BANTLI DEMİR-FORMASYONLARI (BIF)
Bu yazımda sizlere Bantlı Demir-Formasyonları hakkında bilgiler vermeye çalışacağım haydi başlayalım.
ZAMANSAL OLUŞUMLARI
ZAMANSAL OLUŞUMLARI
Dünya genelindeki BIF’lerin zamansal dağılımlarına (Algoma ve Superior tip) baktığımızda Neoproterozoyik dönemdeki ufak canlanma hariç 3,7 milyar yıldan başlayıp, 1,8 milyar yıldan sonra zayıfladığı ve neredeyse yok olduğu görülür (Çoğunlukla Arkean dönemi).
KİMYASAL VE MİNERALOJİK İÇERİKLERİ
Bantlı demir formasyonları (BIF), ağırlıkça % 15’den fazla Fe içeren sedimanter kayalardır, aynı zamanda cm ölçeğinde demirce zengin ve demirce fakir bantlaşmalardan meydana gelir. Bu bantlar, çoğunlukla manyetit minerali ve mikro kuvars ile birlikte aksesuar olarak Fe-silikat ve Fe-karbonatlardan oluşur. Kimyasal olarak ağırlıkça % 1’den az Al2O3, % 2’den az toplam CaO ve MgO içerirler.
BIF SEDİMANTOLOJİSİ
Genelde bantlaşma haricinde çok fazla sedimanter özellik göstermezler. Kırıntılı partikül nadirdir, laminasyon sırasıyla Fe-zengini ve Fe-fakiri şeklinde ilerler. Tane boyu mikroskopta görülemeyecek kadar küçükten, kolloidal taneye kadar uzanır. Akıntı izleri ve ripple mark nadirdir. Slump yapıları ve formasyon içi kıvrımlanma bazı oluşumlarda izlenmiştir ve yoğun akıntı sonucu gelişebilmektedir (Lascelles, 2014). Bu gözlem aşağıda bahsedilecek Lascelles (2007) tarafında geliştirilen hidrotermal model ile tutarlıdır.
OLUŞUMU HAKKINDAKİ VARSAYIMLAR
BIF SEDİMANTOLOJİSİ
Genelde bantlaşma haricinde çok fazla sedimanter özellik göstermezler. Kırıntılı partikül nadirdir, laminasyon sırasıyla Fe-zengini ve Fe-fakiri şeklinde ilerler. Tane boyu mikroskopta görülemeyecek kadar küçükten, kolloidal taneye kadar uzanır. Akıntı izleri ve ripple mark nadirdir. Slump yapıları ve formasyon içi kıvrımlanma bazı oluşumlarda izlenmiştir ve yoğun akıntı sonucu gelişebilmektedir (Lascelles, 2014). Bu gözlem aşağıda bahsedilecek Lascelles (2007) tarafında geliştirilen hidrotermal model ile tutarlıdır.
OLUŞUMU HAKKINDAKİ VARSAYIMLAR
Bantlı demir-formasyonları, tipik olarak ince laminasyonlu olduğundan ve kırıntılı partikül kanıtları içermediklerinden dolayı kimyasal sedimanlar olarak bilinirler. BIF'lerin farklı oluşum modelleri olmasına rağmen hepsinin ortak görüşüne göre, direk okyanus sularından Fe ve Si’nin çökelmesi ile oluşmaktadırlar. Aşağıda sırasıyla bu modelleri sıralayalım:
İlk görüşlere göre, (Dimroth 1977) demir-formasyonu ile kireçtaşları arasındaki sedimanter yapı ve dokular göz önüne alınarak BIF'lerin, karbonatlar olarak (kalsit, aragonit) organik veya inorganik şekilde çökeldiği düşünülmüştür. Daha sonra diyajenez safhasında demir ve silikanın, karbonatları ornatarak BIF yataklarını oluşturduğu söylenmiştir. Fakat bu kadar büyük ve devamlılığı olan bir sistemin ornatma şeklinde gelişemeyeceği ilerleyen yıllarda vurgulanmıştır.
Daha sonraki yıllarda ortamda bulunan çok düşük oksijen fügasiteleri (fO2) sayesinde atmosferde serbest oksijen bulunmamasına rağmen (anoksik atmosfer) biyojenik foto-oksidasyon ile BIF'lerin gelişebileceği savunulmuştur (VİDEO 1)
Çoğu kesim tarafından kabul göre başka bir düşünceye göre, serbest oksijenin yokluğunda, okyanuslar ferrus demirlere (Fe+2) ev sahipliği yaparken, bu ferrus demirlerin kaynağı ise mafik kabuk kayalarıydı. Çökelim mekanızması, fotoliz ve/veya fotosentez ile birlikte (muhtemelen stramatolitler gibi bakteriler), oksijen üretimi sonucu ferrus demirlerin, yükseltgenerek ferrik demirleri (Fe+3) çökeltmesidir (Kappler ve diğ, 2005).
4Fe+2 + O2 + 6H2O ---> 4FeO(OH) + 8H+ Hematit veya manyetit çökelimi öncesi ilk aşama reaksiyonu
Yukarıdaki modele göre, iz miktarda oksijen varlığı (yukarıdaki reaksiyon için pH=7'de 10-68 fO2) ile ferrus demirler, ferrik demirlere yükseltgenerek çözeltiden ve bunun yanında silis ise evaporatif konsantrasyon ile çökeltilmektedir. Silisin evaporitif çökelimi ile birlikte güneş ışığına gereksinim duyan organik fotosentez veya suyun fotolizi tarafından üretilen O2 gereksinimi BIF’lerin sığ su koşullarda oluştuğu sonucunu doğurur. Bu model, aynı zamanda Dünya tarihinin modelinin oluşturulmasında kullanılmıştır (özellikle Büyük Oksidasyon Olayı-GOE). Bu modelle ilgi aşağıdaki videoya göz atmanızı öneririm. (VİDEO 2)
Daha sonraki yıllarda ortamda bulunan çok düşük oksijen fügasiteleri (fO2) sayesinde atmosferde serbest oksijen bulunmamasına rağmen (anoksik atmosfer) biyojenik foto-oksidasyon ile BIF'lerin gelişebileceği savunulmuştur (VİDEO 1)
VİDEO 1. Biyojenik oluşum hakkında bilgi
Çoğu kesim tarafından kabul göre başka bir düşünceye göre, serbest oksijenin yokluğunda, okyanuslar ferrus demirlere (Fe+2) ev sahipliği yaparken, bu ferrus demirlerin kaynağı ise mafik kabuk kayalarıydı. Çökelim mekanızması, fotoliz ve/veya fotosentez ile birlikte (muhtemelen stramatolitler gibi bakteriler), oksijen üretimi sonucu ferrus demirlerin, yükseltgenerek ferrik demirleri (Fe+3) çökeltmesidir (Kappler ve diğ, 2005).
4Fe+2 + O2 + 6H2O ---> 4FeO(OH) + 8H+ Hematit veya manyetit çökelimi öncesi ilk aşama reaksiyonu
Yukarıdaki modele göre, iz miktarda oksijen varlığı (yukarıdaki reaksiyon için pH=7'de 10-68 fO2) ile ferrus demirler, ferrik demirlere yükseltgenerek çözeltiden ve bunun yanında silis ise evaporatif konsantrasyon ile çökeltilmektedir. Silisin evaporitif çökelimi ile birlikte güneş ışığına gereksinim duyan organik fotosentez veya suyun fotolizi tarafından üretilen O2 gereksinimi BIF’lerin sığ su koşullarda oluştuğu sonucunu doğurur. Bu model, aynı zamanda Dünya tarihinin modelinin oluşturulmasında kullanılmıştır (özellikle Büyük Oksidasyon Olayı-GOE). Bu modelle ilgi aşağıdaki videoya göz atmanızı öneririm. (VİDEO 2)
VİDEO 2. Okyanus'un demir rezervuarı olduğu ve karasal beslenim ile oluşum modeli
Biyojenik oluşum modelinde bakteriyojenik faaliyetler ön plana çıkarılır, buna kanıt olarak günümüz kayalarında bakteri ve olasılıkla siyanobakterilerinin iz miktardaki varlıkları gösterilmektedir (Brocks ve diğ, 2003) (VİDEO 1). Fakat günümüzde derin denizaltı hidrotermal damarlarında (hot spring ve black smokers) bol miktarda organizma oksijen varlığı olmadan da yaşayabilmektedir. Dolayısıyla çok kabul gören bir görüş değildir.
En son görüş: BIF’leri oluşturan Fe ve Si’nin büyük bir çoğunluğunun kökeninin hidrotermal akışkanlar olduğunu önerir. Okyanus içerisinde ısıtılmış mafik kayalardan ayrıştırılan Fe ve Si’nin, deniz tabanına taşındığı varsayılmaktadır. Fakat bu görüş, hala çözünmüş ferrus demir’in (Fe+2) rezervuarının okyanuslar olduğunu önermektedir ve aynı zamanda Fe+2’nin ferrik hidroksitler olarak çökelebilmesi için okyanus içerisinde oksitlenmiş bir yüzeyin olması gerektiğine vurgu yapar. Yani bu modele göre (Fe'nin kaynağı endo veya ekzojenik olabilir) okyanus içerisine kazandırılan ferrus demir oksijenli bir ortam oluşana kadar çözünür halde ortamda bulunur.
En son önerilen hidrotermal model Lascellas (2007) tarafından geliştirilmiştir. Lascellas (2007)’e göre, hidrotermal akışkanlar ile taşınan demir ve silikatlar, soğuk deniz suyu ile karıştığı zaman demir hidroksitler ve sulu demir silikalar, kolloidal olarak hızlı şekilde çökelirler (günümüz black smoker'larında olduğu gibi). İlk çökelim sıralı bir çökelim değildir ve kolloidal demir hidroksitler, sulu demir silikatlar ve az miktarda aksesuar demir-karbonatlar ve sülfürler suya doygun çökelim tepecikleri (mound) oluşturur. Daha sonra deniz tabanı üzerinde geniş çaplı ince taneli laminasyonlu BIF’lerin oluşturulması için yoğun bir akıntı ve türbidit akıntıları ile tekrardan çökeltilmektedirler.
En son önerilen hidrotermal model Lascellas (2007) tarafından geliştirilmiştir. Lascellas (2007)’e göre, hidrotermal akışkanlar ile taşınan demir ve silikatlar, soğuk deniz suyu ile karıştığı zaman demir hidroksitler ve sulu demir silikalar, kolloidal olarak hızlı şekilde çökelirler (günümüz black smoker'larında olduğu gibi). İlk çökelim sıralı bir çökelim değildir ve kolloidal demir hidroksitler, sulu demir silikatlar ve az miktarda aksesuar demir-karbonatlar ve sülfürler suya doygun çökelim tepecikleri (mound) oluşturur. Daha sonra deniz tabanı üzerinde geniş çaplı ince taneli laminasyonlu BIF’lerin oluşturulması için yoğun bir akıntı ve türbidit akıntıları ile tekrardan çökeltilmektedirler.
SON MODELE GÖRE AYRINTILI BIF ÇÖKELİMİ
Demir oksit ve demir silikatların çökelimi soğuk nötr okyanus sularının aksine direk sıcak asidik (≈ 5 pH) hidrotermal akışkanlardan ileri gelmektedir (Lascelles, 2014). Hem demir'in hem de silis'in çözünürlüğü sıcaklık ve basınç artışı ile birlikte önemli miktarda artmaktadır ve bu yüzden deniz tabanındaki mafik ve/veya ultramafik kayalardaki damarlarda sirküle olan deniz suyu çözeltisi ve/veya magmatik çözeltiler bu metalleri taşıma potansiyeline sahiplerdir. Bu sıcak akışkanlar soğuk, anoksik ve nötr deniz suyu (Arkean okyanuslarında kayıt edilen en düşük pH 6.5'dur) ile karıştıkları zaman içerisinde taşıdığı silis'i kolloidal silis jeli olarak ve demiri karbonatlar ve/veya sülfürler olarak çökeltebilmektedir. Çökelimler, damarlar etrafında hidrotermal plumlar şeklinde deniz tepeleri oluşturmuştur. Daha sonra oluşan bu tepeler, tıpkı kıtasal şelflerde biriken deniz tabanı malzemelerinin çökmesi gibi (deniz heyelanı) çökmüş ve oluşan demir-silika birikiminleri kıtasal şevlerin tabanlarında tekrardan kaba taneler ile birlikte türbidit akıntıları şeklinde sedimanlanmasına yol açmıştır. Kolloidal partiküller içeren yoğun akıntılar okyanus tabanı üzerinde BIF'leri laminalandırmıştır.
Bu yazımızında sonuna geldik. Fakat aşağıdakileri de okumayı unutmayın. Aynı zamanda blogu ve youtube kanalımızı takip etmeyi ihmal etmeyin.
Youtube Kanalım: https://www.youtube.com/user/lifetvizle
BİLGİ NOTU: BIF'lerin açık yazılımı ingilizcede banded iron-formation şeklindedir ve iron ile formation ayrı yazılırken kısa çizgi (-) kullanılır. Bunun nedeni demir formasyonunun bir stratigrafik tanımlama olmadığınığı sadece bir kaya adı olduğunu belirmektir.
İSTEK: Yazımı okuyan meslektaşlarıma sesleniyorum. Yazmış olduğum konular hakkında bilgisi olan, bir şeyler eklemek isteyenler lütfen yorum yazsınlar. Öğrenci arkadaşlara da sesleniyorum araştırma konularınızdan olan konulara eklemek istediğiniz bigiler olursa yazın, es geçmeyin. Ben de sizlerden bir şeyler öğreneyim, belki konular hakkında eksik kalmış şeyler olabilir, benim bilmediğim kısımlar olabilir, sizler de paylaşın ki eksik kalmayalım.
HER ZAMAN SÖYLEDİĞİM GİBİ, BİLGİ PAYLAŞILDIKÇA ARTAR LÜTFEN PAYLAŞIN.
NOT: Buradaki bilgiler kaynak gösterilmeden başka bir yerde yayımlanamaz.
Daha fazla bilgi için: DOI: 10.1179/1743275814Y.0000000043
Demir oksit ve demir silikatların çökelimi soğuk nötr okyanus sularının aksine direk sıcak asidik (≈ 5 pH) hidrotermal akışkanlardan ileri gelmektedir (Lascelles, 2014). Hem demir'in hem de silis'in çözünürlüğü sıcaklık ve basınç artışı ile birlikte önemli miktarda artmaktadır ve bu yüzden deniz tabanındaki mafik ve/veya ultramafik kayalardaki damarlarda sirküle olan deniz suyu çözeltisi ve/veya magmatik çözeltiler bu metalleri taşıma potansiyeline sahiplerdir. Bu sıcak akışkanlar soğuk, anoksik ve nötr deniz suyu (Arkean okyanuslarında kayıt edilen en düşük pH 6.5'dur) ile karıştıkları zaman içerisinde taşıdığı silis'i kolloidal silis jeli olarak ve demiri karbonatlar ve/veya sülfürler olarak çökeltebilmektedir. Çökelimler, damarlar etrafında hidrotermal plumlar şeklinde deniz tepeleri oluşturmuştur. Daha sonra oluşan bu tepeler, tıpkı kıtasal şelflerde biriken deniz tabanı malzemelerinin çökmesi gibi (deniz heyelanı) çökmüş ve oluşan demir-silika birikiminleri kıtasal şevlerin tabanlarında tekrardan kaba taneler ile birlikte türbidit akıntıları şeklinde sedimanlanmasına yol açmıştır. Kolloidal partiküller içeren yoğun akıntılar okyanus tabanı üzerinde BIF'leri laminalandırmıştır.
Bu yazımızında sonuna geldik. Fakat aşağıdakileri de okumayı unutmayın. Aynı zamanda blogu ve youtube kanalımızı takip etmeyi ihmal etmeyin.
Youtube Kanalım: https://www.youtube.com/user/lifetvizle
BİLGİ NOTU: BIF'lerin açık yazılımı ingilizcede banded iron-formation şeklindedir ve iron ile formation ayrı yazılırken kısa çizgi (-) kullanılır. Bunun nedeni demir formasyonunun bir stratigrafik tanımlama olmadığınığı sadece bir kaya adı olduğunu belirmektir.
İSTEK: Yazımı okuyan meslektaşlarıma sesleniyorum. Yazmış olduğum konular hakkında bilgisi olan, bir şeyler eklemek isteyenler lütfen yorum yazsınlar. Öğrenci arkadaşlara da sesleniyorum araştırma konularınızdan olan konulara eklemek istediğiniz bigiler olursa yazın, es geçmeyin. Ben de sizlerden bir şeyler öğreneyim, belki konular hakkında eksik kalmış şeyler olabilir, benim bilmediğim kısımlar olabilir, sizler de paylaşın ki eksik kalmayalım.
HER ZAMAN SÖYLEDİĞİM GİBİ, BİLGİ PAYLAŞILDIKÇA ARTAR LÜTFEN PAYLAŞIN.
NOT: Buradaki bilgiler kaynak gösterilmeden başka bir yerde yayımlanamaz.
Daha fazla bilgi için: DOI: 10.1179/1743275814Y.0000000043
YAZAN-ANLATAN-ARAŞTIRAN
Yüksek Jeolog Kemal Anıl TÖZÜN
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder