Kuvaterner tarihlendirme yöntemleri

Tarihlendirme (veya yaşlandırma) yöntemleri özellikle sağladığı yüksek doğruluk derecesi ve güvenilir sonuçlar veriyor olması nedeniyle başta yerbilimleri olmak üzere birçok disiplin tarafından, çok çeşitli amaçlar için kullanılmaktadır.
Sidereal yöntemler
Dendrokronoloji veya ağaç halkalarından tarihlendirme
Ağaç halkaları her yıl büyür. Bir ağaçtan küçük bir sondajla örnek alınarak halkalar sayılır ve bu şekilde son derece yüksek güvenilirlikte dendrokronolojik bir zaman ölçeği oluşturulabilir ve karbon-14 tarihlemesi ile denetimleri gerçekleştirilebilir. Kuvaterner çalışmalarında dendrokronoloji yöntemi birçok alana uygulanabilir. Örneğin; İklim çalışmalarında, jeomorfolojinin (dendrojeomorfoloji) kendi içindeki birçok alanda; buzul çalışmalarında (dendroglasiyoloji), volkanik faaliyetlerde (dendrovolkanoloji), depremler ve kaya glasiyelleri çalışmalarında, enkaz akışları, kaya düşmeleri ve heyelan sahalarının belirlenmesinde, çığlar, termokarst süreçleri, seviye değişiklikleri, flüvyal süreçlerin yaşlandırılması ve kumul hareketleri gibi çalışmalarda dendrokronoloji yöntemi uygulanır.
Varv kronolojisi
Başta buzul gölleri olmak üzere, birçok gölde bulunan farklı çökel katmanları yıllık olarak oluşmaktadır. Bazı göllerde varv katmanları binlerce yıl geriye gidebilmektedir. Varvlar jeolojik kayaç oluşumlarında, hatta Prekambriyen yaşlı çökellerin içinde dahi ayırt edilebilir.
Sıklerokronoloji
Mercanlar ve yumuşakçalardaki yıllık büyüme şeritlerinin sayılması esasına dayanan deneysel bir yöntemdir.
İzotopik yöntemler
Radyokarbon
Radyokarbon, uzaydan Yer atmosferine ulaşan kozmik ışın nötronları ile atmosferin üst katında bulunan nitrojen atomları arasındaki kimyasal etkileşimin bir ürünüdür. Bu etkileşim, nitrojen atomunun 14C izotopunu meydana getirmek üzere nötron kazanması ve bir proton kaybetmesi sürecini içermektedir. 14C, oluşumunu takiben atmosferde çok hızlı bir şekilde okside olarak 14CO2 molekülünü meydana getirir ve diğer radyoaktif olmayan CO2 molekülleriyle birleşerek stratosferik rüzgarlarla tüm atmosfere yayılır. Böylelikle biyosfere dahil olan radyokarbon, bitkiler tarafından gerçekleştirilen fotosentez ve hayvanların bitki tüketimi süreçleriyle besin zincirine girerek küresel karbon döngüsünün bir parçası haline gelir.
Amerikalı kimyacı Williard Libby 1947 yılında bitkilerin fotosentez esnasında karbon-14ü absorbe ettiğini belirlemiştir. Canlının ölümü gerçekleştiği zaman fotosentez duracağı için karbon-14ünde emilimi sona erecek ve mevcut karbon-14 bilinen oranda radyoaktif bozuşmaya başlayacaktır. Libby, bir bitkinin kalıntılarında mevcut olan kalıntı karbon-14 konsantrasyonunun ölçümüyle bitkinin ölümünden bu yana geçen zamanın hesaplanmasının mümkün olabileceğini keşfetmiş ve bu buluşuyla 1960 yılında kimya dalında Nobel ödülünü almıştır. Kuvaterner süreçlerinin aydınlatılmasında kullanılan radyokarbon (Karbon-14, 14C) tarihlendirme yöntemi, jeolojik zaman kavramı içinde en önemli buluşlardan birisidir. Radyokarbon tarihlendirmeleri Kuvaterner döneminin son 45 50 bin yıllık bölümüne hitap eder.). Karbon-14, odun kömürü, turba, kemik, hayvan dokusu, deniz kabukları, mağara çökelleri, yeraltı suyu, deniz suyu ve buzda bulunur. Dolayısıyla yöntem için kullanılacak materyallerin çoğu bunlardır. Bu yöntem arkeologlara ve Kuvaterner paleoekolojisi çalışanlara, Geç Pleyistosen ve Holosen Dönemleri için yüksek güvenilirlikte yaşlandırma yapma imkanı sağlar. Uygulamada radyokarbon tarihleme yönteminin bir dizi hata kaynağı bulunmaktadır. Bu hata kaynaklarının başlıcaları şunlardır: (a) Kirlenme, (b) İzotopik ayrışma, (c) Denizel rezervuar etkisi, (d) 14C üretimindeki değişkenliktir.
Kozmojenik izotoplar
Yüzey yaşlandırma olarak da adlandırılan kozmojenik yaşlandırma yöntemi ile herhangi bir kayacın veya sedimanın ne kadar süredir yeryüzünde yüzeylendiği belirlenebilmektedir. Kuvaterner devrine ait bir yerşeklini oluşturan sedimanı kullanarak, kayacın oluşum yaşı ne olursa olsun, kozmojenik yöntem aracılığıyla depolanma yaşı ölçülebilmektedir. Kozmojenik nüklit jeokronolojisi, kozmik radyasyona maruz kalan materyallerde oluşan belirli nüklitlerin zaman içerisindeki birikimin ölçülmesi esasına dayanmaktadır.
Dünya atmosferini sürekli olarak bombardımana tutan yüksek enerjili kozmik ışınların büyük bir kısmı, kaynağını Samanyolu Galaksisi içerisindeki süre nova patlamalarından almaktadır. Bu ışınlar yer atmosferiyle çarpıştığından büyük oranda nötronlardan oluşan ikincil kozmik ışınlar meydana gelmekte ve bunların oldukça az bir kısmı yer kabuğuna ulaşabilmektedir. İkincil kozmik ışınların karasal malzemeyle teması sonucunda, bu malzemelerin en üst 1-2 metrelik kozmojenik nüklitler oluşmaktadır. Radyasyona maruz kalan karasal malzemelerin yüzeyinde zamanla biriken bu kozmojenik nüklitlerin ölçülmesi, materyallerin ne zamandan beri gün yüzü gördüğünün kantitatif (sayısal) olarak belirlenmesini sağlamaktadır. Kozmojenik nüklit yöntemi jeomorfolojik birimlerin yaşı, denüdasyon oranı, belirli jeomorfolojik süreçlerin zamanlamasının belirlenmesinde; arkeolojik açıdan ise fosillerin, insan yapımı araç gereçler ve yapılar ile kayaç-sediment yüzeylerinin tarihlenmesinde kullanılabilmektedir.
Potasyum-argon
1960lı yıllarda geliştirilen ve büyük ölçüde volkanik kayaçların yaşının belirlenmesi için uygulanan argon radyometrik tarihleme yöntemi, potasyum-40 (40Ar) hazına radyoaktif bozunumu esas alan bir jeokronolojik sistemdir. Argon izotop tarihlemesinde jeokronolojik olarak iki farklı yaklaşım vardır ve bunlardan birincisi potasyum-argon (40K/40Ar) yöntemidir. Eriyik haldeki lavın soğuma sürecinde, lavın içerisindeki 40K izotopun bozunumuyla 40Ar gazı atmosfere karışmaktadır; ancak lavın soğumasıyla ideal koşullar altında, lavın içerisindeki bu radyoaktif gaz kaçacak yer bulamaz ve kayacın içerisine hapsolur. Yani, lavın soğumasıyla izotopik saat sıfırlanır. Kayaç içerisinde hapsolan bu bozunma ürünü izotop, zamanın bir fonksiyonu olarak kayaç içerisinde birikir. Volkanik kayaçtan alınan bir örneğin laboratuvar ortamında incelenmesiyle, volkanik kayacın ne zaman soğuduğunu, dolayısıyla da volkanik aktivitenin ne zaman gerçekleştiğini anlamış oluruz.
Argon izotop tarihlemesinde jeokronolojik olarak ikinci yaklaşım argon-argon (40Ar/39Ar) yöntemidir. Bu tarihleme yöntemi, Kuvaterner ve öncesinde meydana gelmiş volkanik malzemelerin tarihlendirilmesi için kullanılır. Sahip olduğu düşük hata payından dolayı 40Ar/39Ar yöntemi genç volkanik olayların güvenilir bir kronolojisinin oluşturulması açısından konveksiyonel 40K/40Ar yöntemine göre belirgin avantajlara sahiptir. Argon tarihleme yöntemi direkt olarak meydana gelen volkanik olayların yaşının belirlenmesi için kullanılabileceği gibi, aynı zamanda çeşitli jeolojik ve jeomorfolojik birimlerin rölatif olarak tarihlendirilmesinde de kullanılabilmektedir. Örneğin, yanal atımlı bir fayın ne kadar zamandır aktif olduğu ve yıllık ortalama hareket miktarı, argon yöntemiyle tarihlendirilen bir volkanik birimin zaman içerisinde ne kadar ötelendiğinin hesaplanmasıyla bulunabilir.
Uranyum serileri
Kuvaterner biliminde Radyokarbon tarihlendirme yöntemlerinden sonra en çok kullanılan yöntemlerden birisi de Uranyum serileri tarihlendirmesidir. Bu yöntemler II. Dünya Savaşından sonra geliştirilmiş olup, volkanik kayaçlar, denizel sedimanlar, kemik, diş, yumuşakçalar, mağara çökelleri, resif oluşturan mercanlar, derin deniz mercanları, turba ve travertenler gibi değişik maddelere uygulanmaktadır. Bunların içinde resifal mercanlar ve mağara çökelleri, tarihlendirmeleri Kuvaterner iklim ve deniz seviyesi değişimlerinin detaylarını anlamak ve Radyokarbon zaman cetvelinin kalibrasyonunu oluşturmak için büyük öneme sahiptir.
Kurşun-210
Bu yöntem, kurşun-210un radyoaktif bozunmayla kurşun-206ya dönüşmesi esasına dayalıdır.
Uranyum-kurşun
Bu yöntem, uranyum ve toryumdaki küçük radyojenik kurşun zenginleşmelerini belirlemek için normalleştirilmiş kurşun izotoplarının kullanılması esasına dayalıdır.
Radyojenik yöntemler
Fizyon izi
Fizyon izleri tarihlendirmesi çeşitli mineral (zirkon, apatit, titanit) ile doğal ve yapay camlar için kullanılmaktadır. Fizyon izleri, camlarda konik çukurluklar, mikalarda elmas, zirkon ve apatitlerde ise iğne şekilleriyle tanınırlar. Yöntem özellikle oluşumundan bu yana tekrar ısıtılmamış göreceli genç örnekler için kullanılır ve bu yüzden arkeoloji ve jeolojinin potansiyel ilgi alanı içindedir. Arkeoloji çalışmalarındaki önemi, özellikle eski çağlarda çeşitli amaçlar için kullanılmış obsidyenlerden elde edilen tarihlendirmelerle obsidyenlerin kaynak alanları ve eski ticaret yollarının anlaşılması gibi konularda önemli bilgilere olduğu söylenebilir. Cam ya da minerallerde doğal olarak oluşan 238U fizyon izlerinin optik mikroskoplarla sayılması esasına dayanır. Fizyon izleri yöntemi geniş bir zaman aralığında tarihlendirme yapabilmeyi sağlaması yönünden, ayrıca Kuvaterner tarihlendirmelerinde en çok tercih edilen yöntemlerden birisidir.
Lüminesans
Bu yöntem, üzerinin örtülmesinden sonra tekrar açığa çıkartılmış olan kuvars veya feldspat kristallerinin daha önce maruz kaldığı radyasyon miktarının ölçülmesi esasına dayalıdır.
Elektron devir rezonansı
Bu yöntem elektrik yüklerinin, silikatlı mineral depolarının doğal radyasyondan kaynaklanan hasarlı kristal kafesleri içerisindeki birikimini ölçer.
Kimyasal ve biyolojik yöntemler
Amino asit rasemizasyonu
Bu yöntem, organik kalıntılarda korunmuş olan proteinlerde zamana bağlı olarak meydana gelen kimyasal gelişimleri esas alır. Rasemizasyon hızı sıcaklıktan etkilendiğinden yaşlandırma için derin mağaralar gibi sıcak değişimlerinin olmadığı yerlerden örnekler alınır.
Obsidyen hidrasyonu
Bir obsidyen yüzeyi üzerindeki hidrasyon yüzeyinin kalınlığındaki artışa bağlı bir yöntemdir.
Likenometri
Yeni yüzeylenmiş bir kaya üzerindeki likenlerin büyümesi esasına dayalı bir yöntemdir.
Jeomorfik yöntemler
Toprak profili gelişimi
Bu yöntem, toprağın A horizonunun kalınlığı ver organik içeriğini, B horizonunun gelişimini ve bütünüyle Profil Gelişim İndeksi gibi toprak gelişim derecelerinin ölçümlerini kullanır.
Kayaç ve mineral ayrışması
Ayrışmaya maruz kalan kayaçlar ve minerallardeki bozulmaları kullanan bir yöntemdir.
Sarplık morfolojisi
Yamaç profilinde zaman içinde yüzeydeki jeomorfik süreçlerden kaynaklanan değişimleri esas alan bir yöntemdir.
Korelasyon yöntemleri
Paleomanyetizma
Demir içeren bazı mineraller veya taneler, kritik bir seviye olan Curie sıcaklığının üzerine çıkan bir sıcaklıkla ısıtıldıklarında, yeryüzünün manyetik alanına duyarlı hale gelir. Kritik seviyelerinden daha yüksek seviyelere ısıtılan kayaların içindeki mineral ve taneler, oluşumları esnasında etkili olan manyetik alan yönelimini korurlar. Kayaçların bağımsız yollarla yaşlandırılabildiği yerlerde, paleomanyetik bir zaman ölçeği düzenlenebilir. Bu zaman ölçeği, paleomanyetik kalıntıların tek başına kullanıldığı diğer yerlerde uygulanabilir.
Tefra kronolojisi
Bu yöntem kendine özgü özellikleri sayesinde tefraların bireysel olarak ayrılması ve onların önceden tarihlendirilmiş bir kronoloji ile korelasyon esasına dayanır.
Paleontoloji
Bu araştırma yöntemi ya bir türün evrimsel gelişimini veya zoocoğrafik bölgelerdeki kaymaları esas alır.
İklimsel korelasyonlar
Bu yöntem yer şekillerini ve depoları yaşı bilinen küresel iklim değişimleriyle ilişkilendirir.
Kuvaterner tarihlendirme yöntemlerinin tablosal gösterimi
{| class="wikitable"
|-
! Yöntem!! Yaş arlığı (yıllar) !! Yöntemin Temeli!! İhtiyaç Duyulan Materyaller
|-
| Sidereal Yöntemler ||
|-
| Dendrokronoloji|| 0-10.000 ||Yaşayan ağaçların büyüme halkaları veya halka genişliği kronolojisinin diğer ağaçlarla ilişkilendirilmesi || Ağaçlar ve kültürel materyaller (örn. gemi keresteleri)
|-
| Varv Kronolojisi || 0-200.000 || Mevsimlik sediman tabakalarının bugünde geriye doğru sayılması veya eski bir serinin devamlı bir kronolojiyle ilişkilendirilmesi || Buzul, göl, deniz, toprak ve sulak deopları
|-
| Sıklerokronoloji || 0-800 || Mercanlar ve yumuşakçalardaki yıllık büyüme halkaların sayılması || Denizel fosili depolar
|-
{| class="wikitable"
|-
! Yöntem!! Yaş Aralığı (yıllar) !! Yöntemin Temeli!! İhtiyaç Duyulan Materyal
|-
| İzotopik yöntemler ||
|-
| Radyokarbon || 100-60.000 || Organik doku veya karbonatlardaki karbon-14ün radyoaktif bozulmayla nitrojen-14e dönüşmesi || Çeşitli kimyasal ve biyojenik sedimanlar
|-
| Kozmojenik nüklitler || 200-8.000.000 || Kozmik radyasyona maruz kalmış olan kayaç ve topraklarda kozmojenik nüklitlerin oluşumu, birikimi ve bozulması || Yer şekillerinin yüzeyleri
|-
| Potasyum-argon, argon-argon || 10.000-10.000.000+ || otasyum içeren silikat minerallerinde tuzaklanan potasyum-40ın kristalizasyon sırasında radyoaktif bozulmayla argon-40a dönüşmesi || Biyojenik kökenli olmayan göl depoları ve topraklar, magmatik ve metamorfik kayaçlar
|-
| Uranyum serileri || 100-400.000 || Biyojenik, kimyasal ve sedimanter minerallerdeki uranyum ve yavru izotopların radyoaktif olarak bozunması || Bataklık depoları dışındaki kimyasal ve biyojenik depolar
|-
| Kurşun-210 || <200 || Kurşun-210un radyoaktif bozunmayla kurşun-206ya dönüşmesi || Kimyasal depolar ve sulak alanların biyojenik depoları
|-
| Uranyum-kurşun, toryum-kurşun || 10.000-10.000.000+ || Uranyum ve toryumdaki küçük radyojenik kurşun zenginleşmelerini belirlemek için normalleştirilmiş kurşun izotoplarının kullanılması || Lavlar
|-