Mineraller kayaların yapı taşlarıdır, ancak her mineral kristali aynı zamanda bir hikaye de anlatır.
Bir çatlak içindeki sıcak sudan büyüyen bir kuvars kristali, soğuyan magmanın içinde gelişen bir olivin kristalinden tamamen farklı koşullar altında oluşur. Buharlaşan bir tuz havzasında biriken jipsin, metamorfizma sırasında yerin birkaç kilometre altında büyüyen granat ile çok az ortak noktası vardır.
Oysa tüm bu süreçlerin temel bir ortak noktası var.
Mineraller, kimyasal elementlerin, kararlı bir mineral yapısının gelişmesine olanak tanıyan fiziksel ve kimyasal koşullar altında bir araya gelmesiyle oluşur.
Sıcaklık, basınç, kimyasal bileşim, su, gazlar, oksidasyon durumu, mevcut alan ve zaman, hangi minerallerin oluşacağını ve bu minerallerin nihai görünümünü etkileyebilecek faktörlerdir.
Mineral oluşumunun tamamını yedi ayrı sürece bölen tek bir evrensel sınıflandırma yoktur. Mineral oluşturan ortamlar birbirleriyle örtüşür ve bir jeolojik sistem aynı anda birkaç süreci içerebilir.
Ancak, mineral oluşumunun çoğu, çeşitli ortak jeolojik yollarla anlaşılabilir:
- Magmatik kristalleşme
- Hidrotermal mineral oluşumu
- Suyun buharlaşması ve yağışı
- Metamorfik yeniden kristalleşme ve mineral reaksiyonları
- Ayrışma ve ikincil mineral oluşumu
- Volkanik gaz ve fumerol mineralleşmesi
- Biyomineralizasyon
Bu süreçleri anlamak, kristallerin nasıl büyüdüğünü açıklamakla kalmaz, aynı zamanda belirli minerallerin neden bir arada bulunduğunu ve Dünya'nın jeolojik tarihi hakkında neler ortaya çıkarabileceğini de gösterir.
Bir mineralin oluşması için neler olması gerekir?
Bir mineral, yalnızca kimyasal elementlerinin mevcut olması nedeniyle oluşamaz.
Bu unsurların ayrıca uygun çevresel koşullarla karşılaşması gerekir.
Örneğin kuvars, silikon ve oksijenden oluşur. Ancak silikon ve oksijen, büyük kuvars kristalleri oluşturmadan sayısız kaya ve eriyikte bulunur.
Çevresel koşullar, olacakları belirler.
Önemli kontroller şunlardır:
- Sıcaklık
- Basınç
- Kimyasal bileşim,
- Su ve diğer sıvılar
- Oksidasyon-indirgeme koşulları
- Soğutma veya ısıtma hızı
- Doygunluk derecesi
- Açık alanın mevcudiyeti
- Kimyasal bileşenlerin hareketi
- Mevcut kristal yüzeylerin varlığı
Belirli bir mineral için uygun koşullar oluştuğunda, atomlar veya iyonlar kendilerini o mineralin karakteristik atomik yapısına göre düzenlemeye başlayabilirler.
Kararlı bir kristal çekirdeği oluştuğunda, ona ek malzeme bağlanabilir ve kristal büyüyebilir.
Ancak bu süreç her jeolojik ortamda aynı değildir.
Bazı mineraller erimiş kayadan kristalleşir.
Diğerleri ise sudan çökelir.
Bazıları, kaya katı haldeyken önceden var olan mineraller arasında meydana gelen kimyasal reaksiyonlar yoluyla oluşur.
Diğerleri ise canlı organizmalar tarafından üretilir veya kontrol edilir.
Bu çeşitlilik, mineralojiyi jeolojinin neredeyse her dalıyla bu kadar yakından ilişkilendiren şeydir.
1. Magmatik Kristalleşme
En önemli mineral oluşum süreçlerinden biri magma ile başlar.
Magma, Dünya yüzeyinin altında bulunan erimiş veya kısmen erimiş kayadır. Magma yüzeye ulaştığında ve püskürdüğünde, erimiş maddeye lav denir.
Magma, genellikle aşağıdakiler de dahil olmak üzere birçok kimyasal bileşen içerir:
- Silikon
- Oksijen
- Alüminyum
- Demir
- Magnezyum
- Kalsiyum
- Sodyum
- Potasyum
Çok yüksek sıcaklıklarda, bu bileşenler tamamen gelişmiş mineral kristalleri halinde değil, çoğunlukla eriyik içinde bulunur.
Ancak magma soğudukça koşullar değişir.
Bazı mineral fazları kararlı hale gelir ve kristalleşmeye başlar.
Farklı mineraller farklı koşullar altında kristalleşir.
Her mineral aynı sıcaklıkta kristalleşmez.
Birçok mafik magmada, olivin ve piroksen gibi mineraller nispeten yüksek sıcaklıklarda kristalleşmeye başlayabilir.
Kristalleşme devam ettikçe, geriye kalan eriyiğin bileşimi değişir çünkü bazı kimyasal elementler daha önceki minerallere zaten dahil olmuştur.
Diğer mineraller de bu durumda kararlı hale gelebilir.
Magmanın bileşimine, basıncına, su içeriğine ve sıcaklığına bağlı olarak, bunlar şunları içerebilir:
- Plajiyoklaz
- amfibol
- Biyotit
- Potasyum feldispat
- Moskof
- Kuvars
Bu genel ilişki, Bowen'ın Reaksiyon Serisi ile gösterilmektedir ; ancak gerçek magma sistemleri, tek bir idealize edilmiş kristalleşme dizisinden çok daha karmaşık olabilir.
Magmanın karışması, basınç değişimleri, su eklenmesi veya kaybı ve çevredeki kayalarla etkileşim, nihayetinde oluşan mineralleri değiştirebilir.
Bazı magmatik kayaçların neden büyük kristalleri vardır?
Kristal boyutu genellikle soğutma geçmişiyle ilişkilidir, ancak soğutma hızı tek kontrol faktörü değildir.
Yeraltında soğuyan magma, genellikle yeryüzünde hızla soğuyan lavdan daha elverişli koşullar sağlayarak gözle görülebilir kristal oluşumuna olanak tanır.
Bu nedenle granit gibi sokulum kayaçları genellikle kolayca görülebilen kristaller içerir.
Bazalt gibi volkanik kayaçlar genellikle çok daha ince kristaller içerir.
Lavanın düzenli bir kristal yapısının oluşamayacağı kadar hızlı soğuması durumunda, volkanik cam olarak katılaşabilir.
Obsidyen bunun en bilinen örneğidir.
Ancak kristal boyutu şunlara da bağlıdır:
- Çekirdeklenme hızı
- Aşırı soğutma derecesi
- Kimyasal difüzyon
- Su ve uçucu madde içeriği
- Eriyik viskozitesi
- Kimyasal bileşenlerin bulunabilirliği
- Büyüme alanı
Dolayısıyla "yavaş soğutma her zaman büyük kristaller üretir" şeklindeki basit kural bir giriş olarak faydalıdır, ancak doğal mineral oluşumu daha karmaşıktır.
Pegmatitler: Magmatik Sistemlerde Aşırı Kristal Büyümesi
Pegmatitler, Dünya'da bulunan en büyük mineral kristallerinden bazılarını içerebildikleri için özel bir ilgiyi hak ediyorlar.
Bunlar genellikle son derece iri taneli magmatik kayaçlardır ve özellikle granitik sistemlerle ilişkili olarak yaygındırlar.
Yaygın bir yanılgı, pegmatit kristallerinin devasa boyutlara ulaşmasının tek nedeninin magmanın son derece yavaş soğuması olduğudur.
Asıl açıklama daha ilginç.
Bazı granitik magmaların evrimi sırasında, geç evre eriyikler, daha önceki oluşum minerallerine kolayca dahil edilemeyen maddeler açısından zenginleşebilir.
Bunlar şunları içerebilir:
- Su - Water
- Bor
- florin
- Lityum
- Berilyum
- sezyum
- Tantal
- niyobyum
Su ve diğer uçucu bileşenler, kimyasal türlerin hareketliliğini büyük ölçüde artırabilir.
Bazı pegmatitik sistemlerde, eriyik ve sulu akışkan bir arada bulunabilir ve bu da elementlerin büyüyen kristallere doğru hızla hareket etmesine olanak tanır.
Aşırı soğuma, sıvı ayrışması, hızlı kimyasal taşınım ve nispeten düşük kristal çekirdeklenme oranları, son derece iri kristal büyümesine katkıda bulunabilir.
Sonuç olarak, pegmatitler şu muhteşem kristalleri üretebilir:
- Kuvars
- Feldispat
- Moskof
- Turmalin
- Beril
- spodumen
- Sarı yakut
Bazı pegmatitler aynı zamanda lityum, tantal, sezyum, berilyum ve diğer nadir elementler açısından ekonomik olarak önemli kaynaklardır.
Bu nedenle pegmatitler , tamamen ayrı bir temel mineral oluşum mekanizması olarak değil, özelleşmiş magmatik ortamlar olarak daha iyi anlaşılabilir .
2. Hidrotermal Mineral Oluşumu
Dünyanın en etkileyici mineral damarlarından bazıları, yer kabuğundan geçen sıcak sulu akışkanlar sonucu oluşur.
Bu sistemlere hidrotermal sistemler denir.
Hidrotermal sıvılar, çözünmüş kimyasal bileşenleri şu yollarla taşıyabilir:
- Kırıklar
- Faylar
- gözenekler
- Boşluklar
- Geçirgen kaya katmanları
Birçok hidrotermal sistem magma ile ilişkilidir, ancak hidrotermal su her zaman doğrudan magmadan kaynaklanmaz.
Sıvılar şunları içerebilir:
- magmatik su
- Yeraltı
- Deniz suyu
- Metamorfik sıvılar
- Sedimanter havza tuzlu suları
Bu sıvılar sıcak kayaların içinden geçerek onlarla kimyasal etkileşime girebilir.
Hidrotermal Damarlar Nasıl Oluşur?
Yüksek sıcaklıklarda, sıvılar önemli miktarda çözünmüş madde taşıyabilir.
Sisteme bağlı olarak, bunlar şunları içerebilir:
- silis
- Kalsiyum
- Kükürt
- Demir
- Bakır
- çinko
- Kurşun
- Gümüş
- GOLD
Sıvı yer kabuğundan geçerken, fiziksel ve kimyasal ortamı değişir.
Mineraller, aşağıdaki durumlarda sıvının çökelmesine neden olabilir:
- soğur
- Haşlanmalar
- Basınç düşüşü yaşar.
- Başka bir sıvıyla karışır.
- Çevredeki kayalarla reaksiyona girer.
- Asitlik değişimleri
- Oksidasyon durumunu değiştirir
Dolayısıyla bir kırık, boş bir çatlak olarak başlayabilir ve zamanla minerallerle dolabilir.
Tekrarlanan sıvı hareketleri kalın hidrotermal damarlar oluşturabilir.
Kuvars en yaygın damar minerallerinden biridir, ancak hidrotermal sistemler ayrıca şunları da üretebilir:
- Kalsit
- Florit
- Barit
- Pirit
- kalkopirit
- Galen
- Sfalerit
Ekonomik açıdan önemli birçok cevher yatağı hidrotermal kökenlidir.
Hidrotermal sıvılar onları yer kabuğundan taşıyıp daha sonra çökelttiğinde altın, gümüş, bakır, kurşun, çinko, kalay ve diğer metaller yoğunlaşabilir.
Dolayısıyla bir kuvars damarı, kuvarsla dolu bir çatlaktan çok daha fazlasıdır.
Bu, eski bir yeraltı sıvı sisteminin fosilleşmiş izini temsil edebilir.
3. Suyun Buharlaşması ve Yağış Oluşumu
Minerallerin oluşması için magma veya aşırı sıcaklıklara ihtiyaç duyulmaz.
Birçoğu doğrudan sudan kristalleşir.
Doğal su, ayrışma, yeraltı suyu dolaşımı, volkanik aktivite ve kayalarla etkileşim yoluyla elde edilen çözünmüş iyonlar içerir.
Koşullar değişirse, çözünmüş bu bileşenler mineraller halinde çökelebilir.
En basit örneklerden biri buharlaşmadır.
Evaporit Mineralleri
Kurak bir iklimde sığ, tuzlu bir göl hayal edin.
Su, çözünmüş maddeleri de beraberinde taşıyarak havzaya girer.
Ancak havzanın dış drenajı az veya hiç yoksa ve buharlaşma yoğunsa, su yavaş yavaş kaybolurken çözünmüş iyonlar geride kalır.
Yoğunlukları artar.
Zamanla su, belirli mineraller açısından doygun hale gelir.
Kristalleşme başlıyor.
Yaygın evaporit mineralleri şunlardır:
- alçıtaşı
- halit
- anhidrit
- silvit
Farklı mineraller farklı kimyasal koşullar altında çökelmeye başlar.
Buharlaşma ilerledikçe, geriye kalan suyun bileşimi değişir.
Bu, farklı evaporit minerallerinin dizilerini oluşturabilir.
Jeolojik zaman içinde, tekrarlanan seller ve buharlaşmalar son derece kalın tortular oluşturabilir.
Bazı eski evaporit oluşumları muazzam miktarlarda kaya tuzu ve alçıtaşı içerir.
Mineral çökelmesi her zaman buharlaşmayı gerektirmez.
Suyun kendisi kaybolmasa bile, sudan mineral çökelerek çökelebilir.
Mağaraların içinde kalsit oluşumu buna iyi bir örnektir.
Kireçtaşı içinden geçen yeraltı suyu, çözünmüş kalsiyum ve bikarbonat taşıyabilir.
Bu su bir mağaraya girdiğinde, basınç ve karbondioksit koşulları değişir.
Çözeltiden karbondioksit kaçabilir.
Bu durum kimyasal dengeyi değiştirir ve kalsiyum karbonatın kalsit olarak çökelmesine neden olur.
Kalsit tabaka tabaka büyüyerek şunları üretebilir:
- Damlataşlar
- dikitler
- Akıntı taşı
- Sütunlar
Benzer çökelme süreçleri, diyajenez sırasında tortul kayaçların içinde mineral çimentolar da oluşturabilir.
Kalsit, kuvars, dolomit ve pirit gibi mineraller, orijinal tortunun birikmesinden çok sonra bile tortu taneleri arasında büyüyebilir.
4. Metamorfik Yeniden Kristalleşme ve Mineral Reaksiyonları
Mineraller, bir kaya esasen katı haldeyken de oluşabilir.
Bu, başkalaşım sırasında gerçekleşir.
Dünya kabuğunun derinliklerinde gömülü bir kaya, başlangıçta oluştuğu koşullardan çok farklı sıcaklık, basınç, deformasyon ve akışkan koşullarıyla karşılaşabilir.
Orijinal koşullar altında kararlı olan mineraller, zamanla kararsız hale gelebilir.
Kimyasal reaksiyonlar meydana gelir.
Atomlar yeniden dağıtılıyor.
Yeni mineraller oluşur.
Kayaların erimesine gerek yok.
Eski Kayalardan Yeni Mineraller
Dağ oluşumu sırasında gömülmüş, kil bakımından zengin bir tortul kayayı düşünün.
Basınç ve sıcaklık arttıkça, orijinal mineraller değişime uğramaya başlar.
Metamorfik koşulların artmasıyla yeni mineraller ortaya çıkabilir.
Bunlar şunları içerebilir:
- Mika
- Grena
- Stavrolite
- Kiyanit
- silimanit
Bu mineraller, kayanın maruz kaldığı koşullar hakkında önemli bilgiler sağlayabilir.
Bu nedenle, bazı metamorfik mineraller indeks minerali olarak kullanılır.
Bu oluşumların varlığı, jeologların metamorfik kayaçların basınç-sıcaklık geçmişini tahmin etmelerine yardımcı olabilir.
İletişim Metamorfizma
Temas metamorfizmi, sıcak magmanın çevredeki daha soğuk kayalara nüfuz etmesiyle meydana gelir.
Bu girdabın yaydığı ısı, yakındaki kayaların mineral yapısını ve dokusunu değiştirir.
Örneğin kireç taşı yeniden kristalleşerek mermere dönüşebilir.
Kimyasal olarak elverişli koşullar altında, bir sokulumdan salınan sıvılar karbonat kayaçlarla da reaksiyona girerek mineral bakımından zengin skarn sistemleri oluşturabilir.
Skarn yatakları aşağıdaki gibi mineraller içerebilir:
- Grena
- piroksen
- Epidot
- vezüvyanit
- Vollastonitler
Bazı skarn oluşumları ayrıca önemli miktarda bakır, demir, tungsten, çinko ve diğer metaller de içerir.
Bölgesel Metamorfizma
Bölgesel metamorfizm çok daha geniş alanları etkiler.
Genellikle şu durumlarda ortaya çıkar:
- Kıtasal çarpışma
- Dağ oluşumu
- Derin gömülme
- Kabuk kalınlaşması
Kayaların yoğun bir şekilde deforme olması sırasında mineral oluşumu meydana gelebilir.
Mika gibi levha şeklindeki mineraller hizalanarak, aşağıdaki gibi kayaçlarda görülen karakteristik folyasyonu oluşturabilir:
- Arduvaz
- fillit
- Şist
- Gnays
Metamorfik mineraller bu nedenle, eski dağ sıralarının kilometrelerce altında var olmuş olabilecek koşulların kaydını korur.
5. Ayrışma ve İkincil Mineral Oluşumu
Yeryüzü, yerin derinliklerinde oluşan birçok mineral için elverişsiz bir ortamdır.
Yüzlerce derece Celsius sıcaklıkta magmanın içinde kararlı kalan bir kristal, sonunda yüzeye ulaşabilir ve şunlarla karşılaşabilir:
- Oksijen
- Yağmur suyu
- Karbon dioksit
- Organik asitler
- Mikroorganizmalar
- Tekrarlanan ıslatma ve kurutma
Bu yeni koşullar altında, mineral artık kararlı olmayabilir.
Kimyasal ayrışma başlıyor.
Ancak aşınma, mineralleri yok etmekten daha fazlasını yapar.
Aynı zamanda yenilerini de yaratır.
Feldspattan Kil'e
Feldspat, Dünya kabuğunda en bol bulunan mineral gruplarından biridir.
Ancak feldispatlar yüzey koşulları altında her zaman kararlı değildir.
Hafif asidik suyla reaksiyona girmeleri onları kademeli olarak değiştirebilir.
Elementler uzaklaştırılır veya yeniden dağıtılır ve yeni kil mineralleri oluşabilir.
Bu reaksiyonlar çok uzun zaman dilimleri boyunca toprak ve tortu oluşumuna yardımcı olur.
Demir Oksidasyonu
Demir içeren mineraller, bilindik bir başka dönüşüme uğrarlar.
Oksijen bakımından zengin suya maruz kaldığında demir oksitlenebilir.
Yeni demir oksitler ve oksihidroksitler oluşabilir.
Bu mineraller aşağıdakilerden birçoğunun sorumlusudur:
- Kırmızı
- Portakal
- Sarı
- Kahverengi
Aşınmış kayalarda ve topraklarda görülen renkler.
Hematit ve goetit yaygın örneklerdir.
Cevher Yataklarındaki İkincil Mineraller
Ayrışma, Dünya yüzeyine yakın mineral yataklarını önemli ölçüde değiştirebilir.
Sülfür mineralleri oksijen ve yeraltı suyu ile reaksiyona girebilir.
Bazı kimyasal bileşenler çözünür ve aşağı doğru taşınır.
Diğerleri yüzeye yakın kalır veya yeni mineraller olarak yeniden çökelir.
Gossan adı verilen demir açısından zengin, aşınmış tabakalar, sülfür yataklarının üzerinde oluşabilir.
Bazı bakır yataklarının oksitlenmiş bölgelerinde malakit ve azurit gibi ikincil bakır mineralleri de oluşabilir.
Bu nedenle aşınma, daha eski jeolojik malzemeden tamamen yeni mineral toplulukları oluşturur.
6. Volkanik Gaz ve Fumarol Mineralizasyonu
Volkanların saldığı tek madde lav değildir.
Volkanik sistemler ayrıca şu bileşikleri içeren gazlar da yayarlar:
- Kükürt
- Klor
- florin
- Karbon
- Hidrojen
- Su - Water
Bu gazlar, fumerol olarak bilinen çatlaklar ve havalandırma delikleri yoluyla dışarı çıkabilir.
Fumarollerin çevresinde sıcaklık ve kimyasal bileşim son derece hızlı bir şekilde değişebilir.
Bu durum, alışılmadık mineral oluşum ortamları yaratır.
Fumarol mineralleri nasıl oluşur?
Bazı mineraller, sıcak volkanik gazların soğumasıyla oluşabilir.
Ancak doğrudan soğutma, mekanizmalardan sadece biridir.
Fumarollerin çevresinde mineral oluşumu şunları da içerebilir:
- Gazın havayla karışması
- Oksidasyon reaksiyonları
- Asidik sıvıların yoğunlaşması
- Gaz-kaya reaksiyonları
- Yoğunlaşmış volkanik sıvılardan kaynaklanan yağış
En bilinen ürünlerden biri doğal kükürttür.
Parlak sarı kükürt birikintileri, kükürt içeren gazların yüzeye yakın kimyasal reaksiyonlara girmesi sonucu volkanik bacaların çevresinde oluşabilir.
Diğer fumerol ortamları şunları içerebilir:
- sülfatlar
- klorürler
- sülfürler
- Floridler
- oksit mineralleri
Fumaroller hızla değişebildiğinden, bu mineral yatakları daha derin kayaların içinde hapsolmuş minerallere kıyasla kısa ömürlü olabilir.
Dolayısıyla volkanlar, lav püskürmediği zamanlarda bile mineralleri oluşturmaya ve değiştirmeye devam eder.
7. Biyomineralizasyon
Her mineral oluşum süreci tamamen jeolojik değildir.
Canlı organizmalar minerallerin oluşumunu kontrol edebilir veya büyük ölçüde etkileyebilir.
Bu süreç biyomineralizasyon olarak bilinir.
Organizmalar çevrelerindeki çözünmüş kimyasal bileşenleri kullanarak sert, mineralleşmiş yapılar oluştururlar.
Kabuklar ve İskeletler
Birçok deniz canlısı kalsiyum karbonattan kabuk veya iskelet yapar.
Organizmaya ve çevresel koşullara bağlı olarak, bu madde öncelikle şu şekillerde bulunabilir:
- Kalsit
- aragonit
Yumuşakçalar, mercanlar, foraminiferler ve daha birçok organizma mineralleşmiş yapılar üretir.
Ölümden sonra bu kalıntılar deniz tabanında birikebilir.
Jeolojik zaman içinde, muazzam miktarlarda biyolojik karbonat kireçtaşı oluşumuna katkıda bulunabilir.
Dolayısıyla yaşam, gezegen ölçeğinde mineral oluşumunu etkileyebilir.
Diğer Biyolojik Mineraller
Biyomineralizasyon sadece kalsiyum karbonatla sınırlı değildir.
Farklı organizmalar, diğer maddelerin oluşumunu üretebilir veya kontrol edebilir.
Örnekler şunları içerir:
Apatit
Kalsiyum-fosfat mineral fazları, omurgalıların kemik ve dişlerinin başlıca bileşenleridir.
silis
Diatomlar ve diğer bazı organizmalar, karmaşık silika bakımından zengin yapılar inşa ederler.
Manyetit
Manyetik yönelimli bakteriler, Dünya'nın manyetik alanına göre yönlerini belirlemelerine yardımcı olan küçük manyetik mineral parçacıkları üretebilirler.
Dolayısıyla canlı organizmalar Dünya'nın mineral döngüsüne doğrudan katılırlar.
Biyoloji ve jeoloji, ilk bakışta göründüğünden çok daha yakından bağlantılıdır.
Kristallerin Farklı Boyutlarda Olmasının Sebebi Nedir?
Bir mineral kristalinin boyutu, var olma süresinden çok daha fazlasına bağlıdır.
Kristal büyümesi, çekirdeklenme ve büyüme arasındaki rekabet tarafından kontrol edilir.
Aynı anda çok sayıda kristal çekirdeği oluşursa, mevcut kimyasal madde birçok kristal arasında paylaştırılır.
Sonuç olarak ince taneli bir kaya elde edilebilir.
Nispeten az sayıda çekirdek oluşursa ancak kimyasal bileşenler bunlara verimli bir şekilde ulaşabilirse, tek tek kristaller çok daha büyük boyutlara ulaşabilir.
Önemli kontroller şunlardır:
- Sıcaklık
- Basınç
- Aşırı soğutma derecesi
- Sıvı bileşimi
- Erime bileşimi
- Kimyasal difüzyon
- Uçucu içerik
- aşırı doygunluk
- Kullanılabilir alan
- Rakip kristal sayısı
Bu durum, bazı jeolojik boşlukların güzelce şekillenmiş tek tek kristaller içermesinin, diğer kayaların ise sayısız mikroskobik mineral tanesinin sıkıca bir araya gelmesinden oluşmasının nedenini açıklamaktadır.
Kristaller Neden Geometrik Şekillere Sahiptir?
Mineral kristalleri geometrik şekilleri tesadüfen geliştirmezler.
Dış şekilleri, iç atomik yapılarıyla ilişkilidir.
Kristal yapılı bir mineralin içindeki atomlar, düzenli ve tekrarlayan desenler halinde sıralanmıştır.
Kristal büyüdükçe, bu iç düzenlemeler kristal yüzeylerinin gelişebileceği yönelimleri etkiler.
Kuvars, temel kristal simetrisi nedeniyle genellikle altıgen prizmalar oluşturur.
Halit genellikle küp şeklinde oluşur.
Garnet taşları sıklıkla belirgin on iki yüzlü veya yamuk yüzlü şekiller geliştirir.
Ancak bir mineral her zaman kusursuz kristal yüzeyler göstermez.
Kristaller birbirine çok sıkı bir şekilde yapışarak büyürse, dış kristal formlarının tam olarak gelişmesi için yeterli alan kalmayabilir.
Dolayısıyla mükemmel bir kristal şekli genellikle hem doğru iç yapıyı hem de yeterli büyüme alanını gerektirir.
Aynı mineral farklı şekillerde oluşabilir mi?
Evet.
Bu, mineralojideki en önemli kavramlardan biridir.
Aynı mineral türü tamamen farklı jeolojik ortamlarda oluşabilir.
Kuvars
Kuvars kristalleşebilir:
- Magmadan
- Pegmatitlerde
- Hidrotermal sıvılardan
- Volkanik boşlukların içinde
- Başkalaşım sırasında
- Sedimanter diyajenez sırasında
Dolayısıyla, bir kuvars kristali tek başına tüm tarihini ortaya koymaz.
Kalsit
Kalsit şu şekillerde oluşabilir:
- deniz tortullarında
- Mağaralarda
- hidrotermal damarlarda
- Biyolojik süreçler yoluyla
- Diyajenez sırasında
- Değişim ve başkalaşım reaksiyonları sırasında
Yine de, sadece mineralin adı yeterli değil.
Bağlam önemlidir.
Jeologlar bir mineralin nasıl oluştuğunu nasıl belirler?
Jeologlar nadiren bir minerali tek başına yorumlarlar.
Jeolojik bağlamını inceliyorlar.
Önemli ipuçları şunlardır:
- Ev sahibi kaya
- İlişkili mineraller
- Kristal şekli
- Tane sınırları
- Çapraz ilişkiler
- Mineral bölgeleme
- Kimyasal bileşim,
- İz elementler
- izotopik kompozisyon
- Sıvı kapanımları
- Basınç-sıcaklık ilişkileri
Örneğin, kuvarsın içinde hapsolmuş minik bir sıvı kapanımı, kristalin oluştuğu sıvının mikroskobik bir örneğini koruyabilir.
Mineral zonlaması, büyüme sırasında magma veya akışkan kimyasındaki değişiklikleri kaydedebilir.
Bir mineral damarının başka bir damarı kesmesi, hangi mineralleşme olayının önce gerçekleştiğini ortaya çıkarabilir.
Metamorfik mineral toplulukları, yaklaşık basınç ve sıcaklık koşullarını ortaya çıkarabilir.
Dolayısıyla mineraller sadece kayaların bileşenleri değildir.
Bunlar jeolojik arşivlerdir.
Yedi Yaygın Mineral Oluşum Süreci
| Süreç | Mineraller Nasıl Oluşur? | Örnekler |
|---|---|---|
| Magmatik Kristalleşme | Mineraller, erimiş kaya soğuyup evrim geçirdikçe kristalleşir. | Olivin, piroksen, feldispat, kuvars |
| Hidrotermal Oluşum | Sıcak sıvılar çözünmüş bileşenleri taşır ve daha sonra mineralleri çökeltir. | Kuvars, kalsit, florit, sülfürler, altın içeren mineraller |
| Buharlaşma ve Yağış | Suyun kimyası değiştikçe veya buharlaşma konsantrasyonu artırdıkça çözünmüş iyonlar kristalleşir. | Halit, jips, kalsit |
| Metamorfik Reaksiyonlar | Mevcut mineraller, değişen sıcaklık ve basınç altında reaksiyona girer veya yeniden kristalleşir. | Garnet, kyanit, staurolit, mika |
| Ayrışma ve İkincil Oluşum | Yüzey reaksiyonları birincil mineralleri değiştirir ve yenilerini oluşturur. | Kil mineralleri, hematit, goetit, malakit |
| Fumarol Mineralizasyonu | Volkanik gazlar, yoğunlaşmış sıvılar ve gaz-kaya reaksiyonları mineralleri oluşturur. | Kükürt, sülfatlar, klorürler |
| Biyomineralizasyon | Organizmalar mineral oluşumunu kontrol eder veya etkiler. | Kalsit, aragonit, apatit, manyetit |
Bu kategoriler birbirleriyle örtüşüyor.
Tek bir jeolojik sistem, tarihinin farklı aşamalarında bunlardan birkaçını içerebilir.
Örneğin, bir magma odası önce magmatik kristalleşme yoluyla mineraller üretebilir, daha sonra pegmatit oluşturabilir, hidrotermal sıvıları serbest bırakabilir ve sonunda yüzeye yakın fumerol aktivitesini besleyebilir.
Doğa nadiren mükemmel şekilde ayrılmış kategorileri takip eder.
Mineral Oluşumu Neden Önemlidir?
Mineral oluşumunu anlamak, jeologların milyonlarca hatta milyarlarca yıl önce ortadan kaybolmuş olabilecek süreçleri yeniden oluşturmalarına yardımcı olur.
Mineraller şunları ortaya çıkarabilir:
- Bir magmanın nasıl soğuduğu
- Hidrotermal sıvıların bir zamanlar kaya içinden geçip geçmediği
- Bir kaya ne kadar derine gömülmüştü
- Metamorfoz sırasında hangi sıcaklıklar mevcuttu?
- Eski bir havzanın yoğun buharlaşmaya maruz kalıp kalmadığı
- Bir maden yatağının nasıl oluştuğu
- Yüzey aşınmasının bir manzarayı nasıl değiştirdiği
- Biyolojik aktivitenin tortu oluşumuna katkıda bulunup bulunmadığı
Mineraller modern toplum için de hayati önem taşımaktadır.
Bakır cevherleri, eski hidrotermal sistemlerin kaydını tutar.
Lityum içeren pegmatitler, evrimleşmiş magmaların son aşamalarını korur.
Demir oksitler oksidasyon ve aşınmayı kaydedebilir.
Evaporitler tuz, alçı ve potasyum kaynakları içerir.
Karbonat mineralleri, atmosfer, okyanuslar, kayalar ve yaşam arasındaki etkileşimleri kaydeder.
Dolayısıyla minerallerin nasıl oluştuğunu anlamak, temel jeolojiyi madencilik, çevre bilimi, iklim tarihi, gezegen bilimi ve modern toplumların bağımlı olduğu malzemelerle ilişkilendirir.
Sonuç
Mineraller, çok çeşitli doğal süreçler sonucunda oluşur.
Bazıları doğrudan soğuyan magmadan kristalleşir.
Diğerleri ise yerin derinliklerindeki çatlaklardan geçen sıcak hidrotermal sıvılardan oluşur.
Bazıları göller ve denizler buharlaştığında çökelirken, diğerleri mevcut kayaların ısı, basınç, deformasyon ve kimyasal olarak aktif sıvılar tarafından dönüştürülmesiyle ortaya çıkar.
Dünya yüzeyine yakın bölgelerde, aşınma eski mineralleri yok eder ve yenilerini oluşturur.
Volkanların çevresinde gazlar ve yoğunlaşmış sıvılar, alışılmadık fumerol mineralleri oluşturur.
Canlı organizmalar ise biyomineralizasyon yoluyla mineralleşmiş kabuklar, iskeletler, dişler ve mikroskobik yapılar oluştururlar.
Muhteşem pegmatitler bile bu daha büyük hikayenin bir parçasıdır: bunlar, uçucu madde bakımından zengin, kimyasal olarak evrimleşmiş sistemlerin olağanüstü büyük kristaller ve sıra dışı mineraller üretebildiği özel magmatik ortamları temsil eder.
Bu farklı yollara rağmen, temel ilke aynı kalmaktadır:
Bir mineral, bir ortamın kimyasal bileşenleri ve fiziksel koşulları, kararlı bir mineral yapısının gelişmesine ve büyümesine olanak sağladığında oluşur.
Magma soğuyor.
Sıvılar dolaşır.
Su buharlaşır.
Kayalar gömülür ve değişime uğrar.
Dağlar yükselir ve aşınır.
Volkanlar gaz salar.
Canlı organizmalar çevrelerinden elementler elde ederler.
Tüm bu süreçler boyunca, Dünya'nın kimyasal bileşenleri sürekli olarak minerallere dönüştürülür.
Bu nedenle kristal, güzel bir geometrik nesneden çok daha fazlasıdır.
Oluştuğu ortamın fiziksel bir kaydıdır; Dünya'nın jeolojik tarihinin taşa kazınmış küçük bir parçasıdır.
Kaynaklar ve Daha Fazla Okuma
- Amerikan Doğa Tarihi Müzesi Mineraller Nasıl Oluşur? Mineral Oluşum Ortamları
- Avustralya Müzesi — Mineraller Nasıl Oluşur?
- ABD Jeolojik Araştırmalar Kurumu — Granitik pegmatitlerin oluşumu ve kristalleşmesi üzerine araştırma
- ISME Dergisi — Kalsiyum karbonat ve manyetit biyomineralizasyonu üzerine araştırmalar
