Jeoloji Nedir? Jeoloji Mühendisi Ne Yapar?
Jeoloji Nedir
Jeoloji, kayaların, minerallerin, Dünya yapılarının ve bu yapıları oluşturan süreçlerin incelenmesidir. Jeoloji, gezegenimizde yaşayan organizmaları da incelemektedir. Jeolojinin önemli bir kısmı, Dünya’nın materyalleri, yapıları, süreçleri ve organizmaların zamanla nasıl değiştiğinin incelenmesidir.
Jeoloji, Dünya kabuğunun tarihini ve bileşimini incelemektir. Jeolojinin çalışma alanında uzmanlaşmış bir bilim adamı olursanız, bir jeolog olarak anılırsınız. Bir jeolog olarak, dünyadaki yapıların gelişimini belirlemek için kayalar ve mineral oluşumları üzerinde çalışabilirsiniz. Muhtemelen bu alandaki araştırmalarınızı yaparken büyük bir zaman harcayacaksınız. Ayrıca malzemeleri bir laboratuarda analiz etmek ve bulgularınızın raporlarını yazmak için zaman harcayabilirsiniz.
Kayaçları ve özelliklerini inceleyerek, kıtaların hareketlerini, su kaynaklarının oluşumunu ve yok oluşunu veya diğer arazi biçimlendirme güçlerini belirleyebilirsiniz. Jeoloji geniş bir çalışma alanını içerir ve aşağıdakiler de dahil olmak üzere birçok alt spesifikasyondan birine odaklanmayı seçebilirsiniz:
İklimbilim
Jeomorfoloji
Paleontoloji
Petroloji
Sismoloji
Bir Jeolog ne yapar?
Jeologlar gezegenimizin tarihini anlamak için çalışırlar. Dünyanın tarihini anlayabildikleri ölçüde, geçmiş olayların ve süreçlerin geleceği nasıl etkileyebileceğini daha iyi görebilirler. İşte bazı örnekler:
Jeologlar Dünya’daki süreçleri inceler: Heyelanlar, depremler, sel baskınları ve volkanik patlamalar gibi birçok süreç insanlar için tehlikeli olabilir. Jeologlar, bu işlemleri, hasar görebilecekleri önemli yapıları oluşturmaktan kaçınacak kadar iyi anlamak için çalışırlar. Jeologlar, geçmişte su basmış olan alanların haritalarını hazırlayabilirler ise, gelecekte kitleselleşebilecek alanların haritalarını hazırlayabilirler. Bu haritalar, toplulukların gelişimine rehberlik etmek ve taşkın koruması ya da taşkın sigortasına ihtiyaç duyulduğunu belirlemek için kullanılabilir.
Jeologlar Dünya malzemelerini inceler: İnsanlar her gün Toprak malzemelerini kullanırlar. Ayrıca insanlar, kuyular ile üretilmiş petrolü, madenlerden üretilen metalleri ve akarsulardan veya yer altından çekilmiş suyu kullanıyorlar. Jeologlar, önemli metalleri içeren kayaçları tespit eden, bunları üreten madenleri planlayan ve metalleri kayalardan uzaklaştırmak için kullanılan yöntemleri içeren çalışmalar yapmaktadır. Petrol, doğal gaz ve yeraltı sularını bulmak ve üretmek için benzer işler yaparlar.
Jeologlar Dünya tarihini inceler: Bugün iklim değişikliğinden endişe duyuyoruz. Birçok jeolog, Dünya’nın geçmiş iklimlerini ve zaman içinde nasıl değiştiklerini öğrenmek için çalışıyor. Bu tarihi jeoloji haber bilgisi, mevcut iklimimizin nasıl değiştiğini ve sonuçların ne olduğunu anlamak için değerlidir.
Kariyer Olarak Jeoloji
Jeoloji çok ilginç ve tatmin edici bir kariyer olabilir. Gerekli asgari eğitim, jeolojide dört yıllık bir üniversitedir. Jeolog olmak isteyen üniversite öncesi öğrenciler, üniversite hazırlık kurslarının, özellikle de matematik, fen ve jeoloji bölümlerinin tam bir müfredatını almalıdırlar. Bilgisayarlar, coğrafya ve iletişim ile ilgili dersler de değerlidir.
Jeologlar çeşitli işlerde çalışırlar. Bunlar arasında doğal kaynak şirketleri, çevre danışmanlık şirketleri, devlet kurumları, kâr amacı gütmeyen kuruluşlar ve üniversiteler bulunur. Çoğu jeolog, zamanın en azından bir kısmını saha çalışması yapar. Diğerleri zamanlarını laboratuvarlarda, dersliklerde veya ofislerde geçirir. Tüm jeologlar rapor hazırlar, hesaplamalar yapar ve bilgisayar kullanır.
Giriş seviyesinde istihdam için bir lisans derecesi gerekli olsa da, birçok jeolog, yüksek lisans ve / veya doktora dereceleri kazanmaktadır. İleri derece, paleontoloji, mineraloji, hidroloji veya volkanoloji gibi jeoloji uzmanlık alanlarında daha yüksek bir eğitim düzeyi sağlamaktadır. İleri dereceler genellikle jeologu, üniversite düzeyinde denetim pozisyonları, araştırma görevleri veya öğretim kademeleri için nitelendirilecektir. Bunlar jeoloji alanında en çok aranan işlerden bazıları.
İyi bir Jeolog için istihdam olanakları çok iyidir. Güçlü bir akademik geçmişe ve iyi saha bilgisine sahip çoğu jeoloji mezunu, çalışmanın bulunduğu bir yere taşınmaya istekli iseler, istihdam bulmakta zorlanmazlar. Yeter ki isteyin.
Nasıl bir jeolog olursunuz?
Bir lise öğrencisiyseniz, tüm derslerinizi normal şekilde başararak bir jeolog olabilmek için hazırlanabilirsiniz. Bilim dersleri özellikle önemlidir ancak matematik, ezber ve diğer disiplinler her jeolog tarafından her iş günü boyunca kullanılmaktadır.
Üniversite veya yüksek lisans okulu düşünüyorsanız, jeoloji dersleri veya programları sunan birçok üniversite bulunmaktadır. Bir jeoloji derecesi sunan bir üniversitenin web sitesini ziyaret edin ve jeoloji bölümü ile iletişime geçin. Bu bölüm ile ilgilendiğinizi bildirin ve kampüsünü ziyaret etmek için görüşmeler yapın. Tereddüt etmeyin. İyi okullar ve profesörler ilgilenen öğrencilerle temasa geçmek isterler.
Tüm detayları ile Jeoloji Nedir?
Jeoloji, katı Dünya ile ilgili çalışma alanlarıdır. Mineraloji, jeodezi ve stratigrafi gibi bilimler dahildir. Jeokimyasal ve jeofizik bilimlere bir giriş, mineralojiyle mantıksal olarak başlar, çünkü Dünya’nın kayaları minerallerden oluşur – inorganik elementler veya sabit kimyasal bileşimine sahip olan ve düzenli olarak hizalanmış atom dizilerinden oluşan bileşikler. Bugün, mineralojinin başlıca endişelerinden biri, üç farklı kaya türünün başlıca bileşenleri olan 3.000 bilinen mineralin kimyasal analizi: sedimanter (yüzey süreçleri ile çökeltilen çökellerin diyajenezi tarafından oluşturulan); magmatik (magmalardan ya derinlikte ya da lavas olarak yüzeyde kristalize); ve metamorfik (Dünya’nın kabuğundaki sıcaklıklarda ve basınçlarda bir yeniden kristallendirme işlemi ile oluşturulan ve ana tortul veya magmatik materyali istikrarsızlaştıracak kadar yüksek). Jeokimya, bu farklı kaya türlerinin bileşiminin incelenmesidir.
Pahoehoe lav akışı, Kilauea volkanı, Hawaii
Dağ yapıları sırasında kayalar oldukça deforme olmuş ve yapısal jeolojinin temel amacı, bu tür bir deformasyondan kaynaklanan birçok yapı tipinin (örneğin, katlanma ve fayların) oluşum mekanizmasını açıklığa kavuşturmaktır. Müttefik jeofizik alanı, farklı enstrümantal tekniklerden faydalanan çeşitli alt disiplinlere sahiptir. Sismoloji, örneğin, depremin ve insan yapımı patlamaların yarattığı elastik dalgaların detaylı analizini yaparak Dünya’nın derin yapısının keşfini içerir. Deprem sismolojisi, büyük levha sınırlarının yerini ve bu sınırlarda yaklaşık 700 kilometre derinliğe kadar dalma-batma bölgelerinin dallarını tanımlamaktan büyük ölçüde sorumlu olmuştur. Jeofiziğin diğer alt disiplinlerinde, yeraltı yapılarının şeklini ve büyüklüğünü belirlemek için gravimetrik teknikler kullanılır; elektriksel yöntemler, iyi elektrik iletkenleri olma eğiliminde olan çeşitli maden yataklarının bulunmasına yardımcı olur; ve paleomagnetizm, kıtaların sürüklenmesinin izlenmesinde temel rol oynamıştır.
Jeomorfoloji, dünyanın manzaralarını oluşturan yüzey süreçleri ile ilgilidir – yani, hava ve erozyon. Yıpranma, yerkürenin yüzeyindeki yerel atmosferik koşulların neden olduğu değişim ve parçalanmadır. Öte yandan, aşındırma ürünleri su, buz ve rüzgârla temizlenir. Hava koşullarının ve erozyonun birleşimi, nehirlerde, drenaj havzalarında ve okyanuslarda biriken erozyon ürünleri ile birlikte, dağların ve kıtaların aşınmasına veya bozulmasına yol açar. Erozyon bu nedenle birikimin tamamlayıcısıdır. Birleştirilmemiş birikmiş çökeller, diyajenez süreci ve tortul kayaçlara lithifikasyon süreci ile dönüştürülür, böylece eski bir kıtadan genç bir okyanusa ve nihai olarak yeni tortul kayaçların oluşmasına kadar olan maddenin tamamen çevrimi tamamlanır. Atmosferin ve hidrosferin yüzeysel kayaçlar ve yer kabuğunun toprakları ile etkileşim süreçleri bilgisi, sadece peyzajların değil, aynı zamanda sedimentlerin yaratıldığı yolların (ve belki de daha da önemlisi) gelişiminin anlaşılması için önemlidir. . Bu da tortul kayaçların oluşum şeklini ve çökelme ortamını yorumlamaya yardımcı olur. Dolayısıyla jeomorfolojinin disiplini, günümüzün geçmişinin anahtarı olan yer bilimlerine karşı tekdüze yaklaşımın temelidir.
Jeolojik tarih, Dünya’nın evrimine dair kavramsal bir çerçeve ve genel bir bakış sağlar. Konunun erken gelişimi stratigrafi, tabakalı tortul kayaçlarda düzen ve sıra çalışmasıdır. Stratigraferler hala, stratigrafinin babası olarak kabul edilen 18. yüzyıl İngiliz mühendisi ve araştırmacı William Smith tarafından kurulan iki temel ilkeyi kullanmaktadır: (1) daha genç yatakların daha yaşlı olanlara dayanması ve (2) farklı tortul yatakların farklı ve ayırt edici fosiller içermesi Benzer fosilleri olan yatakların büyük mesafeler arasında korelasyonunu sağlamak. Bugün biyostratigrafi, jeolojik zamanın ardışık aralıklarını tanımlamak için fosiller kullanmaktadır; ancak, yalnızca 540.000.000 yıl önce Kambriyen Dönemi’nin başlangıcında nispeten kesin zaman belirteçleri olarak. Jeolojik zaman ölçeği, yaklaşık 4.280.000.000 yıl öncesine ait en eski kayaçlara, izotopik tarihleme teknikleriyle ölçülebilir. Bu, son yıllarda dünya tarihinin bilimsel algısını değiştiren ve radyojenik izotopların ölçülen ebeveyn-kız oranına dayanan jeokronoloji bilimidir (aşağıya bakınız).
Paleontoloji, fosillerin incelenmesidir ve yalnızca tanımları ve sınıflandırmalarıyla değil, aynı zamanda ilgili organizmaların evriminin bir analizi ile de ilgilidir. Basit fosil formları, 3.500.000.000 yıl kadar eski olan Prekambriyen yaşlı kayalarda bulunur ve dünyadaki yaşamın en yaşlı kayaların ortaya çıkmasından önce başlamış olması gerektiği yaygın olarak kabul edilir. Kambriyen döneminden bu yana fosil kayıtlarının paleontolojik araştırması, Dünya’daki yaşamın evrim teorisine çok katkıda bulunmuştur.
Jeolojik bilimlerin çeşitli disiplinleri, toplum için pratik faydalara sahiptir. Jeolog, dünyanın başlıca ekonomik kaynakları olan minerallerin (kurşun, krom, nikel ve kalay gibi), petrol, gaz ve kömürün keşfinden sorumludur; yeraltı yapıları ve jeolojik koşulların bina endüstrisine uygulanması için; ve doğal afetlerin önlenmesi için veya en azından meydana geldiklerinde erken uyarı sağlamak için. (Daha fazla örnek için, bkz. Pratik uygulamalar.)
Astrogeoloji, Dünya’nın güneş sistemi içindeki gelişimini anlamada önemli olduğu için önemlidir. Örneğin, ABD Apollo, Ay’a insanlı misyonlar programı, bilim adamlarına, yeryüzü jeolojisi hakkında ilk elden bilgi sağladı ve bunlar, yeryüzünde nispeten nadir bulunan göktaşı kraterleri gibi özellikler üzerine gözlemler içeriyordu. İnsansız uzay sondaları, birçok gezegenin ve uydularının yüzey özellikleri hakkında önemli veriler sağlamıştır. 1970’lerden beri Jüpiter, Satürn ve Uranüs gibi uzak gezegen sistemleri de problarla araştırılmıştır.
Dünya’nın kompozisyonunun incelenmesi
Mineraloji
Bir disiplin olarak, mineralojinin jeoloji ile yakın tarihsel bağları vardı. Kayaların ve maden yataklarının temel bileşenleri olan mineraller, açık bir şekilde jeolojinin ayrılmaz bir yönüdür. Bununla birlikte, mineralojinin problemleri ve teknikleri, jeolojinin geri kalanından pek çok açıdan ayrıdır; bunun sonucu olarak mineraloji, kendi içinde büyük ve karmaşık bir disiplin haline gelmiştir.
Nefelin (yağlı açık gri), sodalit (mavi), krimrinit (sarı), feldispat (beyaz) ve ferromanyetik mineraller (siyah)
Yaklaşık 3.000 farklı mineral türü tanınır, ancak Dünya’nın dış kısmında bol miktarda bulunan kaya türlerinde nispeten az önemlidir. Böylelikle, feldspat, kuvars ve mika gibi birkaç mineral granit ve yakın akrabalarının temel bileşenleridir. Tüm kıtalarda yaygın olarak dağıtılan kireçtaşları büyük ölçüde sadece iki mineral, kalsit ve dolomitten oluşmaktadır. Pek çok kayaç daha karmaşık bir mineralojiye sahiptir ve bazı mineral parçacıkları çok azdır ve sadece özel tekniklerle tanımlanabilirler.
Fiziksel özelliklerini inceleyerek ve test ederek bir numunedeki tek bir minerali tanımlamak mümkündür. Bir mineralin sertliğini belirlemek, onu tanımlamanın en pratik yoludur. Bu, sertlikteki Mohs skalası kullanılarak yapılabilir, ki bunlar 10 sıradaki mineralleri nispi sırasına göre sıralarlar: talk (1 numara ile en yumuşak), alçıtaşı (2), kalsit (3), florit (4), apatit (5), ortoklaz (6), kuvars (7), topaz (8), korindon (9) ve elmas (10). Daha sert mineraller, daha yumuşak olanları çizer, böylece bilinmeyen bir mineral, ölçekte bulunan mineraller arasında kolayca konumlandırılabilir. Yaklaşık olarak Mohs skalasına (örneğin, tırnağ [2.5], pocketknife blade [5.5], çelik dosya [6.5]) karşılık gelen sertlik değerleri atanmış bazı ortak nesneler genellikle ek için ölçek üzerindeki minerallerle birlikte kullanılır. referans.
Tanımlamaya yardımcı olan minerallerin diğer fiziksel özellikleri, kristal form, bölünme tipi, kırılma, çizgi, parlaklık, renk, özgül ağırlık ve yoğunluktur. Ek olarak, bir mineralin kırılma indisi hassas bir şekilde ayarlanmış daldırma yağları ile belirlenebilir. Bazı mineraller, onları tanımlamaya yardımcı olan kendine özgü özelliklere sahiptir. Örneğin, karbonat mineralleri seyreltik asitlerle köpürür; halit suda çözünür ve tuzlu bir tadı vardır; morötesi ışıkta florit (ve yaklaşık 100 başka mineral) flüoresans; ve uranyum taşıyan mineraller radyoaktiftir.
Kristalografinin bilimi, kristallerin geometrik özellikleri ve iç yapısı ile ilgilidir. Mineraller genellikle kristal olduğundan, kristalografi mineralojinin önemli bir parçasıdır. Sahadaki araştırmacılar, bir mineralin ait olduğu kristal sistemi belirlemeye yardımcı olmak için kristal yüzler arasındaki açıları ölçen bir yansıtma gonyometresini kullanabilir. Sıklıkla kullandıkları bir diğer enstrüman, X-ışınlarının, bir mineral örneğinden geçerken, düzenli açılarda kırıldığı gerçeğini kullanan X-ışını difraktometresidir. Kırılmış ışınların yolları, fotografik film üzerine kaydedilir ve film üzerindeki ortaya çıkan kırılma çizgilerinin pozisyonları ve yoğunlukları, belirli bir model sağlar. Her mineralin kendine özgü kırınım modeli vardır, bu nedenle kristalograflar sadece bir mineralin kristal yapısını değil, aynı zamanda mineral tipini de belirleyebilirler.Magma gibi karmaşık bir madde, magmatik kaya oluşturmak için kristalleştiğinde, farklı kurucu minerallerin taneleri birlikte büyür ve karşılıklı olarak birbirlerini etkileyebilirler, sonuç olarak dıştan algılanabilir kristal biçimlerini muhafaza etmezler. Böyle bir kayadaki mineralleri incelemek için, mineralog, mikroskop içinde iki polarize prizma tarafından ışık polarize olarak, yaklaşık 0.03 milimetrelik bir kalınlığa eşit şekilde öğütülmüş, kaya ince kesitlerini görüntülemek için inşa edilmiş bir petrografik mikroskop kullanır. Kaya kristal halindeyse, esas mineralleri, münferit kristal taneciklerinin ayırt edilebilmesi koşuluyla, büyütme altında iletilen ışıkta ortaya çıktığı gibi kendine özgü optik özellikleri ile belirlenebilir. Yüksek oranda metalik elemente sahip olanlar gibi opak mineraller, cilalı yüzeylerden yansıyan ışık kullanan bir teknik gerektirir. Bu tür mikroskobik analizler, metalik cevher minerallerine özel bir uygulamaya sahiptir. Bununla birlikte, polarize edici mikroskop, gözle ayırt edilebilen tanelerin büyüklüğüne bir alt limite sahiptir; En iyi mikroskoplar bile, çapı yaklaşık 0.5 mikrometre (0.0005 milimetre) ‘den daha az olan taneleri çözemez. Daha yüksek büyütmeler için mineralog, on binlerce kez genişlemiş çaplara sahip görüntüler üreten bir elektron mikroskobu kullanır.
Yukarıda tarif edilen yöntemler, minerallerin fiziksel özelliklerinin araştırılmasına dayanmaktadır. Mineralojinin bir diğer önemli alanı ise minerallerin kimyasal bileşimi ile ilgilidir. Kullanılan birincil enstrüman elektron mikroprobudur. Burada bir elektron ışını, yüksek oranda cilalanmış ve karbonla kaplanmış ince bir kaya parçası üzerinde odaklanmıştır. Elektron ışını, yaklaşık bir mikrometrelik bir çapa daraltılabilir ve böylece sıradan bir optik mikroskop sistemi ile gözlemlenebilen tek bir mineral minerali üzerine odaklanabilir. Elektronlar incelenen mineral içindeki atomların, bir bilgisayar tarafından ölçülen yoğunluğu ve konsantrasyonu olan tanısal X-ışınları yaymasına neden olur. Nokta analizinin yanı sıra, bu yöntem olası bir kimyasal zonlama için bir mineralin geçişini sağlar. Dahası, magnetium ve demir gibi elementlerin, garnet ve piroksen gibi birlikte bulunan iki mineralin sınırı boyunca konsantrasyonu ve nispi dağılımı, bu tip minerallerin kristalleştiği sıcaklık ve basıncı hesaplamak için termodinamik verilerle kullanılabilir.
Mineralojinin başlıca kaygısı, minerallerin geometrik, kimyasal ve fiziksel özelliklerini tanımlamak ve sınıflandırmak olsa da, kökeni ile de ilgilidir. Fiziksel kimya ve termodinamik, mineral kökenini anlamak için temel araçlardır. Mineralojinin gözlemsel verilerinden bazıları, laboratuvarda kontrollü koşullar altında kristalli materyallerin çökeltilmesi için çözeltilerin davranışı ile ilgilidir. Bazı mineraller, sıcaklık ve solüsyon konsantrasyonunun dikkatle izlendiği koşullar altında sentetik olarak oluşturulabilir. Diğer deneysel yöntemler arasında, belirli mineralleri veya mineralleri bir araya getirmek için yüksek sıcaklıklarda ve basınçlarda katıların dönüşümünün incelenmesi yer alır. Laboratuarda elde edilen deneysel veriler, kimyasal ve fiziksel teori ile birleştiğinde, doğal olarak oluşan birçok mineralin menşe koşullarının çıkarılmasına olanak sağlar.
Petroloji
Petroloji kayaçların çalışmasıdır ve çoğu kayaç minerallerden oluştuğu için, petroloji büyük ölçüde mineralojiye bağlıdır. Pek çok açıdan mineraloji ve petroloji aynı sorunları paylaşıyor; Örneğin, belirli mineraller veya mineral toplulukları oluştuğunda (basınç, sıcaklık, zaman ve suyun yokluğu) fiziksel koşullar oluşur. Her ne kadar petroloji prensipte yeryüzündeki iç derinliklerin yanı sıra kabuk boyunca kayalarla da ilgili olsa da, uygulamada disiplinin temel olarak Dünya’nın kabuğunun dış kısmında bulunanlarla ilgilenmesidir. Ay’ın yüzeyinden ve diğer gezegenlerden elde edilen kayaç örnekleri de petrolojinin uygun değerlendirilmeleridir. Petrolojide uzmanlaşma alanları, daha önce sözü edilen üç ana kaya türüne karşılık gelmektedir – mağmatik, sedimanter ve metamorfik.
Mağmatik Petroloji
Magmatik petroloji, magmatik kayaçların tanımlanması, sınıflandırılması, kökeni, evrimi ve oluşum süreçleri ve kristalleşmesi ile ilgilidir. Çalışma için mevcut kayaların çoğu, Dünya’nın kabuğundan gelir, ancak eklojit gibi birkaç tanesi mantodan türemiştir. Ateşli petrolojinin kapsamı çok büyüktür, zira kıvılcım kayaları, kıtasal ve okyanusal kabukların ve dünyanın erken döneminden başlayarak Archean’dan Neogene kadar uzanan dağ kemerlerinin büyük bir kısmını oluşturur ve aynı zamanda yüksek seviyeli volkanik ekstrüderi de içerir. Kabuğun derinliklerinde oluşan kayaçlar ve plütonik kayaçlar. Son derece önemli olan, petrolojik araştırmanın jeokimyası, jeokimyadır; bu da, ortaya çıktığı magmaların yanı sıra, magmatik kayaların majör ve eser element kompozisyonu ile ilgilidir. Ateş petrolojisi kapsamındaki başlıca problemlerden bazıları şunlardır: (1) lav akıntıları veya granitik girintiler olsun ve olmasın magmatik cisimlerin yapısı ve yapısı ve bunların etrafındaki kayalarla ilişkileri (bunlar sahada çalışılan problemlerdir); (2) magmatik kayaçları oluşturan minerallerin kristalleşme tarihi (bu, petrografik polarizasyon mikroskobu ile belirlenir); (3) dokusal özellikler, tane büyüklüğü ve bileşen minerallerin bolluğu ve bileşimi temelinde kayaçların sınıflandırılması; (4) magmatik farklılaşma süreci ile ana magmanın fraksiyonlanması; bu, genetik olarak ilişkili olan meçhul ürünlerin evrimsel bir sırasına yol açabilir; (5) alt kıtasal kabuk, subokeanik ve kıta altı mantonun kısmi erimesi ve okyanusal litosferin alt-tabakalarının oyulmasıyla magma üretimi mekanizması; (6) Entegre Okyanus Sondaj Programından (IODP) elde edilen veriler temelinde belirlenen mevcut okyanusal kabuğun oluşum tarihi ve bileşimi; (7) jeolojik zaman boyunca magmatik kayaçların evrimi; (8) kimberlit borularında yüzeye getirilen eklojitlerin kayaçları ve mineral kimyasalı çalışmalarından manto kompozisyonu; (9) farklı magmanın oluştuğu ve onların ateşli ürünlerinin kristalleştiği (yüksek basınçlı deneysel petrolojiden belirlenen) basınç ve sıcaklık koşulları.
Zıt petrolojinin temel aracı petrografik polarize edici mikroskoptur, ancak günümüzde kullanılan aletlerin çoğunluğu, kaya ve mineral kimyasını belirleme ile ilgilidir. Bunlar, X-ışını floresan spektrometresi, nötron aktivasyon analizi için ekipman, indüksiyon-bağlı plazma spektrometresi, elektron mikroprob, iyon probu ve kütle spektrometresini içerir. Bu aletler yüksek derecede bilgisayarlı ve otomatiktir ve hızlı bir şekilde analiz yaparlar (Jeokimya’ya bakınız). Kompleks yüksek basınçlı deney laboratuvarları da hayati veriler sağlar.
Çok çeşitli sofistike enstrümanlarla, magmatik petrolog birçok temel soruyu cevaplayabiliyor. Okyanus tabanının incelenmesi, bitişik kıtasal kenarlar üzerine itilmiş olan okyanus tabanının levhaları olarak yorumlanan ofiyolit komplekslerinin araştırılması ile birleştirilmiştir. Bir ofiyolit okyanus tabanından daha derin bir bölüm sağlar ve sığ okyanus maçalarından ve mevcut okyanus tabanından dredge numunelerinden elde edilebilir. Bu çalışmalar, en üstteki volkanik tabakanın, bir okyanusun ortasında bir çatlak veya çıkıntıda kristalleşen toleyitik bazalt veya okyanus ortası sırt tabanı bazaltından oluştuğunu göstermiştir. Bazalt minerallerinin mineral kimyasının ve bu tür fazların deneysel petrolojisinin bir kombinasyonu, araştırmacıların magma odalarının derinlik ve sıcaklığını okyanus ortasındaki sırt boyunca hesaplamasına izin verir. Derinlikler altı kilometreye yakın ve sıcaklıklar 1,150 ° C ila 1,279 ° C arasındadır. Bir ofiyolit içindeki tüm tabakaların kapsamlı petrolojik incelemesi, ilgili magma odasının yapısını ve evrimini belirlemeye olanak sağlar.
1974 yılında B.W. Chappell ve A.J.R. Beyaz, iki ana ve ayrı granit kaya türünü keşfetti: I ve S tipi granitoyidler. I-tipi, 0.706’dan düşük stronsiyum-87 / stronsiyum-86 oranlarına sahiptir ve manyetit, titanit ve allanit içerir fakat muskovit içermez. Bu kayaçlar, ada yaylarındaki dalma zonları ve aktif (batık) kıta marjları üzerinde meydana gelmiş ve sonuçta mantonun ve yitim okyanusal litosferin kısmen erimesiyle elde edilmiştir. Buna karşılık S tipi granitoyidler, 0.706’dan yüksek strontium-87 / stronsiyum-86 oranlarına sahiptir ve muskovit, ilmenit ve monazit içerir. Bu kayaçlar, alt kıtasal kabuğun kısmi erimesiyle oluşturulmuştur. Himalayalar’da bulunanlar, 20.000.000 yıl önce Miosen döneminde, Hindistan’ın kıta kabuğunu kalınlaştırıp daha sonra kısmi erimesine neden olan Asya’ya nüfuz etmesi sonucunda oluşmuştur.
Pasifik Okyanusu’nu çevreleyen ada yayları ve aktif kıtasal marjlarda, kals-alkalin serisine ait birçok farklı volkanik ve plütonik kayalar bulunmaktadır. Bunlar bazalt içerir; andezit; dasit; rhyolite; ignimbrite; diyorit; granit; peridotit; gabro; ve tonalit, trondhjemit ve granodiyorit (TTG). Genellikle binlerce kilometre uzunluğa ulaşabilen ve 1.000’den fazla granitik cismi barındırabilen geniş batholitlerde görülürler. Bu TTG calc-alkaline kayalar, tüm jeolojik zaman boyunca kıtasal kabuğun temel büyüme yollarını temsil eder. Ebeveyn magazinlerinin kaynak bölgelerini ve magmanın kimyasal evrimini belirleme çabasıyla onlara çok fazla araştırma yapılmaktadır. Genel olarak bu magmaların büyük bir okyanus bitkisinin ve üstte yer alan hidratlı manto kamasının erimesiyle elde edildiği kabul edilir. Bu kayaların evrimi üzerindeki en önemli etkilerden biri, esas olarak, yitilmiş slabın dehidrasyonundan elde edilen suyun varlığıdır.
Sedimanter petroloji
Sedimanter petrolojinin alanı, tortul kayaçların tanımlanması ve sınıflandırılması, kayaçları oluşturan tortul malzemelerin taşınması ve çökeltme işlemlerinin yorumlanması, çökeltilerin biriktirildiği zaman hakim olan çevre ve değişimin (derleme) ile ilgilidir. çökeltilerin birikimden sonra sementasyonu ve kimyasal ve mineralojik modifikasyonu.
Kanada, Ontario’daki Temagami yeşiltaş kuşağından elde edilen ve 2.7 milyar yıl öncesine ait bir bantlı demir formasyonu (BIF) kayası ele geçirilmiştir. Koyu demir oksit tabakaları kırmızı çört ile birleştirilir.
Sedimanter petrolojinin iki ana dalı vardır. Bir dal karbonat kayaçları, yani kalsiyum karbonat (kalsit) ve kalsiyum magnezyum karbonat (dolomit) olmak üzere kireçtaşı ve dolomitlerle ilgilidir. Karbonatlı kayaçların sınıflandırılmasındaki karmaşıklığın bir kısmı, birçok kireçtaşı ve dolomitin, bakteriler, kireç salgılayan algler, çeşitli kabuklu organizmalar (ör., Yumuşakçalar ve brakiyopodlar) dahil olmak üzere organizmaların etkisiyle, doğrudan veya dolaylı olarak oluştuğu gerçeğinden kaynaklanmaktadır. ve mercanlar tarafından. Deniz koşulları altında, genellikle sığ sıcak denizlerde biriken kireçtaşları ve dolomitlerde, başlangıçta kayayı oluşturan malzemenin çoğu, kireç salgılayan organizmaların iskeletlerinden oluşur. Birçok örnekte, bu iskelet malzemesi fosil olarak korunmuştur. Karbonat petrolojisinin başlıca problemlerinden bazıları, su derinliği, sıcaklık, güneş ışığından kaynaklanan aydınlatma derecesi, dalga ve akıntılarla hareket ve tuzluluk ve diğer kimyasal hususlar dahil olmak üzere karbonat malzemesinin biriktirildiği ortamların fiziksel ve biyolojik koşullarına ilişkindir. çökeltinin meydana geldiği suyun.
Sedimanter petrolojinin diğer ana dalı, temel olarak nonkalkar olan sediman ve sedimanter kayalarla ilgilidir. Bunlar arasında kumlar ve kumtaşları, killer ve kiltaşları, silttaşı, konglomeralar, buzul tortuları ve çeşitli kumtaşı, silttaşı ve konglomeralar (örn., Greywacke tipi kumtaşı ve silttaşı) bulunmaktadır. Bu kayalar genel olarak kırıntılı kayaçlar olarak bilinirler, çünkü bunlar farklı parçacıklardan veya parçacıklardan oluşurlar. Clastic petrology, özellikle parçacıkların veya parçacıkların mineral bileşimi ve (parçacıklara karşı açısal) ve parçacık boyutlarının homojenlik derecesi ile ilgili olarak sınıflandırma ile ilgilidir. Clastic petrolojinin diğer başlıca endişeleri, kil, silt ve ince kumların rüzgârla taşınması dahil olmak üzere tortul malzemelerin taşınması şeklindedir; ve bu ve daha kalın malzemelerin su içinde süspansiyon yoluyla taşınması, nehirler, göller ve denizlerdeki dalgalar ve akımlarla çekiş ve buzla çökelti taşınması yoluyla.
Sedimanter petroloji ayrıca sediman ve sedimanter kayaçların küçük ölçekli yapısal özellikleriyle de ilgilidir. Elde tutulan bir örnekte rahatlıkla görülebilen özellikler, tortul petrolojinin alanı içerisindedir. Bu özellikler birbirine göre mineral tanelerin geometrik tutumu, küçük ölçekli çapraz tabakalaşma, gözenek boşluklarının şekilleri ve ara bağlantıları ve kırık ve damarcıkların varlığını içerir.
Sedimanter petrologların kullandıkları aletler ve yöntemler, tanım ve sınıflandırma için petrografik mikroskop, kumaş ve küçük ölçekli yapıları tanımlamak için X-ışını mineralojisi, taşınımın bir aracı olarak akışın etkilerini incelemek için fiziksel model çatlak deneyleri ve tortul yapıların gelişimini içerir. ve kararlı izotopları ve birikme, simantasyon ve diyajenez sıcaklıklarını hesaplamak için kütle spektrometrisi. Islak-takım dalış, mercan resifleri üzerindeki mevcut süreçlerin doğrudan gözlemlenmesine izin verir ve insanlı sualtı gemileri, okyanus tabanında ve okyanus ortasındaki sırtlarda derinlemesine gözlem sağlar.
Levha-tektonik teori, özellikle modern levha-tektonik ortamlarda, ör., Yayılma ile ilgili ortamlarda (kıtalar arası riftler, Kızıldeniz gibi kıtalar arası riftleşmenin erken aşamaları ve geç) çökelme ile tektonik arasındaki ilişkilere çok fazla ilgi göstermiştir. günümüzdeki Atlantik Okyanusu kenarları gibi kıtalar arası riftleşme aşamaları, okyanus ortası ortamları (sırtlar ve dönüşüm hataları), yitim ile ilgili ortamlar (volkanik yaylar, ön yaylar, arka yaylar ve açmalar) ve kıta çarpışması ilgili ayarlar (Alp-Himalaya kemeri ve molasse sahip geç orojenik havzalar [örneğin, kumtaşı ve şeyllerden oluşan klastik tortul kayaçların kalın birleşmesi]). Günümüzde tortul petrolojinin birçok alt disiplinleri, bu plaka-tektonik ortamlarda meydana gelen çeşitli tortul süreçlerin detaylı incelenmesi ile ilgilidir.
Metamorfik petroloji
Metamorfizma, formda değişiklik anlamına gelir. Jeolojide, terim daha önceki magmatik, tortul veya metamorfik kayaçların katı hal yeniden kristalleşmesini ifade etmek için kullanılır. İki ana tür metamorfizma vardır: (1) temasta metamorfizma teması, büyük ölçüde sıcaklığın artmasıyla ortaya çıkan değişikliklerin, ateşli müdahalelerin temas noktalarında lokalize olduğu; ve (2) artan basınç ve sıcaklığın dağ kemerlerinde geniş bölgelere yeniden kristalleşmeye neden olduğu bölgesel metamorfizma. Diğer metamorfizma türleri arasında, fay zonlarındaki deformasyonun neden olduğu lokal etkiler, yanan yağ şeylleri ve tırtıklı ofiyolit kompleksleri; okyanus ortası sırtlarında yüksek ısı akışının neden olduğu geniş rekristalizasyon; ve Dünya ve Ay’daki kraterlerdeki meteorların yüksek basınçlı etkilerinin neden olduğu şok metamorfizması.
Metamorfik petroloji, alan ilişkileri ve yerel tektonik ortamlarla ilgilidir; Metamorfik kayaçların doku ve kimyası açısından tanımı ve sınıflandırılması, premetamorfik malzemenin yapısı hakkında bilgi sağlar; minerallerin ve bunların kimyasallarının (mineral toplulukları ve bunların olası reaksiyonları) incelenmesi, kayaçların yeniden kristalleştiği sıcaklık ve basınçlara ilişkin verileri verir; Bölgesel metamorfik kayaçların oluşturduğu tektonik koşullar hakkında bilgi veren ve kumaşların incelenmesi ve mineral büyümesinin deformasyon evrelerine ve ana yapılara olan ilişkileri.
Metamorfizmaya ek bir metasomatizmdir: yeniden kristalleşme sırasında sıvıların ve elementlerin kayalardan içeri alınması ve dışarı atılması. Yeni kabuk oluşturulduğunda ve okyanusal bir sırtta metamorfize olduğunda, deniz suyu birkaç kilometre boyunca kabuk içine nüfuz eder ve onunla çok fazla sodyum taşır. Granitik bir girintinin etrafında bir kontakt metamorfik aureole oluşumu sırasında, demir, bor ve flor gibi elementleri taşıyan hidrotermal akışkanlar granitden duvar taşlarına geçer. Kıtasal kabuk kalınlaştırıldığında, alt kısmı dehidratasyona uğrayabilir ve granülitler oluşturabilir. Rubidyum, uranyum ve toryum gibi ısı üreten elementleri taşıyan dışarı atılan sıvılar, yukarı kabukta yukarı doğru yer değiştirir. Bu metamorfik süreçler sırasında kayalardan geçen akışkanların miktarını ve bileşimini belirlemek, çok sayıda petrolojik araştırma ile ilgilidir.
Metamorfik petroloğun kullandığı temel enstrüman, petrografik mikroskop olup, ayrıntılı çalışma ve mineral tiplerinin, toplulukların ve reaksiyonların tanımlanmasını sağlar. Mikroskopta bir ısıtma / donma aşaması varsa, minerallerin içinde oluşumu ve sıvı kapanımlarının bileşimi sıcaklığı hesaplanabilir. Bu kapanımlar, yeniden kristalleşmelerinin son aşamaları sırasında kayalardan geçen akışkanların kalıntılarıdır. Elektron mikroprobisi, bileşen minerallerinin bileşimini analiz etmek için yaygın olarak kullanılmaktadır. Petrolog, kayaçların yeniden kristalleştiği basınçları ve sıcaklıkları hesaplamak için mineral kimyasını deneysel çalışmalar ve termodinamik verilerle birleştirebilir. Bir kütle spektrometresi ile ardışık metamorfik olayların izotopik yaşı hakkında bilgi elde edilerek, basınç-sıcaklık-zaman eğrileri çalışılabilir. Bu eğriler, kıtasal kabuk içinde derinliklerinden yüzeye getirildiklerinde zamanla kayaların hareketlerini gösterir; Bu teknik, metamorfik süreçleri anlamak için önemlidir. Pırlanta ve kolezit içeren bazı kıtasal metamorfik kayaçlar (ultra yüksek basınçlı mineraller) dalma bölgelerini en az 100 kilometre (60 mil) derinliğe kadar taşıdılar ve çoğu zaman mevcut yüzeyde çarpışmalı orojenik kuşakların dirençli eklojitleri içinde açığa çıkarıldılar. – İsviçre Alpleri, Himalayalar, Kazakistan’daki Kokchetav metamorfik terran ve Almanya’daki Variscan kuşağı olarak. Bu örnekler, metamorfik petrolojinin, plak-tektonik olaylar döngüsünden geçen dağ kemerlerinde çözülmeyen tektonik süreçlerde kilit bir rol oynadığını göstermektedir.
Ekonomik jeoloji
Modern uygarlığın yoğun olarak bağımlı olduğu mineraller, Dünya’nın kabuğundan elde edilir ve ekonomik jeolojinin çalışma ve uygulamasında önemli bir yere sahiptir. Buna karşılık, ekonomik jeoloji, maden yatakları, petrol jeolojisi ve kömür, taş, tuz, alçıtaşı, kil ve kum gibi metal olmayan birikintilerin (petrol hariç) jeolojisi ve ticari olarak değerli diğer diğer madeni dallardan oluşmaktadır. malzemeler.
Ekonomik jeolojinin uygulanması, amaçlarının maden kaynaklarının araştırılması ve çıkarılmasına yardımcı olmak olduğu gerçeğiyle ayırt edilir. Hedefler bu nedenle ekonomiktir. Örneğin petrol jeolojisinde, ortak bir amaç petrol kuyu sondaj programlarına rehberlik etmektir, böylece en kârlı olasılıklar açılacak ve marjinal ekonomik değere veya kısırlığa sahip olanların önüne geçilmelidir. Benzer bir felsefe, ekonomik jeolojinin diğer dallarını etkiler. Bu anlamda ekonomik jeoloji, ekonomik karar almaya adanmış bir işletmenin yönü olarak düşünülebilir. Ekonomik çıkarların, özellikle de metal cevheri madenlerinin çoğu, kendi başlarına çok bilimsel bir ilgiye sahiptir ve ekonomik değerlendirmelerden biraz uzak olan yoğun bir çalışmayı garanti etmişlerdir.
Ekonomik jeoloji pratiği çok sayıda jeolog için istihdam sağlıyor. Dünya genelinde, jeoloji bilimlerinde istihdam edilenlerin üçte ikisinden fazlası, jeolojinin ekonomik yönlerine değinen işlerle uğraşmaktadır. Bunlar, temel ilgi alanları jeolojik bilimlerin farklı alanlarında bulunan jeologlardır. Örneğin, ekonomik jeologların en büyük işvereni olan petrol endüstrisi, stratigrafi, sedimanter petroloji, yapısal jeoloji, paleontoloji ve jeofizik dallarında uzmanlık alanlarını kendine çekmektedir.
Jeokimya
Dünya’nın kimyası
Jeokimya, kimyayı jeolojinin hemen her yönüne uygulamakla ilgilidir. Dünya kimyasal elementlerden oluştuğunda, tüm jeolojik materyaller ve çoğu jeolojik süreçler kimyasal açıdan değerlendirilebilir. Genel olarak jeokimyaya ait olan başlıca problemlerden bazıları şunlardır: Güneş sistemi, gökada ve evrende (kozmokimya) elementlerin kökeni ve bolluğu; Çekirdek, manto, kabuk, hidrosfer ve atmosfer dahil olmak üzere Dünyanın büyük bölümlerindeki elementlerin bolluğu; kristallerin yapısındaki iyonların davranışı; Soğutma magmalarındaki kimyasal reaksiyonlar ve derin gömülü müdahaleci magmatik kayaçların kökeni ve gelişimi; volkanik aktiviteler, volkanik gazların yayılması, volkanik gazların yayılması ve magmatik birikintilerin geç evrelerinde ortaya çıkan sıcak suların oluşturduğu maden yataklarının kökeni dahil olmak üzere volkanik aktiviteyle yakından ilişkili volkanik (ekstruzif) kıvılcım kayaçları ve fenomenlerin kimyası; Daha önce oluşmuş minerallerin çürümüş olduğu ve yeni minerallerin oluştuğu kayaların hava koşullarına karışmasına neden olan kimyasal reaksiyonlar; Çözelti halindeki ürünlerin yeraltında, akarsularda, göllerde ve denizdeki doğal sularla taşınması; tortul kayaçlar oluşturmak için konsolide olmayan tortulların sıkıştırılması ve simantasyonuna eşlik eden kimyasal değişiklikler; ve kayalar olarak meydana gelen ilerleyici kimyasal ve mineralojik değişimler metamorfizmaya uğrar.
Jeokimyanın önde gelen genel endişelerinden biri, Dünya’nın materyallerinin sürekli olarak geri dönüştürülmesidir. Bu süreç çeşitli şekillerde gerçekleşir: (1) Okyanusun ve kıtasal bazaltların, en sonunda Dünya’nın mantosunun kısmi erimesiyle elde edilen magmalardan kristalize olduğuna inanılır. Çok sayıda jeokimyasal araştırma, deniz tabanı oluşumunun ve dağ yapısının birçok evresinde, manto malzemesinin bu ekstraksiyonunun ve jeolojik zaman boyunca kabuksal büyümeye katkısının nicelleştirilmesine ayrılmıştır. (2) Okyanusal sırtın ortasında oluşan bazaltlar, deniz tabanının yayılması süreci ile okyanusa doğru taşınırken, deniz suyu ile etkileşirler ve bu, bazaltik kabuğa sodyum eklenmesi ve bunun içinde kalsiyum ekstraksiyonunu içerir. (3) Jeofizik veriler, okyanusun litosferinin, yerkürenin kıtasal litosferin aşağısındaki başlıca dalma bölgeleri boyunca, örneğin Andes Dağ Sıralarının kıtasal kenarları boyunca tüketildiği fikrini doğrulamaktadır. Bu, okyanus tabanından pelajik çökeller, deniz suyu değişimi, gabrolar, ultramafik kayalar ve altta yatan mantonun bölümleri ile değişen okyanus temelleri içerebilir. Birçok jeokimya, bu yeraltı malzemeye ne olduğunu ve ada yaylarının ve And dağcı dağ kemerlerinin büyümesine nasıl katkıda bulunduğunu inceliyor. (4) Doğal sularda çözünmüş maddelerin davranışları, Dünya yüzeyinde ya da yakınında bulunan nispeten düşük sıcaklıklar altında, kabuk döngüsünün ayrılmaz bir yönüdür. Ayrışma süreçleri silika, kalsiyum karbonat ve diğer tuzlar da dahil olmak üzere erimiş malzemeyi akıntıya verir. Bu materyaller daha sonra, bazılarının çözelti (örneğin sodyum klorür) içinde kaldığı okyanuslara girer, oysa diğerleri, kireçtaşı ve dolomit dahil olmak üzere belirli tortul kayaçları oluşturmak için aşamalı olarak uzaklaştırılır ve şartlar buharlaşma yoluyla tortuların oluşumu için elverişlidir. , alçıtaşı (sulu kalsiyum sülfat), kaya tuzu (halit) ve potas çökeltileri oluşabilir.
Biyolojik materyallerin davranışı ve bunların müteakip mevcudiyeti, genel olarak organik jeokimya ve biyogeokimya olarak adlandırılan jeokimyanın önemli yönleridir. Organik jeokimyanın başlıca problemleri arasında, Dünya’da yaşamın oluştuğu kimyasal çevre sorunu; hidrosfer ve özellikle atmosferin yaşamın etkileri aracılığıyla modifikasyonu; ve tortul kayaçlarda karbonlu malzeme dahil olmak üzere kayaların içindeki organik maddelerin dahil edilmesi. Kömür, petrol ve doğal gaz yataklarında bulunan biyolojik materyalin yapısı ve kimyasal dönüşümleri organik jeokimya kapsamında yer almaktadır. Organik kimyasal tepkimeler, örneğin, kayaçların hava koşullarına maruz kalması ve üretimi, kalsiyum karbonat gibi çözünmüş maddelerin çözülmesi, çökeltilmesi ve salgılanması ve tortul kayaçların oluşması için çökeltilerin değiştirilmesi gibi birçok jeokimyasal süreci etkilemektedir. Biyojeokimya, esas olarak, canlı ve cansız sistemler arasındaki münferit elementlerin ve bunların bileşiklerinin döngüsel akışları ile ilgilidir.
Jeokimya, jeoloji içindeki diğer alt disiplinlere ve bunun yanı sıra nispeten uzaklaşmış disiplinlere de başvurmaktadır. Bir uçta, jeokimya bir dizi yolla kozmoloji ile bağlantılıdır. Bunlar arasında meteorların kimyasal bileşimi, yeryüzündeki elementlerin göreceli bolluğu, Ay ve diğer gezegenler ile meteorların yaşı ve radyometrik araçlarla belirlenen yeryüzü ve Ay’ın kabuklarının kayaları yer almaktadır. Diğer uçta, kayaların ve topraklardaki metallerin izlerinin jeokimyası, ve sonuçta, gıda zincirinde, insanlar için ve içinde bulundukları ve birlikte yaşadıkları daha az organizmaların büyük bedenleri için önemli sonuçlar vardır. Örneğin, yem bitkilerinde bakır ve kobalt izleri üzerindeki eksiklikler, bazı otlak hayvanlarda hastalıklara yol açar ve insan sağlığını yerel olarak etkileyebilir. Bu eksiklikler, bu elementlerin kayalarda bulunan konsantrasyonları ve kimyasal olarak topraklar ve kayaçlar içinde birleştirilme biçimleriyle ilgilidir.
Minerallerin kimyasal analizi elektron mikroprobla yapılır (yukarıya bakınız). Kayaçların kimyasal analizi için kullanılan aletler ve teknikler şöyledir: X-ışını floresan (XRF) spektrometresi, bir birincil X-ışını ışını ile atomları uyarır ve yayılacak ikincil (veya floresan) X-ışınlarına neden olur. Her bir eleman, yoğunluğu ölçülen bir teşhis X-ışını üretir. Bu yoğunluk, kayadaki elementin konsantrasyonu ile orantılıdır ve bu nedenle yığın kompozisyonu hesaplanabilir. Taşın ezilmiş tozu bir diske sıkıştırılır veya bir kordon içine kaynaştırılır ve spektrometre içine yüklenir, bu da bilgisayar kontrolü altında otomatik olarak analiz eder. Milyon başına beş parçadan daha fazla konsantrasyonlara sahip çoğu elementin analizi mümkündür.
Nötron aktivasyon analizi, nükleer bir reaktörde uranyum-235 radyoaktif bozulmasından oluşan nötron akışı ile bombardımana tutulduğunda belirli elementlerin aktive olduğu veya radyojenik hale geldiği gerçeğine dayanır. Nötronların eklenmesiyle, kararlı izotoplar daha sonra bozunarak, ayrı ayrı ayrı ayrı ölçülebilen ve ölçülebilen tanısal enerjilerle parçacıklar yayan yeni kararsız radyonüklidler üretirler. Bu teknik, nadir toprak elementleri, uranyum, toryum, baryum ve hafniyumun, milyonda bir parçadan daha az bir hassasiyetle analiz edilmesi için özellikle uygundur.
İndüksiyon-bağlı plazma (ICP) spektrometresi, 40’tan fazla elemanı analiz edebilir. Burada, bir kaya çözeltisi bir plazmaya konur ve elementlerin konsantrasyonu yayılan ışıktan belirlenir. Bu yöntem hızlıdır ve ICP spektrometresi özellikle çok sayıda toprak ve dere çökeltisi numunelerinin yanı sıra mineral aramadaki mineralli kayaların analizine uygundur.
İzotop jeokimyası
İzotop jeokimyası jeolojide birçok temel role sahiptir. Birisi, farklı izotoplar içeren molekül kütlesindeki farklılıkların etkisinden kaynaklanan belirli izotopik türlerin zenginleştirilmesi veya fakirleştirilmesi ile ilgilidir. Çeşitli izotopik türlerin oranlarının ölçümleri jeolojik termometrenin bir şekli olarak kullanılabilir. Deniz suyundaki çözelti içindeki kalsiyum karbonattan çeşitli deniz organizmaları tarafından salgılanan kalsiyum karbonat içindeki oksijen-16’nın oksijen-18’e oranı, deniz suyunun sıcaklığından etkilenir. Bazı fosil deniz organizmalarının kireçli kabuklarında oksijen-16’ya oranla oksijen-16 oranlarının kesin olarak ölçülmesi, içinde yaşadıkları denizlerin sıcaklıklarını tahmin etmenin bir yolunu sağlar. Buzul çağındaki buzulların önemli ilerlemelerinde ve aralarında değişen okyanus sıcaklıkları, deniz tabanındaki çökeltilerde fosil olarak geri kazanılan yüzen organizmaların iskeletlerinin izotopik kompozisyonunun analizi ile anlaşılmıştır. Sıcaklığa bağlı hız süreçlerini içeren izotopik analizlerin diğer kullanımları, kristallerin soğutma magmatik magmalarından aşamalı olarak uzaklaştırılmasını içerir.
Jeolojide büyük öneme sahip olan izotop jeokimyasının bir diğer rolü radyometrik yaşın tarihlendirilmesidir. Jeolojik zaman ölçeğinin nicelleştirilebilmesi – yani, jeolojik geçmişin olaylarını yıllara dayanarak bugüne kadar – büyük ölçüde radyometrik randevu tekniklerinin bağıl jeolojik yaşlar oluşturma eski, klasik yöntemlerle birleştirilmesinin bir sonucudur. Daha önce açıklandığı gibi, radyometrik randevu yöntemleri, jeolojik materyale dahil edilen belirli bir radyoaktif izotopun (radyoaktif ana veya kaynak materyalin) tekdüze bir oranda bozunması, bir bozunma ürünü veya kız izotopu üretmesi prensibine dayanmaktadır. Bazı radyometrik “saatler”, ebeveynin kız izotoplarına oranının, diğerlerinin kalan ebeveyn oranına oranına ve diğerlerinin birbirlerine göre izotoplarının oranına dayanmaktadır. Örneğin, uranyum-238 sonuç olarak dört doğal yoldan meydana gelen izotopik kurşun türlerinden biri olan kurşun-206’ya bozulur. Başlangıçta oluşturulduğunda uranyum-238 içeren mineraller, kurşun-206 ve uranyum-238 oranlarının ölçülmesiyle tarihlendirilebilir; ne kadar eski olursa, uranyum-238’e göre kurşun-206 oranı o kadar yüksektir. Potasyum-40’ın argon-40’ın oluşması için bozunması (kalsiyum-40 da bu bozunma işleminde üretilir) da radyometrik bir randevu aracıdır, ancak radyometrik randevuda kullanılan diğer ebeveyn-kız çiftleri de dahil olmak üzere Nihayetinde kurşun-207 ve toryum-232 oluşturmak için çürümeye neden olan uranyumun (uranyum-235) bir başka izotopudur.
Uranyum-238 ve uranyum-235 çok yavaştır, uranyum-235 uranyum-238’den daha hızlı bozulur. Bozunma oranı çeşitli yollarla ifade edilebilir. Bir yol, radyoaktif izotopun yarı ömrüdir – herhangi bir başlangıç miktarının yarısının bozulacağı zaman aralığı. Uranyum-238’in yarı ömrü yaklaşık 4,510,000,000 yıl iken, uranyum-235’in yarı ömrü yaklaşık 713.000.000 yıldır. Diğer radyoaktif izotoplar, büyük ölçüde farklı oranlarda bozunarak, yarı ömürleri, bir ikinci ila katrilyonlarca yıl arasında değişmektedir.
Bir kabuksal kayanın tam tarihini belirlemek için çeşitli izotopik yöntemleri birleştirmek yararlıdır. Örneğin, granitik bir gnays üzerinde bir samaryum-147 – neodimyum-143 tarihi, orijinal magmatik graniti meydana getiren manto-kabuk farklılaşması veya kabuksal yığılma zamanı olarak yorumlanabilir. Ayrıca, bir zirkon üzerinde bir kurşun-207-kurşun-206 tarihi granitin kristalleşme yaşını gösterecektir. Tam tersine, bir kaya numunesinin rubidyum-87-stronsiyum-87 tarihi, kayacın graniti granit gnaysına dönüştüren metamorfizma döneminde stronsiyumun göçü için kapalı bir sisteme dönüşme zamanını verebilir. Potasyum-40 argon-40’a indiğinde, argon yaklaşık 200 ° C’ye kadar soğuyana kadar yayılmaya devam eder; bu nedenle, bir potasyum-40-argon-40 tarihi, granitin bütün argon salımını durduran bir bloklama sıcaklığından soğutulduğu zaman olarak yorumlanabilir. Bu, genç bir dağ kuşağında geç yükselme sırasında granitin soğumasını yansıtabilir.
1980’lerden beri, iki teknolojik gelişme, jeoloğun kayaçların ve minerallerin izotopik yaşını hesaplama yeteneğini büyük ölçüde arttırmıştır. SHRIMP (Hassas Yüksek Kütle Çözünürlüğü İyon Mikroprob), mineral zirkonun uranyum-kurşun yaşının doğru bir şekilde belirlenmesini sağlar ve bu, zirkon taşıyan kıvrımlı granitik kayaçların oluşumu izotopik yaşının anlaşılmasında devrim yaratmıştır. Diğer bir teknolojik gelişme ise zirkon, titanit, rutil ve monazitin izotopik yaşını sağlayabilen ICP-MS (İndüktif Eşleşmiş Plazma Kütle Spektrometresi) ‘dir. Bu mineraller birçok magmatik ve metamorfik kayaçlarda yaygındır.
Karbon-14, 5,570 yıllık bir yarı ömre sahip bir radyoaktif karbon izotopu (karbon-12 ve karbon-13, kararlı izotoplardır). Karbon-14, tüm canlı materyallere dahil edilmiştir, çünkü atmosferik karbondioksitin varlığından doğrudan veya dolaylı olarak türetilmiştir. Karbon-14’ün orta derecede kısa yarı ömrü, birkaç yüz yıldan daha eski ve 30.000 yıldan daha az olan biyolojik materyallerin çıkarılmasında faydalıdır. Bu zaman dilimindeki olayların, özellikle dünyanın en son buzul çağlarını içeren Pleistosen Dönemi’ndeki korelasyonu sağlamak için kullanılmıştır. Kaynak Britannica
