Sedimantoloji

Jeolojinin bir alt bilimi olan sedimantoloji biliminin konuları, yer kabuğundaki tortulların ve tortul kayaçların tanımlanması, sınıflandırılması ve orijininin araştırılması olarak sıralanabilir. Sedimantoloji, jeoloji içerisinde önemli bir yere sahiptir. Bunun nedeni yerkürenin yüzeyinin %75'i kadarının tortul (sedimanter) kayaçlardan oluşmuş olması ve şu anda kullanılan karbon bazlı (hidrokarbonik) enerji kaynaklarının (petrol, kömür) tamamına yakınının bu tortul kayaçlardan çıkarılıyor olmasıdır. Ayrıca sedimenter sahalar çok verimli topraklara sahiptir. İklim şartlarının da uygunluğu yanında diğer şartların uygun olması durumunda tarım için çok önemli alanlar olabilirler.
Sedimantoloji, kum, silt ve kil gibi modern tortullar ve bunların oluşumu (erozyon ve ayrışma), taşınması, birikmesi ve diyajenez ile sonuçlanan süreçleri kapsar. Sedimantologlar, tortul kayaçlar ve tortul yapıların gözlemleri yoluyla jeolojik tarihi yorumlamak için modern süreçlere ilişkin anlayışlarını hayata geçirirler.
Tortul kayaçlar, dünya yüzeyinin ortalama %75'ini kaplamaktadır. Dünya'nın oluşumundan itibaren oluşan birçok kayaç hakkında bilgiler barındırır. Sedimantoloji, kayaç katmanları arasındaki fiziksel ve zamansal ilişkilerin incelenmesi ile ilgili olan stratigrafi ile de yakından bağlantılıdır.
Bugün dünyayı etkileyen süreçlerin geçmiştekiyle aynı olduğu fikri, kayaçtaki tortullaşmanın nasıl oluştuğunu belirlemenin temelini oluşturmuştur.
Tortul Kayaç Türleri
Tortul kayaç türleri; kırıntılılar, karbonatlar, evaporitler ve kimyasallar olmak üzere dört bölüme ayrılır.
Kırıntılı kayaçlar, öncül kayaçların aşınması ve kayaçlardan kopan parçacıklardan oluşmaktadır. Bunlar, tane boyutlarına ve bileşimlerine göre sınıflandırılır. Geçmişte, "Kırıntılı Tortul Kayaçlar" terimi, silika bakımından zengin kırıntılı tortul kayaçları tanımlamak için kullanılmıştır.
Organik tortul kayaçlar, biyolojik kalıntıların birikmesinden oluşan önemli tortulardır. Kırıntılı tortul kayaçların havzasında bulunmaktadır.
Karbonatlar, çeşitli organik ve inorganik işlemlerle çöken çeşitli karbonat minerallerinden (çoğunlukla kalsiyum karbonat (CaCO3)) oluşur. Karbonat kayaçlarının çoğu resif malzemesinden oluşur.
Evaporitler, dünya yüzeyindeki suyun buharlaşmasıyla oluşur. Halit ve alçı taşı bu türe örnektir.
Bazı karbonatlar da dahil olmak üzere kimyasal tortul kayaçlar, sulu çözeltiden minerallerin çökeltilmesiyle biriktirilir. Jaspilit ve çört buna örnektir.
Tortul Kayaçların Önemi
Tortul kayaçlar, modern ve antik toplumların yararlandığı başlıca kayaç türüdür.
Sanatsal alanda; mermer, başkalaşıma uğramış bir kireç taşı olmasına rağmen, estetik ve sanat açısından tortul kayaçların kullanımına bir örnektir.
Mimari alanda; tortul kayaçlardan elde edilen taş (kumtaşı vb.) çatı kaplaması ve yük taşıyıcı payandalar için kullanılır.
Endüstriyel alanda; çanak, çömlek ve seramik kilden, çimento ve kireç ise kireç taşından oluşmaktadır.
Ekonomik alanda; büyük miktarda kurşun, çinko, gümüş yatakları, büyük bakır yatakları, altın, tungsten, uranyum yatakları ve cevher yatakları gibi birçok değerli mineral, değerli taşlar ve endüstriyel minerallerin büyük yatakları tortul kayaçların içerisinde yer almaktadır.
Enerji alanında; tortul kayaçlar, petrol yağlarını biriktirir ve petrol üretimine katkı sağlar. Kömür ve yağlı şist de tortul kayaçların içerisinde yer alır. Dünya'daki uranyum enerji kaynaklarının da büyük kısmı tortul kayaçlar içerisinde barınmaktadır.
Yer altı suyu oluşumunda; tortul kayaçlar, Dünya'nın yer altı suyu akiferlerinin büyük bir bölümünü içinde barındırır.
Temel prensipler
Tortuları inceleyen sedimantolojinin amacı, kaya birliğini bir araya getirmek için harekete geçen biriktirme koşulları ve bir havzadaki kaya birimlerinin tortul dizilerin ve havzaların evriminin tutarlı bir şekilde anlaşılması ve böylece Dünya'nın jeolojik tarihini bir bütün olarak tutarlı bir şekilde anlamaktır.
Bunun bilimsel temeli, antik tortul kayaçların içindeki tortuların bugün Dünya yüzeyinde biriken tortularla aynı şekilde biriktisi olduğunu belirten tektipiterlik ilkesidir.
Tortullar, tortuların içinde ortaya konulmuştur; şu anda tortuların şekli, tortul malzemenin kaynağından diyagenez den sonra üzerlerinde ortaya çıkan streslere kadar, geçmişin ve tortuları etkileyen tüm olayları yansıtmaktadır.
Süperpozisyon prensibi sedimanter dizilerin yorumlanması için önemlidir ve tortuların genellikle yoğun bir şekilde katlandığı veya deforme olduğu eski metamorfik arazilerde veya kıvrım ve itme kemerlerinde, gençliğin göstergelerini veya dereceli yatak takımlarını tanımak tortul bölümün ve genellikle bölgenin deformasyon ve metamorfik yapısının yorumlanması için önemlidir.
Tortularda katlama orijinal yataylık prensibi ile analiz edilir, bu da tortuların çoğu tortu türü için temelde yatay olan repose açılarında birikmelerini belirtir. Böylece, genç yönü bilindiğinde, kayalar "açılmak" ve içerdiği tortul bilgilere göre yorumlanabilir.
Yanal süreklilik ilkesi, tortu tabakalarının fiziksel bir nesne veya topografya tarafından engellenmedikçe başlangıçta her yöne yanal olarak yayılarak ortaya çıktığını belirtir.
Çapraz kesme ilişkileri prensibi, tabaka katmanları arasında kesip giren her şeyin tabaka katmanlarından daha genç olduğunu belirtir.
Metodoloji
Tortul kayaçların doğası ve biriktirme koşulları hakkında veri ve kanıt toplamak için sedimantolojistler tarafından kullanılan yöntemler;
- Kaya biriminin çıkıntısının ve dağılımının ölçülmesi ve tanımlanması;
- Kaya oluşumunu tanımlama, kalınlığı, litolojiyi, çıkıntıyı, dağılımı, diğer oluşumlarla temas ilişkilerini belgelemenin resmi bir süreci
- Kaya biriminin veya birimlerin dağılımının haritalaması
- Kaya çekirdeğinin tanımları (hidrokarbon keşfi sırasında kuyulardan delinmiş ve çıkarılmış)
- Dizi stratigrafisi
- Bir havza içindeki kaya birimlerinin ilerlemesini açıklar
- Kayanın litolojisini anlatan;
- Petroloji ve petrografi; özellikle doku, tane büyüklüğü, tane şekli (sphericity, yuvarlama vb.), tortuların ayrıştırma ve bileşiminin ölçülmesi
- Kayanın jeokimyasını analiz etmek
- Kayanın yaşını ve kaynak bölgelere olan yakınlığını belirlemek için radyometrik tarihleme kullanımı da dahil olmak üzere izotop jeokimyası
Son Gelişmeler
Bazı çamurtaşlarının nasıl oluştuğuna dair uzun süredir devam eden anlayış, Indiana Üniversitesi (Bloomington) ve Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'ndeki jeologlar tarafından sorgulanmıştır. Science'ın 14 Aralık 2007 sayısında yayınlanan araştırma, jeologların çamurun yalnızca su yavaş hareket ettiğinde veya hareketsiz kaldığında yerleştiği yönündeki hakim görüşüne karşı çıkıyor, bunun yerine "akıntılar hızlı hareket ettiğinde bile çamurların birikeceğini" gösteriyor. Araştırma, hızlı hareket eden sularda bazı çamurtaşlarının oluşmuş olabileceğini gösteriyor: "Çamur taşları, birçok jeolojik kaydın yeniden değerlendirilmesini gerektirecek şekilde, yaygın olarak varsayılandan daha enerjik koşullar altında biriktirilebilir.
Macquaker ve Bohacs, Schieber ve ark.'nın araştırmalarını incelerken, "Bu sonuçlar, daha önce sürekli olarak durgun sular altında birikmiş olarak yorumlanan tüm çamur taşlarının eleştirel olarak yeniden değerlendirilmesini şart kılmıştır. Bu tür kayalar yaygın geçmiş iklimler, okyanus koşulları ve yörünge varyasyonları çıkarmak için kullanılır."
Çamur taşları üzerinde yapılan son araştırmalar, hem Şist gazı hem de Sıkı Petrol (veya Hafif Sıkı Petrol) oyunlarında, ticari olarak onlardan hidrokarbon üretme çabasıyla yürütülmüştür.
Ayrıca Bakınız
Kırıntılı kayaçlar
Kömür
Jeoloji
Sedimentolojide önemli yayınlar
Petrol şist
Cevher oluşumu
Kaya oluşumu
Sıra stratigrafisi
Bitki örtüsünün neden olduğu tortul yapılar