Kayaç döngüsü

Yer kabuğunu oluşturan üç temel kayaç türü vardır. Bunlar; magmatik kayaçlar, tortul kayaçlar ve başkalaşım kayaçlarıdır. Bu kayaçlar oluştukları günden bugüne kadar geçen zamanda birçok değişikliğe uğramışlardır. Her ne kadar bulundukları yerde hiç hareket etmeden kalsalar da, her biri çok uzun yıllardır süren bir değişikliğin parçasıdır. Kayaçların oluştukları günden bu yana devam eden ve farklı tür kayaçların doğal yollarla birbirine dönüşmesini açıklayan bu olaya "kayaç döngüsü" denir. Kayaç döngüsünü devam ettiren etken, doğal olaylardır. Kayaç döngüsünün geçtiği evreler:
Yer altındaki magmanın soğumasıyla oluşan magmatik kayaç, yer kabuğundaki tektonik hareketler sonucu yeryüzüne çıkar. Yüzeye çıkan bu kayaç; erozyon, yağmur suyu ve rüzgar gibi dış etkenlerden etkilenir. Bu olayların sonucunda kayaç, fiziksel ve kimyasal olarak değişime uğrar ve taşınma sonucu bir yerde çökelir. Farklı yerlerden gelen tüm çökeller, yeni gelen çökellerin de etkisiyle sıkışarak zamanla kendi içinde birleşerek taşlaşır. Ve böylelikle tortul kayacı oluşur. Oluşan bu yeni kayaç üzerine uzun bir süre daha yeni çökelmeler devam eder. Zamanla üstündeki malzeme birikeceği için kayaç basınca ve sıcaklığa daha fazla maruz kalacak demektir. Bu da tortul kayacının yapısında çok daha farklı değişimlere yol açacaktır. Basıncın ve sıcaklığın belli bir düzeye gelmesi sonucu oluşan yeni kayaç artık bir başkalaşım kayacıdır. Oldukça yüksek bir sıcaklığa maruz kalırsa başkalaşım kayacının da değişimi kaçınılmazdır ve bu sıcaklığa dayanamayan kayaç sonunda eriyerek magmatik kayaca dönüşür. Böylece döngü başladığı yere yani tekrar magmatik kayaçlara gelmiş olur. Her ne kadar burada magmatik kayaçtan başladıysa da bu döngüye aynı şekilde tortul veya başkalaşım kayaçtan da başlanabilir.
Kayaç türleri
Magmatik kayaçlar
Magmanın yükselerek yer kabuğunun içerisine girmesi veya yeryüzüne ulaşıp soğuyarak katılaşması sonucu oluşan kayaç türüdür. Magmanın sıvı halde kalması için koşullar artık mevcut değilse, soğur ve magmatik bir kayaya dönüşür. Magmatik kayaçlar çok çeşitli jeolojik ortamlarda meydana gelir. Magmatik kayaçlar temel olarak silikat minerallerinden oluşmuşlardır.
Metamorfik kayaçlar
Metamorfik veya diğer ismiyle başkalaşım kayaçları, magmatik ve tortul kayaçların çeşitli etkilerle (yüksek sıcaklık veya basınç) değişikliğe uğraması sonucu oluşur. Metamorfik kayaçlara; mermer, gnays, elmas, şist örnek olarak gösterilebilir.
Tortul kayaçlar
Atmosfere maruz kalan kayaçlar değişken olarak kararsızdır. Ayrışma ve erozyon süreçlerine tabidir. Ayrışma ve erozyon orijinal kaya parçasını daha küçük parçalara ayırır ve çözünmüş malzemeyi taşır. Bu parçalanmış malzeme birikir ve diğer malzeme ile gömülür. Tek bir kum tanesi hala oluşturulduğu Kaya sınıfının bir üyesi olsa da, birbirine kaynaşmış bu tür tahıllardan oluşan bir kayaç tortuldur. Tortul kayalar bu gömülü küçük parçaları (biyojenik tortul kayaç - fosiller) canlı organizmalar, (tortul kaya çökelti) buharlaşma nedeniyle maden taşıyan bir çözeltiden çökelti, kimyasal malzeme veya buharlaşma tarafından üretilen malzeme (kırıntılı tortul Kaya), birikerek oluşmuş olabilir. Kırıntılı kayaçlar, erozyon gibi işlemler veya bitki kalıntıları gibi organik maddelerden dolayı her türden daha büyük kayalardan ayrı olarak parçalanmış parçalardan oluşturulabilir. Biyojenik ve çökelti kayaları, diğer tüm kaya türlerinden çözünmüş kimyasallardan minerallerin birikmesinden oluşur.
Kökene dayalı sınıflandırma
Tortul kayaçlar, oluşumlarından sorumlu süreçlere göre dört gruba ayrılabilir:
Kırıntılı tortul kayaçlar
Biyokimyasal (biyojenik) tortul kayaçlar
Kimyasal tortul kayaçlar ve darbeler
Volkanizma ve diğerlerinden oluşan "diğer" tortul kayaçlar için (Dördüncü kategori küçük süreçler)
Kırıntılı tortul kayaçlar
Kil taş kökene dayalı sınıflandırma Glacial Lake Missoula, Montana, Amerika Birleşik Devletleri'nde yatırılır. Tortu kaynağından uzakta göl yataklarından gelen tortular için yaygın olan çok ince ve düz yataklara dikkat edilmesi gereklidir.
Kırıntılı tortul kayaçlar, silikat mineralleri ile çimento lanmış diğer kaya parçalarından oluşur. Kırıntılı kayalar büyük ölçüde kuvars, feldispat, kaya (litik) parçaları, kil mineralleri ve mikadan oluşur; herhangi bir mineral türü mevcut olabilir, ancak bunlar genelde yerel olarak bulunan mineralleri temsil eder.
Kırıntılı tortul kayaçlar, baskın parçacık boyutuna göre alt bölümlere ayrılır. En jeologlar kullanımı Udden-Wentworth tane boyutu ölçeği ve konsolide olmayan üç bölüme tortu ayırmaktadır: çakıl (> 2mm çapında), kum (1/16mm çapında 2) ve çamur (kil olan <1/256mm ince kum olduğu 1/16 ve 1/256mm arasında). Kırıntılı tortul kayaçların sınıflandırılması bu şemaya paraleldir; konglomeralar ve breşler çoğunlukla çakıl, kumtaşı çoğunlukla kum ve kerpiçten yapılmıştır çoğunlukla en iyi malzemeden yapılır. Bu üçlü alt bölüm geniş kategorilere göre yansıtılmış konglomera-breşler, kumtaşları ve kil taşları literatürdeki sırası bu şekilde ayrılmaktadır.
Konglomeralar ve breşler
Konglomeralar baskın olarak yuvarlak çakıllardan oluşurken, breşler baskın açısal çakıllardan oluşur.
Kumtaşları
Malta kumtaşı ile tortul kaya Aşağı Antilop Kanyonu hem mekanik ayrışma hem de kimyasal ayrışma ile çevredeki kumtaşından oyulmuştur. Rüzgar, kum ve ani su baskınlarından kaynaklanan su birincil ayrışma maddeleridir.
Kumtaşı sınıflandırma şemaları çok çeşitlidir, ancak çoğu jeolog Dott şemasını benimsemiştir kuvars, feldispat ve litik çerçeve tanelerinin göreceli bolluğunu ve daha büyük taneler arasındaki çamurlu bir matrisin bolluğunu kullanır.
Çerçeve tanelerinin bileşimi
Kum boyutlu çerçeve tanelerinin göreceli bolluğu, kumtaşı adındaki ilk kelimeyi belirler. İsimlendirme, kuvars, feldispat veya diğer kayalardan kaynaklanan li tik parçaların en bol bulunan üç bileşeninin baskınlığına bağlıdır. Diğer tüm mineraller aksesuar olarak kabul edilir ve bolluğa bakılmaksızın kayanın isimlendirilmesinde kullanılmaz.
Kuvars kumtaşlarının %90'dan fazla kuvars tanesi vardır.
Feldspatik kumtaşlarının litik tanelere göre < %90'dan fazla kuvars tanesi ve daha fazla feldspat tanesi vardır.
Litik kumtaşlarının feldspat tanelerinden %90'dan az kuvars tanesi ve daha fazla litik tanesi vardır.
Kum taneleri arasındaki çamurlu matris malzemesinin bolluğu
Kum boyutlu partiküller biriktiğinde, taneler arasındaki boşluk açık kalır veya çamurla (silt ve / veya kil boyutlu partikül) doldurulur.
Açık gözenekli (daha sonra matris malzemesi ile doldurulabilen) "temiz" kumtaşlarına arenit denir.
Bol (>%10) çamurlu matriks içeren çamurlu kumtaşlarına wackes denir.
Tahıl bileşimi (kuvars-, feldspatik- ve litik-) tanımlayıcıları ve matris (wacke veya arenit) miktarı kullanılarak altı kumtaşı adı mümkündür. Örneğin, bir kuvars areniti çoğunlukla (> %90) kuvars tanelerinden oluşur ve taneler arasında çok az veya hiç killi matris bulunur, bir lithic wacke bol miktarda litik tanecik ve bol çamurlu matris ve benzeri.
Dott sınıflandırma şeması rağmen yaygın Sedimantologlar tarafından kullanılır, gibi ortak isimler grovak, arkoz ve kuvars kumtaşı hala yaygın olmayan uzmanlar tarafından ve popüler literatürde kullanılmaktadır.
Çamurtaşı
Çamurlar en az %50 silt - ve kil boyutlu parçacıklardan oluşan tortul kayalardır. Bu nispeten ince taneli parçacıklar yaygın olarak su veya havadaki türbülanslı akışla taşınır ve akış sakinleştikçe ve parçacıklar süspansiyondan uzaklaştıkça çökelir.
Yazarların çoğu halihazırda çamurdan oluşan tüm kayaçlara atıfta bulunmak için "çamurluk" terimini kullanmaktadır. Çamurlar, ağırlıklı olarak silt boyutlu parçacıklardan oluşan silttaşı olarak ikiye ayrılabilir; silt ve kil büyüklüğünde partiküllerin eşit olmayan karışımı olan çamurtaşları ve çoğunlukla kil boyutlu parçacıklardan oluşan kiltaşları. Birçok yazar "Kullanımı şist, bir bir terim olarak." bölünebilir (bağımsız olarak tane büyüklüğü) bazı eski literatür Çamur kayacı eş anlamlı şekliyle "şist" kullanılmasına karşın, Çamur kayacı.
Biyokimyasal tortul kayaçlar
Mostra Ordovisyen petrol şeyleri (Kukerzit), kuzey Estonya Biyokimyasal tortul kayaçlar, organizmalar dokularını oluşturmak için havada veya suda çözünmüş materyaller kullandığında oluşturulur. Örnekler:
Çoğu kireçtaşı Kökene dayalı sınıflandırma mercan, yumuşakça ve foraminifer gibi organizmaların kalkerli iskeletlerinden oluşur.
Kömür, atmosferden karbonu çıkaran ve dokularını oluşturmak için diğer elementlerle birleştiren bitkilerden oluşur.
Mevduatı çört gibi mikroskobik organizmaların silisli iskeletleri birikimi meydana radyolarya ve diatom.
Kimyasal tortul kayaçlar
Çözelti içindeki mineral bileşenleri aşırı doymuş hale geldiğinde ve inorganik olarak çökeldiğinde kimyasal tortul kayaç oluşur. Genel kimyasal tortul kayalar içerir olitli kireçtaşı ve oluşan kayalar Evaporit gibi mineraller, halit (kaya tuzu), sylvite, baryum sülfat ve alçı.
Diğer tortul kayaçlar
Bu dördüncü muhtelif kategori, Piroklastik akışlar, çarpma breşleri, volkanik breşler ve diğer nispeten nadir işlemler tarafından oluşturulan kayalar içerir.
Kayaç döngüsünü yönlendiren kuvvetler
Levha tektoniği
Levha hareketleri veya levha tektoniği, geniş anlamıyla litosferin yapısını ve bu yapıyı doğrudan araştıran jeoloji dalıdır.
Birbirine yaklaşan levhalar bir süre sonra birbiriyle çarpışır. İki levhanın çarpışmasıyla oluşan yeryüzü şekli, levhaların tümüne göre değişir. Bu çarpışmalar depremlere ve yanardağların oluşumuna neden olur. Yanardağların çoğu erimiş kayaçlardan levhadaki çatlaklardan yaralanarak fışkırdığı levha sınırında yer alır.
Yayılma sırtları
Okyanus ortası farklı sınırları yeni magma tarafından üretilir manto upwelling ve sığ eritme bölgesi. Bu durum bazaltik magma, döngüsünün magmatik kısmının erken bir evresi olarak yapısal plakaları yeni kaya ayrı sırt hareketi her taraf üzerindeki oluğa gerçekleştirilir. Isıtılmış dolaşan etkileşim deniz suyu yoluyla kırık başlar retrograd başkalaşım yeni kaya olarak ortaya çıkar.
Dalma bölgeleri
Juan de Fuca plakası, Cascadia batma bölgesinde Kuzey Amerika plakasının altına battı.
Yeni bazaltik okyanus kabuğu sonunda yayılan sırttan uzaklaştıkça bir batma bölgesiyle karşılaşır. Bu kabuk mantoya geri çekildikçe, artan basınç ve sıcaklık koşulları kayanın mineralojisinin yeniden yapılandırılmasına neden olur, bu metamorfizma kayayı eklogit oluşturmak için değiştirir. Bazaltik kabuk levhası ve dahil edilen bazı çökeltiler daha derine sürüklendikçe, su ve diğer daha uçucu malzemeler çıkarılır ve daha düşük bir basınçta olan alttan çıkarma bölgesinin üzerindeki kaya örtüsüne yükselir. Bu kamadaki düşük basınç, yüksek sıcaklık ve şimdi uçucu zengin malzeme erir ve ortaya çıkan yüzer magma, ada arkını üretmek için üstteki kayadan yükselir veya kıta marjı volkanizması. Bu volkanizma, daha derin bir kaynağı ve daha farklı bir magmayı gösteren, ada yayının veya kıta kenarının kenarından daha fazla silisik lavları içerir.
Zaman zaman metamorfizmaya Dalan levha bazılarını itme olabilir veya birikmiş kıtasal kenar üzerine. Bu manto peridotit blokları ve metamorfik eklogitler ofiyolit kompleksleri olarak açığa çıkar.
Yeni çıkan volkanik malzeme, iklim koşullarına bağlı olarak hızlı erozyona maruz kalır. Bu tortular, bir ada yayının her iki yanındaki havzalarda birikir. Çökeltiler daha derine gömüldükçe buharlaşma başlar ve çökelti kayası ortaya çıkar.
Kıta çarpışması
Klasik Wilson döngüsünün kapanış aşamasında, iki kıtasal veya daha küçük arazi bir yakınsal bölgede buluşuyor. Kıtasal kabuğun iki kütlesi bir araya geldikçe, ikisi de düşük yoğunluklu silisik kaya olduğu için her ikisi de bastırılamaz. İki kütle birleştikçe, muazzam sıkıştırma kuvvetleri ilgili kayaları yeniler ve değiştirir. Sonuç, ortaya çıkan orojenlik veya dağ inşası olayının iç kısmındaki bölgesel metamorfizmadır. İki kütle, kıtasal çarpışma ile sıkıştırılır, katlanır ve bir dağ silsilesine karıştıkça, önceden var olan magmatik, volkanik, tortul ve daha önceki metamorfik kaya birimlerinin tamamı bu yeni metamorfik olaya maruz kalır.
Hızlandırılmış erozyon
Kıta çarpışmaları sonucu ortaya çıkan yüksek dağ sıraları doğrudan erozyona maruz kalır. Erozyon dağları yıpratır ve bitişik okyanus kenarlarında, sığ denizlerde ve kıta yataklarında büyük tortu yığınları oluşur. Bu tortu yığınları daha derine gömüldükçe, tortul kayaçlara dönüşebilirler. Bu süreç tekrar tortu yığınlarının oluşması ve derine gömülmesiyle devam eder.
Gelişen bir süreç
Levha tektoniği, kayaç döngüsü evrimsel bir süreçtir. Magma üretimi, hem yayılan sırt bölgesinden hem de batma bölgesinin üzerinde, kabuklu veya üst manto malzemesinin daha silisik ve uçucu zengin fraksiyonunun patlamasını desteklemektedir. Bu düşük yoğunluklu malzeme kabuk içinde kalma eğilimindedir ve mantoya geri gönderilmez. Levha tektoniğinin magmatik yönleri, manto ve kabuk içinde veya arasında kademeli olarak ayrılma eğilimindedir. Magma oluştuğunda, ilk eriyik, daha düşük bir erime noktasına sahip olan daha silisik fazlardan oluşur.. Bu, kısmen erimeye ve litosferin daha fazla ayrılmasına yol açar. Ek olarak, silisik, kıtasal kabuk nispeten yüzdürücüdür ve normalde mantoya geri gönderilmez. Böylece uzun zamanla kıta kitleleri büyümeye devam eder.
Suyun rolü
Yeryüzünde bol miktarda su bulunması kaya çevrimi için büyük önem taşır. Belki de en belirgin olanı su bazlı ayrışma ve erozyon süreçleridir. Çökeltme, asidik toprak suyu ve yeraltı suyu şeklinde su, özellikle yüzeye yakın ve atmosfer koşullarında kararsız olan mineral ve kayaların, magmatik ve metamorfik kayaçların ve deniz tortul kayaçlarının çözülmesinde oldukça etkilidir. Su, çözelti içinde çözünmüş iyonları ve ayrışma ürünü olan parçalanmış parçaları taşır. Akan su, nehirlerde, okyanus ve iç havzalara kadar çok miktarda tortu taşır. Biriken ve gömülen çökeltiler tekrar kayaya dönüşür.
Suyun daha az belirgin rolü ise, bazen ısıtılan deniz suyu, kayadaki çatlaklardan ve yarıklardan akarken, taze deniz tabanı volkanik kayaçlarında meydana gelen metamorfizma süreçleridir. Serpentinizasyon (Kaya içerisinde bulunan minerallerin kristal yapısına su ilavesiyle kayanın değiştirildiği bir süreçtir.) ile gösterilen tüm bu işlemler, volkanik kayaçların yok edilmesinin önemli bir parçasıdır.
Su ve diğer uçucu maddelerin, bir batma bölgesinin üzerindeki kamadaki mevcut kabuk kayalarının erimesindeki rolü, döngünün en önemli parçasıdır. Su ile birlikte, aşağı inen levhanın üstündeki tortular içinde bol miktarda deniz kireç taşından karbondioksit ve diğer karbon bileşiklerinin bulunması, eriyiği indükleyen uçucuların başka bir kaynağıdır. Bu, genel kaya döngüsünün bir parçası olarak karbon döngüsünü de içerir.