Kayaç

Kayaç, çeşitli minerallerin veya mineral ve taş parçacıklarının bir araya gelmesinden ya da bir mineralin çok miktarda birikmesinden meydana gelen katı birikintilerdir. Kayaç terimi eski Türkçede sahre, yeni Türkçede külte ve yabancı dillerdeki rock, roche, gestein sözcükleri karşılığı kullanılmaktadır.^[1]

Kayaçlar oluşumları sırasındaki doğal ortamı yansıtan bir çeşit belge niteliğinde görülebilir. Yer kabuğunun jeolojik gelişmesinin izleri bu çeşit kayaçlar üzerinde işlenmiştir. Bu nedenle yer tarihinin doğal belgeleri sayılırlar.^[1]

Kayaçlar, mineral yapılarına, kimyasal bileşenlerine, barındırdığı bileşenlerin dokularına ve oluşumuna neden olan etmenlere göre sınıflandırılmaktadır. Bu belirleyiciler yardımıyla yapılan sınıflandırma, üç ana kayaç türünü içerir; bunlar Magmatik kayaçlar, Tortul ve Başkalaşım kayaçlarıdır. Bu sınıflandırmada daha çok parçacıkların büyüklükleri temel alınmıştır.

Bir kayacın başka bir kayaca dönüşümü, kayaç döngüsü adı verilen bir jeolojik modelle gösterilmektedir. Kayaçlarla ilgilenen bilim dalına petrografi adı verilir.

Petrografi, Jeoloji'nin temel dallarından biridir.^[2]

Kayaç sınıflandırması

Kayaçlar, düzenli kimyasal bir bileşikten oluşan homojen katılar olan mineral tanelerinden oluşur. Kayayı oluşturan taneler ve mineraller kimyasal bağlarla bir arada tutulur. Bir kayadaki minerallerin türleri ve bolluğu, oluşma şekline göre belirlenir.

Çoğu kaya, silikat mineralleri, kristal kafeslerinde silikon oksit tetrahedra içeren bileşikler içerir ve bilinen tüm mineral türlerinin yaklaşık üçte birini ve yer kabuğunun yaklaşık %95'ini oluşturur.^[3] Kayaçlar ve minerallerdeki silis oranı, isimlerini ve özelliklerini belirlemede önemli bir faktördür.^[4]

Kayaçlar mineral ve kimyasal bileşimi, geçirgenlik, bileşen parçacıklarının dokusu ve parçacık büyüklüğü gibi sınıflandırmaya göre sınıflandırılır. Bu fiziksel özellikler kayaları oluşturan süreçlerin sonucudur.^[5] Zaman içinde kayalar, Kayaç döngüsü adı verilen jeolojik bir model tarafından tarif edildiği gibi, bir kayaç türünden diğer kayaç türüne dönüşebilir. Bu dönüşümle üç kayaç sınıfı oluşturur: Magmatik, Tortul ve Metamorfik.

Plutonik Kayaçlar	Volkanik Kayaçlar	Kırıntılı Çökel Kayaçlar	Kimyasal Çökel Kayaçlar	Başkalaşım kayaçlar
Granit	Bazalt	Kum taşı	Kalker (kireçtaşı)	Kalker → Mermer
Siyenit	Andezit	Kil taşı	Jips (alçı taşı)	Granit → Gnays
Diyorit	Obsidyen (volkan camı)	Çakıl taşı (konglomera)	Kaya tuzu	Taş kömürü → Elmas
Gabro	Tüf		Kömür

^[6]^[]

Magmatik kayaçlar

Erimiş halde bir silikat hamuru durumunda olan magmanın veya akkorun yer kabuğunun derinliklerinde veya yeryüzünde soğuyarak katılaşması sonucu meydana gelen kayaçlardır. Bunların genel karakterleri ise, kristallerden oluşmuş kütle halinde kayalardır. Magmanın soğuması ve katılaşması derinlerde yavaş yavaş meydana geldiği zaman, tam kristalli plütonik kayaçlar, soğuma ve katılaşma yeryüzünde veya yeryüzüne yakın derinliklerde hızlı veya çabuk oluştuğu takdirde, volkanik ve damar kayaçları meydana gelmektedir.^[7]

Magmatik kayaçlar, dünyanın mantosunda veya kabuğunda önceden var olan kayaların kısmi erimeleriyle oluşur. Kayanın erimesine üç temel işlem neden olur. Bunlar; sıcaklıkta bir artışın olması, basınçta bir azalma olması veya bileşiminde bir değişikliğin olmasıdır. Yerkabuğunun hacimce yaklaşık %65'i magmatik kayalardan oluşur ve bu da magmatik kayaçları en bol bulunan kayaçlar haline getiriyor. Bunları %66'sı bazalt ve gabrodur, %16 granittir, %17'si granodiyorit ve diyorittir. Sadece %0.6'sı siyenit ve %0.3'ü ultramafiktir. Okyanus kabuğunun önemli birleşimi olan bazalt %99'unu oluşturur. Granitoidler olarak bilinen granit ve benzeri kıta kabuğuna hakimdir.^[8]^[9]

Plütonik (intrüzif) kayaçlar

Yükselen magmanın yeryüzüne erişmeden kabuk içinde herhangi bir derinlikte yerleşmesi ve katılaşması ile oluşan kayalara denir. Derin seviyelerde yerleşen ve katılaşan magmatik kütlelere derinlik kayaları da denir.^[10]

Bunlar genellikle iyi kristalleşmiş minerallerden oluşmuş kayaçlardır. Mineraller kayaç türüne göre bir veya birkaç çeşit olabilirler.^[7]

Plütonik kayalar yer kabuğu içinde farklı biçimlerde bulunur ve buna göre adlandırılırlar. İç kuvvetlerin niteliği, yer kabuğunu oluşturan malzemenin özellikleri, yükselen magmanın akıcılığı, yoğunluğu ve hacmi bir sahadaki plütonik kütlelerin biçimini ve bulunuş tarzını belirleyen başlıca etkenlerdir. Biçimleri ve bulunuş tarzları farklı olan ve bu nedenle ayrı isimlerle adlandırılan başlıca plütonik kütle türleri batolit, lakolit, lapolit, filon(dayk), sill(tabaka filonları) ve volkan tıkaçları(nek)dır. Bunlardan alan ve hacim olarak en büyükleri olan ilk üçü genellikle plüton terimi ile açıklanırlar. Plütonların oluşumuna yol açan magmatik olayların tümüne de plütonizma denir.^[10]

Volkanik (Ekstrüzif) Kayaçlar

Magmanın yeryüzüne çıkarak, orada soğuması sonucunda meydana gelen katılaşım kayalarına ekstrüzif kayalar veya dar anlamda volkanik kayalar denir.^[10]

Bunlara yüzey kayaçları da denir; bunlar yarı kristalli, porfirik yapılıdır. Kayaç, çoğu kez gözle görülebilen mineral fenokristalleri ve kristal olmayan, camsı bir hamurdan oluşmaktadır. Örneğin; andezit, riyolit, bazalt gibi.^[7]

Sedimanter kayaçlar

Yer yer demir oksit şeritleri içeren kum taşı.

Kayaların oluşum bakımından farklı ikinci takımını sedimanter (tortul) kayalar veya öteki adıyla sedimentitler meydana getirir. Eskiden var olan kayaların akarsular, buzullar, rüzgarlar, dalgalar gibi dış etkenler tarafından aşındırılarak sürüklenen kırıntılarının ve diğer çözülme ürünlerinin ya da kimyasal yolla yerinde meydana gelen maddelerin normal basınç ve sıcaklık altında su üstünde veya su altındaki ortamlarda birikmesiyle sedimentler (çökeller) oluşur. Sedimentler zamanla çeşitli değişikliklere uğrarlar. Yığılan maddelerin ağırlığı altında sıkışırlar, içerdikleri su dışarı atılır, gözenekleri azalır ve hacimleri küçülür; kendi içlerinde meydana gelen kimyasal olaylarla yeni mineraller oluşabilir; taneler ve kırıntılar arasında bir çimento meydana gelir. Bütün bu süreçlerin sonucunda Sedimentler pekleşerek taşlaşır ve tortul kaya haline dönüşür. Yüzbinlerce, hatta belki milyonlarca yılı kapsayan ve sedimentlerin tortul kaya haline gelmesine yol açan bütün bu süreçlerin tümüne diajenez denir.^[11]

Bu kayaçlar kimyasal, fiziksel (kırıntılı) ve organik tortullar olmak üzere üçe ayrılır. Kimyasal tortullar, suların içindeki eriyik maddelerin çökmesi ile oluşmuş olup kireç taşı, traverten, jips ve kaya tuzu gibi örnekler barındırır. Bu tortullar, Dünya'daki tüm tortulların %65'ini kapsar. Fiziksel tortullar, kayaçların parçalanması ile oluşan kırıntılı malzemelerin oluşturduğu kayaçlar olup, konglomera, kum taşı ve kil taşı gibi örnekleri içinde bulundurur. Bu tortullar, tüm tortulların %20-25'ini kapsar. Son olarak organik tortullar, bitki ve hayvan kalıntılarının birikmesi sonucunda oluşan kayaçlar olup, petrol, kömür gibi örnekler barındırır. Bu tip tortullar, tüm tortullar içinde %10-15 kısmını kapsar. Tüm tortul kayaçlar Dünya'nın yüzeyinde veya yüzeyine yakın tabakalarında oluşur.^[12]

Fiziksel tortul kayaçlar

Çeşitli büyüklüklerde taş ve mineral parçalarının karalarda ve denizlerdeki tortullaşma havzalarında çökelmeleri ile meydana gelen taneli - parçacıklı kayaçlardır. Değişik boyuttaki tanelerin bir çimento-maddesi ile birleşmeleri, birbirine kenetlenmeleri sonucu katı ve sıkı halde bulunan çimentolu tortul kayaçlar oluşur. örneğin; kumtaşı, konglomera, gibi. Taneleri birbirine bağlayacak, birleştirecek bir madde bulunmadığı hallerde, taneler serbest kalır ve çimentosuz tortul kayaçlar meydana gelir. Örneğin; kum, çakıl, kil gibi. Kırıntılı tortul kayaçların sınıflandırılması ve adlandırılması tanelerin boyutlarına, türlerine, biçimlerine, yuvarlak ve boylanma derecelerine, homojen ve heterojen oluşlarına ve çimento maddesinin bileşimine göre yapılır.^[13]

Organik tortul kayaçlar

Foraminiferler, radyolaryalar, algler, süngerler ve mercanlar gibi kabuklu organizmaların kalıntılarından oluşan kayaçlardır. Organizmaların katı kısımları burada taşlaşmış, fosil haline gelmişlerdir.^[2]

Organik tortul kayaçların sınıflaması ve adlandırılması eskiden beri organizmaların kavkılarını ve iskeletlerini oluşturan başlıca maddelerin kimyasal bileşimlerine göre yapılmaktadır; Örneğin, kireçli, silisli, bitümlü, fosfatlı gibi.^[2]

Kimyasal tortul kayaçlar

Doygun eriyiklerin çökelmesi ve tuzlu suların buharlaşması sonucu meydana gelen tortulardır. Mağaralardaki dikit ve sarkıtlar, deniz kıyılarındaki kireçli ve demirli olitler, kapalı göl kenarlarındaki tuz birikintileri ve kaynaklar etrafındaki taşlaşmalar (travertenler) kimyasal tortulların başlıca örnekleridir.^[14]

Metamorfik kayaçlar

Tortul veya magmatik diğer kayaçların sıcaklık, basınç, gerilme ve kimyasal aktivitesi olan sıvılar etkisi ile değişmeleri, başkalaşmaları sonucu meydana gelirler. Genellikle kristallerden oluşmuş, paralel yapılı kayaçlardır. Bunlara kristalin şistler de denir. Metamorfizma: Yer kabuğunun derinliklerinde hüküm süren değişik fiziksel ve kimyasal şartların etkisi ile kayaçlardan katı halde meydana gelen mineral değişikliği veya mineral transformasyonu olayıdır.^[14]

Mineraller belirli bir sıcaklık ve basınç altında duraylı durumda bulunurlar. Her mineralin kendine öz bir duyarlılık sıcaklığı ve basıncı vardır. Eğer sıcaklık ve basınç değerinde bir artma, bir değişme olursa, mineralde de değişme başlar, mineral aynı kimyasal bileşimde başka bir duraylı minarele dönüşür, böylece bir mineral transformasyonu olur. Metamorfizmanın aslı da budur.^[14]

Metamorfizma olayı büyük ve sıcak bir magma kütlesinin çevresinde meydana geldiği zaman kontakt veya termal metamorfizmadan; büyük bir fay veya bindirme düzlemi kenarında oluştuğu takdirde dislokasyon veya kataklastik metamorfizmadan söz edilmektedir; jeosenklinallerde (dalma-batma zonlarında) dağ oluşum hareketleri (orojenez) ile birlikte meydana gelen metamorfizmaya rejiyonal termo- dinamo metamorfizma; dip kısımlarının yavaş yavaş çökmesi ile on binlerce metre kalınlıkta tortuların (sedimentlerin) biriktiği okyanus havzalarında gelişen metamorfizmaya da çökme veya gömülme metamorfizması denilir.^[14]

Metamorfik kayaçların başlıca özelliği, bunların birbirine paralel düzlemler boyunca ve kolaylıkla yaprak yaprak veya dilim dilim ayrılmaları, bölünmeleridir.^[14]

kalker → mermer
granit → gnays
kömür → elmas
kil taşı → şist
kum taşı → kuvarsit

Bu üç ana kayaç türü — magmatik, tortul ve başkalaşım — daha birçok alt dala ayrılır. Yine de bu ilintili kayaçlar arasında sert ve sıkı sınırlar yoktur. Bileşenlerinde yer alan minerallerdeki boyutların artıp azalması, bir kayacı başka bir kayaç hâline getirebilmektedir. Bu nedenle, belli özellikler için hazırlanan dereceler için hazırlanan tanımlamalar sayesinde herhangi bir kayaca isimler verilebilmektedir. Bir de bazı kayaçlar elmas yapımında kullanılır.^[15]

İnsan kullanımı

Kayaçlar, insanoğlu için kültürel ve teknolojik anlamda büyük bir etkiye sahiptir. Homo sapiens ve diğer insansılar tarafından iki milyon yıldan beri kullanılan kayaçlar, insanlar için teknolojinin temel ögelerinden biridir. Taşların madenlerden çıkartılarak çeşitli amaçlar için kullanılması, en eski teknolojik ilerlemelerden biridir. Ancak bu süreç çeşitli yerlerde farklı madenlerin ve taşların bulunması nedeniyle farklı zamanlarda ilerleme gösterdi.

Tarih öncesi devirler arasında Taş çağı, Bronz çağı ve Demir çağı gibi çağlar yer almaktadır. Her ne kadar Taş çağı görünürde tüm dünya medeniyetleri üzerinde sona erdiyse de, birçok kayacın, binaların ve altyapıların inşasında kullanılmasına devam edilmiştir. Kayaçlar bu anlamda kullanıldığında kesme taş adıyla anılır.

Madencilik

Madencilik, değerli minerallerin veya diğer jeolojik malzemelerin yeryüzünden, bir cevher gövdesinden veya tabakadan çıkarılmasıdır.^[16] Terim bir de toprağın çıkarılmasını içerir. Madencilik ile geri kazanılan malzemeler arasında ana metaller, değerli metaller, demir, uranyum, kömür, elmas, kireçtaşı, petrol şist, kaya tuzu, potas, inşaat agregası ve kaya içerir. Madencilik, tarımsal süreçler yoluyla yetiştirilemeyen veya bir laboratuvar veya fabrikada yapay olarak oluşturulamayan herhangi bir malzemeyi elde etmek için gereklidir. Daha geniş anlamda madencilik, herhangi bir kaynağın (örneğin petrol, doğalgaz, tuz hatta su) topraktan çıkarılmasına denir.^[17]

Kaya ve metal madenciliği tarih öncesi çağlardan beri yapılmıştır. Modern madencilik süreçleri; maden yataklarının araştırılmasını, önerilen bir madenin kâr potansiyelinin analizini, istenen malzemelerin çıkarılmasını ve son olarak madenciliğin sona ermesinden sonra diğer kullanımlar için hazırlanması için arazinin ıslahını içerir.^[18]

Madencilik süreçleri, hem madencilik işlemleri sırasında hem de madencilik sona erdikten sonraki yıllar boyunca çevre üzerinde olumsuz etkiler yaratabilir. Bu potansiyel etkiler, dünya ülkelerinin çoğunun madencilik faaliyetlerinin olumsuz etkilerini yönetmek için düzenlemeler kabul etmesine yol açmıştır.^[19]

Kaynakça

^ ^a ^b KETİN, İhsan (1998). Genel Jeoloji. İTÜ VAKFI. s. 223. ISBN 975-7463-03-5.
^ ^a ^b ^c KETİN, İhsan (1998). Genel Jeoloji. İTÜ VAKFI. s. 243. ISBN 975-7463-03-5.
^ Heinen, Wouter; Oehler, John H. (1979). "Evolutionary Aspects of Biological Involvement in the Cycling of Silica". In Trudinger, P.A.; Swaine, D.J. (eds.). Biogeochemical Cycling of Mineral-Forming Elements. Amsterdam: Elsevier. p. 431. ISBN 9780080874623. Retrieved 13 April2020.
^ Wilson, James Robert (1995), A collector's guide to rock, mineral & fossil localities of Utah, Utah Geological Survey, pp. 1–22, ISBN 978-1-55791-336-4, archived from the original on 19 November 2016
^ Blatt, Harvey; Tracy, Robert J. (1996). Petrology (2nd ed.). W.H. Freeman.
^ http://mebk12.meb.gov.tr/meb_iys_dosyalar/78/01/211155/dosyalar/2014_12/08085117_10dersnotu.pdf ^[]
^ ^a ^b ^c KETİN, İhsan (1998). Genel Jeoloji. İTÜ VAKFI. s. 224. ISBN 975-7463-03-5.
^ Condie, Kent C. (2015). Plate Tectonics & Crustal Evolution (2nd ed.). New York: Pergamon. p. 68. ISBN 9781483100142. Retrieved 13 April 2020.
^ Bucher, Kurt; Grapes, Rodney (2011), Petrogenesis of Metamorphic Rocks, Heidelberg: Springer, pp. 23–24, ISBN 978-3-540-74168-8, archived from the original on 19 November 2016.
^ ^a ^b ^c ERİNÇ, Sırrı (2000). Jeomorfoloji I. DER Yayınevi. s. 22. ISBN 978-9753532136.
^ ERİNÇ, Sırrı (2000). Jeomorfoloji I. DER YAYIN EVİ. s. 40. ISBN 978-9753532136.
^ Tracy, Harvey ve Robert J. Tracy (1996). Petrology, Second Edition (İngilizce). W.H.Freeman. s. 355. ISBN 0-7167-2438-3.
^ KETİN, İhsan (1998). Genel Jeoloji. İTÜ VAKFI. ss. 232-233. ISBN 975-7463-03-5.
^ ^a ^b ^c ^d ^e KETİN, İhsan (1998). Genel Jeoloji. İTÜ VAKFI. s. 244. ISBN 975-7463-03-5.
^ Bu madde artık kamu malı olan bir yayından alınan metni içeriyor: Chisholm, Hugh, (Ed.) (1911). "Petrology". Encyclopædia Britannica (11. bas.). Cambridge University Press.
^ Gajul, Shekhar (28 July 2018). "Underground Mining Equipment Market 2017 Global Key Players, Share, Challenges, Industry Size, Growth Opportunities & Forecast To 2021". Journalist Book.
^ Botin, J.A., ed. (2009). Sustainable Management of Mining Operations. Denver, CO: Society for Mining, Metallurgy, and Exploration
^ Wilson, Arthur (1996). The Living Rock: The Story of Metals Since Earliest Times and Their Impact on Developing Civilization. Cambridge, England: Woodhead Publishing., 978-1-85573-301-5.
^ Terrascope. "Environmental Risks of Mining". The Future of strategic Natural Resources. Cambridge, Massachusetts: Massachusetts Institute of Technology.