Tortul kaya (Sedimentary rock)

Sedimanter kayaçlar, Dünya yüzeyinde birikmiş veya biriken minerallerden (jeolojik döküntü) veya organik maddeden (biyolojik döküntü) türetilen parçacıklı malzemeler olan tortuların taşlaşmasından kaynaklanan bir kaya oluşumları sınıfını oluşturur. Bu parçacıkların çökelmesi ve birikmesi süreci sedimantasyon olarak adlandırılır. Jeolojik döküntü, önceden var olan kayaların hava etkisiyle aşınması ve erozyonundan veya volkanik püskürmenin katılaşmasından kaynaklanır. Bu jeolojik parçacıklar, su, rüzgar, buz ve kütle hareketi dahil olmak üzere aşındırma ajanları tarafından çökelme ortamlarına taşınır. Biyolojik döküntü, ölen suda yaşayan organizmaların kalıntılarını ve parçalarını (öncelikle kabukları) ve bunların suda asılı kalan ve yavaş yavaş deniz tabanında biriken dışkı maddelerini içerir; bu olay genellikle deniz karı olarak anılır. Ayrıca, çökelme, çözünmüş minerallerin sulu çözeltilerden çökelmesi sonucu da meydana gelebilir.

Sedimanter kayaçlar, mevcut kara yüzeyinin %73'ünü oluşturarak Dünya'nın kıtasal kabuğunu geniş ölçüde kaplarken, kabuğun toplam hacminin yalnızca %8'ini temsil ettiği tahmin edilmektedir. Bu kayalar, ağırlıklı olarak magmatik ve metamorfik kayalardan oluşan bir kabuğun üzerinde nispeten ince bir yüzeysel katman oluşturur. Tortul kayaçlar karakteristik olarak tabakalar olarak bilinen farklı katmanlar halinde biriktirilir ve bu katmanlar toplu olarak tabakalanma olarak adlandırılan yapısal bir düzenleme oluşturur. Tortul havzalar olarak adlandırılan büyük jeolojik çöküntülerde sıklıkla önemli tortul kaya birikimleri meydana gelir. Mars'ta tortul kayalara dair kanıtlar da tespit edilmiştir.

Sedimanter kayaçların ve bunların stratigrafik düzenlemelerinin araştırılması, yollar, binalar, tüneller ve kanallar dahil olmak üzere altyapının tasarımı ve inşası gibi inşaat mühendisliği uygulamaları için paha biçilmez olan çok önemli yüzey altı verileri sağlar. Ayrıca tortul oluşumlar, kömür, fosil yakıtlar, içme suyu ve metalik cevherleri kapsayan çeşitli doğal kaynaklar için önemli rezervuarlar görevi görür.

Sedimanter kaya katmanlarının sıralı düzenlemesini analiz etmek, paleocoğrafyayı, paleoklimatolojiyi ve yaşamın evrimini kapsayan Dünya tarihini yeniden yapılandırmanın temel yolunu oluşturur. Tortul kayaçların özelliklerini ve oluşumunu incelemeye adanmış bilimsel alan, sedimantoloji olarak bilinir. Sedimantoloji, hem jeolojinin hem de fiziki coğrafyanın ayrılmaz bir bileşenidir ve pedoloji, jeomorfoloji, jeokimya ve yapısal jeoloji dahil olmak üzere diğer Yer bilimleriyle kısmi disiplinsel örtüşme sergiler.

Genesis'e göre sınıflandırma

Sedimanter kayaçlar, oluşum süreçlerine göre dört ana gruba ayrılır: kırıntılı tortul kayalar, biyokimyasal (biyojenik) tortul kayalar, kimyasal tortul kayalar ve çarpmalar, volkanizma ve çeşitli küçük jeolojik olaylardan kaynaklanan "diğer" tortul kayalar için artık bir kategori.

Klastik Tortul Kayaçlar

Klastik tortul kayaçlar, klastlar olarak adlandırılan taşlaşmış kaya parçalarından oluşan bileşimleriyle karakterize edilir. Bu kırıntılar sıklıkla kuvars, feldspat, kil mineralleri veya mika gibi ayrı ayrı mineral tanelerinden oluşur. Bununla birlikte, çok çeşitli mineral türleri de dahil edilebilir. Ek olarak klastlar, birden fazla mineral içeren agregatlar olan litik parçalar olarak da ortaya çıkabilir.

Klastik tortul kayaların sınıflandırılması öncelikle baskın parçacık boyutuna dayanır. Udden-Wentworth tane boyutu ölçeği, jeologlar tarafından geniş çapta benimsenmiş olup, konsolide olmayan çökeltileri üç ana fraksiyona sınıflandırır: çakıl (çapı 2 mm'yi aşan), kum (çapı 0,06 ila 2 mm arasında değişen) ve çamur (çapı 60 μm'den az). Çamur ayrıca silt (çapı 60 ila 4 μm arasında olan) ve kil (çapı 4 μm'den az olan) olarak ikiye ayrılır. Bu granülometrik şema, kırıntılı tortul kayaçların sınıflandırılmasına da yansır: konglomeralar ve breşler ağırlıklı olarak çakıl boyutlu parçacıklardan oluşur, kumtaşları öncelikle kumdan oluşur ve çamur kayaları büyük ölçüde çamurdan oluşur. Tarihsel olarak bu üçlü bölüm, daha önceki jeoloji literatüründe de görüldüğü gibi, sırasıyla rudit, arenit ve lutitten oluşan daha geniş kategorilere karşılık gelir.

Bu üç geniş kategori içindeki diğer alt bölümler, kırıntı şeklindeki (konglomeralar ve breşler için), bileşim özelliklerindeki (kumtaşları için) veya tane boyutu ve dokusal niteliklerdeki (çamur kayaları için) değişikliklerle belirlenir.

Konglomeralar ve Breccialar

Breşler, daha ince taneli bir zemin kütlesi (matris) içine gömülü köşeli çakıl kırıntılarının baskın bir bileşimi ile karakterize edilirken, konglomeralar esas olarak yuvarlak çakıl kırıntılarından oluşur.

Kumtaşları

Çeşitli kumtaşı sınıflandırma şemaları mevcut olmasına rağmen, Dott şeması çoğu jeolog tarafından geniş çapta benimsenmektedir. Bu şema, iri taneler arasında bulunan çamurlu matris miktarının yanı sıra kuvars, feldispat ve litik çerçeve tanelerinin göreceli oranlarını kullanır.

Çerçeve Tane Bileşimi

Bir kumtaşının terminolojisindeki ilk terim, kum boyutundaki çerçeve tanelerinin göreceli bolluğuna göre belirlenir. Bu sınıflandırma üç ana bileşenin baskınlığına dayanır: kuvars, feldispat veya diğer kaya türlerinden türetilen litik parçalar. Diğer tüm mineraller aksesuar bileşenleri olarak sınıflandırılır ve miktarlarına bakılmaksızın kayanın isimlendirilmesinde kullanılmaz.

• Kuvars kumtaşları %90'ın üzerinde kuvars taneleri içermesiyle karakterize edilir.
• Feldispatik kumtaşları %90'dan az kuvars taneleri içerir ve litik tanelere kıyasla daha yüksek oranda feldispat taneleri sergiler.
• Litik kumtaşları %90'dan az kuvars taneleri içerir ve feldspat tanelerine göre daha fazla miktarda litik tanecik içerir.

Kum taneleri arasında çamurlu matris malzemesinin bolluğu

Kum boyutundaki parçacıkların birikmesi üzerine, taneler arasındaki boşluklar ya açık gözenekler halinde kalır ya da silt ve/veya kil boyutundaki parçacıklardan oluşan çamur tarafından işgal edilir.

• "Temiz" olarak nitelendirilen ve daha sonra matris malzemesiyle doldurulabilecek açık gözenek boşluklarına sahip olan kumtaşları, arenit olarak tanımlanır.
• Özellikle hacimce %10'u aşan, bol miktarda çamurlu matris içeren kumtaşlarına vak adı verilir.

Tane bileşimine ilişkin tanımlayıcılar (kuvars-, feldspatik- ve litik-) matris miktarını belirten terimlerle (vak veya arenit) birleştirilerek toplam altı kumtaşı adı oluşturulabilir. Örneğin, bir kuvars arenit ağırlıklı olarak aralarında killi matris bulunmayan veya çok az kil matrisi bulunan kuvars tanelerinden (%90'ın üzerinde) oluşurken, litik vak, önemli miktarda çamurlu matrisin yanı sıra bol miktarda litik taneler içerir.

Dott sınıflandırma şeması sedimantologlar tarafından yaygın olarak kullanılırken, grovak, arkoz ve kuvars kumtaşı gibi geleneksel terimler uzman olmayanlar arasında ve genel yayınlarda yaygın olmaya devam etmektedir.

Çamur Kayaları

Çamur kayaları esas olarak en az %50 oranında silt ve kil boyutunda parçacıklardan oluşan tortul kayaçlardır. Bu nispeten ince taneli bileşenler tipik olarak su veya atmosferik ortamlarda türbülanslı akıntılarla taşınır ve ardından akış hızı azaldıkça çökelerek parçacıkların süspansiyondan ayrılmasına olanak tanır.

Şu anda "çamur kayası" terimi çoğu yazar tarafından ağırlıklı olarak çamurdan oluşan tüm kayaları kapsayacak şekilde yaygın olarak benimsenmektedir. Çamur kayaları ayrıca, esas olarak silt boyutunda parçacıklardan oluşan silttaşları olarak da sınıflandırılır; silt ve kil boyutundaki parçacıkların neredeyse eşit karışımıyla karakterize edilen çamurtaşları; ve ağırlıklı olarak kil boyutunda parçacıklardan oluşan kil taşları. "Şist" çoğu yazar tarafından tane boyutuna bakılmaksızın bölünebilir çamur kayasını belirtmek için kullanılırken, bazı tarihsel literatürde "şeyl" terimi "çamur kayası" ile eşanlamlı olarak kullanılmaktadır.

Biyokimyasal Tortul Kayaçlar

Biyokimyasal tortul kayaçlar, organizmalar dokularını oluşturmak için hava veya sudaki çözünmüş maddeleri kullandıklarında oluşur. Açıklayıcı örnekler şunları içerir:

• Kireç taşı çeşitlerinin çoğunluğu, mercanlar, yumuşakçalar ve foraminiferler de dahil olmak üzere organizmaların kalkerli iskelet kalıntılarından kaynaklanır.
• Kömür, atmosferden karbon alan ve dokularını geliştirmek için onu diğer elementlerle birleştiren bitki örtüsünden oluşur. Bu organik madde daha sonra üstteki çökeltiler tarafından sıkıştırılır ve kimyasal dönüşüme uğrar.
• Çört yatakları, radyolarya ve diatomlar gibi mikroskobik organizmalardan türetilen silisli iskeletlerin birikmesinden kaynaklanır.

Kimyasal Tortul Kayaçlar

Kimyasal tortul kayaçlar, çözünmüş mineral bileşenleri aşırı doygunluğa ulaştığında ve ardından inorganik olarak çöktüğünde gelişir. Kimyasal tortul kayaların tipik örnekleri arasında oolitik kireçtaşı ve halit (kaya tuzu), silvit, barit ve alçı taşı gibi evaporit minerallerinden oluşan oluşumlar yer alır.

Diğer Tortul Kayaçlar

Bu dördüncü, muhtelif kategori, volkanlar tarafından püskürtülen lav parçalarının birikmesi ve ardından çimentolaşmasından kaynaklanan volkanik tüf ve volkanik breşlerin yanı sıra çarpma olaylarını takiben oluşan darbe breşlerini içerir.

Bileşime Dayalı Sınıflandırma

Alternatif olarak tortul kayaçlar, mineralojik bileşimlerine göre bileşimsel gruplara ayrılabilir:

• Silikastik tortul kayaçlar temel olarak silikat minerallerinden oluşur. Bu kayaları oluşturan tortu, yatak yükü, asılı yük veya tortu yerçekimi akışları yoluyla taşınmıştır. Silisiklastik tortul kayaçlar ayrıca konglomeralar ve breşler, kumtaşı ve çamur kayaları olarak alt bölümlere ayrılır.
• Karbonat tortul kayaçlar temel olarak kalsit (eşkenar dörtgen CaCO
  §89§), aragonit (ortorombik CaCO
  §1920§), dolomit (CaMg(CO
  §3031§)
  §3940§) ve diğer çeşitli karbonat mineralleri, tümü aşağıdaki özelliklerle karakterize edilir: CO²⁻
  §5051§ iyonunun varlığı. Dikkate değer örnekler arasında kireçtaşı ve kaya dolomiti yer alır.
• Evaporit tortul kayaçlar suyun buharlaşmasıyla çöken minerallerden oluşur. Önemli evaporit mineralleri karbonatları (kalsit ve CO²⁻
  §89§ iyonunu içeren ilgili mineraller), klorürleri (halit ve Cl−
  iyonu) ve sülfatlar (alçı taşı ve SO²⁻
  §3031§ iyon). Evaporit kayaların karakteristik bileşenleri sıklıkla önemli miktarlarda halit (kaya tuzu), alçıtaşı ve anhidrit içerir.
• Organik açıdan zengin tortul kayaçlar, tipik olarak toplam organik karbonun %3'ünü aşan önemli miktarda organik maddeyle karakterize edilir. Açıklayıcı örnekler arasında kömür, petrol ve doğal gaz için kaynak kaya görevi gören formasyonlar, petrol şistleri yer alır.
• Silisli tortul kayaçlar ağırlıklı olarak silikadan (SiO
  §89§) oluşur ve çoğunlukla çört, opal, kalsedon veya diğer mikrokristalin polimorflar olarak kendini gösterir.
• Demir açısından zengin tortul kayaçlar ağırlıkça %15'ten fazla demir içerir; baskın türler bantlı demir oluşumlarını ve demir taşlarını içerir.
• Fosfatlı tortul kayaçlar fosfat minerallerinden oluşur ve %6,5'i aşan bir fosfor içeriği sergiler; örnekler arasında fosfat yumru birikintileri, kemik yatakları ve fosfatlı çamur kayaları yer alır.

Biriktirme ve Biriktirme Sonrası Dönüşüm

Tortu Taşınması ve Birikimi

Sedimanter kayaçlar, hava, buz, rüzgar, yerçekimi veya su akıntıları dahil olmak üzere çeşitli ortamlarda asılı kalan parçacıklı maddelerin birikmesinden kaynaklanır. Bu çökelti sıklıkla kaynak bölgedeki ana kayanın ayrışması ve erozyonla parçalanarak pekişmemiş malzemeye dönüşmesi sonucu oluşur. Daha sonra bu malzeme kaynağından çökeltme havuzuna taşınır. Taşınan çökeltinin özellikleri, çökeltinin kaynağını oluşturan hinterlandın jeolojik bileşimine bağlıdır. Bunun tersine, evaporitler gibi bazı tortul kayaçlar, doğrudan çökelme ortamlarında çöken malzemelerden oluşur. Sonuç olarak, bir tortul kayanın temel özellikleri yalnızca mevcut tortu kaynağı tarafından değil aynı zamanda oluşumunun meydana geldiği spesifik tortul çökelme ortamı tarafından da belirlenir.

Biriktirme Sonrası Dönüşüm (Diagenez)

Bir çökelme ortamında birikim üzerine, daha yaşlı çökeltiler giderek daha genç katmanlar tarafından gömülerek diyajenez sürecini başlatır. Diyajenez, bir çökeltinin ilk birikmesinden sonra yaşadığı, yüzeydeki hava koşulları hariç, tüm kimyasal, fiziksel ve biyolojik değişiklikleri kapsar. Bu değişiklikler tortul malzemenin sıkışmasını ve taşlaşmasını içerir. Eogenez olarak adlandırılan diyajenezin başlangıç ​​aşamaları, sığ derinliklerde (tipik olarak birkaç on metre) meydana gelir ve tortullar içindeki biyotürbasyon ve mineralojik dönüşümler ile yalnızca küçük sıkışmanın eşlik etmesiyle ayırt edilir. Kırmızı yataklı kumtaşlarının renklenmesinden sorumlu olan belirgin kırmızı hematitin eogenez sırasında oluştuğu varsayılmaktadır. Ayrıca bakteriyel aktivite gibi belirli biyokimyasal süreçler kaya oluşturan mineralleri etkileyebilir ve bu nedenle diyajenezin ayrılmaz bir parçası olarak kabul edilir. Kireçtaşı gibi kayaların dolomitleşmesi, tortul diyajenezin ek bir örneğini temsil eder.

Gömme derinliği arttıkça, çökeltiler, çoğunluğunun sıkışma ve taşlaşma ile karakterize edildiği bir aşama olan mezojenez'e uğrar. Sıkışma, çökeltilerin üstteki tabakalardan artan aşırı yük (litostatik) basıncına maruz kalmasıyla meydana gelir. Bu işlem sırasında tortu taneleri daha kompakt konfigürasyonlar benimser, yumuşak mineral taneleri (örneğin mika) deformasyona uğrar ve ara gözenek alanı azalır. Başlangıçta biriken çökeltiler genellikle yeraltı suyu veya deniz suyuyla doyurulur; Gözenek alanı azaldıkça bu birleşik sıvıların önemli bir kısmı dışarı atılır. Fiziksel sıkıştırmanın ötesinde, basınçlı çözelti yoluyla kimyasal sıkıştırma da meydana gelebilir. Taneler arasındaki temas noktaları maksimum gerilime maruz kalır ve bu da gerilim altındaki minerali, tanenin gerilimsiz kısımlarına göre daha fazla çözünür hale getirir. Sonuç olarak, bu temas noktaları eriyerek taneler arasında yakınlaşmayı kolaylaştırır. Yüksek basınç ve sıcaklık, organik maddenin linyit veya kömüre dönüşmesinden sorumlu olanlar da dahil olmak üzere kimyasal reaksiyonları daha da katalize eder.

Litizasyon, sıkıştırmanın hemen ardından gelir; yüksek yüzey altı sıcaklıkları, taneleri birleştiren çimentolama maddelerinin çökelmesini hızlandırır. Basınçlı çözelti, gerilimli temas noktalarından çözülmüş mineralleri gerilimsiz gözenek boşluklarına yeniden biriktirerek bu sementasyonu daha da kolaylaştırır. Sonuç olarak bu süreç gözenekliliği azaltır ve kayanın kompaktlığını ve yapısal bütünlüğünü artırır.

Gömülü tortul kayanın mezardan çıkarılması, diyajenezin üçüncü ve son aşamasını temsil eden telogenezi başlatır. Erozyon süreçleri gömme derinliğini azalttıkça, daha sonra meteorik suya maruz kalma, tortul kaya içinde bazı çimento malzemelerinin çözünmesi de dahil olmak üzere daha fazla değişikliğe neden olur ve böylece ikincil gözeneklilik oluşur.

Yeterince yüksek sıcaklık ve basınç koşulları altında diyajenetik faz, metamorfik kaya oluşumundan sorumlu olan jeolojik süreç olan metamorfizmaya dönüşür.

Özellikler

Renk

Sedimanter kayaların rengi sıklıkla ağırlıklı olarak iki ana oksitle karakterize edilen bir element olan demirden etkilenir: demir(II) oksit ve demir(III) oksit. Demir(II) oksit (FeO) yalnızca düşük oksijenli (anoksik) koşullarda gelişerek kayaya gri veya yeşilimsi bir renk verir. Bunun tersine, oksijen açısından zengin ortamlarda yaygın olan demir(III) oksit (Fe₂O₃), genellikle kırmızımsı ila kahverengimsi bir renk veren hematit minerali olarak ortaya çıkar. Kurak karasal iklimlerde kayalar doğrudan atmosfere maruz kalır, burada oksidasyon önemli bir rol oynar ve kırmızı veya turuncu renk oluşur. Kurak iklimlerden kaynaklanan geniş kırmızı tortul kaya katmanları, kırmızı yataklar olarak tanımlanır. Bununla birlikte, kırmızı renklenme, kıtasal veya kurak iklim ortamındaki oluşumu kesin olarak göstermez.

Organik maddenin dahil edilmesi, kayaya siyah veya gri bir renk verebilir. Organik materyal, başta bitki olmak üzere ölen organizmalardan kaynaklanır. Tipik olarak bu malzeme oksidasyon veya bakteriyel etki yoluyla ayrışmaya uğrar. Bununla birlikte, anoksik koşullarda organik madde çürümeye karşı direnç gösterir ve bu da koyu renkli, organik açıdan zengin çökeltilerin birikmesine neden olur. Bu olay, örneğin sınırlı su sirkülasyonunun yüzey sularından oksijenin aşağıya doğru taşınmasını engellediği derin denizlerin ve göllerin abisal bölgelerinde meydana gelebilir. Sonuç olarak, biriken tortu tipik olarak ince, koyu renkli bir kildir. Bu nedenle, yüksek organik içeriğe sahip koyu renkli kayalar çoğunlukla şeyllerdir.

Doku

Bir çökeltinin dokusu, onu oluşturan kırıntıların (orijinal kaya parçaları) boyutu, morfolojisi ve mekansal düzenlemesi ile tanımlanır. Doku bir kayanın mikro ölçekli bir özelliğini temsil etse de yoğunluk, gözeneklilik ve geçirgenlik gibi çok sayıda makro ölçekli özelliği önemli ölçüde etkiler.

Bir kayanın içindeki kırıntıların üç boyutlu yönelimine kayanın dokusu denir. Parçacıkların boyutları ve morfolojisi, bunların kaynaktan taşınmasından sorumlu olan tortul ortam içindeki akıntıların hızı ve yönü hakkında önemli bilgiler sağlar. Örneğin, ince, kireçli çamur tipik olarak durgun sularda birikirken, çakıl ve daha büyük parçalar yalnızca yüksek hızlı akıntılar tarafından harekete geçirilir. Kaya tane boyutu geleneksel olarak Wentworth ölçeği kullanılarak ölçülür, ancak ara sıra alternatif ölçekler de kullanılır. Tane büyüklüğü çap veya hacim olarak temsil edilebilir ve kayaların değişen boyutlarda kırıntılar içerdiği göz önüne alındığında tutarlı bir şekilde ortalama bir değeri yansıtır. Tane boyutlarının istatistiksel dağılımı farklı kaya türleri arasında değişiklik gösterir ve kayanın sınıflandırılması olarak bilinen bir özellik ile karakterize edilir. Bir kaya, kırıntıları nispeten tekdüze bir boyut sergiliyorsa "iyi boylanmış" olarak tanımlanırken tane boyutundaki geniş aralık, "kötü boylanmış" bir kayayı gösterir.

Klastların morfolojisi kayanın kökenini gösterebilir. Örneğin, parçalanmış kabuk parçalarından oluşan bir kaya olan coquina, yalnızca yüksek enerjili su ortamlarında oluşur. Bir kırıntının şekli dört farklı parametreyle karakterize edilebilir:

• Yüzey dokusu, bir tanenin yüzeyindeki, onun genel makroskobik şeklini etkilemeye yetmeyen dakika ölçeğindeki kabartmanın derecesini ifade eder. Örneğin, çok sayıda küçük ölçekli kırıkla karakterize edilen donmuş taneler, eolian kumtaşlarının göstergesidir.
• Yuvarlama, bir tanenin morfolojisinin genel düzgünlüğünü ölçer.
• Küresellik, bir tanecik şeklinin mükemmel bir kürenin şekline ne ölçüde yaklaştığını ölçer.
• Tahıl formu, tanenin üç boyutlu konfigürasyonunu karakterize eder.

Kimyasal tortul kayaçlar, tamamen kristal yapılardan oluşan, kırıntılı olmayan bir doku sergiler. Böyle bir dokuyu karakterize etmek yalnızca ortalama kristal boyutunu ve kumaşı gerektirir.

Mineraloji

Çoğu tortul kayaç, ya kuvarsın (silisiklastik çeşitlerde) ya da kalsitin (karbonat türlerinde) varlığıyla karakterize edilir. Magmatik ve metamorfik kayaçların aksine, tortul kayaçlar tipik olarak sınırlı bir birincil mineral çeşitliliği sergiler. Bununla birlikte, tortul kayaçlardaki minerallerin oluşumu, magmatik benzerleriyle karşılaştırıldığında sıklıkla daha karmaşıktır. Tortul kayaçlarda bulunan mineraller, başlangıçtaki çökeltilerden veya diyajenez sırasındaki çökelme süreçlerinden kaynaklanabilir. İkinci senaryoda, önceden var olan bir çimento tabakasının üzerinde bir mineral çökeltisi oluşmuş olabilir. Bu kayaların karmaşık diyajenetik evrimi, petrografik mikroskop kullanılarak optik mineraloji yoluyla açıklanabilir.

Karbonat kayaları esas olarak kalsit, aragonit ve dolomit dahil olmak üzere karbonat minerallerinden oluşur. Bir karbonatlı tortul kaya içinde, hem çimentolama matrisi hem de fosiller ve ooidler gibi kırıntılı bileşenler tipik olarak karbonat minerallerini içerir. Kırıntılı bir kayanın mineralojik bileşimi, kaynak alanının maddi katkısına, çökelme alanına taşınma mekanizmalarına ve ilgili belirli minerallerin doğal stabilitesine bağlıdır.

Goldich çözünme serisi, kaya oluşturan minerallerin hava koşulları süreçlerine karşı direncini ölçer. Bu seride kuvars en yüksek stabiliteyi gösterir ve bunu feldispat, mika ve ardından yalnızca minimum hava koşulları altında varlığını sürdüren diğer daha az stabil mineraller takip eder. Ayrışmanın kapsamı ağırlıklı olarak kaynak alanına yakınlıktan, hakim yerel iklim koşullarından ve tortunun çökelme bölgesine taşınma süresinden etkilenir. Sedimanter kayaların çoğunda mika, feldispat gibi mineraller ve diğer daha az kararlı bileşenler hava koşullarına maruz kalarak kaolinit, illit veya smektit gibi kil minerallerine dönüşmüştür.

Fosiller

Üç temel kaya sınıflandırması arasında fosillere en sık tortul tabakalarda rastlanır. Çoğu magmatik ve metamorfik kayaçların aksine tortul kayaçlar, organik kalıntıları koruyan sıcaklık ve basınç rejimleri altında gelişir. Çoğu zaman, bu fosilleşmiş yapılar, doğru gözlem için büyütmeyi gerektirir.

Doğal ortamlarda, ölen organizmalar genellikle çöpçüler, bakteriler, çürüme ve erozyon kuvvetleri tarafından hızla ayrışır; ancak belirli istisnai koşullar altında bu doğal süreçler engellenir ve böylece fosilleşme kolaylaşır. Bakteriyel aktivitenin minimum olduğu anoksik ortamlarda veya organizmanın sağlam bir iskelet yapısına sahip olduğu durumlarda, kalıntıların hızlı bir şekilde gömülmesini sağlayan yüksek sedimantasyon hızıyla fosilleşme olasılığı artar. Büyük, olağanüstü derecede korunmuş fosiller nispeten nadirdir.

Fosiller, organizmaların ve bunların iskelet bileşenlerinin hem doğrudan fiziksel kalıntılarını hem de izlenimlerini kapsar. En sık korunan elementler, kemikler, kabuklar ve bitkilerin odunlaşmış dokuları gibi organizmaların daha dayanıklı kısımlarıdır. Yumuşak dokuların fosilleşme eğilimi önemli ölçüde daha düşük olup, yaşı 40 milyon yılı aşan hayvan yumuşak dokularının korunması son derece nadirdir. Organizmaların yaşamları boyunca yarattığı izlenimlere, iz fosilleri adı verilir ve bunlara örnek olarak yuvalar ve ayak izleri gösterilebilir.

Sedimanter kayalarla bütünleşen fosiller, çevrelerindeki ana malzemeyle aynı diyajenetik süreçlere tabi tutulur. Örneğin, kalsitli bir kabuk çözülebilir ve ortaya çıkan boşluk daha sonra silika çimentosu ile doldurulabilir. Benzer şekilde, çöken mineraller daha önce kan damarları, damar dokusu veya diğer yumuşak dokuların işgal ettiği boşlukları doldurabilir. Permineralizasyon olarak bilinen bu süreç, organizmanın kimyasal bileşimini değiştirirken morfolojisini de korur. Permineralizasyonda en sık rol oynayan mineraller arasında amorf silikanın çeşitli formları (kalsedon, çakmaktaşı ve çört gibi), karbonatlar (özellikle kalsit) ve pirit yer alır.

Yüksek basınç ve sıcaklık koşulları altında, ölen bir organizmanın organik maddesi kimyasal dönüşümlere uğrayarak su ve karbondioksit gibi uçucu bileşikleri dışarı atar. Sonuçta fosil, saf karbondan veya onun mineralize allotropu olan grafitten oluşan ince bir filmden oluşur. Bu spesifik fosilleşme moduna karbonizasyon adı verilir ve bitki fosilleri için özel bir öneme sahiptir. Aynı süreç aynı zamanda linyit ve kömür dahil olmak üzere fosil yakıtların oluşumunu da açıklamaktadır.

Birincil Tortul Yapılar

Sedimanter kaya yapıları, çökelme süreci sırasında ortaya çıkan birincil yapılar ve çökelme sonrasında gelişen ikincil yapılar olarak kategorize edilir. Dokulardan farklı olarak yapılar, yerinde kolayca gözlemlenebilen makroskobik özellikler olarak sürekli olarak ortaya çıkar. Tortul yapılar, çökelme ortamı hakkında bilgi sağlar veya tektonik eğilme veya ters dönme durumlarında orijinal stratigrafik yönelimin göstergeleri olarak işlev görür.

Sedimanter kayaçlar, yataklar veya katmanlar olarak adlandırılan farklı katmanlarda birikir. Spesifik olarak bir yatak, tutarlı litolojik ve dokusal özellikler sergileyen bir kaya tabakasını oluşturur. Yataklar tortu katmanlarının ardışık birikmesinden kaynaklanır. Sedimanter kayaçlardaki bu karakteristik tabakalanma düzenine tabakalanma adı verilir. Tek kişilik yatakların kalınlıkları birkaç santimetreden birkaç metreye kadar değişebilir. Daha hassas, daha az belirgin katmanlar lamina olarak adlandırılır ve kayanın içinde ortaya çıkan yapısal özelliğe laminasyon adı verilir. Tipik olarak laminalar birkaç santimetreden daha az kalınlık sergiler. Yataklama ve laminasyon sıklıkla yatay olarak başlasa da bu yönelim evrensel olarak korunmaz. Bazı çökelme ortamları, (tipik olarak küçük) bir eğimde yatakların oluşumunu kolaylaştırır. Bazen tek bir kaya birimi, çapraz tabakalanma olarak bilinen bir konfigürasyona sahip, farklı yönelimlere sahip birden fazla katman kümesi içerebilir. Çapraz tabakalanma, rüzgar veya su gibi akışkan ortamların yönlendirdiği çökelme süreçlerinin göstergesidir.

Çapraz tabakalanmanın aksine, paralel laminasyon, tamamen paralel olan tortul tabakalaşmayı içerir. Laminasyon desenlerindeki değişiklikler tipik olarak çökelti girdisindeki döngüsel dalgalanmalardan kaynaklanır; örneğin yağış, sıcaklık veya biyokimyasal süreçlerdeki mevsimsel değişikliklere atfedilebilir. Ağaç halkalarına benzer şekilde mevsimsel değişiklikleri yansıtan laminalara varv adı verilir. Milimetre ölçeğinde veya daha ince katmanlarla karakterize edilen herhangi bir tortul kaya, genel anlamda laminit olarak sınıflandırılabilir. Tamamen laminasyondan yoksun tortul kayalar, masif tabakalanma olarak bilinen yapısal bir özellik sergiler.

Kademeli tabakalanma, daha ince tane boyutlarına sahip katmanların, daha iri tanelerden oluşan katmanların üzerine bindiği tortul bir yapıyı tanımlar. Bu konfigürasyon hızla akan suyun yavaşlaması ve hareketi durdurmasıyla gelişir. Sonuç olarak, başlangıçta süspansiyonda daha büyük, daha yoğun kırıntılar birikir, ardından giderek daha küçük kırıntılar gelir. Kademeli tabakalanma farklı çökelme ortamlarında ortaya çıksa da, özellikle bulanıklık akıntılarının teşhisinde etkilidir.

Tabak formu olarak bilinen bir yatağın yüzeyinin morfolojisi aynı zamanda belirli tortul ortamları da işaret edebilir. Yatak formlarının öne çıkan örnekleri kum tepelerini ve dalga izlerini kapsar. Alet izleri ve oluk kalıpları da dahil olmak üzere taban işaretleri, daha sonra daha fazla çökelme ile korunan bir yüzey üzerindeki aşınma oluklarını temsil eder. Sık sık uzayan bu yapılar, çökelme sırasında paleoakıntı yönünü belirlemek için değerli göstergeler olarak hizmet eder.

Dalgalanma izleri de benzer şekilde akan sudan kaynaklanır. Simetrik veya asimetrik olarak sınıflandırılabilirler. Asimetrik dalgalanmalar nehirlerde olduğu gibi tek yönlü akıntı ortamlarında gelişir. Bu dalgacıkların daha geniş olan kanadı sürekli olarak akıntının yukarı yönüne bakmaktadır. Simetrik dalga dalgalanmaları, gelgit düzlükleri gibi akıntıların çift yönlü akış sergilediği ortamların karakteristik özelliğidir.

Çamur çatlakları, su yüzeyinin üzerinde periyodik olarak açığa çıkan çökeltilerin kurumasından kaynaklanan bir yatak biçimi oluşturur. Bu yapılara sıklıkla gelgit düzlükleri veya nehirlere bitişik nokta çubukları gibi ortamlarda rastlanır.

İkincil Tortul Yapılar

İkincil tortul yapılar, ilk çökelme olayının ardından gelişen yapılar olarak tanımlanır. Bu yapılar tortu kütlesinde meydana gelen kimyasal, fiziksel ve biyolojik işlemlerden kaynaklanır. Biriktirme sonrası koşulların teşhis göstergeleri olarak hizmet ederler. Bazı ikincil yapılar, stratigrafik yönelim için 'yukarı' kriteri olarak işlev görebilir.

Sediment içindeki organik madde, geride yalnızca vücut fosillerinin ötesinde kanıtlar bırakabilir. Korunmuş izler ve yuvalar, aynı zamanda iknofosiller olarak da bilinen iz fosillerine örnek teşkil etmektedir. Bu izler nispeten nadirdir. İz fosillerinin çoğunluğu yumuşakçalar veya eklembacaklılar tarafından oluşturulan yuvaları temsil eder. Sedimentologlar bu kazma faaliyetine biyotürbasyon adını veriyor. Biyoturbasyon, çökelti sonrası çökelmenin yaygın olduğu biyolojik ve ekolojik koşullar hakkında değerli bilgiler sağlayabilir. Tersine, organizmaların kazma eylemleri diğer (birincil) tortul yapıları yok edebilir, böylece paleoortamsal yeniden yapılanmaları karmaşık hale getirebilir.

İkincil yapılar, sedimentin yüzey altında açığa çıkması durumunda diyajenez veya pedojenez (toprak oluşumu) yoluyla da gelişebilir. Karbonat kayaçlarında gözlenen yaygın bir diyajenetik özellik stilolittir. Stilolitler, kaya malzemesinin gözenek sıvıları tarafından uzaklaştırıldığı düzensiz çözünme yüzeylerini temsil eder. Bu süreç belirli kimyasal türlerin çökelmesine yol açarak kayanın renklenmesine ve lekelenmesine veya betonlaşmaların oluşmasına neden olabilir. Konkresyonlar tipik olarak çevredeki ana kayaya kıyasla farklı bir bileşime sahip olan yarı küresel veya eşmerkezli kütlelerdir. Oluşumları genellikle ana kayanın bileşimindeki veya gözenekliliğindeki küçük değişikliklerden etkilenen, sıklıkla fosillerin çevresinde, yuvaların içinde veya bitki köklerinin bitişiğinde meydana gelen lokal yağışlara atfedilir. Kireçtaşı veya tebeşir gibi karbonat kayalarında çört veya çakmaktaşı birikintileri yaygın olarak bulunurken, karasal kumtaşları zaman zaman demir birikintileri sergiler. Açısal boşluklar veya çatlaklarla karakterize edilen, kil içine gömülmüş kalsit birikintileri septer birikintiler olarak adlandırılır.

Birikimi takiben, fiziksel süreçler çökeltiyi deforme edebilir ve böylece üçüncü bir ikincil yapı kategorisi oluşturabilir. Farklı tortul katmanlar arasındaki (örneğin kum ve kil arasındaki) yoğunluk farklılıkları, ters diyapirizmden kaynaklanan alev yapılarının veya yük kalıplarının oluşmasına yol açabilir. Kırıntılı yatağın konsolide olmadığı dönemde diyapirizm, daha yoğun bir üstteki katmanın daha az yoğun bir alttaki katmana doğru çökmesine neden olabilir. Bazen litolojilerden biri dehidrasyona uğradığında yoğunluk kontrastları ortaya çıkar veya artar. Dehidrasyon kili kolaylıkla sıkıştırırken, kum hacmini korur ve sonuç olarak nispeten daha az yoğun hale gelir. Tersine, eğer bir kum tabakası içindeki gözenek sıvısı basıncı kritik bir eşiği aşarsa, kum üstteki kil tabakalarından içeri girerek sedimanter dayklar olarak bilinen uyumsuz tortul kaya kütleleri oluşturabilir. Bu aynı mekanizma, malzemenin üstteki katmanları deldiği yüzeyde çamur volkanları da üretebilir.

Sedimanter setler ayrıca, yılın önemli bir bölümünde zeminin sürekli olarak donmuş kaldığı soğuk iklimlerden de kaynaklanabilir. Donma süreçleri, daha sonra yüzeydeki döküntülerle dolan toprak çatlakları yaratma kapasitesine sahiptir. Bu yapılar, geçmiş iklim koşullarının değerli göstergeleri ve stratigrafik yönelim için "yukarı" göstergeler olarak hizmet eder.

Yoğunluk değişimleri, eşzamanlı-tortul faylanma olarak adlandırılan bir olgu olan, devam eden sedimantasyonla eş zamanlı olsa bile, küçük ölçekli faylanmaya da neden olabilir. Bu tür faylanma aynı zamanda delta cepheleri veya kıtasal yamaçlar gibi eğimli yüzeylerde önemli miktarda kireçlenmemiş tortunun birikmesinden de kaynaklanabilir. Bu çökeltilerdeki dengesizlikler, biriken malzemenin çökmesine, çatlaklar ve kıvrımlar oluşmasına neden olabilir. Ortaya çıkan kaya yapıları, sedimanter kıvrımlar ve faylardan oluşur ve taşlaşmış kayalara etki eden tektonik kuvvetler tarafından oluşturulan kıvrımlar ve faylardan farklılaşmada sıklıkla zorluklar ortaya çıkar.

Biriktirme Ortamları

Bir tortul kayanın ortaya çıktığı spesifik jeolojik bağlam, onun çökelme ortamı olarak anılır. Her ortam, jeolojik süreçlerin ve mevcut koşulların benzersiz bir etkileşimi ile karakterize edilir. Biriken çökeltinin doğası yalnızca kaynak materyali (kökeni) tarafından değil aynı zamanda çevrenin özellikleri tarafından da önemli ölçüde belirlenir.

Deniz ortamı, deniz veya okyanusta kaya oluşumunu ifade eder. Tipik olarak derin ve sığ deniz ortamları arasında bir ayrım kurulur. Derin deniz ortamları genellikle abisal düzlüğü de kapsayan, su yüzeyinin 200 metreden daha altında bulunan ortamlarla ilgilidir. Sığ deniz ortamları kıyı şeridine yakın yerlerde bulunur ve kıta sahanlığının sınırlarına kadar uzanabilir. Bu ortamlardaki su dinamikleri, dalga aktivitesinin derinlik arttıkça zayıfladığı göz önüne alındığında, genellikle derin su ortamlarına kıyasla daha fazla enerji sergiler. Sonuç olarak, daha kaba tortu parçacıkları taşınmaya uygundur ve bu da daha derin ortamlarda bulunanlardan daha kaba tortuların birikmesine neden olur. Kıtasal çökelti taşındığında, dönüşümlü olarak kum, kil ve silt çökelir. Kıtanın uzak olduğu durumlarda, bu tür biriken çökeltilerin hacmi minimum düzeyde olabilir ve biyokimyasal süreçlerin ağırlıklı olarak ortaya çıkan kaya türünü etkilemesine olanak tanır. Özellikle sıcak iklimlerde, açık denizdeki sığ deniz ortamları öncelikle karbonat kayalarının birikmesine maruz kalır. Sıcak, sığ su, karbonat iskeletleri oluşturan çok sayıda küçük organizma için ideal bir yaşam alanı sağlar. Bu organizmaların ölümü üzerine, iskeletleri deniz tabanına iner ve daha sonra kireçtaşına dönüşebilen önemli bir kireçli çamur tabakası halinde birikir. Ayrıca sıcak sığ deniz ortamları, tortunun ağırlıklı olarak daha büyük organizmaların kalkerli iskeletlerinden oluştuğu mercan resifleri için ideal ortamları temsil eder.

Derin deniz ortamlarında dip suyu akıntıları genellikle zayıftır. Sonuç olarak, bu konumlara yalnızca ince parçacıklı maddeler taşınabilmektedir. Okyanus tabanında yaygın olarak biriken tortular, ince kilden veya mikroorganizmaların küçük iskeletlerinden oluşur. Yaklaşık 4 kilometre derinlikte karbonatların çözünürlüğü önemli ölçüde artıyor; bu spesifik derinlik bölgesine lizoklin adı verilir. Lizoklinin altına inen kireçli çökelti çözünerek bu derinliğin altında kireçtaşı oluşumunu engeller. Tersine, radyolaryanlar gibi mikroorganizmaların silisli iskeletleri daha düşük çözünürlük sergiler ve birikmeye devam eder. Radyolarit, silika iskeletlerinden oluşan bir kayanın açıklayıcı bir örneğidir. Deniz tabanının hafif bir eğime sahip olduğu yerlerde, örneğin kıtasal yamaçlarda, tortul örtü kararsız hale gelebilir ve bu da bulanık akıntıların oluşmasına yol açabilir. Bulanıklık akıntıları, tipik olarak durgun olan derin deniz ortamındaki ani bozulmaları temsil eder ve kum ve silt de dahil olmak üzere önemli miktarda tortunun hızlı bir şekilde birikmesine neden olabilir. Bulanıklık akıntısının oluşturduğu kaya dizisine türbidit adı verilir.

Kıyı ortamları ağırlıklı olarak dalga hareketinden etkilenir. Kumsallarda çoğunlukla deniz kabuğu parçalarıyla karışan kum veya çakıl gibi daha yoğun çökeltiler birikirken silt ve kil boyutundaki parçacıklar mekanik süspansiyon halinde kalır. Gelgit düzlükleri ve sığ alanlar, gelgit dalgalanmaları nedeniyle periyodik olarak havaya maruz kalan alanlardır. Bu özellikler sıklıkla güçlü akıntıların hakim olduğu oluklar tarafından yarılır ve bu da daha iri taneli çökeltilerin birikmesine neden olur. Deltalar, ister deniz ister göl kıyı şeridi boyunca olsun, nehirlerin daha büyük su kütleleriyle birleştiği yerde oluşabilir. Bu jeolojik oluşumlar, nehir ağızlarından hemen açık denizde biriken yoğun kıtasal çökelti birikimlerini temsil eder. Deltalar, kimyasal çökeltilerin aksine esas olarak kırıntılı çökeltilerden oluşur.

Kıtasal tortul ortam, bir kıtanın iç kısmında yer alan jeolojik ortamı ifade eder. Kıtasal ortamların açıklayıcı örnekleri arasında lagünler, göller, bataklıklar, taşkın yatakları ve alüvyon yelpazesi yer alır. Bataklıkların, göllerin ve lagünlerin sakin sularında, ölen bitki ve hayvanlardan elde edilen organik maddelerle karışan ince çökeltiler birikmektedir. Tersine, nehir sistemleri önemli ölçüde daha yüksek su enerjisine sahiptir ve bu da daha ağır kırıntılı malzemelerin taşınmasını sağlar. Akarsu yoluyla taşınmaya ek olarak tortu, rüzgâr veya buzul etkisiyle de harekete geçebilir. Rüzgârla taşınan tortu, rüzgarla taşınan tortu olarak adlandırılır ve tipik olarak mükemmel bir ayrışma sergilerken, bir buzul tarafından taşınan tortu, buzul toprağı olarak bilinir ve son derece zayıf ayrışmayla karakterize edilir.

Aeolian yatakları, ayırt edici özellikler gösterebilir. Kuzeybatı Amerika Birleşik Devletleri'nde bulunan Touchet Formasyonunun çökelme ortamı, aralıklı kurak dönemler yaşadı ve bu da bir dizi ritmit katmanının oluşmasına yol açtı. Oluşumlarını takiben erozyon çatlakları, özellikle rüzgâr süreçlerinden kaynaklananlar olmak üzere toprak malzemesi katmanlarıyla dolduruldu. Bu dolgulu kesitler, yatay tabakalı tabakalar içerisinde dikey kapanımlar yaratmış, böylece formasyonun kırk bir tabakasının çökelimi sırasındaki olayların kronolojik sırasına dair deliller sağlamıştır.

Sedimanter Fasiyes

Belirli bir çökelme ortamından kaynaklanan kayaların litolojik özelliklerine tortul fasiyes denir. Bu ortamlar tipik olarak öngörülebilir mekânsal düzenlemelerde ortaya çıkar. Örneğin, kum ve çakıl birikmesiyle karakterize edilen bir plaj, genellikle daha ince çökeltilerin aynı anda biriktiği daha derin bir açık deniz deniz ortamıyla yan yana gelir. Sahilden iç kısımlarda, iyi ayrışmış kum birikintileriyle işaretlenmiş rüzgarlı kumullar veya ince kil ve organik maddelerin biriktiği lagünler mevcut olabilir. Her farklı çökelti ortamı benzersiz karakteristik çökeltiler üretir. Sedimanter katmanlar jeolojik zaman içinde biriktiğinden, çevresel değişimler belirli bir bölgede yeraltındaki fasiyeslerde dikey bir değişime yol açabilir. Tersine, tutarlı bir yaştaki bir kaya katmanının yanal olarak izini sürmek, onun litolojisinde ve fasiyesinde olası değişiklikleri ortaya çıkarır.

Fasiyes farklılaşması, öncelikle litolojik bileşime (örn. kireçtaşı, silttaşı veya kumtaşı) veya paleontolojik içeriğe dayalı olarak çeşitli yöntemlerle sağlanır. Örneğin, mercanlar yalnızca sıcak, sığ deniz ortamlarında yaşarlar, bu da onların fosilleşmiş kalıntılarını sığ deniz fasiyesinin göstergesi yapar. Litolojik özelliklerine göre tanımlanan fasiyeslere litofasiyes denir, fosil topluluklarına göre tanımlananlara ise biyofasiyes denir.

Sedimanter ortamlar, coğrafi dağılımlarındaki zamansal değişimlere tabidir. Kıyı sınırları, deniz seviyesindeki düşüş (gerileme) dönemlerinde denize doğru veya yer kabuğundaki tektonik kuvvetlerin neden olduğu göreceli deniz seviyesi yükselmesi (transgresyon) nedeniyle veya büyük bir nehir deltasının ilerlemesi nedeniyle karaya doğru göç edebilir. Yeraltında, tortul ortamların bu tarihsel coğrafi yer değiştirmeleri, tortul fasiyeslerdeki değişiklikler olarak korunur. Sonuç olarak, tortul fasiyesler idealleştirilmiş bir kronostratigrafik yüzeye paralel veya dik varyasyonlar sergileyebilir; bu, Walther Yasası'nın özetlediği bir prensiptir.

İhlal, bir kıyı şeridinin karaya doğru göçünü ifade eder. Bir transgresyon sırasında, daha derin deniz fasiyesleri stratigrafik olarak daha sığ fasiyeslerin üzerinde çökelir; bu diziye onlap denir. Tersine, regresyon kıyı şeridinin denize doğru hareketini tanımlar. Gerileyen bir dizide, daha sığ fasiyesler daha derin fasiyeslerin üzerinde birikir; bu, offlap olarak bilinen bir konfigürasyondur.

Belirli bir jeolojik çağa karşılık gelen tüm kayaların fasiyeslerinin haritalanması, paleocoğrafyanın kapsamlı bir tasvirini sağlar. Çeşitli yaşlara ait bu tür haritalardan oluşan kronolojik bir dizi, bölgesel coğrafyanın evrimi hakkında fikir veriyor.

Tortul havzalar

tortul havzalar

Yoğun sedimantasyon meydana gelen jeolojik çöküntüler sedimanter havzalar olarak tanımlanır. Bir havzadaki çökelti birikiminin hacimsel kapasitesi, yerleşme alanı olarak bilinen bir parametre olan derinliği tarafından yönetilir. Bir havzanın morfolojisi, boyutları ve derinliği temel olarak tektonik süreçler, özellikle de Dünya'nın litosferindeki hareketler tarafından kontrol edilir. Litosferin yükseldiği, tektonik yükselme yaşayan bölgeler, sonunda deniz seviyesinin üzerine çıkar ve erozyon süreçleriyle yeni çökeltilerin kaynak alanlarına dönüşür. Tersine, litosferin alçaldığı, tektonik çöküntü yaşayan alanlar, havza oluşumunu ve ardından tortu birikmesini kolaylaştırır.

Yarıklık havzası, kıtasal litosferik blokların genişlemeli ayrılmasından gelişen bir tür tortul havza oluşturur. Bu havzalar tipik olarak uzun, dar ve derin bir morfoloji ile karakterize edilir. Farklı tektonik kuvvetler litosferin gerilmesine ve incelmesine neden olarak alttaki sıcak astenosferin yükselmesine ve üstteki yarık havzasını termal olarak etkilemesine olanak tanır. Kıtasal çökeltilere ek olarak, rift havzaları dolgularında genellikle önemli oranda volkanik çökeltiler içerir. Havza devam eden litosferik genişleme yoluyla genişledikçe yarık da genişler ve potansiyel olarak deniz akınlarına ve ardından deniz çökeltilerinin birikmesine izin verir.

Soğuma üzerine, litosferin önceden ısıtılmış ve gerilmiş bir bölümü yoğunlukta bir artışa maruz kalır ve bu da izostatik çöküntüye yol açar. Bu çökmenin uzun süre devam etmesi, sarkma havzasının oluşmasına neden olur. Pasif kıta kenarları sarkma havzalarına örnektir, ancak bu tür havzalar kıta içlerinde de gözlenmektedir. Sarkma havzalarında, biriken çökeltilerin kümülatif yükü, kendi kendini güçlendiren bir geri besleme döngüsünde çökmeyi sürdürür. Sonuç olarak, bir sarkma havzasındaki tortul dolgunun toplam kalınlığı kolaylıkla 10 kilometreyi aşabilir.

Üçüncü bir havza kategorisi, yakınsak levha sınırlarında, yani bir tektonik levhanın diğerinin altına astenosfere doğru indiği bölgelerde oluşur. Dalan plakanın bükülmesi, üstteki plakanın önünde yer alan uzun, derin ve asimetrik bir çöküntü olan bir yay önü havzası oluşturur. Bu yay önü havzaları, önemli miktarda derin deniz birikintilerini ve toplu olarak fliş olarak adlandırılan tortul bir dolgu olan kalın türbidit dizilerini biriktirir. Bu levhaların yakınsak hareketi kıtasal bir çarpışmayla sonuçlanırsa, havza sığlaşır ve bir önülke havzasına dönüşür. Eş zamanlı olarak, tektonik yükselme, üst plakanın içinde önemli miktarda malzemenin aşındığı ve daha sonra havzaya taşındığı bir dağ kuşağı oluşturur. Aktif olarak büyüyen bir dağ zincirinden türetilen bu aşındırma döküntüsü, molas olarak bilinir ve sığ deniz veya kıtasal fasiyes sergiler.

Aynı zamanda, gelişmekte olan dağ kuşağının artan kütlesi, dağ silsilesinin karşısında yer alan üst plakanın bölgesinde izostatik çöküntüye neden olabilir. Bu çöküntünün oluşturduğu havza tipi, tipik olarak sığ deniz çökelleri ve melas ile doldurulmasıyla karakterize edilen, yay arkası havza olarak tanımlanır.

Astronomik Döngülerin Etkisi

Sedimanter kaya dizileri içindeki fasiyes varyasyonları ve diğer litolojik özellikler sıklıkla döngüsel bir desen sergiler. Bu döngüsellik, çökelti kaynağındaki ve hakim çökelti ortamındaki periyodik dalgalanmalardan kaynaklanır. Bu döngüsel değişikliklerin önemli bir kısmı astronomik döngülere atfedilebilir. Kısa dönemli astronomik döngüler, günlük gelgit aralığı veya iki haftada bir bahar gelgiti gibi olayları içerir. Daha geniş bir zamansal ölçekte, iklim ve deniz seviyesindeki döngüsel değişimler, Dünya'nın dönme ekseni yönelimindeki ve/veya Güneş etrafındaki yörünge konumundaki periyodik değişiklikleri temsil eden Milankovitch döngüleri tarafından yönlendirilmektedir. Süreleri yaklaşık 10.000 ila 200.000 yıl arasında değişen birkaç farklı Milankovitch döngüsü tanımlanmıştır.

Dünyanın eksen yönündeki veya mevsimlerin süresindeki küçük değişiklikler bile küresel iklimi derinden etkileyebilir. Dikkate değer bir örnek, son 2,6 milyon yılda (Kuvaterner dönemi) meydana gelen ve astronomik döngüler tarafından tetiklendiği yaygın olarak varsayılan buzul çağları dizisidir. İklimsel değişimler ise küresel deniz seviyesini etkileyebilir, dolayısıyla tortul havzalardaki mevcut konaklama alanını etkileyebilir ve ayrıca belirli bölgelerden gelen tortu arzını değiştirebilir. Sonuç olarak, astronomik parametrelerdeki hafif değişiklikler, çökelti ortamlarında ve genel çökelme modellerinde önemli değişikliklere neden olma kapasitesine sahiptir.

Sedimentasyon Oranları

Çökelti birikme hızı, farklı coğrafi konumlara göre önemli ölçüde farklılık gösterir. Örneğin, gelgitli düz bir kanalda tek bir gün içinde birkaç metrelik çökelti birikimi yaşanabilirken derin okyanus tabanında yılda yalnızca birkaç milimetrelik çökelti birikebilir. Normal, kademeli çökelme ile felaket süreçlerinden kaynaklanan çökelme arasında temel bir ayrım yapılabilir. İkincisi, kitle hareketleri, kaya kaymaları veya yoğun su baskını gibi çeşitli ani ve istisnai olayları kapsar. Felaket süreçleri, önemli miktarda tortuyu anında biriktirme kapasitesine sahiptir. Belirli tortul ortamlarda, ortam genel olarak hareketsiz olsa bile, toplam tortul kaya sütununun çoğunluğu felaket olaylarından kaynaklanmış olabilir. Bunun tersine, diğer çökelti ortamları ağırlıklı olarak sürekli, normal çökelmeyle karakterize edilir.

Çoğunlukla çökelme yavaş bir hızda ilerler. Örneğin çöl ortamlarında, rüzgar seçici olarak silisiklastik malzemeyi (kum veya silt gibi) yerel alanlarda biriktirir veya bir vadinin aralıklı felaket niteliğindeki su baskını, önemli miktarlarda kırıntılı malzemenin aniden birikmesine yol açabilir; ancak, eolian erozyonu genellikle bu manzaraların çoğunda hakimdir. Oluşan tortul kayanın nihai hacmi yalnızca sağlanan malzemenin miktarına değil aynı zamanda konsolidasyon derecesine de bağlıdır. Dahası, erozyon genellikle biriken çökeltilerin çoğunu, birikimden nispeten kısa bir süre sonra yok eder.

Stratigrafi

Sedimanter kayaçlar, yataklar veya katmanlar olarak bilinen farklı katmanlar halinde biriktirilir; birbirini izleyen her katman, süperpozisyon ilkesine uygun olarak daha eski katmanların üzerinde yatay olarak birikir. Stratigrafik dizi sıklıkla uyumsuzluk olarak adlandırılan süreksizlikler içerir; bu süreksizlikler, ya yeni çökeltilerin depolanmadığı ya da önceden oluşmuş tortul katmanların deniz seviyesinin üzerine yükseldiği ve daha sonra aşındığı aralıkları ifade eder.

Uyumsuzluklar, süreksizliğin hemen üstündeki ve altındaki katmanların yönelimine göre kategorize edilir:

• Daha genç, yatay yönelimli katmanların birikmesinden önce alttaki daha eski katmanlar eğilip aşındığında açısal bir uyumsuzluk meydana gelir.
• Magmatik veya metamorfik kayalardan oluşan daha eski katmanların tabakalanmaması ve daha genç, tabakalı katmanlarla yan yana gelmesi durumunda bir uyumsuzluk meydana gelir.
• Bir uyumsuzluk, hem daha yaşlı hem de daha genç kaya tabakaları arasındaki paralel tabakalanma ile karakterize edilir.

Sedimanter kayaçlar, sıklıkla eski flora ve faunanın korunmuş kalıntıları olan fosilleri içeren, Dünya'nın tarihsel verilerinin önemli depolarıdır. Örneğin kömür tortul kaya olarak sınıflandırılır. Tortuların kurucu bileşimi, orijinal ana kayaları hakkında fikir verir. Sıralı katmanlar arasında gözlemlenen farklılıklar, jeolojik zaman dilimleri boyunca çevresel dönüşümleri ifade eder. Sedimanter kayaların fosilleri koruma kapasitesi, onları çoğu magmatik ve metamorfik kayalardan ayıran bir özellik olan, organik kalıntıları yok etmeye yetmeyen sıcaklık ve basınç altında oluşmalarından kaynaklanır.

Kaynak

Kaynak, çökeltilerin oluşumunu yeniden yapılandırma sürecini ifade eder. Dünya yüzeyinde açığa çıkan herhangi bir kaya, fiziksel veya kimyasal hava koşullarına maruz kalır ve bu da onun daha ince taneli tortulara parçalanmasına yol açar. Magmatik, tortul ve metamorfik olmak üzere üç ana kaya türünün tümü, tortul döküntülerin kaynağı olarak hizmet edebilir. Sedimanter kaynak araştırmalarının amacı, sedimanterin tüm geçmişini yeniden inşa etmek ve yorumlamak, kaynak alanındaki ilk ana kayalardan nihai çökelme alanına kadar olan yolculuğunun izini sürmektir.

Geri sıyırma – Jeofiziksel bir analiz tekniği.

• Geri sıyırma – Jeofizik analiz tekniği
• Birikim (jeoloji) – Malzemelerin kara kütlesi üzerinde doğal birikimi.
• Dunham sınıflandırması – Karbonatlı tortul kayaçlar için sistematik bir sınıflandırma şeması.
• Büyüme hatası
• Minerallerin listesi
• Kaya türlerinin listesi
• Çökelti taşınması – Katı parçacıkların hareketi, genellikle yerçekimi ve sıvı sürüklenmesi tarafından yönlendirilir.
• Shelly kireçtaşı – Yüksek miktarda fosille karakterize edilen bir kireçtaşı türü.
• Volkanoklastikler – Parçalanmış volkanik kayalardan oluşan jeolojik malzemeler.
• Kaprock

Referanslar

Alıntılar

Genel ve Atıfta Bulunulan Referanslar

Temel Tortul Kaya Sınıflandırması, Lynn S. Fichter, James Madison Üniversitesi, Harrisonburg, Virginia.

• Temel Tortul Kaya Sınıflandırması 2011-07-23 tarihinde Wayback Machine'de arşivlendi, Lynn S. Fichter, James Madison Üniversitesi, Harrisonburg.VI;
• Sedimanter Kayaçlar Turu: Tortul Kayaçlara Giriş, Bruce Perry, Jeolojik Bilimler Bölümü, California Eyalet Üniversitesi, Long Beach.

İtalik metin