bolum 2 mineraller -...

BÖLÜM 2

MİNERALDoğal yoldan oluşmuş, inorganik,karakteristik bir atomik iç yapısı (kristalyapısı), belli bir kimyasal bileşimi(formülü) olan, sabit veya belli sınırlariçinde değişebilen fiziksel özellikleriolan maddelere mineral denir.

Bu nedenle su, bitkiler, hayvanlar, atmosferile mineraller ve kayaçların tümü maddeden oluşur. Fizikçiler maddeyi üç halde ya da evrede tanımlar: sıvılar, gazlar ve katılar. Atmosferdeki gazlarla birlikte yüzey ve yeraltı suyu gibi sıvılar akarsular ve rüzgarlar gibi birçok yüzey süreci göz önüne alındığında tümü de önemli olmakla birlikte burada ana ilgi alanımız mineraller olduğu için katılardır. O halde, sonraki soru madde nelerden meydana gelmiştir?

MADDEKütlesi olan ve alan kaplayan her şey maddedir.

1Prof.Dr. Kadir Dirik Ders Notları

(Monroe&Wicander, 2005)

Atomlar ve ElementlerMaddeler atom olarak bilinen çok küçükparçacıklardan oluşan kimyasal element-lerden meydana gelir (şekil 2.3). Atomlar,belli bir elementin özelliklerini içindebarındıran en küçük madde birimleridir. Birbaşka deyişle, radyoaktif bozunmanın dışındafarklı bileşimdeki maddelere bölünemez.Dolayısıyla bir element tümü aynıözelliklere sahip atomlardan oluşur. Bilimadamları, Tablo 2.1’de bir kısmı listelenen 92tane doğal element bulmuştur.

Tüm doğal elemenler ile birçok yapayelementin bir adı ve simgesi vardır. Örneğinoksijen (O), alüminyum (Al) ve potasyum (K)gibi.

Atomun merkezinde, pozitif elektrik yukluproton ile elektrik yüksüz nötron olarakbilinen bir ya da daha çok parçacıktan oluşanküçük bir çekirdek bulunur (şekil 2.3). Atomçekirdeği, atom çapının 1 / 100.000 kadarıiken gerçekte atom kütlesinin tamamını içerir.




Bir ya da daha çok elektron yörünge-sinde bulunan negatif elektrik yüklü elektronlar çekirdeğin çevresinde belli uzaklıklarda hızla dönerler.Elektronlar bir ato-mun diğer atomlarla nasıl etkileştiğini belirlerken çekirdek, pozitif yüklü protonlar negatif yüklü elektronları çekip yörüngelerinde tuttuklarından dolayı bir atomun sahip olduğu elektron sayısını belirler.

Atomlar aslında nötr durumdadır. Yaniproton sayısı elektron sayısına eşittir.Proton sayısından daha az veya dahaçok elektronu olan atomlara iyon denir.Atom dış katından bir elektronkaybederse pozitif yüklü bir iyon(katyon), bir elektron kazanırsa negatifyüklü bir iyon (anyon) haline dönüşür.Bir atomun çekirdeğindeki proton sayısı,atomun kimliğini onun atom numarasıolarak belirler. Örneğin hidrojenin (H)çekirdeğinde bir proton bulunur vedolayısıyla atom numarası 1’dir.Çekirdeklerinde helyum (He) 2, karbon (C)6 ve uranyum (U) 92 protonbulundurduğundan atom numaralarısırasıyla 2, 6 ve 92’dir. Atomlarçekirdeklerinde bulunan proton ve nötronsayılarının toplamı olan kütle numaralarıile de nitelendirilir (elektronların kütlesiihmal edilebilecek ölçüdedir). Aynıelementin atomları nötron sayılarıdeğişebildiğinden farklı kütle numaralarınasahip olur 5

Prof.Dr. Kadir Dirik Ders Notları

Tüm karbon atomları 6 proton bulundurduğu halde - aksi halde karbon olmazdı - nötron sayılarıdeğiştiğinden kütle numaraları 12, 13 ve 14 olabilir. Böylece her biri farklı kütle numarasınasahip ya da izotop olarak bilinen üç karbon tipini tanıyoruz (şekil 2.4).Karbon ya da başka bir elementin izotopları kimyasal olarak aynı davranışı gösterir; örneğinkarbon 12 ve karbon14’ün her ikisi de karbondioksitte (CO2), bulunur. Bununla birlikte bazıelementler radyoaktif olup doğal yollarla bozuşup öteki duraylı elementlere dönüşürler.Karbon 14 radyoaktif, karbon 12 ve karbon 13 duraylıdır. Radyoaktif izotoplar kayaçların kesinyaşlarını belirlemede önemlidir.



Bağlanma ve BileşiklerAtomların çevresinde dönenelektronlar arasındaki etkileşimlerbağlanma olarak bilinen birsüreçle iki ya da daha çokatomun birbirine bağlanmasıylasonuçlanabilir. İki ya da dahafazla elementin atomlarıbirleştiğinde ortaya çıkan maddebir bileşiktir. Gaz haldeki oksijensadece oksijen atomlarındanoluştuğundan elementtir, oysasilisyum ve oksijen atomlarınıiçeren kuvars minerali birbileşiktir. Birçok mineral bileşikolmakla birlikte altın, platin vediğer birkaç mineral önemliistisnalardır.Minerallerde başta iyonik vekovalent olmak üzere ikikimyasal bağ türü önemlidir.Daha az yaygın olan öteki ikikimyasal bağ türü olan metalikve van der Waals bağlarıdır.



Metalik ve van der Waals bağlarıMetalik bağlanma aşırı bir elektron paylaşımı türünden kaynaklanır. Altın, gümüş ve bakır gibimetallerin en dış yörüngesindeki elektronlar bir atomdan diğerine kolayca hareketlenir. Buelektron hareketliliği metallerin, metalik parlaklığa sahip olması (yansıyan ışıktaki görünümleri),elektrik ile ısıyı iyi iletmesi ve kolaylıkla biçimlendirilebilmesini açıklar.Elektrik yüksüz bazı atom ya da moleküllerin iyonik, kovalent ya da metalik bağlanmaya uygunelektronları bulunmaz. Bununla beraber yakın olduklarında bu atomlar arasında zayıf bir çekimkuvveti vardır. Bu zayıf çekim kuvveti van der Waals ya da kalıntı bağdır. Grafit mineralindekarbon atomları birbirlerine zayıf van der Waals bağlarıyla bağlanan levhalar oluşturacakşekilde kovalent bağlıdır (şekil 2.6c). Bu bağlanma turu grafiti kurşunkalem uçları için yararlıhale getirir; kurşunkalem bir kağıt parçası boyunca hareket ettirildiğinde küçük grafit parçalarıvan der Waals bağlarıyla tutulan duzlemler boyunca kopar ve kağıda yapışır. 8


MİNERALDoğal yoldan oluşmuş, inorganik, karakteristik bir atomik iç yapısı (kristal yapısı), belli birkimyasal bileşimi (formülü) olan, sabit veya belli sınırlar içinde değişebilen fizikselözellikleri olan maddelere mineral denir.

Doğal Olarak Oluşan İnorganik MaddelerDoğal olma ölçütü mineralleri insanın ürettiği tüm maddelerden ayrı tutar. Bu nedenlesentetik elmaslar ve yakutlar ile yapay olarak üretilen diğer maddeler mineral olarakdeğerlendirilemez. Mineralin tanımına göre hayvansal ve bitkisel maddelerin mineralolmaması gerekir. Ancak, mercanlar, midyeler ve çok sayıda diğer hayvan ve bitkileri deiçine alan bazı organizmalar kavkılarını ya aragonit ya da kalsit minerali olan kalsiyumkarbonat (Ca-CO3) bileşiğinden ya da kuvars mineralindeki silisyum dioksitten (SiO2)oluşturur.

Kristal YapısıMineraller, kendini oluşturan atomlarının, halit mineralindeki gibi düzenli, üç boyutlu birçatıda dizildiği kristalin katılardır. Boşluktaki gibi ideal koşullar altında mineral kristallerigelişerek düzlemsel yüzeylere (kristal yüzleri), keskin köşelere ve düz kenarlara sahipmükemmel kristaller oluşturur (şekil 2.7). Bir başka deyişle düzgün geometrik şekilli iyioluşmuş bir mineral kristali, düzenli bir iç atomik yapının dışa yansımasıdır. Tüm katımaddeler, kristal yapılı değildir; örneğin doğal ve yapay cam, düzenli atom dizilimindenyoksundur ve “şekilsiz” anlamına gelen amorf olarak adlandırılır.


Atomların düzenli iç yapıda çatıya sahip olduğu bir katı için Kristalin kullanılırkenkristal, düzlemsel yüzeylere (kristal yüzleri), keskin köşelere ve düz kenarlara sahip birgeometrik şekildir. Bu yüzden kristal, kristalin bir yapının dışa vurumudur. Kristalinkatılar olan mineraller her zaman iyi oluşmuş kristaller ortaya çıkarmaz. (Şekil 2.8).1669 yılında Danimarkalı bilim adamı Nicolas Steno farklı kuvars örneklerindekieşdeğer kristal yüzeylerinin kesişim açılarının aynı olduğunu belirledi. O zamandan beribu yüzeylerarası açıların değişmezliği yasası boyutlarına, şekillerine, yaşlarına vecoğrafi konumlarına bakılmaksızın diğer pek çok mineralde de kanıtlanmıştır (şekil2.8c).Steno, mineral kristallerinin çok küçük, benzer yapı bloklarından yapıldığını ve bu yapıbloklarının diziliminin mineral kristallerinin dış şeklini belirlediğini vurguladı. KısacasıSteno’nun minerallerin dış görünüşünün kristalin iç yapısından kaynaklandığını ortayaatmış ve bu daha sonra kanıtlanmıştır. 10



Minerallerin Kimyasal BileşimiKimyasal bir formülle gösterilen mineral bileşimi, minerali oluşturan farklı elementlerin atomsayılarını göstermenin pratik bir şeklidir. Kuvars minerali her iki oksijen (O) atomuna karşılıkbir silisyum (Si) atomu içerir ve bu yüzden SiO2 formüllüdür. Ortoklaz bir potasyum, biraluminyum, üç silisyum ve sekiz oksijen atomundan oluşur (KAlSi3O8) . Doğal elementlerolarak bilinen birkaç mineral tek bir elementten oluşur. Grafit ile elmas karbon (C); gümüş(Ag), platin (Pt) ve altın (Au) ile temsil edilir.

Birçok mineralin kimyasalbileşimi değişmez. Kuvars hepsilisyum ve oksijenden (SiO2)oluşur, halit yalnızca sodyumve klor içerir (NaCl). İki ya dadaha çok elementin atomlarıyaklaşık aynı büyüklük veyükte ise bir element diğerininyerini alabileceğinden diğermineraller bir bileşim aralığınasahip olur. Şekil 2.9’da demirve magnezyum atomlarınınyaklaşık aynı büyüklükteolduğuna dikkat edin; bunedenle birbirlerinin yerlerinialabilirler.


Olivin mineralinin silisyum ve oksijenle birlikte sadece magnezyum, sadece demir ya daher ikisini birden içerdiği anlamına gelen kimyasal formülü (Mg,Fe)2 SiO4’dur. Aslınabakılırsa olivin terimi genellikle hem demir hem de magnezyum içeren minerallerdekullanılırken forsterit sadece magnezyum iceren olivin (Mg2SiO4), sadece demir icerenolivin (Fe2SiO4) fayalit olarak bilinir. Çok sayıda başka mineralin de bileşim aralıklarıdizileri olduğundan bunlar gerçekte birkaç üyeli mineral gruplarıdır.



Minerallerin Fiziksel ÖzellikleriMineral tanımındaki son ölçüt parlaklık (luster), renk, çizgi rengi (streak), kristal şekli,dilinim (cleavage) ve kırık yüzeyi (fracture), sertlik (hardness), özgül ağırlık (yoğunluk)gibi özelliklere bağlanan karakteristik fiziksel özelliklerdir. Minerallerin bileşimi ve yapısı buözellikleri denetler.

ParlaklıkParlaklık (renkle karıştırılmamalı), mineralin yüzeyinden yansıyan ışığın niteliği ve şiddetidir.İki temel parlaklık tipi vardır: metal görünümüne sahip olan metalik (galen) ve metalikolmayan parlaklık. Camsı ya da cama benzer (kuvarstaki gibi), donuk ya da topraksı,mumsu, yağsı ve parıltılı (elmastaki gibi) parlaklıklar, metalik olmayan birkaç parlaklık tipiarasındadır.RenkBazı minerallerin tanımlanmasında enbelirgin fiziksel özellik olan renk tümmineraller için geçerli değildir. Bunarağmen minerallerin tanımlanmasınayardımcı olan renk üzerine bazıgenellemeler yapılabilir. Olivin zeytinyeşili renkte olmasına rağmenferromagnezyen silikatlar tipik biçimdesiyah, kahverengi ya da koyu yeşildir.Öte yandan ferromagnezyen olmayansilikatların renkleri epey değişir amanadiren koyudur. 14


Bu silikatların cok daha tipik olan renkleri beyaz, krem,renksiz, pembenin tonları ile soluk yeşildir. Metal parlaklığınasahip minerallerin renginin metal olmayan minerallerinrenginden daha tutarlıdır. Örneğin galen hep kurşun grisirenkteyken pirit pirinc sarısı rengindedir Aksine metalolmayan bir mineral olan kuvarsın rengi renksiz, dumansıkahverengiden siyaha, pembe, sarı– kahverengi, süt beyazı,mavi ya da menekşeden mora kadar değişir.


Kristal ŞekliÖnceden belirtildiği gibi, mineral kristalleri yaygın olmadığından çok sayıdaki mineral örneğio minerale özgü mükemmel kristal şeklini göstermeyecektir. Bununla beraber minerallerideal koşullarda geliştiğinde iyi şekilli kristaller oluşturabilecek atomik yapıya sahip olur. Bazımineraller tipik kristal şekliyle oluşur. Örneğin 6 ve 12 kenarlı pirit kristalleri gibi 12 kenarlıgranat kristalleri de yaygındır. Boşluklarda büyüyen ya da kayaçların boşluk ya daçatlaklarında dolaşan sıcak sulardan (hidrotermal çözeltiler) çökelen mineraller geneldekristal olarak oluşurlar. Kristal şekli mineral tanımlamada çok yararlı bir özellik olduğu haldebirçok mineral aynı kristal şekline sahiptir. Pirit (FeS2), galen (PbS) ve halit (NaCl) kubikkristaller olarak bulunurken bu mineraller renk, parlaklık, sertlik ve yoğunluk gibi diğerözellikler yardımıyla kolayca ayırt edilebilir.



Dilinim (foliasyon)Kırık Yüzeyi (fracture)Tüm minerallerin sahip olmadığıdilinim, bir mineral kristalindebağların kuvvetiyle belirlenenyumuşak bir zayıflık düzlemi ya dadüzlemleri boyunca kırılma ya daayrılma eğilimi gösterme özelliğidir.Dilinim, niteliği (mükemmel, iyi,zayıf), yönü ve dilinimdüzlemlerinin kesişme açılarınagöre belirtilir. Yaygın birferromagnezyen silikat olan biyotit,tek yönlü mukemmel dilinimesahiptir, Biyotitin az boşluklu,birbirine paralel birçok düzlemleriboyunca mükemmel dilinimlenmesigerçeği onun yapısı ile ilgilidir;demir ve magnezyum iyonlarınınbirbirine zayıfça bağlandığı silis tetraedr tabakalarına sahip bir tabaka silikattır. (şekil 2.17a).Feldispatlar, birbirlerini dik açılarda kesen iki yönlü dilinime sahipken (şekil 2.17b), halitminerali, birbirlerini dik açılarda kesen üç yönlü dilinime sahiptir (şekil 2.17c).


Kalsit de kesişim açılarının hiçbiridik açı olmayan üç yönlü dilinimesahiptir bu yüzden kalsitin dilinimparcaları romboedrdir (şekil 2.17d).Dört yönlü dilinime sahip minerallerfluorit ve elmastır(şekil 2.17e). En sert mineral olanelmas şaşırtıcı biçimde kolaylıkladilimlenebilir. Çinko cevheri olansfalerit gibi birkac mineral altı yönlüdilinime sahiptir (şekil 2-17f).



Dilinim, minerallerin önemli tanıtıcı birözelliği olup bazı mineralleri ayırırkenbilinmesi gerekir. Örneğin piroksen mineraliojit ve amfibol minerali hornblend birbirineçok benzer; her ikisi de koyu yeşil vesiyahtır, aynı sertliğe ve iki yönlü dilinimesahiptir. Bununla beraber ojitin dilinimdüzlemleri birbirini yaklaşık 90°de keserkenhornblend de 56° ve 124°’lik açılarla keser(şekil 2.18).Dilinimin aksine kırılma, düzensiz yüzeylerboyunca mineral ayrılmasıdır. Herhangi birminerale yeterince kuvvet uygulanırsakırılabilir ama kırılma yüzeyleri yumuşaktanziyade genellikle pürüzlü ya dakonkoidaldir (kavisli).



SertlikAvusturyalı bir jeolog olanFriedrich Mohs, 10 mineral içingöreli bir sertlik ölçeği geliştirdi.Bilinen en sert mineral olanelmasa 10 öteki minerallere dedaha düşük değerler vermiştir.Göreli sertlik Mohs sertlik ölçeğiylekolaylıkla belirlenebilir (Tablo 2.3).Kuvars fluoriti çizerken fluoritleçizilmez, jips tırnakla çizilebilir vb.Sertlik, aşınmaya karşı mineralindirenci olarak tanımlanır veçoğunlukla iç yapısı ile denetlenir.Örneğin grafit ve elmasın her ikiside karbondan oluştuğu haldegrafitin sertliği 1-2, elmasınki ise10’dur.


Özgül Ağırlık (Yoğunluk)Burada aşağı yukarı eşlanlamlı kullanmamıza rağmen özgül ağırlık ve yoğunluk ayrıkavramlardır. Bir mineralin özgül ağırlğı, ağırlığının eşit hacimdeki saf suyun ağırlığınaolan oranıdır. Dolayısıyla özgül ağırllığı 3 olan bir mineral, sudan 3 kat daha ağırdır. Tümoranlarda olduğu gibi özgül ağırlık da gr/cm3 olarak ifade edilmez, boyutsuz bir sayıdır.Aksine yoğunluk, birim hacim başına mineralin kütlesi (ağırlığı) olup gr/cm3 cinsindenifade edilir. Böylece galenin özgül ağırlığı 7.58 ve yoğunluğu da 7.58 gr/cm3 dür. Özgülağırlık ve yoğunluk, mineralin bileşimine ve yapısına göre değişir. Demir, magnezyum yada her ikisini birden icerdiğinden dolayı ferromagnezyum silikatlar, ferromagnezyumolmayan silikatlardan daha yoğun olma eğilimindedir. Genelde galen ve hematit gibimetalik mineraller, metal olmayanlardan daha yoğundur. 19.3 gr/cm3 yoğunluğa sahipolan saf altın, kurşundan yaklaşık 2.5 kat daha yoğundur. Özgül ağırlık yada yoğunluğunyapı ile nasıl denetlendiğine örnek olarak her ikisi de karbondan (C) oluşan elmas vegrafit verilebilir. Elmasın özgül ağırlığı 3.5 iken grafitinki 2.09 ile 2.33 arasında değişir.


Diğer Kullanışlı Mineral ÖzellikleriBazı mineraller başka fiziksel özellikleriyle tanınırlar. Talkın ayırt edici sabunsu (kaygan)bir hissi vardır, grafit kağıda yazar, halit tuz tadı verir ve magnetit mıknatıslıdır. Kalsit, birnesneye saydam bir kalsit parçasından bakıldığında çift görüntüye sahip olduğuanlamında çift kırılma özelliğine sahiptir. Bazı tabaka silikatları plastiktir ve yeni bir şekilverildiğinde o şekilde kalır; diğer mineraller ise esnek olup onları büken kuvvetler ortadankalktığında ilk şekillerine dönerler. Basit bir kimyasal test olan mineral örneğine bir damlaseyreltik hidroklorik asit uygulanması ile kalsit ve dolomit mineralleri ayırt edilebilir.Mineral kalsit ise, asitle hemen tepkimeye girecek ve asitin kabarıp köpürmesine nedenolarak karbon dioksit açığa çıkaracaktır. Aksine dolomit toz haline gelmedikçe hidroklorikasitle tepkimeye girmeyecektir.


MİNERAL GRUPLARIJeologlar, üyelerinin aynı negatif yüklü iyon ya da iyon gruplarını paylaştığı mineralsınıfları ya da grupları tanımlarlar. Önceki bölümde iyonların, atomların en dıştakiyörüngelerinde elektron yitirip kazanmalarından ileri gelen pozitif ya da negatif yüklüatomlar olduğuna değinildi. İyonların yanı sıra bazı mineraller iyonlarla birlikte içlerindebağımsız birimler gibi davranan kök olarak bilinen farklı atomlardan meydana gelen sıkıcabağlı karmaşık gruplar içerir.

Üç oksijen atomunabağlı bir karbonatomundan oluşankarbonat kökü buna iyibir örnektir ve buşekilde -2 elektrik yüklüCO3 formülüne sahiptir.Diğer yaygın kökler veyükleri: sulfat (SO4, -2), hidroksil (OH2, - 1)ve silikattı r (SiO2, - 4)(şekil 2.11).



Silikat MineralleriSilisyum ve oksijen yerkabuğunda en bol bulunan ikielement olduğu için birçok mineralde bu elementlerin varlığışaşırtıcı değildir. Silisyum ve oksijenin birleşmesi silisolarak bilinir ve silis iceren mineraller de silikatlardır.Kuvars (SiO2), tümüyle silisyum ve oksijenden oluşan safsilistir. Coğu silikatlar ortoklaz (KAlSi3O8) ve olivin[(MgFe)2SiO4] de olduğu gibi bir ya da daha cok elementicerir. Silikat mineralleri, bilinen minerallerin yaklaşık uctebirini oluşturur, ama daha da etkileyici olanı yerkabuğununbelki de % 95’ini oluşturan biçimdeki bolluğudur.Silikat minerallerinin temel yapıtaşı bir silisyum ile dörtoksijen atomundan oluşan silis tetraedridir. Yandakişekilde silis kökü gösteriliyor. Bu atomların dizilimi oksijenatomları arasındaki boşluğu kaplayan silis atomunu dörtoksijen atomunun çevrelediği dört yüzlü bir piramit yapısışeklindedir.Silisyum atomu pozitif dort yuklu ve oksijenatomlarının her biri negatif iki yuklu olup toplam negatif dortyuklu (SiO4)-4 bir iyon koku ortaya çıkar. Silis tetraedrinegatif yuklu olduğundan doğada ayrı bir iyon grubu olarakbulunmaz; bunun yerine pozitif yuklu iyonlarla bileşikoluşturur ya da oksijen atomlarını diğer silis tetraedrleri ilepaylaşır. En basit silikat minerallerinde silis tetraedrleripozitif yuklu iyonlara bağlı bağımsız birimler olarak yer alır. 26



Tek başına bir tetraedre sahipminerallerde silisyumun oksijenoranı 1:4’ tür ve silis iyonununnegatif yükü pozitif iyonlarladengelenir. Örneğin, olivin[(Mg,Fe)2SiO4]-4 değerlikli silisiyonunu dengelemek için ya ikimagnezyum iyonu (Mg+2) veya ikidemir iyonu (Fe+2) ya da herikisinden birer tane vardır.Silis tetraedrleri bir araya gelereksonsuz uzunlukta zincirler oluştu-rabilirler. Piroksen minerallerindeolduğu gibi basit zincirler, hertetraedrin komşu tetraedrle oksijenatomlarının ikisini paylaşmasıylaoluşurken sonuçta silisyumunoksijene oranı 1:3 olur. Bir piroksengrubu minerali olan enstatit,(MgSiO3) kimyasal formülünde bu

Amfibol grubu mineraller, iki paralel sırada ortaklaşa kullanılan tetraedrlerin, birbirine çapraz bağlandığı bir çift zincir yapısına sahiptir. Çift zincirlerin oluşması silisyumun oksijene oranını 4:11 olarak verir, bu yüzden her bir çift zincir – 6 elektrik yüküne sahiptir. Genellikle Mg+2, Fe+2 ve Al+2 çift zincirlerin birbiriyle bağlantı yerlerinde bulunur.


oranı yansıtır. Mg+2 gibi pozitif iyonlar ile dengelenen net –2 elektrik yüküne sahip tek zincirler birbirleri ile paralel zincirler yapacak şekilde bağlanır.


Tabaka yapılı zincirlerde komşutetraedrler, her tetraedrdeki üçoksijeni paylaşırlar. Bu türyapılar, silisyumun oksijeneoranının 2:5 olduğu aralıksız silistetraedr tabakalarında olur.Aralıksız tabakalar, tabakalararasında yer alan pozitifiyonlarla dengelenen negatif birelektrik yukune de sahiptir. Buözel yapılar, biyotit ve muskovitgibi mikalar ve kilminerallerinin kendine özgütabaka yapısını açıklar.Silis tetraedrinin dört oksijenatomu komşu tetraedrler ilepaylaşıldığında silis tetraedr-lerinden oluşan üç boyutlu ağlaroluşur. Oksijen atomlarının buşekilde paylaşılması elektrikyüksüz olan silisyumun oksijene1:2 oranını verir. Kuvars yaygınbir çatı silikatıdır.



Ferromagnezyen silikatlarDemir (Fe), magnezyum (Mg) ya da herikisini birden içeren bazı silikatmineralleri ferromagnezyen silikatlarolarak bilinir. Bu tür mineraller geneldekoyu renkli ve ferromagnezyenolmayan silikatlara göre daha yoğundur.Olivin piroksenler, amfiboller ve biyotityaygın rastlanan bazı ferromagnezyensilikat minerallerdir. Zeytin yeşili renkliolan olivin bazı magmatik kayaçlardayaygın olarak bulunurken diğer bircokkayacta rastlanmaz. Piroksenler veamfiboller mineral grupları olup çeşitleriolan ojit ve hornblend cok yaygındır.Biyotit mika, ayırt edici bir tabaka yapısıolan yaygın, koyu renkli bir ferromag-nezyen silikatıdır.



Ferromagnezyen OlmayanSilikatlarAdlarının akla getirdiği gibi demirve magnezyumdan yoksun olanferromagnezyen olmayan silikatlar,genelde açık renkli ve ferro-magnezyen silikatlardan daha azyoğundur. Yerkabuğunda enyaygın rastlanan minerallerfeldispatlar olarak bilinen ferro-magnezyen olmayan silikatlardır.Feldispat, her biri birkac tur icereniki ayrı grubun tanımladığı genelbir addır. Mikroklin ve ortoklasın(KAlSi3O8) temsil ettiği potasyumfeldispatlar, magmatik, metamorfikve bazı çökel kayaclarda yaygınolarak bulunur. Tum feldispatlardaolduğu gibi mikroklin ve ortoklazda iki iç zayıflık düzlemine sahipolup bu yonler boyunca kırılır yada dilinim gosterir.


Feldispatların ikinci grubu olan plajiyoklaz feldispatlar, kalsiyumca zengin (CaAl2Si2O8) olanceşitlerinden sodyumca zengin (NaAlSi3O8) olanlarına doğru değişir. Ayırt edici feldispatdilinimine sahip olup tipik beyaz, krem ya da gri renklidir. Plajiyoklaz dilinim yuzeyleri çizik adıverilen sayısız ayırt edici, az boşluklu paralel cizgiler gosterir. Cok yaygın ferromagnezyenolmayan bir silikat olan kuvars (SiO2), ozellikle granit, gnays ve kumtaşı gibi kayaclardaolmak uzere üç ana kayaç grubunda da bulunur. Çatı silikatı olan kuvars coğunlukla camsıgorunumu ve sertliği ile tanınabilir (şekil 2.14). Bir mika turu olan muskovit de oldukca yaygınbir başka ferromagnezyen olmayan silikattır. Biyotit gibi muskovit de tabaka silikat olmaklabirlikte biyotit siyah, muskovit tipik bicimde neredeyse renksizdir (şekil 2.14). Ceşitli kilmineralleri de mikalara ozgu tabaka yapısına sahip olduğu halde kristalleri öylesine küçüktürki sadece cok aşırı büyütme ile görülebilir. Bu kil mineralleri, birkac kayaç türünün önemlibileşenleri ve toprakların da ana bileşenleridir.

Karbonat MineralleriNegatif yuklu karbonat kokunden (CO3)-2 oluşan karbonat mineralleri, aragonit ya da kalsit mineralleri olan kalsiyum karbonat› icerir (CaCO3) (şekil 2.15a). Durays›z aragonit olup genelde kireçtaşı kayacı nın ana bileşeni olan kalsite donuflur. Bircok başka karbonat minerali olmasına karşın ilgilenmemiz gereken sadece bunlardan biridir: Dolomit [CaMg(CO3)2], kalsitin magnezyum eklenmesiyle kimyasal alterasyona uğramasıyla oluşur. Dolomit mineralinden oluşan çökel kayacı dolotaşıdır .


Diğer Mineral GruplarıJeologlar, silikatlar ve karbonatlara ek olarak başka birkaç mineral grubunu da tanımlar(Tablo 2.2). Bu gruplarda yer alan mineraller silikatlar ve karbonatlardan daha az yaygınolmakla birlikte bircoğu kayaclarda az miktarda bulunur ve diğerleri de cok onemlikaynaklardır. Oksitlerde, hematit (Fe2O3) ve magnetitte (Fe3O4) olduğu gibi bir elementoksijenle birleşir. Hematit ve manyetit içeren kayaçlar, celik uretimi icin gereken demircevherinin kaynaklarıdır. Oksitlerle ilişkili hidroksitler, coğunlukla diğer minerallerinkimyasal bozunması sonucu oluşur. Doğal elementlerin tek bir elementten oluşmuşmineraller olduğuna dikkat cekmiştik. Elmas ve grafit (C), altın (Au), gümüş (Ag) veplatin (Pt) doğal element örnekleridir. Gümüş ve bakır gibi bazı elementler hem doğalelement hem de bileşik olarak bulunduğu icin diğer mineral gruplarına da örneğingumuş sulfit olan arjantit (Ag2S) – girer.

Fosfat koku (PO4)-3 iceren birkac mineral ve kayac, gubrelemede kullanılan onemlifosfat kaynaklarıdır. Kurşun cevheri olan galen minerali gibi (PbS) sulfitler kukurtle (S-2)bileşik yapan pozitif yuklu bir iyona sahipken, sulfatlarda, jipsteki (CaSO4.2H2O) gibikarmaşık sulfat iyonu (SO4)-2 ile birleşen bir element vardır. Halitler, halojen elementlerolan fluorur (F-1) ve kloruru (Cl-1) icerir; ornek mineralleri halit (NaCl) ve fluorittir (CaF2).


MİNERALLER NEREDE VE NASIL OLUŞUR?Magma (yüzeye ulaşan magmaya lav denir) olarak bilinen ergimiş kayaç malzemesininsoğuması mineral oluşumunu açıklayan bir olgudur. Magma ya da lav soğuduğundamineraller kristallenip gelişerek bazalt (ferromagnezyen silikatlarca zengin) ve granit(ferromagnezyen olmayan silikatlarca zengin) gibi çeşitli magmatik kayaçların mineralbileşimini belirler. Magmadan gelen sıcak sulu çözeltiler genelde yan kayaçlardaki çatlaklarve boşlukları kaplar ve bu çözeltilerden bir kısmında ekonomik öneme sahip değişikmineraller kristallenir. Mineraller ayrıca sıcak kaynaklardaki sular soğuduğunda ve sıcak,mineralce zengin sular siyah bacalar olarak bilinen sıcak kaynaklardan deniz tabanınaboşaldığında da oluşurlar. Deniz suyunda, daha nadir olarak göl suyunda bulunan çözülmüşmalzemeler, su buharlaştığında bileşik yaparak halit (NaCl), jips (CaSO4. 2H2O) ve diğerbirkaç minerali meydana getirirler. Her ikisi de kalsiyum karbonat (CaCO3) ceşidi olanaragonit ve/veya kalsit, buharlaşan sulardan da oluşmakla birlikte midyeler, istiridyeler,mercanlar ve yuzen mikroorganizmalar gibi organizmaların kavkılarını oluşturmak icin bubileşiği kullandıklarında da oluşur. Birkaç bitki ve hayvanın dış iskeletlerinde kullandıklarısilisyum dioksit (SiO2), canlılar öldüklerinde deniz tabanında mineral olarak birikir.

Bazı kil mineralleri ise kimyasal sureçler feldispatlar gibi oteki mineralleri bileşim bileşim veyap›sal açıdan değişikliğe uğrattığında oluşurken diğerleri de kayaçların metamorfizma iledeğişmesiyle ortaya çıkar. Gerçekte metamorfizmaya neden olan ısı, basınc ve kimyasalolarak etkin sıvılar bircok mineralin oluşmasına yol acar. Volkanik bacalarda hidrojen sulfur(H2S) ve kukurt dioksit (SO2) gibi gazlar tepkimeye girerek kukurt ortaya çıkardığında bilebirkaç mineral oluşur.



KAYAÇ OLUŞTURAN MİNERALLERKayaç terimi bir ya da daha çok mineralden oluşan katı bir yığışımdır. Aynı terimayrıca doğal cam obsidiyende olduğu gibi mineral benzeri madde toplulukları ilekömürdeki katı organik madde kütlelerini de içine alır. Belli oranlarda potasyumfeldispat ve kuvars içeren granit, tıpkı sadece kalsitten oluşan kireçtaşı gibi birkayaçtır. Bazı kayaçlar birçok mineralden oluşabildiği gibi, yalnızca kayaç oluşturanmineraller adıyla bilinen birkaçı, kayaç tanımlama ve sınıflamasında kullanılabilecekölçüde yaygındır (Tablo 2.4). Tali mineraller olarak bilinen diğer mineraller ise okadar az miktarlarda bulunur ki göz önüne alınmaz. Granit, potasyum feldispatlar vekuvarsla birlikte az miktarda biyotit mika ve daha az miktarlarda diğer mineralleri icerir(Şekil 2.20). Yerkabuğunda en yaygın bulunan mineraller silikat mineralleridir.Dolayısıyla çoğu kayaç bu minerallerden meydana gelmiştir. Gerçekten de feldispatmineralleri (plajiyoklaz feldispatlar ve potasyum feldispatlar) ve kuvars, Yerkabuğunun% 60 tan fazlasını oluşturur. Yüzlerce silikat minerali arasında birçoğu tali mineralolarak bulunurken yalnızca birkacı kayaçlarda çok yaygındır.

Silikat olmayan en yaygın kayaç oluşturan mineraller, karbonat olan kalsit (CaCO3) vedolomit [CaMg(CO3)2] sırasıyla kireçtaşı ve dolotaşı çökel kayaçlarının anabileşenleridir. Sulfatlar ve halitler arasında ise jips kayacında jips (CaSO4.2H2O) vekaya tuzundaki halit (NaCl), kayaç oluşturma niteliğine sahiptir. Bu mineraller veoluşturdukları kayaçlar bazı alanlarda yaygın olsa da kayaç oluşturan silikat vekarbonat minerallerine göre daha az rastlanır.

bolum 2 mineraller -...

Documents