Aksaray Üniversitesi
Mühendislik Fakültesi
Jeoloji Mühendisliği Bölümü
JEOKİMYA UYGULAMA
JEOLOJİK ARAŞTIRMA AKIŞ ŞEMASI
Arazi Çalışmaları ve
örnek alımı
Örneklerin makroskobik
incelemeleri
Örneklerin mikroskobik
incelemeleri
Analiz sonuçlarının
değerlendirilmesi
Uygun Yöntem /Cihaz
Seçimi (AA, ICP, MS, XRF vb)
Jeokimyasal analiz için
örneklerin seçimi
YORUM
JEOKİMYASAL ANALİZ SONUÇLARI
JEOKİMYASAL ANALİZ SONUCUNDA;
1. Major Oksitler
1% ’den fazla olanlar, % ağırlık olarak ifade edilirler.
SiO2, Al2O3, FeO*, MgO, CaO, K2O, Na2O
2. Minor Oksitler
0.1 - 1%, % ağırlık olarak ifade edilirler.
TiO2, MnO, P2O5
3. İz (Eser) Elementler
< 0.1%, ppm ve ppb olarak ifade edilirler.
Sc, Be, V, Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Ag, In, Sn, Sb, Cs, Ba, Hf, Ta, W,
Tl, Pb, B, Th, U,
La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm,Yb, Lu
JEOKİMYASAL ANALİZ SONUCUNDA ELDE EDİLEN VERİLERİN KULLANIMI
1) Kayaçların sınıflandırılmasında (Jeokimyasal, Tektonik)
2) Kayaç oluşana kadar hangi olayların gerçekleştiğinin tespitinde
3) Kayacı oluşturan ilksel eriyiğin kökeninin tespitinde
ANAOKSİTLERİN JEOKİMYASAL DEĞERLENDİRMEDE KULLANIMI
- Yerkabuğunun ağırlıkça % 98.34’ünü oluşturan elementler ana oksitler olarak adlandırılır.
SiO2, Al2O3, FeO*, MgO, CaO, K2O, Na2O, TiO2, MnO, P2O5
- Bu elementlerin herhangi bir kayaç içerisindeki konsantrasyonları % oksit cinsinden belirlenir.
- Kayaç içerisinde ana oksitlerin toplamı % 100 civarında olacak şekilde hesaplanır.
- H2O, CO2 ve S gibi uçucu elementler genel toplama dahil edilir.
Ana elementler kuvars, feldispat ve mafik mineraller gibi kayaç oluşturucu minerallerin
bünyesinde yer alırken,
Eser elementler ise çoğunlukla aksesuar yada tali mineral olarak bulunan apatit, titanit, zirkon,
monazit, rutil gibi minerallerin bünyesinde bulunur.
MİNERAL ADI
KİMYASAL FORMÜLÜ
Kuvars
SiO2
Ortoklas
KAlSi3O8
Anortit
CaAl2Si2O8
Olivin
Fe2SiO4- Mg2SiO4
Enstatit
Mg2Si2O6
Hornblend
Ca2(Mg,Fe)4Al(Si7Al)O22(OH,F)2
Zirkon
ZrSiO4
Monazit
(Ce,La,Nd,Th)PO4
SiO2 İçeriği;
SiO2 (ağ. %)
<45
45 -52
52 - 57
57 - 63
63 - 68
>68
Bileşimsel veya
kimyasal karşılığı
ultrabazik
bazik
bazik - ortaç
ortaç
ortaç – asidik
(silisik)
asidik (silisik)
Magma Tipi
ultramafik
mafik
mafik - ortaç
ortaç
ortaç - felsik
felsik
Volkanik kayaç adı
komatiite
bazalt
bazaltik
andezit
andezit
dasit
riyolit
diyorit
diyorit veya
kuvars
diyorit
granodiyorit
granit
Plütonik kayaç adı
peridotit
gabro
Ergime sıcaklığı
AZALIR
Mafik mineral içeriği
AZALIR
Su içeriği
ARTAR
Ca - Mg - Fe
AZALIR
Na - K
ARTAR
İlk Kristalleşen Elementler
Son Kristalleşen Elementler
Fe2O3
 MgO
 TiO2
 Cr2O3
SiO2
 Na2O
 K2O


Bazı Magmatik Kayaçların Anaoksit Jeokimyası
Kayaçların Sınıflandırılması
Toplam alkali (Na2O+K2O) - SiO2 diyagramları magmatik kayaçların sınıflandırılmasında yaygın
olarak kullanılmaktadır.
Magma Serileri
Kayaçlar, toplam alkali (Na2O+K2O) içeriklerine göre
Alkalin
Subalkalin
[Alkalilerce (Na2O + K2O) zengin]
[Alkalilerce (Na2O + K2O) daha fakir]
Toleyitik
[ Fe’ce zengin magmadır ]
Kalkalkalin
[ Toleyitikten sonra oluşur.
Ca’ca zengin alkali magmadır ]
Tüm bu seriler farklı kimyasal ve mineralojik
karakterde olup, farklı tektonik ortamlarda
oluşurlar.
Kayaçların Hangi Magmatik Seriye Ait Olduğunu Nasıl Ayırt Edebiliriz ?
- Kayacın Alkalin mi? Subalkalin mi? olduğu, Irvine ve Baragar (1971)’ ın veya Mc Donald ve
Katsura (1964)’nın veya Kuno (1968)’nun farklı magma bileşimlerinin ayrımlanması için
önerdikleri Toplam alkali (Na2O+K2O) - SiO2 (TAS) diyagramları ile ayırt edilebilir.
12
Alkalin Bölge
10
Kalkalkali Bölge
Na2O+K2O
8
6
Toleyitik Bölge
Subalkalin Bölge
Irvine & Baragar (1971)
Araplı Alkali Feldispat Graniti
4
Mc Donald &
Katsura (1964)
Maruftepe Graniti
Çamlıdere Granit Porfiri
2
Gölyeri Kuvars Monzodiyoriti
Kuno (1968)
Yağmurdede Granodiyoriti
0
40
45
50
55
60
65
SiO2
70
75
80
85
Kayacın Alkalin mi? Subalkalin mi? olduğu bu diyagramlar yardımıyla ayırt edilebilir.
Kalkalkalin
Toleyitik
Peki Subalkalin olan bir kayacın Toleyitik mi? Kalkalkalin mi? olduğunu nasıl ayırt edebiliriz ?
- Kayacın Toleyitik mi? Kalkalkalin mi? olduğu, Irvine ve Baragar (1971)’ın önerdiği AFM
diyagramında ayırt edebiliriz.
- A = Na2O + K2O
Açıklamalar
- F = FeO + Fe2O3
Çamlıdere Granit Porfir
- M = MgO
Araplı Alkali Feldispat Graniti
Maruftepe Graniti
Yağmurdede Granodiyoriti
Gölyeri Biyotit-Hornblend
Kuvars Monzodiyoriti
A=
Al2O3 İçeriği;
SiO2 ‘den sonra magmatik kayaçlar içinde en çok bulunan oksit Al2O3’dür.
1- Peralümino:
Al2O3 > (CaO+Na2O+ K2O)
2- Metalümino :
Al2O3 < (CaO+Na2O+ K2O)
Al2O3 > (Na2O+ K2O)
3.Peralkalin :
Al2O3 < (Na2O+ K2O)
Shand (1943)’a göre yapılan sınıflama
- A = Al2O3
- C = CaO
- N = Na2O
- K = K2O
Debon ve Le Fort (1983)’a göre yapılan sınıflama
İZ ELEMENTLERİN JEOKİMYASAL DEĞERLENDİRMEDE KULLANIMI
- Eser elementler ise ağırlıkça yerkabuğunun % 1.66’sını oluşturur ve kayaç içerisindeki
miktarları ağırlıkça genellikle %0.1’den azdır.
- Bu elementlerin miktarları genellikle ppm, daha düşük konsantrasyonları ise ppb ile ifade
edilir.
- Jeokimyasal yorumlamalarda kullanılan en önemli eser elementler :
Rb, Sr, Ba, Nb, Zr, Y, Ni, Co, Cr, Sc, Cs, U, Th, Pb, Hf, Ta,
- Jeokimyasal yorumlamalarda kullanılan en önemli nadir toprak elementleri :
La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu
- Eser elementler genel olarak
 uyumlu/duraylı (compatible)
 uyumsuz/duraysız (imcompatible) olmak üzere iki şekilde adlandırılır.
- Eser elementler magmanın kristalleşmesi sırasında sıvı (eriyik) yada katı (mineral) fazı tercih
edebilir.
 Mineral fazı tercih eden elementler uyumlu/duraylı (compatible),
 Sıvı fazı tercih eden elementler ise uyumsuz/duraysız (imcompatible) olarak adlandırılır.
HFS (yüksek değerlikli elementler)
(HFS=high field strength)
LIL (büyük iyon yarıçaplı litofil elementler)
LIL (large ion lithophile)
İyonik potansiyel=iyon yükü/iyon çapı ≥ 2
İyonik potansiyel=iyon yükü/iyon çapı ≤ 2
Y, U, Th, Zr, Hf, Ti, Nb, Ta, Sc ve NTE
elementleridir (La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu,
Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu).
Cs, Rb, K, Sr, Ba, Sc, Pb, Eu
NTE genellikle 2 gruba ayrılmaktadır.
•Düşük atom numaralarına sahip La(57)’dan Sm(62)’a kadar olup Hafif (light) NTE (LREE)
•Yüksek atom numaralarına sahip Gd(64)’den Lu(71)’kadar olan Ağır (Heavy) NTE (HREE)
şeklinde sınıflandırılmaktadır.
Nadir toprak elementleri;
- Kayaç ve minerallerin kökenlerinin bulunmasında
- Toplu halde gösterdikleri değişimler ile jeolojik olayların kimyasal açıdan yorumlanabilmesi
için önemlidir.
Granat, ortopiroksen, klinopiroksen ve olivin daha çok ağır nadir toprak elementleri,
feldispatlar ve apatit ise hafif nadir toprak elementlerini yapılarına alırlar.
Eser (İz) Elementlerin Tektonik Ortam Sınıflamasında Kullanılması
1500
1000
WPG
Nb
VAG
1
VAG+
syn-COLG
10
10
Rb
100
WPG
ORG
ORG
1
2000
syn-COLG
100
1 - Mantle Fractionates
2 - Pre-Plate Collision
3 - Post-Collision Uplift
4 - Late-Orogenic
5 - Anorogenic
6 - Syn-Collision
7 - Post-Orogenic
1
2500
1000
Kayaçların tekronik ortam sınıflaması için Pearce ve diğ. (1984)’nin Y-Nb, Y+Nb-Rb diyagramları
ve Bahcelor ve Bowden (1985) diyagramları yaygın olarak kullanılmaktadır.
1
10
100
1000
1
10
Y+Nb
100
1000
Y
1000
syn-COLG
WPG
WPG
6
VAG
-
7
1
10
Ta+Yb
0
500
1000
ORG
1
5
0
VAG
ORG
0.1
500
10
1
4
syn-COLG
Ta
Rb
100
10
3
100
1000
2
1500
R1
2000
2500
VAG
3000
syn-COLG
Post-COLG
WPG
ORG
100
0.1
1
10
Yb
: Volkanik yay granitleri,
: Çarpışmayla eş zamanlı granitler
: Çarpışma sonrası granitleri
: Levha içi granitleri
: Okyanus sırtı granitleri,
100
Eser (İz) Elementlerin Değerlendirilmesinde Kullanılan Spider (Örümcek) Diyagramları
Sample/Ocean Ridge Granite
70
10
1
0.2
Sr K2O Rb Ba Th Nb CeP2O5Zr TiO2 Y
Kayaç/Kondrit
1000.00
100.00
10.00
1.00
La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
Sr
K2O
Rb
Ba
Th
Ta
Nb
P2O5
Zr
Hf
Sm
TiO2
Y
Yb
ORG
0
400,00
4
50
0,8
0,7
10
0
340
9
9
0
70
80
MORB
120
150,00
2
20
0,2
0,18
3,5
120
90
2,4
3,3
1500
30
3,4
Kondrit
0,2446
0,6379
0,09637
0,4738
0,154
0,05802
0,2043
0,03745
0,2541
0,0567
0,166
0,02561
0,1651
0,02539
REE
La
Ce
Pr
Nd
Sm
Eu
Gd
Tb
Dy
Ho
Er
Tm
Yb
Lu
Jeokimyasal Verilerin Değerlendirilmesinde Kullanılabilecek Bilgisayar Programları
- Minpet
- GCDkit
- Newpet
- Geoplot
- Rockworks vb. programlar yardımıyla jeokimyasal analiz sonuçları diyagramlar üzerine
aktarılarak değerlendirilebilir.
Jeokimya Dersi Dönem Ödevi
Size verilen data setini kullanarak her bir örnek için ayrı ayrı olarak;
1) Kayaç sınıflandırmasını yaparak, kayacınızın volkanik ve derinlik eşdeğerlerini belirleyiniz?
Kayacınız magma karakterini (alkalin/subalkalin) belirleyiniz? (20 Puan)
Jeokimya Dersi Dönem Ödevi
Size verilen data setini kullanarak her bir örnek için ayrı ayrı olarak;
2) Kayacınızın magma karakterini belirledikten sonra eğer gerekiyorsa aşağıdaki diyagramları
kullanarak, örneklerinizin toleyitik mi? veya kalkalkalin mi? karakterde olduğunu belirleyiniz?
(20 Puan)
Jeokimya Dersi Dönem Ödevi
Size verilen data setini kullanarak her bir örnek için ayrı ayrı olarak;
3) Kayaç örneklerinizi Al-doygunluk indeksine göre sınıflayınız ? (10 Puan)
Jeokimya Dersi Dönem Ödevi
Size verilen data setini kullanarak her bir örnek için ayrı ayrı olarak;
4) Kayaç örneklerinizin tektonik ortam sınıflamasını yapınız? (20 Puan)
Jeokimya Dersi Dönem Ödevi
Size verilen data setini kullanarak her bir örnek için ayrı ayrı olarak;
5) Kayaç örneklerinizi MORB’a göre normalize ederek, aşağıdaki örümcek diyagramını
oluşturunuz ? Örneklerinizin zenginleşme veya fakirleşme durumlarını irdeleyiniz? (20 Puan)
Jeokimya Dersi Dönem Ödevi
6) Size verilen data setini kullanarak her bir örnek için ayrı ayrı olarak belirlediğiniz veriler ile
kayaç örneklerinizi yorumlayınız ? (10 Puan)
------------------------------- Dönem ödevi, 100 üzerinden değerlendirilecektir.
- Dönem ödevinde kullanılan diyagramların boyutları,
değiştirilmeden kullanılacaktır.
- Dönem ödevi Times New Roman, 12 Punto, 1,5 Satır aralıklı
iki yana yaslı şekilde Microsoft Word kullanılarak yazılacaktır.
- Dönem ödevleri çıktı alınarak teslim edilecektir.
- Dönem ödevi kapak formatı sağdaki şekilde verilmektedir.
Yazıları; Times New Roman, 14 Punto, Satır aralıkları 1,5 ve
Ortalı şeklinde yazılacaktır. Aksaray Üni. Logosu 3,00-2,50
olacak şekilde yapılcaktır.
- Son Teslim Tarihi: 11 Aralık 2014
Download

JEOKİMYA UYGULAMA - Aksaray Üniversitesi Mühendislik Fakültesi