bulunması nedeniyle farklı zamanlarda ilerleme gösterdi.

Tarih öncesi devirler arasında Taş çağı, Bronz çağı ve Demir çağı gibi çağlar yer almaktadır. Her ne kadar Taş çağı görünürde tüm dünya medeniyetleri üzerinde sona erdiyse de, birçok kayacın, binaların ve altyapıların inşasında kullanılmasına devam edilmiştir. Kayaçlar bu anlamda kullanıldığında kesme taş adıyla anılır.

Madencilik, değerli minerallerin veya diğer jeolojik malzemelerin yeryüzünden, bir cevher gövdesinden veya tabakadan çıkarılmasıdır. Terim bir de toprağın çıkarılmasını içerir. Madencilik ile geri kazanılan malzemeler arasında ana metaller, değerli metaller, demir, uranyum, kömür, elmas, kireçtaşı, petrol şist, kaya tuzu, potas, inşaat agregası ve kaya içerir. Madencilik, tarımsal süreçler yoluyla yetiştirilemeyen veya bir laboratuvar veya fabrikada yapay olarak oluşturulamayan herhangi bir malzemeyi elde etmek için gereklidir. Daha geniş anlamda madencilik, herhangi bir kaynağın (örneğin petrol, doğalgaz, tuz hatta su) topraktan çıkarılmasına denir.

Kaya ve metal madenciliği tarih öncesi çağlardan beri yapılmıştır. Modern madencilik süreçleri; maden yataklarının araştırılmasını, önerilen bir madenin kâr potansiyelinin analizini, istenen malzemelerin çıkarılmasını ve son olarak madenciliğin sona ermesinden sonra diğer kullanımlar için hazırlanması için arazinin ıslahını içerir.

Madencilik süreçleri, hem madencilik işlemleri sırasında hem de madencilik sona erdikten sonraki yıllar boyunca çevre üzerinde olumsuz etkiler yaratabilir. Bu potansiyel etkiler, dünya ülkelerinin çoğunun madencilik faaliyetlerinin olumsuz etkilerini yönetmek için düzenlemeler kabul etmesine yol açmıştır.