Kayaçların Radyometrik Yaş modelleri oluşturulması
Birbiri ile uyumlu varsayımlara dayanan bir modelden hareketle,özellikle Sm-Nd yönteminde uygulanan bir yaÅŸ tayini tekniÄŸi elde edilebilir.Bu ÅŸekilde bulunan yaÅŸlar,günümüzde oldukça sık kullanılan ICE yaÅŸları veya CHUR yaÅŸları olarak adlandırılmıştır.
Ä°ÅŸlemin ögesi ÅŸöyledir: juvinas meteoritinin Ludmer ve diÄŸerleri(1975) tarafından incelenmesi bu meteoritinin yaşını 4,56 milyar yıl:bu yaÅŸa karşılık gelen 143Nd/144Nd izotopik bileÅŸiminin 0.50677 ve 147Sm/144Nd oranının 0.1967 deÄŸerine eÅŸit oldugunu ortaya koymuÅŸtur.Bu verilerden hareketle Juvinas meteoritinin Ndizotopik evriminin egrisi,4.56 milyar yıl ile günümüz arasında çizilebilir.Yer kürenin birçok kayaçının 143Nd/144Nd oranı Juvinas meteoritinden itibaren hesapalanan egri üzerinde oldukça iyi bir ÅŸekilde yer alırlar.Bu nedenle gezegenimizde kondritik kimyasal bileÅŸimini rezervuarın bulunduÄŸu sonucu çıkarılabilir.Ayrıca,analizi yapılan kayaçlar Manto kökenli malzemenin dogrudan ve dolaylı kısmi ergimesiyle oluÅŸtukları için bu rezervuarın Mantoda bulundugu düÅŸünülebilir.Böylece bu rezervuardan türeyen her örnegin yaşının hesaplanabiliceÄŸi ortaya çıkmaktadır.Gerçektende böyle bir örnegim oluÅŸumu sırasında baÅŸlangıç izotopik bileÅŸimi CHUR’un bileÅŸiminin benzeridir.AÅŸagıdaki eÅŸitliklerin birincisi CHUR’un izotopik evriminin dogrusunun,ikincisi ise incelenen örnegin izotopik evriminin dogrusunun denklemleridir. Bu iki doÄŸrunun eÄŸimi farklı olup Tchur noktasında kesiÅŸirler,ve Tchur YaÅŸ modeli aÅŸağıdaki formülle verilmiÅŸtir.
YaÅŸ modellerinin jeokronolojik anlami konusunda iki noktasinin altinin çizilmesi gerekir.Birinci nokta,Manto’dan dogrudan türeyebilen bazaltik bileÅŸimli kayaçlar dikkate alindiginda yaÅŸ modellerinin jeokronolojik anlaminin çok farkli olabilicegidir.Ikinci nokta ise kondritik Manto rezervuari ile ilgilidir.Gerçektende Manto’nun Sm/Nd oranlarinin kondritlerin oranlarina benzer kalarak Manto’nun evrimleÅŸtigi kesin degildir.Buna kanit olarak günümüz okyanus sirtlari bazaltlarinin uzun süüüreden beri fakirleÅŸmiÅŸ bir kaynaktan türeyebilicekleri gösterilebilir.Görülüyorki,özellikle jeokimyasal veriler, incelen örnegin fakirleÅŸmiÅŸ bir manto’dan türedigini iÅŸaretliyorsa,kondritik manto rezervuari kabuledilerek yapilan yaÅŸ model hesaplamalari tartiÅŸmali olabilmektedir.
4) Rubidyum-Stronsiyum Yöntemi
87Rb’nin radyoaktif dezentegrasyonla 87Sr’ye dönüÅŸmesinden yararlanilarak yerbilimleri araÅŸtirmalarinda yardimci iki yöntem geliÅŸtirilmiÅŸtir.Birincisi jeokimya üzerine bilgi edinilmesini saglayan izotopik izleyici;ikincisi ise jeolojik olaylarin yaÅŸinin saptanmasidir.
Rb_Sr yaÅŸi D=No+N(e + -1)formülü ile ifade edilen radyoaktivite yasasi ile elde edilir.Bu eÅŸitlikte N,ölçüm anindaki rayoaktif izotop miktarini;No baÅŸlangiçtaki radyoaktif izotop miktarini;D ölçüm anindaki radyojenik izotop miktarini; dezentegrasyon sabitini ve t olayin gerçekleÅŸtigi an ile ölçüm ani arasinda geçmiÅŸ olan süreyi gösterir.
Rb-Sr yönteminde radyoaktif izotop 87Rb; radyojenik izotop 87Sr’dir.Rb-Sr çiftine uygulandığında yukarıdaki eÅŸitlik ÅŸöyle yazılabilir:
Buradan yaÅŸ,
Olarak bulunur(m=ölçülmüÅŸ,i=baÅŸlangiç)
Jeolojik verilerin ışığında irdelendiÄŸinde,son eÅŸitlikle elde edilen t süresi yorumsaldır.Bu t deÄŸeri aÅŸağıda belirtilen koÅŸullara bağımlıdır.
A.87Rb’nin dezentegrasyon sabitine bağımlıdır.Uluslar arası kabuledilen deÄŸeri 1.42 10 yıldır.Buda 48.8 10 yıl olan periyoda veya yarı-ömüre karşılık gelir.87Rb’nin bu uzun dezentegrasyon periyodu,jeolojik zaman çizelgesinin büyük bir bölümünde çalışılabilmesine olanak saÄŸlar.Buna karşın,bu uzun dezentegrasyon periyodu birkaç on milyon yıl ile bir milyon arasındaki genç yaÅŸların tayininde yöntemin kullanılmasını kısıtlamaktadır.
B.87Sr/86Sr oranının ölçüm hassasiyetine,rubidyum ve stronsiyumun dozajlarına bağımlıdır.
C.ölçülmesi mümkün olmayan baÅŸlangiç 87Sr/86Sr oranina bagimlidir.Bu oran için uygun bir deger seçilebilir veya izokronlar yöntemi ile kesin bir baÅŸlangiç degeri saptanabilir.
D.Rubidyum ve stronsiyumun jeokimyasal davranışlarına bağımlıdır.Hesaplanan yaşın jeolojik bir anlamı olması için rübidyum radyoaktivitesinden kaynaklananın dışında,incelenen sistemde radyoaktif veya radyojenik atomların miktarında hiçbir deÄŸiÅŸiklik olmamış olması gerekir.Bu açıdan bakıldığında Rb-Sr yöntemi Sm-Nd çiftinden daha az elveriÅŸlidir.
4.1 Klasik YaÅŸlar
Daha önce deÄŸinildiÄŸi gibi,baÅŸlangıç 87Sr/86Sr oranı doÄŸrudan ölçülmediÄŸi için,bu orana uygun bir deÄŸer verilerek klasik yaÅŸ hesaplamaları yapılabilir.Bu ÅŸekilde tek bir örneÄŸin yaşı saptanabilir.Tek bir ölçüm yapıldığından bu tür yaÅŸlara noktasal yaÅŸ adıda verilir.87Sr/86Sr oranı için uzun süre,deniz suyunda ölçülen 0.712 deÄŸeri kabuledilmiÅŸtir.Daha sonraları,magmatik kayaçların baÅŸlangıç izotoprik ortalamasına karşılık gelen 0.705 deÄŸeri kullanılmaya baÅŸlanmıştır.Klasik yaÅŸlar kesin belirli koÅŸullar altında hesaplanmazsa keffiliÄŸe dayanan kusurlar taşırlar ve jeolojik bir anlama sahip olmazlar.Analiz yöntemlerinin geliÅŸmesi nedeniyle seçimli 87Sr/86Sr baÅŸlangıç oran deÄŸerine dayalı klasik yaÅŸ sapmaları ilginçliÄŸini yitirmiÅŸtir.Günümüzde,bu yaÅŸ tayini artık hemen hemen yapılmamakta,yaÅŸlar izokron üzerinde hesaplanan baÅŸlangıç oran deÄŸerinden itibaren gerçekleÅŸtirilmektedir.
4.2) İzokron yaşları
Rubidyum -Stronsiyum yönteminde radyoaktivitenin temel denklemi ÅŸu ÅŸekilde yazilir:
T’nin bir sabit olması koÅŸuluyla bu eÅŸitliÄŸin y=b+xa ÅŸeklindeki bir doÄŸru denklemi olduÄŸu görülür.Bu gözlem,stronsiyumun baÅŸlangıç izotopik bileÅŸim varsayımdan hareketetmek yerine doÄŸrudan hesaplama olanağını ortaya koyar.Bunu gerçekleÅŸtirmek için bir deÄŸil birçok örnek topluluÄŸu üzerinde çalışılmaktadır.e üstü lamda t-1’e eÅŸit olan doÄŸrunun eÄŸimi örnek topluluÄŸun t yaşı ile orantılı olup,b baÅŸlangıç noktası,87Sr/86Sr baÅŸlangıç oranına eÅŸit olan,yan, doÄŸrunun ordinat ekseni ile kesiÅŸme noktasına karşılıktır.Böyle bir dogruya izokron adı verilir.
İzokron elde etmenin kurumsal koşulları şunlardır:
A.t bir sabit olmalı ve aynı zamanda rübidyum ve stonsiyum açısından kapalı sistem davranışını göstermelidir.
B.Tüm incelenen örnekler için b ortak bir nokta olmalıdır.Bunun anlamı,tüm incelenen örneklerin jeolojik geçmiÅŸlerinin belirli bir anında stronsiyum açısından benzer izotopik bileÅŸime sahip olmuÅŸ olmalarıdır.Uygulamada,bu kavram,genel olarak analizi yapılan örneklerin eÅŸkökenli varsayımını kabullenir.
C.Elde edilen noktalar bir doÄŸru oluÅŸturmalıdır.Bir izokronun kalitesi,analizi yapılan örnek sayısına, analizlerin birbirine ve koordinatlara göre dağılımına ve bir doÄŸru oluÅŸturmadaki dizilimlerinin niteliÄŸine baÄŸlıdır.Pratikte çoÄŸunlukla,noktaalrın dizilimlerinin matematiksel ölçütü olarak ağırlıklı sapma indisi kullanılır.Sadece tüm kayaç verilerine dayanılarak yapılan izokronlar yorumlama sırasında oldukça önemli sorunlar doÄŸurabilirler.Gerçektende analiz noktalarının yanıltıcı dizilimleri olabiliceÄŸi gibi jeolojik anlamı güçlükle açıklanabilen doÄŸrular karışımı ortaya çıkabilir.Buna karşın,aynı kayacın çeÅŸitli mineralleri ile elde edilen bir izokron daha yararlı olup eÅŸkökenlilik koÅŸulu hakkında bilgi verir.Ayrıca kristalleÅŸme sırasında stronsiyum ve rubidyum farklı mineraller arasında deÄŸiÅŸik miktarlarda dağıldığından diyaÄŸramda noktalar aynı yerde toplanmayıp uygun bir dağılım göstereceklerdir.Genelde,mineraller izokron üzerinde apatit,plajiyoklaz,potasyum-feldispat,muskovit ve biotit ÅŸeklinde siralanirlar.
Rübidyum ve stronsiyum difuzyonu açısından farklı mineraller aynı blokaj ısısına sahip olmadıkları için noktaların diziliminin elde edilebilmesi, dikkate alınan tüm minerallerin aynı anda kapalı sistem gibi davranmaları koÅŸuluna özellikle bağımlıdır.
Analizi yapılan tüm minerallerin soÄŸuma süreleri ölçülen yaÅŸa oranla kısa olduÄŸunda izokron elde edilebilir.
Rübidyum-stronsiyum yönteminin uygulanması,magmatik kökenli kayaçlarda sedimanter kayaçlara oranla ; orta kökenli kayaçlarda para kökenli kayaçlara oranla daha kolaydır.Bu yöntem sadece jeokronoloji alanında çok önemli geliÅŸmeler saÄŸlamakla kalmamış ,aynı zamanda izotop jeokimyası ve genel jeoloji alanlarında da küçümsenemeyecek katkılarda bulunmuÅŸtur.Yöntemin iÅŸlerlik kazanması, metedolojik veya temel bilgiler açısından çok yararlı olduÄŸu gibi özellikle maden yataklarında uygulamalı araÅŸtırmalarda etkin bir rol oynamıştır.GeniÅŸ bir zaman ölçeÄŸine uygulanabilirliÄŸi ve oldukça basit kullanılabilirliÄŸi nedeniyle jeolog için geleceÄŸin aracını ve ana jeokronolojik yöntemlerden birini oluÅŸturur.Gerçektende diÄŸer yöntemlerin gerektirdiÄŸi karmaşık kütle spektrometrelerin kullanılması ve bu aygıtla ölçümden önce nazik ve zaman alıcı kimyasal iÅŸlemler analiz sürelerini ve her yaÅŸ tayininin fiyatını arttırmaktadır.
4.3) Tüm kayaç üzerine Rb/Sr uygulama örneÄŸi
Örnek,Yılmaz (1975)’in Sancaktepe (Kocaeli) lökograniti hakkındaki yayınından alınmıştır.BeÅŸ tüm kayaç üzerinde gerçekleÅŸtirilen Rb ve Sr analizleri ile çizilen izokron ile elde edilen izokron yaşı 254 Ma 8;baÅŸlangiç 87Sr/86Sr orani ise 0.7058_0.0026 olup,sonuçta oldukça düÅŸük olan Sr oraninin Sancaktepe granitinin derin kökenli oldugu,kirlenme olmaksizin tek bir aÅŸamada yerleÅŸtigi ÅŸekilinde yorumlanmiÅŸtir.
Tags: 87Rb’nin radyoaktif dezentegrasyon, 87Sr/86Sr oranı, CHUR yaşları, CHUR’un izotopik evrimi, dezentegrasyon sabiti, ICE yaşları, izokron, izotopik bileşim, izotoprik, izotoprik ortalama, Jeokronoloji, juvinas meteoriti, Juvinas meteoritinin Ndizotopik evrimi, Manto rezervuari, radyoaktif veya radyojenik atomlar, rayoaktif izotop miktari, Rb_Sr yaşi, Rubidyum-Stronsiyum Yöntemi, Sm-Nd yöntemi, Tchur Yaş modeli, Yaş modellerinin jeokronolojik anlami
