JEOLOJİK DEVİRLER’DE VE KUVATERNER DÖNEMİ’NDE YAŞLANDIRMA TEKNİKLERİ

1. JEOLOJİK DEVİRLER’DE VE KUVATERNER DÖNEMİ’NDE YAŞLANDIRMA TEKNİKLERİ

2. Jeolojik devirlerde 2 tür yaşlandırma yöntemi vardır. Bunlar; • Radyoaktif yöntemler • Radyoaktif olmayan yöntemler

3. A)RADYOAKTİF YÖNTEMLER • 1- RADYOAKTİF PARÇALANMAYA DAYANAN YÖNTEMLER • A-C14 Yöntemi • B-Potasyum Argon Yöntemi • C-Fizyon izleri Yöntemi • 2-RADYOAKTİVİTEDEN DOLAYI ÇIKAN ENERJİNİN BİRİKİMİNE DAYANAN YÖNTEMLER • 1-Termolüminesans Yöntemi • 2-Elektron Spin Rezonans Yöntemi

4. B)RADYOAKTİF OLMAYAN YÖNTEMLER A) SÜREKLİ DOĞAL VE KİMYASAL DEĞİŞİMLERE DAYANAN YÖNTEMLER 1-Manyetik Alan Değişimi Yöntemi 2-Resamizasyon Yöntemi 3-Uranyum- Florin Yöntemi 4-Obsidyen Hidrasyonu B) DOĞAL RİTMİK OLAYLARA DAYANAN YÖNTEMLER 1-Dendrokronoloji Yöntemi 2-Varv Yöntemi

5. RADYOAKTİF YÖNTEMLER • RADYOAKTİF PARÇALANMAYA DAYANAN YÖNTEMLER C14 METODUBir elementin kimyasal tepki gösteren en küçük parçasına atom denir. Atomda iki kısım bulunur (+) elektrik yüklü çekirdek proton ve (–) elektrik yüklü nötron. Genel olarak çekirdekte proton ve nötron sayıları birbirine eşittir. Ancak çekirdek içinde bu sayıların birbirine eşit olmadığı durumlarda vardır. Bu çeşit çekirdekli atomlara izotop denilir. İzotoplar o elementin radyoaktif olmasını sağlarlar. Radyoaktif elementler belli bir süre geçince parçalanmaya başlayıp değişikliğe uğrarlar. Atmosferin üst kısımlarında yoğun bir şekilde kozmik ışınlar bulunmaktadır. Bunlar sadece atom çekirdeklerinden oluşan parçacık karakterli ışınlardır. Yani kozmik ışınlar yüksek enerji yüklü atom parçacıklarıdır. Bu parçacıklar yeryüzüne ışık hızında ve ışık demetleri halinde inerler.

6. Atmosfere girmeye çalışan kozmik ışınlar yarattıkları nötronlar aracılığı ile radyo karbonun yerkürede var olmasına neden olmaktadır. Böylece oluşan radyo karbon kısa sürede oksijen ile birleşip karbondioksit, CO2, gazına dönüşür ve tüm atmosfere dağılır. Buradan da bitki ve hayvanlardan oluşan canlılar evrenine, okyanuslara geçerek öteki karbon izotopları C12 ve C13 ile birlikte tüm organik maddelerin yapısında varolmaya ve emilime başlarlar. Bir bitkinin ölümü ile birlikte bitkinin bünyesinde özümleme ve varolan radyoaktif C14 izotopları belli bir süre sonra dağılmaya ve radyoaktivitelerini belli oranda yitirmeye başlarlar. Radyoaktivitenin tamamen kaybolması için geçen süreye yarı ömür denilmektedir. Bu yöntem ile C14’te bulunan radyoaktivitenin yarısını ortalama olarak (+-) 30 yılda kaybedeceği hesaplanmıştır. Bu sayım C14 miktarı tükeninceye kadar devam eder. Ölü organik maddelerdeki C14 atomunun çözülmesi temeline dayandırılan bu yöntemle 30-40 bin yıllık bir zaman dilimini yaşlandırmak mümkündür.

7. 2.POTASYUM ARGON YÖNTEMİ Bu yöntemle tarihleme işi C14 yöntemi ile aynıdır. Potasyum Argon yöntemi ile tarihlendirme bir volkanik kayacın patlaması sırasında kayaçta daha önce mevcut gaz halinde bulunan argonun yüksek sıcaklıktan dolayı kayayı terk etmesi esasına dayanmaktadır. Daha sonra potasyumun parçalanmasıyla oluşan argon gazı ölçülerek volkanik oluşumun tarihini saptamak mümkün olmaktadır. Bu yöntem sayesinde yaşı 100.000 yıldan daha fazla olan örnekler tarihlendirilebilmektedir.

8. 3.FİZYON İZLERİ YÖNTEMİ Uranyum 238’in kendiliğinden füzyona uğraması (ışır saçar durumda olması) sonunda meydana gelen yüksek enerjili parçacıkların kristalimsi yapılarda ve camlarda iz bırakması esasına dayanmaktadır. Yaşı en az 20.000 yıl olan volkanik oluşumları tarihlendirmede kullanılır. Bu yöntemi cam, obsidiyen aletler ve seramik eşyaya uygulamak mümkündür

9. B) RADYOAKTİVİTEDEN DOLAYI ÇIKAN ENERJİNİN BİRİKİMİNE DAYANAN YÖNTEMLER 1.TERMOLÜMİNESANS YÖNTEMİ (TL) Bu yöntem radyoaktif bir yöntem değilse de radyoaktif yöntemler arasında sayılmasının nedeni radyoaktif parçalanma sonunda çıkan enerjinin minerallerde birikebilme özelliğindendir. Minerallerde biriken bu enerji o mineral ısıtıldığında ışık olarak kendini göstermektedir. Çıkan ışık miktarı maddenin biriktirdiği radyasyon enerjisi miktarına bağlıdır. Ne kadar çok enerji birikirse o kadar çok ışık çıkar. Hiç enerji birikmemiş ise hiç ışık görünmeyecek yani hiç TL olmayacaktır. Yani TL, maddenin etkileştiği toplam radyasyon miktarı sonucunda biriken enerjinin ve bu enerjinin birikmesi için geçen sürenin dolaylı bir ölçüsüdür. Bu yöntem seramik, pişmiş tuğla, yanmış çakmaktaşı ,obsidyen, volkanik, kül, meteor, cüruf, sarkıt ve dikit gibi kalsit oluşumları ve benzeri inorganik obje ve malzemelerin için uygun bir yöntemdir.

10. 2.ELEKTRON SPIN REZONANS (ESR) Radyoaktif parçacıkların taşıdığı enerji kristal yapı içinde ki elektronları bağlı bulundukları yerden koparırlar. Koparılan bu elektronların sayısını manyetik alan uygulayarak saptamak mümkündür. Termolüminesans (TL) yöntemiyle aynı prensibi paylaşmasına karşın ESR yönteminin TL yöntemine göre bazı üstünlükleri vardır. Bunlar şöyle sıralanabilir: Ölçüm sırasında ESR merkezleri bozulmadığı için ölçü istenilen sayıda aynı örnekle tekrarlanabilir. ESR yüzeysel olaylara karşı daha az duyarlı olduğu için kullanılan maddenin taneciklerinin belirli bir büyüklükte olma şartı yoktur. Örnek hazırlama ve oda sıcaklığında ölçü alma işlemleri daha kolaydır .Tekstil vs gibi organik maddelerin incelenmesinde de bu yöntem başarı ile kullanılmaktadır.

11. RADYOAKTİF OLMAYAN YÖNTEMLERA) SÜREKLİ DOĞAL VE KİMYASAL DEĞİŞİMLERE DAYANAN YÖNTEMLER 1.MANYETİK ALAN DEĞİŞİMİ YÖNTEMİ Kayaç veya kil 700 derecenin üstünde ısıtılıp soğumaya bırakıldığında yerin manyetik alanından dolayı kendi içlerindeki ufak mıknatısların her biri kalıcı bir mıknatıslık kazanır. Bu mıknatıslığın yönü cismin soğuması sırasında ki yerin manyetik alanı doğrultusundadır. Yerin manyetik alan doğrultusu ise zaman içinde değiştiğinden bu yöntemle cisimlerde ki mıknatıs yönü ile yerin mıknatıs yönü arasında ki açıklığın oluşabilmesi için gerekli olan zaman süresi hesap edilebilir. Bu yöntemi ancak fırınlanmış veya çeşitli nedenlerle ısıyla karşı karşıya kalmış kayaç ve seramiğe uygulamak mümkündür.

12. 2.AMİNO ASİT RESAMİZASYONU Amino asit resamizasyonu, C14 gibi fosil kemiklere doğrudan uygulanan bir tarihleme metodudur ve paleoantropolojidekullanılabilmektedir. Bu tarihleme metodunun prensibi; optik etkinliği olan maddelerin, optik etkinliği olmayan maddelere dönüşmesidir ve teknik olarak resamizasyon süreci optik-aktif maddenin, inaktif madde haline dönüşmesine bağımlıdır. Tüm yaşayan canlıların proteinlerinde (L)amino asitler vardır ve ölümünden uzun bir süre sonra tüm (L)amino asitler (glycine hariç) resamizasyon denilen değişime uğrarlar ve proteinsiz (D)amino asit haline dönüşürler. (L) ile (D) arasında oran zamanla artar. İşte fosil kemiklerde bu artışın hesaplanması bize yıl olarak bir kronolojik ölçü verebilmektedir. Bu metotla yaklaşık 100.000 yıl eskiye yaşlandırma yapmak mümkündür.

13. Fosil kemiklerdeki amino asitler, ısı, iklim değişmeleri, toprağın PH oranı gibi faktörlerden etkilendiği için araştırıcılar tarafından, ihtiyatla kullanılması gerektiği önerilmektedir. Bu yöntem önceden yaşı diğer yöntemlerle saptanmış örnekleri doğrulamak sureti ile belli bir kazı yeri için görece tarihlendirme yapılmasını gerçekleştirir.

14. 3.URANYUM VE FLORİN YÖNTEMİ Radyoaktif minerallerin zamanla bozulup yeni elementlere dönüşmesi için geçmesi gereken sürenin hesaplanması esasına dayanır. 3 milyon yıllık süreyi bu yöntemle yaşlandırmak mümkündür. Yer altı sularında bulunan uranyum ve florin kemiklerde ve fosforlu mineraller içinde zamanla birikir. Bu birikimin hızı kemiğin civarındaki yer altı sularında bulunan uranyum ve florin miktarına bağlıdır. Diğer taraftan kemiklerde ki proteinlerin zamanla yok olmasına paralel olarak kemik içinde ki azot miktarında azalma gözlenir. İşte bu azalma miktarı çevre sıcaklığına ve nem’e göre değişmektedir. Bulunan örnekler içinde ki florin ve azot miktarları ölçülerek belirli bir kazıda farklı tabakalarda ki örneklerin görece yaşlandırılması işine yarar

15. 4.OBSİDİEN HİDRASYON YÖNTEMİ Obsidyenden yapılan aletlerde tarihlendirme de kullanılmaktadır.Yeni açılmış bir obsidyen yüzeyinin su kaparak hidrasyona uğraması ve bu hidrasyonun zamanla obsidyen içinde ilerlemesinden yararlanılmaktadır. Bu hız çevre sıcaklığına ve obsidienin cinsine bağlıdır. Be nedenle belli bir tür obsidyen ve belli bir sıcaklık bölgesi için hidrasyon hızı, yaşı başka tarihlendirme yöntemleriyle saptanmış örnekler kullanılarak tayin edilir. Ancak bu şekilde mutlak bir tarihlendirme yöntemi olarak kullanılabilir. Hidrasyonun belli bir zamandan sonra düzgünlüğünü kaybetmesi nedeniyle bu yöntemle en fazla 60.000 yıl geriye gitmek mümkündür.

16. B) DOĞAL RİTMİK OLAYLARA DAYANAN YÖNTEMLER 1.DENDROKRONOLOJİ YÖNTEMİ Kesik ağaç parçalarında ki halkaların belli bir teknikle sayılarak o ağacın yaşının saptanması amacıyla kullanılmaktadır. Çağdaş dendrokronoloji yöntemiyle en az 2000 ile 3000 yıllık arkeolojik yaşlandırma yapmak mümkündür.Dendrokronoloji ; ağaçların büyürken geride bıraktıkları halkaların belirli bir teknikle sayılmasına dayanmaktadır. Kural olarak ağaç gövdelerinde her yıl bir halka oluşmaktadır. Bu yıllık halkalar ağacın yaşlanmış hücre kısmı ile dış kabuk arasında oluşan ve kambilium denilen hücreler tarafından meydana getirilir. Açık renkle başlayıp koyu bir bölge ile kesin bir çizgi halinde sonuçlanan her bir halka 1 yılı gösterir. Doğru bir tarihlendirme için bu yaşlandırma yöntemi tek bir ağaç ile yapılmaz aynı bölgeden bir çok ağaçtan alınan örneklerle yapılmaktadır.Kabuktan merkeze doğru halkalar sayılarak ağacın yaşı ve hangi halkanın hangi yıla ait olduğu tespit edilir.

17. 2.VARV YÖNTEMİ Buzullar çekilirken ya da iklim biraz yumuşamaya başlarken buzullar erimeye başladıklarında çukur alanlarda her yıl düzenli olarak bir miktar kil tortusu oluşmaktadır. Genellikle bu killer göl tabanları üzerinde tabakalaşmaya başlarlar her yıl bu tabakalaşma olayları düzenli olarak tekrarlanır ve belli bir kalınlığa ulaşır. Sonra bu tabakaların içinde biriktirdiği buzul önü barajlarında ki su buharlaşınca tabanda biriken kil tabakaları açığa çıkar. Bu kil tabakaları çok ince bir durum gösterirler her tabakanın kalınlığı birkaç mm ile birkaç cm arasında değişmektedir. İşte bu ince tabakaların sayılması ile belli bir yörede buzulların o yörede çekilme tarihleri ortaya konulmuş olunur. Bu yöntem ile paleolitik’in sonu ile demir çağının başlangıcına kadar olan 15.000 yıllık bir süreyi yaşlandırabiliriz.

18. KUVATERNER DÖNEMİNDEKİ YAŞLANDIRMA 1.6 milyon yıldan günümüze geçen zaman içindeki süreçler bir yerde canlılığını halen korumaktadır. Özellikle son 10 bin yıl içinde olaylar çok daha canlıdır. Jeoloji tarihinin bu çok kısa dönemi içinde özellikle sık aralıklarla değişen iklim ve ekolojik koşullar, insanın evrimi, bu kısa dönemi alabildiğine canlı kılmıştır. Yaşamın günümüz yaşamına benzemesi, bu nedenle süreçleri karakterize edecek çok fazla canlı olmaması, bu dönemde fosil ve stenoist tarihlendirme yöntemleri başarılı olmamaktadır. 19 yüzyıl sonlarında radyoaktivitenin keşfi ile, yer tarihinin bu genç dönemindeki süreçlerin tarihlendirilmemesi için artık bir sebep kalmamıştır. İnsanın evrimi sırasında oluşan bir çok olay ve de onun bıraktığı kayıtlar radyoaktivitenin keşfiyle ortaya çıkartılmış ve evrim bu yolla tarihsel bir temele oturtulabilmiştir. Birçok doğal afet, özellikle tarihsel depremlerin periyoditlerinin hesaplanması ancak bu yolla ile mümkün olmaktadır. Diğer ülkelerde bu çalışmalar başarılı bir şekilde sürmektedir. Son yıllarda ülkemizde meydana gelen depremler nedeniyle bu tip çalışmalar hız kazanmıştır.

19. 1- BAĞIL YÖNTEM Bu dönem içindeki periyotların bağıl yaşlarında zamanı karakterize eden memeli hayvan gruplar kullanılmaktadır. Özellikle rodent (kemirici) ler ile yapılan biyostratigrafikzonlama Orta Avrupa’nın Karasal Kuvaterneri’nde yaş sorunlarının çözümüne ışık tutmuştur. Alt Pleyistosen, Kalabriyen- Siciliyen; MNQ1, ve Orta Pleyistosen-Holosen de Siciliyen-Holosen; MNQ2, rodentzonu ile temsil edilir. Ayrıca bu zaman için, spor-pollenzonları ile de karasal havza yaşlarının bağıl kalibrasyonunu yapmak mümkündür.

20. 2- MUTLAK YÖNTEM Kayaç birimlerinin ya da jeolojik olaylarının ölçümleriyle yapılır.

21. MUTLAK YÖNTEM ÇEŞİTLERİ 1-Kısa ömürlü radyoaktif elementlerle yapılan tarihlendirme Yukarıda da bahsedildiği gibi bunlar arasında en önemlisi C14 yöntemidir. Yaklaşık 5.730 yıl yarı ömürlü olan bu elementin yaş değeri 50.000 yıl kadar öncesine kadar gidebilmektedir .Pb 22.3 yıl yarı ömrü vardır. Özellikle ekosistem çalışmalarında önemli bir elementtir.Csyarı ömrü 30.3 yıldır. Termonükler olaylar sonrasında meydana gelir. En tipik örneği Çernobil kazasında olduğu gibi. Bir süre sonra toprağa karışan bu çok kısa ömürlü radyoaktif element özellikle güncel ekosistem çalışmalarında başarılı sonuçlar vermektedir.

22. 2-Lüminesans ile tarihlendirme Bu yöntem Uranyum ve Toryum gibi radyoaktif elementlerin toprak ve killer içinde ve de dolayısıyla arkeolojik malzemeye nüfuz eden radyoaktif izotopların elektoron ve iyonlarının minerallerin kafes yapısı içinde izole olması ve ısıtma sonrası bunların ışık tepkimesi olarak serbest kalmasına datalı yöntemdir. Bu yolla yapılan tarihlendirmelerin örnekleri Çanak ve çömlekler, tuğla, kiremit,çakmaktaşı, pişmiş kil, pişirilmiş çökeller gibi arkeolojik malzemelerdir.

23. 3-Fission-Track Jokronoloji Bu yöntem bize gömülmenin ve denudasyonun hızı hakkında bilgi verir. Bunlar sıcaklığa duyarlı ölçüm sistemleri ile gerçekleştirilmektedir. Fizyon izleri, uranyumun parçalanması sonucu (fission) kristal kafesinde meydana gelen bozulmalardır. Bu yapılar mikroskobik boyuttadır. Ancak yüksek büyütmeli mikroskoplar ile gözlenebilirler. Her biri belli bir zamanı ve üzerliyen malzeme miktarının değişmesi nedeniyle farklı sıcaklık koşullarını belirler. Minerallerin kafes yapılarındaki bu izlerin oluşum koşulları kapanım sıcaklığı ile orantılıdır. Her bir bir mineralin kapanım sıcaklığı farklıdır. Örneğin, apatit’te 80-1200C Zirkonda ise 200-3000 C dir.

24. 4-Global Ölçekte Tarihlendirme ve Karşılaştırma Tephrokronoloji: Volkanik kül veya tüflerin içerdiği radyoaktif elementlerin tarihlendirilmesi ile çok kullanılışlı zaman-stratigrafi belirleyicisidir. Kuvaterner ve geç Neojene ait volkanik püskürmelerin tarihlendirilmesinin yanı sıra doğal afetlerin de tarihlendirilmesinde önemle kullanılan ve karşılaştırma olanağı son derece yüksek zaman işaretçi seviyeleridir.

25. Kemostratigrafi Kimyasallar ile yapılan stratigrafidir. Özellikle O izotopları ile yapılan global ölçektedir. Aynen pelajik organizmalar da olduğu gibi global boyutta değerler vermesi nedeniyle özellikle coğrafik boyuttaki karşılaştırmalarda oldukça sağlıklı sonuçlara ulaşılmaktadır.

26. Magnetostratigrafi: Magmanın soğuyarak katılaşması sırasında magma ve daha sonrasında magnetik mineraller belirli bir sıcaklıkta o andaki yerin magnetik alanı yönünde mıknatıslanırlar. Benzer olarak, pişmiş toprak eşya soğurken içinde bulunana ferromagnetik parçalar ortamdaki manyetik alanın yönünde mıknatıslanır. Böylece eski manyetik alanları saptamak mümkün olur. Fosil magnetizmadenilen bu olay 1920 yılların sonrasında araştırılmaya başlanmış ve günümüzde kayaların ve arkeolojik bazı eserlerin (özellikle pişirilerek yapılan) fosil mıknatıslanmaları saptanarak ve meydana terslenmeler dikkate alınarak paleomagnetostratigrafi yapmak mümkün olmuştur.

27. Oksijen izotopları Oksijenin kütle numarası 16, 17 ve 18 olan üç stabil izotopu bulunmakatadır.O18/016 oranı deniz tabanında biriken CaCo3 iskeletli canlı kalıntılarından saptanabilir. İzotopik kompozisyonlar buzların erimesi özellikle deniz canlılarının kabukları (planktikforaminiferler, gastropoda ve bivalvia gibi), kullanılarak okyanus sularındaki O18/016 oranı ile paleoklimatolojik değişikleri özellikle de jeoloji tarihi boyunca global ölçekte deniz suyu seviye değişimlerini dolayısıyla bu yönteme dayalı tarihlendirmeleri yapabilmek mümkün olmaktadır. Özellikle katmanların kilometrelerce kalınlığa ulaştığı okyanus tabanlarında O16 ve O18 ölçümleriyle belirlenen iklimsel dönemler, en güvenilir doğal çevre ve kronoloji anahtarı olarak kabul edilir.

28. KOZMOJENİK KLOR 36 YÖNTEMİ Bu yöntem ile herhangi bir kayacın veya sedimanın ne kadar süredir yüzeylendiği belirlenebilmektedir. KuvaternerJeolojisi'nde yepyeni bir dönemin başlangıcı olarak kabul edilen bu yöntem sayesinde, daha önce C-14 yönteminin üst limiti olan 50 bin yıl ile sınırlı yaş tayinleri, Kuvaterner döneminin tümünü kapsayacak şekilde genişlemiştir. Yöntemin en temel katkısı, belirli şartlarda korunabilmiş herhangi bir yüzeyin yaş tayininin yapılmasına olanak vermesidir. Klasik radyometrik yaş tayini yöntemleri kayaçların yüzeylenme yaşını değil, oluşum yaşını verdikleri için Kuvaterner dönemi çalışmaları için her zaman uygun değildirler.

29. PALEOMANYETİK YAŞLANDIRMA YÖNTEMİ Dünya'nın manyetik alanını oluşturan + ve - kutuplar sabit değildir.Terslenme adını verdiğimiz dönemlerde + ve - kutuplar, yer değişitrmiş ve bir süre bu şekilde kalmıştır. Yani şöyle bir örnekle diyebiliriz ki Kuzey Kutbu'na yakın olan + kutup 400 yıl önce New York'a yakın bir yerdeydi. Yani o tarihlerde pusula kuzeyi değil kuzeydoğuyu gösteriyordu. Bu bir terslenmedir. Her cismin içinde karışık biçimde bulunan iyonlar, o cisim yanarsa yandığı tarihteki manyetik kutup yönünde dizilirler. Terslenme söz konusu ise Paleolitik Mağara'da kullanılabilir. Travertenlerde buna örnek verilebilir.