KUVATERNER JEOKRONOLOJİSİ

Yazar: ‎Pınar Çayan

Editör: Yusuf Mert ÜSTÜN

Yayımlanma Tarihi: 08.01.2020

  • Beyaz Instagram Simge

KUVATERNER JEOKRONOLOJİSİ

 

Günümüzden 2,58 milyon yıl önce başlayan Kuaterner, en son jeolojik dönemdir. Bu jeolojik dönem kendi içinde Pleistosen ve Holosen olmak üzere ikiye ayrılır ve çoğu zaman “Buz Devri” ile aynı anlamda olup, Pleistosen devresinde en önemli özellik olarak birbirini izleyen buzul ve buzul arası dönemler mevcuttur. Bu dönemde meydana gelen önemli olaylar iklim değişiklikleri nedeniyle şekillenmiştir. Sıcak dönemlerde kutup bölgelerinde 10 °C üzerinde sıcaklıklar olduğu gibi soğuk devrelerde “Kartopu Yerküre Hipotezi” olarak da bilinen tüm dünya yüzeyinin buzlarla kaplandığına dair varsayımlar mevcuttur. Pleistosen devresinde meydana gelen buzul - buzul arası dönemlerin sebeplerini incelediğimiz zaman iklim üzerinde değişikliklerinin meydana geldiğini görüyoruz. Dünyadaki bu iklim değişikliğinin sebepleri;

Kıtaların Yer Değiştirmesi

Atmosferdeki Karbondioksit Oranının Azalması

Volkanik Faaliyetler

Solar Radyasyondaki Dalgalanmalar

Göktaşı Çarpmaları

Dünyanın Eksen Eğikliği

Dünyanın Yörüngesindeki Değişiklikler

Kuaterner buzullaşmasının en bilineni ve en şiddetli olanı 21.000-17.000 yıl önce gerçekleşen “Würm Maksimumu ya da Son Glasiyel Maksimum” olarak adlandırılan, sonuncusudur. Bu dönemde buzullar; Kuzey Amerika ve Avrasya’da topografyanın elverişli olduğu yerleri birkaç kilometre kalınlığında buzul örtüleri olarak kaplamışlardır. Özellikle de bu bölgelerde 40° enlemlerine kadar güneye inme imkanı bulmuşlardır. Güney yarım kürede ise Güney Amerika’da And dağları, Patagonya ve Yeni Zelanda buzullar ile kaplanmıştır. Bu dönemde suyun karalarda tutulması üzerine deniz seviyesi -120 metrelere kadar düşmüş ve günümüzde görmemizin imkânsız olacağı kara bağlantıları ortaya çıkmıştır. Bu kara bağlantılarından en önemlisi ve en bilineni Bering Boğazıdır. Son buzul devrinin kesintiye uğraması ise günümüzden 12.900- 11.700 yıl önce başlayan Younger Dryas ile gerçekleşmiş ve bu dönemde sıcaklık artışı belirgin bir şekilde hissedilmiştir. Sıcaklığın artışının Mamutlar ve pek çok büyük hayvanın yok olmasına neden olduğu varsayılmaktadır. Günümüzden 11.700 yıl önce içinde bulunduğumuz Holosen dönemi başlamıştır. 9.000- 5.000 yıl önce sıcaklığın ve yağışın arttığı dönem ise “Klimatik Optimum” olarak adlandırılmaktadır. Bu dönemde insanlar artık uygun iklim şartları ile tarım yapmaya başlamış ve yerleşik hayata geçmişlerdir. Tarımdaki ilerlemelere bağlı olarak “Bereketli Hilal” kuşağında hızla bir gelişim ve değişim dönemi başlamıştır. Milattan sonra 10- 14. Yüzyıl arasında Orta Çağ sıcak dönemi, 15-19. Yüzyıl ortasında Küçük Buzul Çağı, 1850’lerden günümüze kadar devam eden bir ısınmadan söz edebiliriz.

Kuvaterner ve Neojen Kronolojisi

(Tablo, Turoğlu, H . (2015). Yenilenen Kuaterner Kronostratigrafisi alınmıştır)

JEOKRONOLOJİ

İklim değişimlerinin zamanını bilmek ve yeryüzünde var olan etkilerini gözlemleyebilmek Kuaterner araştırmalarında önemli bir unsurdur. Jeolojide zamanın en ilkel haliyle kullanıldığı ilk kayıt 17. Yüzyıl başlangıcıdır. Bugün tarihlendirme yöntemlerine baktığımızda üç ana unsur etrafında şekillendiğini görmekteyiz. Bunlar;

  • Göreceli kronoloji yöntemleri

  • Bağıl değerlendirme yöntemleri

  • Mutlak tarihlendirme yöntemleri

Şeklinde ayrılabilmektedir.

GÖRECELİ TARİHLENDİRME YÖNTEMLERİ

Kimyasal çözünme süreçlerine dayanan, olaylar ve elde edilen buluntuları inceleyerek hangisinin daha önce olduğunu ya da çağdaş olup olmadıklarını anladığımız yöntemdir.

  • Aminoasit stratigrafisi.

  • Fosil kemiklerin Fluorin, Uranyum ve Nitrojen içeriklerine dayanan yöntem.

  • Obsidyen hidratasyonu tekniği.

  • Kayaç yüzeylerinin günlenmesi.

  • Toprak oluşumuna dayanan yaşlandırma.

Fluorin yeraltı suyunda bulunan bir elementtir ve iskelet gömüldükten sonra yeraltı suyundan emilen flor miktarını ölçerek azot tarihlendirmesi ile aminoasitlerin ortamdan uzaklaşmasına bağlı olarak ne kadar azotun kaybolduğu bilgisini verir. Göreceli tarihlendirme yöntemlerinde fosil kemiklerin varlığı belli dönemde hangi türün en fazla yaşadığı, ortaya çıktığı ve kaybolduğu zamanın bilgisini de bize vermektedir. Kayaç yüzeylerini ve toprak oluşumunu da stratigrafi içinde alabiliriz. Kayaç ne kadar solar radyasyona maruz kaldığını, hangi şartlar altında üzerine örtü tabakası geldiğini ve hangi şartlarda geliştiğini öğrenebilmekteyiz. Aminoasit stratigrafisi özellikle de arktik bölgelerde iyi sonuçlar vermektedir ve fosil içindeki proteinlerin ne kadarının izole edildiğini saptayarak yaş tayini elde edilir.

BAĞIL DEĞERLENDİRME YÖNTEMLERİ

  • Paleomanyetizma

  • Oksijen izotop kronolojisi

Olmak üzere iki grupta yer alır. Paleomanyetizma; kayaçların eski manyetik alanını inceleyen bilim dalıdır. Mineraller bulundukları kayaca manyetik özelliklerini kaydederler ve bu kayıtlardan geçmiş dönemlerdeki tektonik plakaların lokasyonu, yeryüzünün geçmişteki manyetik özellikleri gibi bilgileri ediniriz. Diğer önemli bir yöntem olan oksijen izotop yöntemi ise karotlardan elde ettiğimiz bulgularda işlerlik kazanır. Oksijen izotop yönteminde ise iklim değişikliği ve deniz seviyesinin düzeyi etkilidir. Durumu bu iki parametre ile sınırlamak doğru olmasa da oksijenin kütle numarası 16,17 ve 18 olan üç stabil izotopu mevcuttur. O16 ve O18 deniz tabanında biriken kalsiyum karbonat iskeletli canlılar tarafından saptanmaktadır. Bu durumun temelinde ise iklim değişikliği önem arz etmektedir. İklimin soğuduğu dönemde ve su kütlenin buzullar halinde karada tutulmasına bağlı olarak deniz seviyesinin düşmesiyle O18 azalmaya uğrar. Bunun tersi durumda ise O18 seviyesinde artma meydana gelir.

buzul_dönemlerinde_ekvator_ile_kutuplar_

(a) Buzularası, (b) buzul dönemlerinde ekvator ile kutuplar arasındaki oksijen izotopu farklılaşması

(Şekil, Christopherson vd., 2016, Erlat, 2013 ve Bradley, 1999’dan düzenlenerek)

MUTLAK TARİHLENDİRME YÖNTEMİ

Mutlak tarihlendirme yöntemleri, pahalı yöntemlerdir ancak kesin sonuçlara ulaşmak konusunda da en başarılı olanlardır. Hassas bir tarihlendirme yöntemi olarak ele alabiliriz. Mutlak tarihlendirme yöntemleri kendi içerisinde iki grupta incelenebilmektedir.

  • Radyometrik yaş tayinleri

  • Düzenli birikimin ölçülmesine dayanan yöntemler

RADYOMETRİK YAŞ TAYİNİ

Radyokarbon

Amerikalı kimyacı Willard Frank Libby tarafından bulunmuştur. Libby bu buluşu ile 1960 yılında Nobel ödülü almıştır. Günümüzden 57.000 yıl öncesine kadar olan tarihlendirmeler için kullanılmaktadır. Sekiz nötron içeren karbon14 atomları radyoaktiftir ve kararlı hale geçmek için ışıma yaparlar. Genellikle atmosferin üst kısımlarında olan karbon14 yeryüzüne yayılarak canlıların vücuduna girebilir. Canlılar öldüğünde ise vücutta madde alışverişi durduğu için karbon14 azalır. Toplam karbon oranına bakılarak, ne zaman karbon alışverişi yapmayı bıraktığı belirlenir ve tarihlendirme yapılır. Her türlü örneğin, özellikle de yaygın olarak biyojenik materyalin yaşlandırmasında kullanılır.

Argon İzotop

Bu yöntem 1950-60 yıllarında gelişmiştir. Kuaternerde meydana gelen volkanizma faaliyetleri sonucunda oluşan magmatik kayaların yaşlandırılmasında etkilidir. İnorganik materyallerin yaşlandırılması da yine bu yöntem ile yapılmaktadır. Bu yöntem ile günümüzden 1.2 milyar yıl öncesine kadar gidilmektedir.

Kristaller Magma Odacığında büyür, K Kristallerin içene girer
Zamanla, Kristallerdeki 40K, 40Ar’a Radyoaktif Olarak Bozunmaya Uğrar
Volkan Patlamasıyla Magma ve Kristaller, Kül ve Tefra Oluşturur

?????????

(Şekil, ?????????? düzenlenerek yeniden yapılmıştır)

Rubidyum - Stronsiyum Tekniği

Rubidyumun stronsiyuma dönüşürken yaşadığı parçalanma baz alınarak yapılır ki rubidyum atomunun çekirdeği çok yavaş bir şekilde parçalanmaktadır. En eski kayaların tarihlendirilmesi de bu şekilde yapılmaktadır. Hata payı 3 milyar yaşındaki bir kayada ± 30-50 milyon yıldır. Özellikle de Ay’dan gelen kayaç örnekleri bu yöntem ile yaşlandırılmıştır.

Samaryum-Neodyum Tekniği

Hata payı daha azdır. 3,5 milyar yıllık bir kayada ±20 milyon yıldan daha azdır.

Uranyum Serisi Tarihlendirme Teknikleri

Bu teknik mağara dikitleri, mercan resifleri, karbonatlı kayaçlar, volkanik kayalar, diş, kemik, iskelet gibi materyaller üzerine uygulanabilir. En bilineni ve net sonuç veren Uranyum- Kurşundur. Kurşunun uranyuma dönüşmesini baz alır. 1 milyon yıldan 4,5 milyar yıla kadar gidilir ve en eski kayaların ilk yaş tayini bu şekilde yapılmıştır. Bunun dışında iki teknik daha mevcuttur. Bunlardan biri U-U (uranyum uranyum tekniği) diğeri ise U-Th (Uranyum Toryum tekniği)’dur. U-U tekniğinde 10.000- 2 milyon yıl arasında yaşlandırma yapılırken U-Th yönteminde 450.000 yıl öncesine gidilebilir. Özellikle de U-Th yönteminde mağara dikitleri, mercan resifleri önem arz etmektedir. Bunu sebebi; uranyum kalsiyumlu doğal sularda hızlı bir şekilde çözülebilir. Toryum ise çözünmez ve bu nedenle de birikimi de gerçekleşmez bundan dolayı karbonatlar içindeki toryum, uranyumun bozunması ile oluşur.

 

Lüminesans Yöntemler

Kuaterner için en ideal yöntemdir. Temeli 1970li yıllarda atılan bu yöntemde inorganik malzemelerin yaş tayini yapılmaktadır. Genç oluşumlu jeolojik unsurların yanı sıra arkeoloji biliminde de çanak, çömlek, seramik gibi malzemelerin yaşlandırılması bu yöntemle gerçekleştirilmektedir. Lüminesans yöntemler ikiye ayrılmaktadır. Bunlardan ilki Optik Uyarmalı Lüminesans (OSL) yöntemidir. İkincisi Termolüminesans (TL) olarak adlandırılan yöntemdir. OSL yönteminde atomlar ışıkla uyarılarak örneğin en son ne zaman gün ışığı gördüğü saptanmaya çalışılır. TL’de ise aynı işlem sıcaklık ile yapılmaktadır. OSL yöntemi 100-200 bin yıl öncesiyle sınırlıdır. Özellikle de bu yöntemde daha derinleri göstermesi için mor ışık uygulanmaktadır. OSL ile örneği birden fazla kez incelerken, TL ile bir sefer inceleme imkanımız vardır.

Elektrospin Rezonans (ESR) Tekniği

Çeşitli madenler içerisine giren paramanyetik maddelerden yararlanılır. TL yöntemine benzer. Elektron uyarımı belli doz ışınım ile sağlanır. TL yönteminden daha çok kullanılır ve yaş tayininde de net sonuçlar elde edilebilir. Diğer yönteme göre daha avantajlıdır. Çok sayıda tarihlendirme yapılabilir, örneklerle oda sıcaklığında çalışılabilir, az miktarda örnek yeterlidir ve inorganik malzemelerin yanında organik malzemelerinde yaş tayini yapılabilir.

Kozmojenik Tarihlendirme

Bu yöntem üzerinde ilk defa 1950’lerde çalışılmaya başlanmıştır ancak yöntemin gelişmesi ve varsayım olarak adlandırılmaktan kurtulması 1980’leri bulmuştur. Bu yöntem ile bir kayacın ne kadar süredir yeryüzünde yüzeylendiğini ve uzaydan gelen ışınlara ne kadar süredir maruz kaldığı bilgisini verir. Gelen ışınlar kayaç yüzeyinde kozmojenik izotoplar meydana getirir. Bu izotop miktarı bize yaş bilgisini verir. Yaşı 5 milyona kadar olan kayaçları bu yöntemle yaşlandırabilmekteyiz. Türkiye’de dağlarda buzul oluşum ve gerileme dönemlerini ilk defa bu yöntemle tarihlendirilmiştir.

DÜZENLİ BİRİKİMİN ÖLÇÜLMESİNE DAYANAN TEKNİKLER

Dendrokronoloji Tekniği

Ağaç gövdesindeki yıllık halka oluşumunun sayılarak ölçülmesidir. Ağaçlarda büyümeyi ve gelişmeyi gösteren halkalar mevcuttur ve bunların kullanılmasıyla yaş tayini elde edilir. Ölçümler diskler ve artım kalemi ile gerçekleştirilir. Ağaçlar büyümeyi iki şekilde gerçekleştirir. Birinci boy uzamasıdır. İkinci durumda ise sekonder kalınlaşma denilen kambiyum ürünü olan çap artımı söz konusudur. İklim şartları, enlem ve yükselti gibi faktörler halka oluşumunda önemlidir ve bunlarda meydana gelen değişiklikleri ağaç halkalarının yıllık oluşumundan takip edebilmekteyiz. Özellikle de ılıman bölgelerde kambiyum aktivitesini arttırır ve her yıl yeniler. Yeni bir yıllık halka meydana getirir. Düşük enlem ve yükseltilerde yıllık halkalar daha dardır.

Varv Kronolojisi

Göl sediment istifleri farklı yapı ve dokulara sahip yatay katmanlardan oluşan düzenli laminalı sedimentlerden oluşur. Katmanlar genelde ince ve kaba taneli band çiftlerinin sıralanmasından meydana gelir. Burada meydana gelen değişimler; göl ekosistemindeki, seviyesindeki, kimyasal ya da biyojenik sürçleri, mevsimler değişmeleri yansıtır. Varvlar yıllık depolanma döngüsünü yansıtır.

 

Likenometri

Likenler algler ve mantarlardan oluşan simbiyotik bitkilerdendir. Yavaş büyümeleri ve uzun süre yaşamaları yaş tayini için önemlidir. Likenler yüzeylere yerleştikten sonra zamanla o yüzeyde gelişmeye ve büyümeye başlarlar. Tallus adı verilen vücutları boyunu arttırır ve zamanla hızlı bir şekilde kolonileşirler. En yaşlı olarak görülen likenler boyut olarak en büyük olanlardır.

Likenometri
Ağaç Halkaları
Radyokarbon
Uranyum-Toryum
Luminesans
Amino Asit Rasemizasyonu
Paleomanyetizm
Potasyum/Argon
Fizyon-izi Yaş Tayini
Zaman Skalası (Yıl)

Jeokronolojik Tayinlerde Zaman Skalası

(Şekil, ?????????? düzenlenerek yeniden yapılmıştır)

Bu yazıyı kaynak göstermek için;

  • Çayan,P. (2020) 08.01.2020

KAYNAKLAR

  1. SALKIN,M.,YALTIRAK,C.,ÜLGEN,U.B.&TOROMAN,E. (2001). Jeomorfolojide Yaş Kavramı ve Kauterner’de Tarihlendirme. İ.T.Ü Avrasya Yerbilimleri Çalıştayı. Sayfa: 13-23. İ.T.Ü Avrasya Yer Bilimleri,İstanbul. https://www.researchgate.net/publication/260075514_Jeolojide_yas_kavrami_ve_Kuvaterner'de_tarihlendirme

  2. YİĞİTBAŞIOĞLU,H. (2016). Dünyanın Oluşumundan Günümüze Kadar Yaşanan İklim Değişiklikleri, Nedenleri ve Etkileri. Küresel İklim Değişikliği ve Etkileri (Engin Ural Anısına) https://www.academia.edu/25632267/D%C3%BCnyan%C4%B1n_Olu%C5%9Fumundan_G%C3%BCn%C3%BCm%C3%BCze_Kadar_Ya%C5%9Fanan_%C4%B0klim_De%C4%9Fi%C5%9Fiklikleri_Nedenleri_ve_Etkileri

  3. TUROĞLU,H. (2009). Yenilenen Kuaterner Kronostratigrafisi (Updated Quaternary Chronostratigraphy). Türk Coğrafya Dergisi. Sayı 53: 85-90, İstanbul https://www.academia.edu/3846894/_Yenilenen_Kuaterner_Kronostratigrafisi_Updated_Quaternary_Chronostratigraphy_

  4. OCAK,M.E. (2015). Radyokarbon Tarihlendirme Nasıl Yapılır?. http://www.bilimgenc.tubitak.gov.tr/makale/radyokarbon-tarihlendirme-nasil-yapilir

  5. ÖZTÜRK,M.Z. (2016). Kuvaterner Araştırmalarında Kullanılan Başlıca Radyometrik Tarihlendirme Yöntemleri. 1.Baskı. 7.Bölüm. Sayfa: 164-184, Ankara https://www.researchgate.net/publication/313226610_Kuvaterner_arastirmalarinda_kullanilan_baslica_radyometrik_tarihlendirme_yontemleri

  6. ŞAHİNER,E. ERTURAÇ,M.T.&MERİÇ,N. (2017). Termal-Asistan Optik Uyarmalı Lüminesans (TA-OSL) Tekniğiyle Milyon Yıl Mertebesindeki Jeolojik Örneklerin Tarihlendirilmesi: Gediz Taraçaları, Kula/Manisa. Türkiye Jeoloji Bülteni. 60 (2017) 489-506. Ankara Üniversitesi, Nükleer Bilimler Enstitüsü, Lüminesans Tarihlendirme Araştırma Laboratuvarı, 06100 Beşevler, Ankara. Sakarya Üniversitesi, Fen Edebiyat Fak., Coğrafya Bölümü, 54187 Serdivan/Sakarya https://dergipark.org.tr/tr/download/article-file/397135

  7. AKBULUT,S.& ÖZKAN, Z.C. (2004). Dendrokronoloji Çalışmalarda Ağaçların Seçimi Ve Yıllık Halka Ölçümleri. Artvin Orman Fakültesi Dergisi (2004) : 1-2 (84-88). KTÜ Orman Fakültesi, Orman Botaniği Anabilim Dalı, 61080 TRABZON

  8. http://ofd.artvin.edu.tr/tr/download/article-file/25630

  9. SARIKAYA,M.A. (2015). Kozmojenik yaşlandırma yöntemleri: Teori ve uygulama alanları. Fatih Üniversitesi, Fen- Edebiyat Fakültesi, Coğrafya Bölümü https://www.researchgate.net/publication/271199201_Kozmojenik_yaslandirma_yontemleri_Teori_ve_uygulama_alanlari?enrichId=rgreq-7e9e0dad71f28f3223468c8fc3ba0942-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI3MTE5OTIwMTtBUzoxODgzMzM0MDU3Nzc5MjBAMTQyMTkxMzU5MTUwNw%3D%3D&el=1_x_2&_esc=publicationCoverPdf

  10. SAYIN,Ü. https://ulkusayin.wordpress.com/elektron-spin-rezonans-esr/

  11. BAYRAKDAR,C. http://aves.istanbul.edu.tr/cihanbyr/dokumanlar

Görseller

  1. https://www.researchgate.net/figure/a-Buzularasi-b-buzul-doenemlerinde-ekvator-ile-kutuplar-arasindaki-oksijen-izotopu_fig4_313226610

  2. https://www.academia.edu/3846894/_Yenilenen_Kuaterner_Kronostratigrafisi_Updated_Quaternary_Chronostratigraphy_

  3. BAYRAKDAR,C. http://aves.istanbul.edu.tr/cihanbyr/dokumanlar

  4. https://arkeofili.com/insanligin-gordugu-tek-buzul-cag-pleistosen-donem/